Ingeniería y Desarrollo

Tool for radio propagation prediction in a wireless cell

En el presente artículo se presentan los resultados de una nueva herramienta asistida por computador desarrollada para la predicción de la cobertura en una celda inalámbrica válida para la banda de VHF y UHF. Esta aplicación está basada en el modelo electromagnético de dos rayos en combinación con el modelo de difracción planteado por Vogler. Para la validación de los resultados encontrados por medio de la herramienta, se utilizó un sistema de monitoreo automático y se registraron los niveles de potencia en dos trayectos en la ciudad de Bogotá, Colombia. Con los niveles de potencia medidos se propuso un nuevo modelo empírico simplificado, que permite predecir el cubrimiento de regiones urbanas conformada por construcciones cuya altura es comparable con la altura del transmisor.

The following paper shows the result of a new tool assisted by computer developed for cell coverage prediction in the VHF and UHF bands for urban environments. The application is based on the two ray electromagnetic model in combination with Vogler model, which takes into account the diffraction effects. There were taken several power measurements in Bogota (Colombia), using an automatic monitoring system, in order to validate the implemented model. Based on the power measurement data a new simplified empirical model was proposed which lets predict the coverage in urban scenarios with buildings where the height is comparable with that of the transmitter's.

Influence of plastic deformation in 6061 -T6 aluminium alloy welded specimens on the hardness characteristics

El propósito de este artículo es estudiar el efecto del tiempo y el esfuerzo de compresión sobre la resistencia a la tensión y el perfil de microdureza en la aleación de aluminio 6061-T6 después de ser soldada con el proceso GMAW. Las principales herramientas usadas para lograr este objetivo fueron el micrómetro Vickers, el microscopio electrónico de transmisión, el calorímetro diferencial de barrido y el microscopio óptico. Se encontró que con un tiempo de envejecimiento natural de cuatro años los valores de microdureza fueron claramente incrementados, mientras que con el esfuerzo de compresión esos valores mostraron un pequeño incremento. Sin embargo, los perfiles de dureza más estables encontrados en las muestras fueron atribuidos al tratamiento de compresión.

The purpose of this paper is to study the effect of the compression stress applied on the HAZ (Heat affected Zone) in 6061-T6 Aluminum Alloy specimens. The main tools used to achieve this objective were the Vickers micrometer, the Transmission Electron Microscopy (TEM), the Differential Scanning Calorimeter and the Optical Microscope. It was found that with a natural aging time of four years the microhardness values were clearly increased, while with the compression stress these values showed a small increase. However, the more stable hardness profiles found in the compressed samples were attributed to the compression treatment.

Photocatalytic degradation of dichloroacetic acid using a radiation field of low energy

Los efectos de geometría del reactor y concentración inicial de sustrato para una reacción de fotodegradación de ácido dicloroacético (ADCA) con TiO2 - P25 como catalizador al aplicar un campo radiante de baja energía fueron evaluados en tres reactores con diferente geometría y área de absorción. La concentración de catalizador fue constante y la concentración de oxígeno es cercana a saturación a temperatura ambiente. El desempeño del proceso y la significancia de los efectos fueron evaluados a través del porcentaje de fotodegradación de ADCA y de un modelo de ajuste lineal. La fotodegradación se favoreció en reactores con colectores de radiación difusa, alta superficie de absorción y baja concentración inicial de ADCA. El factor geométrico fue el más influyente en el desempeño del proceso. El modelo obtuvo alta capacidad predictiva con un error global asociado menor al 3.5% y un coeficiente de correlación de 0.98.

The geometry effects in the reactor and the initial concentration of substratum for a reaction of dichloroacetic acid (DCA) photodegradation with TiO2 - P25 as catalyst using a low-energy radiant field, were evaluated in three lab-scale reactors with different geometry and absorption area. The catalyst concentration was constant and oxygen concentration was near the saturation level at room temperature. The process performance and the effect significance were evaluated through the DCA photodegradation percentage and a lineal model. The photodegradation was improved with diffuse-radiation collectors, wide absorption area, and initial low concentration of DCA. The geometric factor had the highest influence in the process performance. The model obtained a high predictive capacity with a global associated error less than 3.5% and a correlation coefficient of 0.98.

Natural and acelerated curing of a clay stabilizated with sulfonated oil

La efectividad en la estabilización de arcillas expansivas por medio de aceite sulfonado depende de las condiciones ambientales durante el curado. Se propone analizar especímenes de arcilla sometiéndolos a diferentes períodos de curado natural y, simultáneamente, mediante curado artificial acelerado. La relación entre el tiempo de curado natural y el tiempo equivalente de curado acelerado depende del tipo de material estudiado, las condiciones ambientales del lugar que se desean simular y los parámetros que se consiguen controlar en una cámara de envejecimiento acelerado. Para tal objetivo se llevaron a cabo ensayos de plasticidad de muestras estabilizadas con aceite sulfonado, sometidas a diferentes períodos de curado tanto en condiciones naturales como en una cámara de envejecimiento acelerado. Se obtuvo un factor de curado acelerado para el material estudiado y se encontraron diferencias entre el proceso de curado natural y el curado acelerado.

