Ingeniería y Desarrollo

La importancia de las publicaciones

Energetic improvement of tanned leather solid wastes by thermal treatment

The permanent increase of the world energy consumption based on fossil fuels has caused several problems around the globe, which cannot be overlooked anymore. The necessity of cleaner energy sources is mandatory; among the different possibilities, biomass and solid wastes have become remarkable materials because of the wide processes and fuels resulting of them. Annually, the leather industry in Colombia produces 3.324 tons and generates 700 tons of tanned solid wastes approximately. The lack of alternative disposal methods makes this industry hazardous, despite the different technologies evaluated worldwide, such as pyrolysis, gasification or biodigestion. This work aims to analyze the changes in the chemical composition of the remaining solid and to enhance the energetic value of tanned solid wastes after thermal treatment in the 180-280°C range. The improvement of the high heating value is about 16%. Such parameter ups from 17 to 20,5 MJ kg-1. Hydrogen exhibits the highest variation after thermal treatment with a decomposition ratio of 0,102 mol C-1, while Sulfur, at 0,0021 mol C-1, is the most stable. The high concentration of the carbon content in the remaining char, about 47,8%, increases the opportunities to use this material as either a feedstock for subsequent energy systems, or as a precursor for activated carbon production.

El aumento permanente de los niveles de consumo de energía a nivel mundial basados en combustibles fósiles ha causado graves problemas alrededor del planeta, los cuales son cada vez más visibles. Emplear fuentes de energía limpias y renovables es una alternativa adecuada; ¿¡ entre las distintas posibilidades, la biomasa y los residuos sólidos se han convertido en materiales destacables debido a la diversidad de procesos y de combustibles resultantes. Anualmente, las curtiembres en Colombia producen aproximadamente 3.324 toneladas de cuero y generan 700 toneladas de residuos sólidos de curtiembres. La falta de métodos alternativos de disposición perjudica a esta industria a pesar de las distintas tecnologías probadas como pirolisis, gasificación o biodigestión. Este trabajo pretende analizar los cambios en la composición química del material sólido y mejorar el poder calorífico de los residuos sólidos de curtiembres al llevar a cabo un tratamiento térmico en un rango de temperaturas entre 180 y 280°C. El aumento del poder calorífico es de 16% aumentando de 17 a 20,5 MJ kg-1. El hidrógeno presenta la mayor variación después del tratamiento térmico con una descomposición de 0,102 mol C-1, mientras que el azufre, con 0,0021 mol C-1, resulta ser el más estable. La alta concentración de carbono en el coque, cerca de 47,8%, aumenta las oportunidades para utilizar este material como materia prima en sistemas energéticos o como precursor para la producción de carbón activado.

Supervised machine learning for holes classification of three-dimensional free-form models

La tarea del llenado de huecos en el proceso de reconstrucción tridimensional requiere de un usuario experto que se encargue de seleccionar los que deben ser corregidos (llenados), en casos en que existan huecos reales en la superficie del objeto que se esté reconstruyendo. Generalmente, los trabajos propuestos en esta área asumen que la superficie de los objetos es continua, por lo que todos los huecos deben ser corregidos. Lo anterior no es cierto para muchos casos, por ejemplo, en piezas industriales y objetos de forma libre. En este trabajo se propone un método para la clasificación automática de huecos en superficies tridimensionales de objetos de forma libre, en dos categorías: real o huecos que no deben ser corregidos y anomalía o huecos que deben ser corregidos. Para ello, se calculan tres características del contorno del hueco: torsión, curvatura y tamaño, y que posteriormente se utilizan en un sistema de clasificación supervisada. Los resultados muestran un porcentaje de clasificación superior al 90%.

Hole-filling task in tridimensional reconstruction process requires an expert user to select holes to be corrected (filled) in cases where there are real holes in the surface of the object that is being reconstructed. Generally, proposed works in hole-filling tasks assume the surface of the object is continuous, so that all holes must be corrected. The latter is not true for many cases e.i. industrial parts and free-form objects. In this work, it is proposed a method for automatic hole classification in tridimensional surfaces of free-form objects into two categories: real or holes that must not be corrected, and anomalies or holes that must be corrected. For this purpose, three characteristics of hole contour are calculated: torsion, curvature and size, and subsequently are used in a supervised classification system. Results show a classification rate over 90%.

