Ingeniería y Desarrollo

Acceso a las TIC en Colombia y su contexto global

Deoxygenation and re-aeration rates of the Sinu river

Resumen Simulaciones de calidad de aguas, utilizando el modelo de Streeter y Phelps, fueron realizadas para definir las tasas de desoxigenación (kj y aireación (k) para el río Sinú. Se tomaron datos históricos de 8 años de seguimiento (2000 a 2007) de Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Nitrógeno Total Kjeldhal (NTK), Oxígeno Disuelto (OD), Temperatura y Caudal en 10 estaciones ubicadas a lo largo de la corriente. Una vez calibrado el modelo, se validó con datos tomados desde 2008 a 2014. Se observó que las estaciones cercanas a la presa y al complejo lagunar del Bajo Sinú presentaron valores mayores de kd y menores de k,, no obstante, admisibles para ríos poco contaminados. Los coeficientes variaron depen diendo del tramo, del caudal y de la temperatura a lo largo del año. Sin embargo, estos coeficientes indican que el río Sinú es una corriente con bajos niveles de contaminación y con un alto potencial de autopurificación.

Abstract Water quality simulation, using the model of Streeter and Phelps, were made to define deoxygenation rates (kd) and aeration rates (ka) for the Sinú River. Historical data of eight years of follow-up (2000-2007) of Biochemical Oxygen Demand (BOD), total nitrogen Kjeldahl (NTK), dissolved oxygen (DO), temperature and flow rate were taken at 10 stations located along the River. Once calibrated the model was validated with data collected from 2008 to 2014. It was noted that the stations near the dam and the lake complex of Lower Sinú had higher values of kd and lower ka, nevertheless, acceptable for rivers with little pollution. The coefficients vary depending on the section, the flow and temperature throughout the year. However, this coefficients show that the Sinú River is a stream with low levels of pollution and with a high potential for self-purification.

Corrosión resistance of Cr₂O₃ coatings measured through EIS

Resumen En este trabajo se presentan los resultados de la resistencia a la corrosión de recubrimientos comerciales de óxido de cromo (Cr2O3) depositados por proyección térmica sobre sustratos de bronce fosforado, modificados superficialmente mediante tres métodos: granallado con arena, granallado metálico con alúmina y pulimento con disco abrasivo y con preparación de superficie (con capa y sin capa base). La rugosidad de los recubri mientos depositados se determinó mediante microscopia confocal y la morfología de la superficie se evaluó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB); la estructura cristalográfica se determinó por medio de difracción de rayos X (DRX) y la resistencia a la corrosión se evaluó por medio de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE). Los resultados de microscopia confocal mostraron que la rugosidad superficial tiene un máximo valor de 19,831um; el análisis de DRX mostró que los recubrimientos tienen la misma estructura cristalográfica de los polvos; el análisis de MEB muestra que la superficie es porosa y no es homogénea. Finalmente, los resultados de EIE revelan que las superficies preparadas con granallado presentaron la mejor resistencia a la corrosión.

Abstract This paper present the results of corrosion resistance of commercial coatings of chromium oxide Cr2O3 deposited by thermal spray on phosphor bronze substrates with three methods of surface preparation: shot blasting with sand, blasting metal with alumina and polishing with abrasive disc, the three surfaces were prepared with and without base layer. The roughness of the deposited coatings was determined by confocal microscopy and the surface morphology was assessed by scanning electron microscopy (SEM); the crystal structure was determined by X-ray diffraction (XRD) and the corrosion resistance was evaluated via electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results of confocal microscopy showed that the surface roughness has a maximum value of 19,831 μm; XRD analysis showed that the coatings have the same crystal structure of the powders; SEM analysis shows that the surface is porous and inhomogeneous. Fi nally, the EIS results, reveal that prepared surface with blasting had the best corrosion resistance.

Confinated horizontal vortex generator

Abstract Since there is no theory for its dimensioning, in this paper, the design, construction and testing of a device that induces inside a horizontal axis vortex is described. The apparatus consists of a semi-convergent nozzle attached to a cylindrical vortex chamber with a side orifice and works horizontally submerged in a water flow with the intake nozzle forward. The coupling of these elements determines an incident tangential flow in the vortex chamber and causes it to develop a horizontal vortex. This vortex generator was tested on an experimental open channel without producing stagnation inside, despite being intrusive and with high form drag. The trials showed that the rotational velocity of the vortex increases in decreasing the radius and the axial distance to the drain orifice. Because of its ability to convert the initial translational movement of the flow into rotation, the vortex could be used to generate power. Other applications are not discarded though.