The effectiveness in stabilizing expansive clays with sulfonated oil depends on environmental conditions during curing. It is possible to analyze specimens subject to different periods by natural curing or alternatively, by artificial curing. The relationship between the natural curing period and the equivalent accelerated curing period depends on the type of material studied, the environmental conditions of the place to simulate, and the parameters that can be controlled in a chamber of accelerated ageing. Plasticity tests were carried out with clay specimens, subject to different periods of curing both in natural conditions and in a chamber of accelerated ageing. A factor of accelerated curing was obtained and differences between the curing processes were found.

Electrochemical behaviour of cyanide

En este trabajo de investigación se estudió el efecto del pH, la concentración de cianuro y la concentración de oxígeno disuelto en solución sobre los fenómenos de adsorción y reducción de cianuro empleando un electrodo de carbón vítreo. Se observó que independiente de la concentración de cianuro en solución, cuando el pH de la solución es menor (soluciones aireadas) la corriente asociada a la onda en -0.95 V vs. SCE es más importante que a pH mayores (soluciones desaireadas), de modo que puede estar ocurriendo una competencia entre los iones cianuro e hidroxil cuando se adsorbe sobre la superficie del electrodo a pH mayores, y a bajas concentraciones de oxígeno disuelto.

In this work of investigation one studied the effect of the pH, the cyanide concentration and the oxygen concentration dissolved in solution on the adsorption phenomena and cyanide reduction using a glass coal electrode. It was observed that independent of the cyanide concentration in solution, the pH of the solution is smaller (aerated solutions) the current associated to the wave in - 0,95 V versus SCE is more important that to pH's majors (deaireated solutions), so that it can be happening a competition between ions cyanide and hidroxil when adsorbing itself on the surface of the electrode to pH's majors, and low dissolved oxygen concentrations.

Business models in urban logistics

An efficient urban transport system is essential for sustainable development in urban areas. Urban logistics is now facing many difficult challenges due to: Increasing urbanization. Increasing demand for frequent and just-in-time deliveries in urban areas. Increasing competition for the use of limited urban infrastructure. Increasing complexity of the multidisciplinary problems both encountered and caused by urban goods transport. On the other hand, the opportunities for dealing with the challenges have increased in recent years. Not only governments, but also the private sector and citizens have become aware of the need for sustainable development and are realizing that it is a common responsibility of both public and private actors. Because of the complexity of issues involved in sustainable development objectives, engaging private sector and citizens in the decision-making process and thereby developing accountable partnerships among all stakeholders have become important in the policy-making process. Urban logistics, the last link of the logistic chain, is thus a sector of activity which has great importance for its economic impact and for the dependencies that other economic activities have on these services. The current paper makes a conceptual review of some urban logistic solutions already implemented and identifies the critical aspects for the design of business models related with urban logistics. Our aim is to identify and clarify the potential schemes of urban logistics and to understand the requirements for a successful development of the proper business models for their implementation within the urban logistic framework.

Un sistema de transportes eficiente es esencial para el desarrollo sostenible en las áreas urbanas. La logística urbana afronta hoy en día difíciles retos debido: A la creciente urbanización. Al aumento de la demanda de entregas frecuentes y justo a tiempo en áreas urbanas. A la creciente competición por el uso de infraestructuras urbanas limitadas. Al crecimiento de la complejidad de los problemas de competencia transversal que el transporte urbano de bienes genera y se enfrenta. Por otra parte, las oportunidades para ajustarse a estos retos han aumentado en los últimos años. Los gobiernos, el sector privado y los ciudadanos están más sensibles a las necesidades para un desarrollo sostenible. Debido a la complejidad de las cuestiones implicadas en los objetivos del desarrollo sostenible, hoy en día es fundamental hacer que el sector privado y los ciudadanos participen en el proceso de decisión, y desarrollen un acuerdo responsable entre todos los interesados. La logística urbana, el último eslabón de la cadena logística, es por consiguiente el sector que presenta mayor impacto en la economía debido a la dependencia de otras actividades económicas de sus servicios. Este artículo presenta una revisión conceptual de algunas soluciones de la logística urbana en uso en la actualidad e identifica los aspectos críticos para la definición de sus modelos de negocio. Se pretende identificar y clarificar los esquemas potenciales de logística urbana y entender los requisitos para el desarrollo con éxito de sus modelos de negocios y su implementación en el contexto de la logística urbana.