Simultaneous analysis of the removal of brilliant blue and red 40 through spectrophotometric derivative

Los efluentes de industrias como la alimentaria y textil contienen indudablemente una mezcla de colorantes. No obstante, la evaluación de estos sistemas multicomponentes ha sido poco explorada debido a la complejidad para su cuantificación. Como una aproximación más cercana a la contaminación de estos vertimientos, se evaluó la adsorción de la mezcla de colorantes rojo 40 (R40) y azul brillante (AB) sobre corteza de coco bajo sistema discontinuo, considerando las variables pH, concentración inicial de los colorantes, dosificación de adsorbente y temperatura. Para su cuantificación se utilizó el modelo de las primeras derivadas, haciendo uso de un espectrofotómetro UV-Vis Lambda 35. Bajo las mejores condiciones, se alcanzó una remoción máxima del 76,5% para la mezcla de R40 y AB a pH ácido (pH = 2.0), dosificación de 20 g/L, concentraciones iniciales de 10 mg/L y temperatura de 55 °C. El porcentaje de error promedio total encontrado para el modelo de cuantificación fue de 1,35% para R40 y 1,10% para AB, lo que señala la validez del método. Además, en la mezcla binaria, el AB experimentó un menor efecto antagonista por la presencia del R40, con un porcentaje de adsorción 3,7 veces mayor que d el obtenido para el R40.

Effluents from food and textile industries contain dye mixtures. However, the evaluation of these multicomponent systems has been poorly explored due to their complex quantification. As a closer approximation to the contamination caused by these effluents, it was evaluated the adsorption of the dye mixture Red 40 (R40) and Brilliant blue (AB) on the coconut bark under batch system, considering the variables pH, the initial dye concentration, the dosage of the adsorbent and the temperature. For the quantification the model of the first derivative was used, using an UV-Vis Perkin Elmer Lambda 35 spectrophotometer. Under the best conditions for the mixture of R40 and AB, the maximum removal (76.5 %) was achieved to acid pH (pH = 2.0), dosage of 20 g/L, initial dye concentration of 10 mg/L and temperature of 55 °C. The found average percentage error for the model of quantification was 1.35 % for R40 and 1.10 % for AB to indicate the validity of the method. Also, in the binary mixture AB experimented a minor antagonistic effect due to the presence of R40, recording a 3.7 adsorption percentage higher than the obtained for R40.

Towards a business process integration method based on scenarios, architectural layers, and contextual information

El objetivo de este artículo es presentar una propuesta de un método de integración de procesos de negocio, teniendo en cuenta información contextual relacionada con escenarios y niveles arquitectónicos de integración. La aproximación del método propuesto se valida mediante un proceso productivo de tipo industrial, tomado como caso de estudio. A partir del trabajo realizado, se puede concluir que es necesario recopilar la mayor cantidad de información contextual relacionada con el dominio de la aplicación y los procesos involucrados en la integración, con el fin de evitar que se realicen actualizaciones innecesarias sobre procesos y sus variantes.

This paper presents a method of approaching business process integration, by taking into account contextual information related to architectural scenarios and levels of integration. The approach is validated through a case study related to the coffee industry. Based on this work, it can be concluded that the more information related to the context and its relationship to the domain and processes, it is possible to avoid unnecessary updates on processes and their variants are made.

Stress analysis of porous titanium dental implants by using the finite element method

El titanio y sus aleaciones son los materiales mayormente empleados como sustitutos del tejido óseo en implantes dentales. Sin embargo, éstos presentan una desventaja debido a la marcada diferencia de rigidez del titanio con el tejido óseo, pues producen el fenómeno conocido como apantallamiento de tensiones, una de las principales causas de reabsorción ósea alrededor del implante. Una de las posibles soluciones es la fabricación de implantes de titanio poroso con un balance adecuado de propiedades mecánicas, es decir, rigidez y resistencia mecánica. En este trabajo se presenta un análisis de esfuerzos de un implante dental de titanio poroso empleando el método de elementos finitos. Se generó un modelo para un implante dental de titanio sólido que consiste en unión cementada entre corona e implante sin aditamento y de un solo cuerpo. Al comprobar con la literatura su validez, se emplearon las mismas condiciones de contorno para el implante de titanio poroso con 40%, 50%, 60% y 70% de porosidad. Se investigó la distribución de esfuerzos sobre (4)2(0) el conjunto corona-implante y la interfaz implante-hueso en condición de o -§ carga estática, así como los valores del módulo de Young para los implantes e ²r e porosos. Se concluye que la mejor respuesta de cara a esta aplicación se o d m b obtiene con el titanio poroso al 40%.

Titanium and its alloys are the biomaterials most used to substitute the bone tissue in dental implants. Nevertheless, one of its main drawbacks is the Youngs modulus mismatch with respect to that one of the bone, which produces the stress shielding phenomenon, promoting the bone resorption around the implant. One alternative to solve that problem has been the fabrication of titanium porous implants with an appropriated balance between mechanical properties, i.e. stiffness and mechanical strength. In this work, a Finite Element Analysis of the stress of a porous titanium implant is presented. A model of dense dental titanium implant was developed consisting in a ceramic crown cemented on titanium implant abutment. The results were compared with the literature to approve their accuracy, and the same boundary conditions were applied to a porous implant with 40%, 50%, 60% and 70% of porosity. The stress distributions on both the crown-implant and the implant-bone interface were investigated under static loading condition. The Young modulus was obtained for the porous implants. The better behavior face to this application was obtained with 40% porous titanium.

