Ingeniería y Desarrollo

Implementation of an electronic nose to detect patients with COPD from exhaled breath

En este artículo se presenta la implementación de una Nariz Electrónica (ne), la cual fue desarrollada a partir de una cámara de medida, compuesta por un conjunto de 6 sensores de gases de óxidos metálicos con sensibilidades parcialmente solapadas, con el objetivo de identificar y clasificar los volátiles emitidos a través del aliento exhalado obtenido de un grupo de personas sanas y pacientes con síntomas de la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (epoc). Se implementaron un conjunto de algoritmos para el pre-procesamiento y procesamiento de señales, con base en técnicas de extracción característica y métodos estadísticos, como el Análisis de Componentes Principales (acp), para el reconocimiento de patrones del conjunto de datos. De las muestras de aliento exhalado de estos pacientes se obtuvieron resultados importantes, debido a la clasificación de pacientes con la enfermedad, así como la de un grupo de voluntarios sanos.

This article presents the implementation of an Electronic Nose (en) based on the development of a measuring chamber composed of a matrix of 6 metal oxide gas sensors with partially overlapping sensitivities, to identify and classify the volatiles emitted from the exhaled breath of a group of healthy people and another group with samples of patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease (copd). A set of algorithms for pre-processing and signal processing based on techniques of feature extraction and statistical methods as Principal Component Analysis (PCA), for pattern recognition of data set were implemented. From the exhalation breath samples of these patients, the results were important, due to the classification of the patients with the disease as well as of the healthy voluntary group.

Application of a Sustainability Index of Water Resources in Agriculture (ISRHA), to define sustainable technological strategies in the Centella watershed

La evaluación de la gestión del agua para uso agrícola en Colombia es escasa, por esta razón, se desarrolló el brha, que evalúa la sostenibilidad del manejo del recurso hídrico en la agricultura, considerando aspectos sociales, económicos y ambientales que contribuyan a la planificación y ordenamiento del recurso hídrico en la microcuenca Centella (Dagua, Valle del Cauca-Colombia). El brha se desarrolló utilizando el Marco para la Evaluación de Sistemas de Manejo Incorporando Indicadores de Sostenibilidad-mesmb y el Enfoque de Presión-Estado-Respuesta-per. El índice se aplicó en dos periodos, en los años 2009 y 2010, en las tres vertientes que conforman la microcuenca Centella (La Virgen, Aguas Calientes y Centella). Al comparar los resultados obtenidos en las dos evaluaciones realizadas del brha, se obtuvieron incrementos promedio del 11% en la sostenibilidad, lo cual permitió identificar puntos críticos y fortalezas en cada vertiente evaluada, y plantear estrategias tecnológicas de sostenibilidad del recurso hídrico en los sistemas productivos agrícolas de la microcuenca.

The assessment of water management in Colombia is still low, therefore the brha index which assesses the sustainability of water management in agriculture considering social, economic and environmental factors was developed to contribute to planning and management of water resources in the Centella watershed (Dagua, Valle del Cauca-Colombia). The Framework for the Systems Management-Incorporating evaluation of Sustainability Indicators and Approach mesmb Pressure-State-Response-psr was used. The index was applied in two time periods, in 2009 and 2010 in the three areas of the Centella watershed (La Virgen, Aguas Calientes and Centella). The 2010 results showed progress towards sustainability of water resources in the three study areas (La Virgen, Aguas Calientes and Centella) with an average increase of 11% on sustainability compared with2009 results. This allowed to identify the ability of critical and strength points and raised technological strategies of sustainability of water resources in agricultural production systems in the Centella watershed.

Contract pricing evaluation of distributed generation: a game theory approach

The main objective of this research is the contract pricing calculation of distributed generation (dg) considering its interaction with the distribution company. The proposed methodology consists in modeling the dg energy trading using game theory concepts and bilevel programming. To validate the proposed methodology several tests are carried out with a 34 bus distribution system, changing the number and size of the dg units. The contract prices calculated with this methodology represent an equilibrium between the profit maximization pursued by the dg owner and the minimization of payments procured by the distribution company. Consequently, it can be concluded that the proposed methodology provides efficient incentives for both agents, providing a solution in which the dg and the distribution company are mutually beneficial. Furthermore, the location of the DG units can also be considered in the model, so that not only the contract price but also the equilibrium location can be found.