Applicability of computational fluid dynamics to simulate ozonation processes

Este artículo presenta un novedoso modelo matemático que integra los principios de la dinámica de fluidos computacional, la cinética del ozono y las teorías de inactivación microbiana del ozono para pronosticar la desinfección del agua en columnas de burbujas. El modelo se describe mediante las ecuaciones de Navier- Stokes que caracterizan la hidrodinámica de la mezcla agua-aire y dos ecuaciones de transporte usadas para rastrear los micro-organismos y el ozono dentro de la columna de burbujas. La aplicabilidad del modelo fue demostrada comparando resultados numéricos obtenidos con el modelo contra datos experimentales obtenidos de ensayos realizados en una planta de ozono construida a escala piloto. Se obtuvo una excelente correlación en términos del ozono disuelto y el grado de inactivación de microorganismos sin la necesidad de asumir predeterminados patrones de recirculación del agua o de dispersión del ozono. También se pudo confirmar que en algunos casos, la presencia de zonas muertas o de recirculación podría afectar el tiempo de contacto efectivo para que la desinfección ocurra. Esto sugiere que existe una gran oportunidad, en la práctica, para mejorar la eficiencia de los reactores de desinfección del agua con ozono. La etapa siguiente de esta investigación es confirmar los pronósticos numéricos del modelo con contornos reales del proceso de inactivación.

This paper presents an integrated mathematical model based on the principle of computational fluid dynamics along with the kinetics of ozone decay and microbial inactivation to predict the performance of ozone disinfection in fine bubble column contactors. The model can be represented using a mixture two-phase flow model to simulate the hydrodynamics of the water flow and using two transport equations to track the concentration profiles of ozone and microorganisms along the height of the column, respectively. The applicability of this model was then demonstrated by comparing the simulated ozone concentrations with experimental measurements obtained from a pilot scale fine bubble column. Excellent agreement was obtained in terms of the dissolved ozone and the degree of microorganism inactivation without any pre-assumption about flow backmixing or dispersion level. It was also confirmed that in some cases, the presence of dead space or short-circulation could greatly affect the effective contact time for the disinfection to occur. This suggests that the great opportunity may exist to improve the efficiency of ozonation contactors in practice. The future work of this investigation is to confirm the numerical prediction of inactivation contour diagrams.

**Poiseuille flow and the lid-driven cavity calculate using the Lattice Boltzmann equation method**

El objetivo de este artículo es presentar los resultados de la aplicación del Método de Lattice Boltzmann (LBM) como una herramienta de solución en la dinámica computacional de fluidos. Después de una corta revisión de la teoría básica y utilizando el modelo bidimensional de 9 velocidades (D2Q9), el flujo de Poiseuille es simulado y los resultados son comparados con la solución analítica existente. También, es modelada la cavidad con pared móvil (Lid-driven) y los resultados obtenidos validados con datos existentes (Guía et al.). Las condiciones de frontera para pared estática y pared móvil son revisadas en el primer y segundo modelo, respectivamente. Los resultados indican la eficiencia del LBM para simular flujos de fluido incompresibles y laminares. También, que como efecto de incrementar el número de puntos en el lattice, mejora la convergencia computacional y reduce las oscilaciones espaciales de la solución cerca de puntos geométricamente singulares en el flujo.

The aim of this article is to present the results of the lattice Boltzmann method (LBM) application as computational fluid dynamics solvers. After of short review of the basic theory and using the two-dimensional model with 9 velocities (D2Q9), the Poiseuille flow is modelled and validated the results with the analytical solutions. Also, the Lid-driven cavity is modelled and validated the results with existing data (Guía et al.). The boundary condition for static wall and moving wall are revised on the first and second model respectively. The results indicate the efficiency of LBM to simulate incompressible and laminar fluid flow. Also, that the effects of increment in the number of the lattice points, improve the computational convergence and reduce spatial oscillations of solution near geometrically singular points in the flow.

Controling a planar temperature grid

Este artículo presenta el diseño de controladores multivariables, uno distribuido y otro centralizado, para una rejilla plana de temperatura. El objetivo es mantener una superficie de temperatura constante en la rejilla. Aquí, presentamos el modelado del sistema a partir de pruebas escalón. También, presentamos el modelado del sistema con incertidumbres paramétricas en las constantes de tiempo. Para analizar el modelo del sistema, utilizamos la descomposición de valores singulares y el arreglo de ganancias relativas. Dos estrategias de control son aplicadas a el sistema, un controlador H y un controlador multivariable PID. La rejilla de temperatura plana es útil para mostrar un sistema mal condicionado, el cual necesita análisis complejo.