Using high rate algal ponds for wastewater treatment

Se han propuesto muchos sistemas para la descontaminación de las aguas residuales domésticas, industriales y lixiviados. Actualmente se espera tratar las aguas residuales y derivar un beneficio económico-ambiental. Es en este contexto que los sistemas algales de alta tasa se propusieron inicialmente para el tratamiento de aguas residuales domésticas. Sin embargo, la investigación realizada alrededor de esta tecnología ha mostrado ventajas y beneficios que no se tenían contemplados inicialmente. En la actualidad se están realizando implementaciones en el tratamiento de las aguas residuales, buscando la producción de biocombustibles, bio-masa algal para alimento (animal y humano), la obtención de productos farmacéuticos y la bioprospección de las algas. Adicional a esto, se está investigando sobre la captura y reducción del dióxido de carbono (CO2) atmosférico, mecanismos de eliminación de contaminantes específicos y la optimización de la hidrobiología del sistema. Sin embargo, hace falta información sobre la función y la ecología de las algas y la relación alga/ bacteria, efecto del comportamiento hidrodinámico de la laguna sobre la ²producción algal, el efecto de las variables ambientales del trópico en el desempeño del sistema y el desarrollo de criterios de diseño para zonas tropicales.

Many systems have been proposed for the decontamination of domestic and industrial wastewater and leachates. It is currently expected to treat wastewater and derive economic and environmental benefit. It is in this context that high rate algal systems (HRAPs) were originally proposed for the treatment of domestic wastewater. However, the research around this technology has shown advantages and benefits that were not initially contemplated. Actually, deployments are being made for the treatment of wastewater, seeking the production of biofuels, algal biomass for food (animal and human), obtaining pharmaceuticals and bioprospecting of algae. In addition to this, research on the capture and reduction of carbon dioxide (CO2), specific mechanisms for pollutant removal and Hydrobio-logy optimization of the system is being done. However, there is a lack of necessary information about the function and ecology of algae, the relationship algae/bacteria, the effect of hydrodynamic performance of the pond on algal production, the effect of the tropical environmental variables on the performance of the system and the developing of design standards for tropical zones.

Evaluation of using alternative routes of glycerin obtained in the biodiesel production: a review

Producto del creciente mercado del biodiésel, se genera un incremento en la oferta de glicerina sin refinar, obtenida como subproducto del proceso, lo que ha motivado el estudio de su utilización. En este trabajo se aplicó un método cualitativo por puntos, considerando tres factores para clasificar las opciones de aprovechamiento de glicerina: (i) análisis DOFA (Debilidades, Oportunidades, Fortalezas, Amenazas), (ii) análisis de costos y (iii) evaluación del impacto ambiental. A cada factor se asignó una ponderación cuyo resultado permite concluir sobre la viabilidad de cada alternativa estudiada para una planta de producción de biodiésel de 20.000 l/día, que genera aproximadamente 2000 kg/día de glicerina cruda. Como resultado se obtiene un orden jerárquico de factibilidad de implementación de las alternativas en el que el uso de la glicerina cruda en la producción de fertilizantes constituye la mejor opción, ya que mejora la fertilidad del suelo con la incorporación de subproductos y residuos agroindustriales, y es una de las opciones de menor costo de implementación. El método de evaluación aplicado resulta apropiado para una estimación inicial de los diferentes usos de la glicerina cruda, aunque posteriormente requiere un análisis más detallado de la mejor opción.

As a result of the growing biodiesel market, an increase in the supply of crude glycerin obtained as a byproduct of the process is occurring. This has motivated the study of its use. In this work, we applied a Qualitative Method for Points, considering three factors to classify the options of glycerin utilization: (i). SWOT analysis (Strengths, Weaknesses, Opportunities y Threats), (ii). Cost analysis and (iii). Environmental impact assessment. Each factor was assigned a weighting and whose result establishes the feasibility of each alternative studied for a biodiesel production plant of 20,000 l/day, which generates about 2000 kg /day of crude glycerin. The result is a hierarchy of feasibility of implementing the alternatives, in which the use of crude glycerin in the production of fertilizers is the best option, since it improves soil fertility by incorporating byproducts and agro-industrial waste, It is also one of the lower cost options for implementation. The evaluation method is suitable for an initial estimate of the different uses of crude glycerin, requiring a later and more detailed analysis of the best option.