El objetivo principal de esta investigación consiste en calcular los precios de contrato de la generación distribuida (gd) considerando su interacción con la compañía distribuidora. La metodología propuesta consiste en modelar la dinámica de compra y venta de energía de gd usando conceptos de teoría de juegos y programación binivel. Para validar la metodología propuesta se realizaron varias pruebas en un sistema de distribución de 34 barras cambiando el número y el tamaño de las unidades de gd. Los precios de contrato calculados con esta metodología representan un equilibrio entre la maximización de utilidades que busca el propietario de la gd y la minimización de pagos que busca la empresa distribuidora. De esta forma, se concluye que la metodología propuesta en este artículo provee incentivos eficientes para ambos agentes, entregando una solución en la que la gd y la empresa distribuidora se benefician mutuamente. Adicionalmente, la ubicación de las unidades de gd también puede considerarse dentro del modelo y de esta manera encontrar, no solo el precio de contrato, sino también la ubicación de equilibrio.

Performance evaluation of the ILHA Solteira's city (SP) sewage treatment plant by primary facultative pond

El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el desempeño de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Ilha Solteira-sp durante las diferentes épocas climáticas del año. Se realizó un levantamiento batimétrico de las lagunas facultativas primarias, un monitoreo de 24 horas y el seguimiento de su desempeño en 3 etapas de colecta de 3 meses de duración cada una. La planta tuvo cerca del 40% de su volumen efectivo ocupado por lodos; el efluente final registró una eficiencia media de remoción de la dbo de 80,2%; únicamente 3 muestras reportaron valores de nmp de Coliformes Fecales menores al tope de 1000/100mL definidos por la legislación; en la tercera etapa, los valores de sólidos sedimentables superaron el límite permisible de 1,0 mL/L. La mayor parte del tiempo y pese a las variaciones climáticas, la planta cumplió con la normatividad ambiental brasilera en términos de remoción de dbo y sólidos sedimentables, pero transgredió la norma en cuanto a nmp de Coliformes Fecales, evidenciando la necesidad de implementar un sistema de pos tratamiento que reduzca los eventuales impactos ambientales producidos por los efluentes y los riesgos a la salud pública en la zona de descarga y aguas abajo del vertimiento.

The main objective of this research was to evaluate the performance of IlhaSolteira-SP Sewage Treatment Plant during the different yearly climatic seasons. A bathymetric survey of the primary facultative lagoons, a 24-hour monitoring and the tracking of its performance in 3 stages of collection of 3-month long each were conducted. The plant had almost 40% of its effective volume occupied by sludge; the final effluent registered an average BOD removal efficiency of 80,2%; only 3 samples reported values of MPN of Faecal Coliforms under the limit of 1000/100mL defined by legislation; in the third stage, the effluent recorded settleable solid values above the permissible limit of 1,0 mL/L. Most of the time and despite of the climate variations, the plant met the Brazilian environmental regulations in terms of BOD removal and settleable solids, but infringed the regulations in terms of the MPN of fecal coliforms, making the need to set up a post-treatment system to reduce the eventual environmental impact caused by the effluents and the risks to public health in the discharge area and downstream the dumping final point evident.

Classifier for naked people detection in images

Las imágenes constituyen un componente esencial de los contenidos digitales que se generan e intercambian a través de las redes de telecomunicaciones. Desde hace años la comunidad internacional ha trabajado en diversos sistemas de clasificación y filtrado de estos contenidos, dentro de los cuales la evaluación de las imágenes tiene un papel fundamental. En el presente trabajo se exponen los principales resultados del diseño, la implementación y prueba de un módulo clasificador de imágenes, cuya tarea fundamental consiste en la detección de personas desnudas. Este módulo, basado en el empleo de redes neuronales del tipo MLP (MultiLayer Perceptron), logra elevados índices de detección, lo cual, unido a su velocidad y fácil desarrollo, lo convierte en una seria alternativa para su inclusión en softwares destinado al filtrado de contenidos.