This paper presents the design of multivariable controllers, one distributed and another centralized, for a planar temperature grid. The objective is to keep a constant temperature surface on the grid. Herein, we present the modeling of the system by using step tests. Also, we present the modeling of the system with parametric uncertainties in time constants. To analyze the system model, we use the singular values decomposition and the relative gain array. Two control strategies are applied to the system, an controller and a multivariable PID. The planar temperature grid is useful for showing an ill-conditioned system, which needs complex analysis.

Course timetabling problem resolved using Tabu Search

La asignación de salones se plantea como un problema de optimización matemática; es un problema complejo y típico de la investigación de operaciones acerda del cual muchos grupos de investigadores alrededor del mundo discuten sobre la mejor forma de resolverlo. Se presenta el modelo matemático del problema, así como una metodología basada en la Búsqueda Tabú, con el fin de encontrar soluciones factibles que minimicen la función objetivo propuesta, mediante la propuesta de constructivos, estructura de vecindad y estrategias para desenvolver el proceso de búsqueda. La calidad de las soluciones encontradas se valida y compara con casos de prueba de la literatura especializada.

Classroom assignment is considered as a complex and typical mathematical optimization problem in operation research, that is tried to solve in different ways by several research groups all over the globe. A mathematical model and a methodology based on Tabú search are presented in order to find feasible solutions that minimize the objective function by using constructive algorithms, neighbor structures and other strategies that help the search process. The quality of the solutions found is validated and compared with probe cases found in the specialized literature.

Analysis of the factors affecting the severity of two-vehicle crashes

Este estudio analiza cómo diferentes características demográficas, de los vehículos involucrados, y del lugar y tipo del accidente, afectan la seriedad de las heridas en los accidentes entre dos automóviles. Las limitaciones de estudios previos han sido superadas usando una base de datos con 10 años de registros de accidentes, definiendo las variables independientes de manera correcta, usando el modelo estadístico apropiado, y considerando los efectos de factores frecuentemente ignorados como el tipo de accidente, la intoxicación con alcohol, la velocidad de impacto, y las incompatibilidades estructurales de los dos vehículos. El uso de un modelo logit multinomial provee la flexibilidad necesaria para evaluar variables que tienen efectos distintos a diferentes niveles de severidad (como la disponibilidad de bolsas de aire). El artículo también presenta modelo lineal del costo de las heridas a cada ocupante, que puede ser usado para determinar directamente el costo atribuible a cada variable. Esta simplificación facilita la discusión de políticas de seguridad vial con funcionarios de transporte y gobernantes. Las conclusiones de ambos modelos son consistentes y sugieren que el tipo de accidente (frontal, lateral, etc.) afecta significativamente la severidad. Edad es el factor demográfico más importante; niños y jóvenes tienen una menor probabilidad de ser heridos en un accidente, mientras que ocupantes mayores de 65 años son los más vulnerables. El comportamiento del ocupante es crítico, ya que el uso de cinturones de seguridad y el conducir embriagado pueden reducir o incrementar, respectivamente, la seriedad del accidente sustancialmente. Vehículos más pesados son más seguros para sus ocupantes, pero vuelven más vulnerables a los ocupantes del otro vehículo. El tipo de vehículo no parece ser tan importante como el peso, con la excepción de pick-ups que protegen mejor a sus ocupantes, pero también incrementan el riesgo de heridas a los ocupantes del otro vehículo.

This study performs a comprehensive analysis of the effect of different environmental, demographic and vehicle variables on the severity of two-vehicle crashes. The limitations associated with previous studies have been addressed by using a large crash database, properly defining the independent variables, using an appropriate statistical model, and by considering the effect of factors normally unaccounted for such as crash type, DUI involvement, impact speed and height incompatibilities between the two vehicles. The use of a multinomial logit model provides the flexibility to evaluate variables that have opposing effects at different injury levels (such as airbag availability). An innovative linear crash cost model is also used to estimate the effect of the independent variables in terms of dollars. This simplification is particularly useful when discussing potential policy treatments for improving road safety with transportation officials, politicians and other decision makers. The findings from the two models are consistent and suggest that the type of crash has a great impact on severity. Age is the most significant demographic variable, with children being least likely to be injured, and older occupants being most likely to be injured. Occupant behavior also seems to be critical, as the use of seatbelts, and alcohol involvement, greatly decrease or increase, respectively, the severity of the crash. Heavier vehicles increase the safety of its occupants but decrease the safety of occupants of the other vehicle. Vehicle types are not found to be as significant as weight, with the notable exception of pickups, which are at the same time more crashworthy and more aggressive than passenger cars.