Images constitute an essential component within the digital contents generated and interchanged through telecommunication networks. Since some years ago, the international community has been working in various filtering and contents classification systems. Within these systems, the evaluation of the images plays a crucial role. In this work, the main results are presented in relation to the design, implementation and testing of an image classification module, whose first task is to detect naked people. This module, mlp (MultiLayer Perceptron) neural networks based, achieves elevated detection levels, which along to its velocity and easy development, turns it into a serious alternative for its inclusion in content filtering software.

Domestic wastewater treatment without primary clarification by contact stabilization activated sludge process

El sistema de lodos activados en la modalidad de estabilización por contacto (slaec) es una tecnología de tipo biológico ampliamente utilizada para el tratamiento del agua residual, la cual generalmente es precedida por una clarificación primaria (CP). En este trabajo se evaluó el efecto de la eliminación de la CP sobre el desempeño de un slaec a escala piloto, para el tratamiento de agua residual doméstica, analizando el comportamiento de los sólidos suspendidos volátiles en el licor mixto (ssvlm), la concentración de DQO, dbo5 y sst. Adicionalmente, el sistema fue operado con CP para comparar su desempeño con el observado cuando se eliminó la CP. Los resultados indicaron que la eliminación de la CP incrementó en un 44% la concentración de materia orgánica biodegradable afluente al sistema, y aumentó la vulnerabilidad del slaec sobre los efectos desfavorables que generan la presencia de grasas, aceites (G/A) y surfactantes en el agua residual, los cuales se tradujeron en la formación de una capa de lodo flotante en el sedimentador secundario, que afectó el desempeño de esta unidad y la calidad del lodo. No obstante, en las dos configuraciones evaluadas, el slaec alcanzó eficiencias de reducción de DQO, dbo5 y sst superiores al 76%.

The contact stabilization activated sludge process (csasp) is amply applied in full scale plants treating domestic sewage, it is usually preceded by a primary clarifier. A pilot scale csasp without and with primary clarification was evaluated to investigate the effect of primary clarification elimination on system performance. The system performance was monitored by measuring the mlvss, cOD, bOD and tss. The results showed that elimination of primary clarification increased the biodegradable organic matter influent by 44% but fats, oils and surfactants entrance were observed. Fats and oils formed a floating sludge layer in the surface secondary clarifier that affect its performance and sludge quality. However, cOD, bOD5 and tss removal efficiency was higher than 76% for in both csasp without and with primary clarification.

Organic coatings deterioration: Mean models and quantification methods

Las pinturas constituyen uno de los principales métodos de protección contra el deterioro atmosférico de estructuras metálicas. El desempeño en servicio de las mismas depende en gran medida de la naturaleza de los recubrimientos orgánicos y del efecto de diversos factores ambientales y meteorológicos. Por esta razón, es esencial tanto para el desarrollo de nuevos recubrimientos como para los procesos de evaluación de pinturas identificar la fenomenología del deterioro, así como los métodos usados para modelar y predecir el comportamiento de los recubrimientos, las fechas de mantenimiento preventivo o reemplazo, además del tiempo de vida de la estructura reparada. Esta revisión recoge los principales métodos empleados para la modelación de dicho deterioro con fines predictivos.

Paints are the main protection method for atmospheric deterioration of metallic structures. Their performance in service depends largely on the nature of organic coatings and environmental and meteorological factors. For these reasons, it is essential for development, selection and evaluation of paints to identify the deterioration phenomenology as well as the methods used for modeling and predicting the behavior of coatings, the preventive maintenance o replacement dates and the life time of repaired structures. In this review the main employed methods used for the modeling of such deterioration for predictive purposes are presented.