Resumen Dado que no hay teoría para su dimensionamiento, en este trabajo se describe la concepción, construcción y prueba de un dispositivo que induce en su interior un vórtice de eje horizontal. El aparato consta de una tobera semiconvergente unida a una cámara de vórtice cilíndrica con orificio lateral y funciona sumergido horizontalmente en un flujo de agua con la admisión de la tobera hacia adelante. El acople de estos elementos determina un flujo incidente tangencial en la cámara de vórtice y hace que en ella se desarrolle un vórtice horizontal. Este generador de vórtice se probó en un canal experimental de laboratorio sin producir en su interior estancamiento, pese a ser intrusivo y con elevada resistencia de forma. Los ensayos mostraron que la velocidad de giro del vórtice aumenta al disminuir el radio y la distancia axial al orificio de desagüe. Por su capacidad para convertir en rotación el movimiento inicial de traslación del flujo podría servir para generar potencia, aunque no se descartan otras aplicaciones.

Adsorption of chromium (VI) using cassava peel (Manihot esculenta) as biosorbent: A kinetic study

Resumen En esta investigación se utilizó cáscara de yuca (Manihot esculenta) para remover cromo (VI) de disoluciones acuosas simulando efluentes in dustriales. Se utilizó un esquema de operación por lotes y se realizaron pruebas variando la concentración inicial de cromo (30, 40 y 50 ppm) y la temperatura (25, 30 y 35 °C), manteniendo fija la concentración del adsorbente (3,33 g/l), el tiempo de contacto 40 minutos y el pH 2, el cual se ajustó con ácido sulfúrico (H2SO4). Los datos obtenidos fueron ajusta dos a cuatro modelos cinéticos: primer orden reversible, pseudosegundo orden, Elovich y difusión intrapartícula. Los datos se ajustaron mejor al modelo de pseudosegundo orden. También se realizaron pruebas usando una concentración inicial de 50 ppm y tiempo de contacto de 120 minutos, variando la concentración del adsorbente (2, 4, 20 y 25 g/l). Se determinó que a mayor concentración de bioadsorbente se presenta mayor porcentaje de remoción.

Abstract In this research, cassava peel (Manihot esculenta) was used to remove chromium (VI) from aqueous solution simulating industrial effluents. Batch adsorption operation was used and tests were performed by vary ing the initial concentration of chromium solution (30, 40 and 50 ppm) and temperature (25, 30 and 35 °C), keeping fixed the adsorbent dosage (3.33 g/l), the contact time 40 minutos and pH 2, which was adjusted with sulfuric acid (H2SO4). Data were fitted to four kinetic models: reversible first-order, pseudo second-order, Elovich and intraparticle diffusion models. Pseudo second-order model fits best to most experimental data. Tests were also performed using an initial concentration of 50 ppm and contact time of 120 minutos, varying the adsorbent dosage (2, 4, 20 and 25 g/l). The higher adsorbent dosage is, the higher percent removal of Cr(VI) is observed.

Passive ventilation and thermal comfort for public housing in ecuatorial climate

Resumen En general, el confort y la calidad de aire no son tenidos en cuenta por los diseñadores de viviendas de interés social (VIS), ni lo son tampoco los asuntos de sostenibilidad ecológica como, por ejemplo, la ventilación natural. Dos condiciones empeoran esta situación: la primera, que se des conoce el manejo científico del confort a través de estrategias pasivas, y la segunda, que no es redituable para los constructores ni para el Estado. En las zonas tropicales cercanas al ecuador, climatizar con ventilación natural se complica con la alta insolación al mediodía (870 W/m2) y el viento en calma. Aquí se propone una solución que ofrece confort y calidad de aire a través de manejo de ventilación y carga térmica; su desempeño y efectividad se evaluó en un prototipo experimental que simula una habitación de VIS en Cali (Colombia). Se encontró que en la configuración original típica, las VIS son completamente inhabitables durante la mayor parte del día, pero con algunas modificaciones de bajo presupuesto es posible mejorarlas hasta niveles aceptables en términos de confort y salubridad. En particular las chimeneas solares resultaron muy efectivas por la inducción de corrientes de aire durante el periodo de viento en calma. Las alternativas estudiadas resultaron funcionales en diseños nuevos o en remodelaciones.

Abstract In general, comfort and health are not taken into account by social housing's (VIS) designers, nor are some issues of ecological sustainability such as, for example, natural ventilation. Two conditions worsen this situation: the first one is that knowledge of scientific comfort through passive strategies is barely known, and the second one is the thought that passive design is unprofitable for builders or for the state. In hot tropics, passive design strategies are complicated due to the high midday insolation (870 W/ m2) and due to the calmly wind. Here a solution is proposed that offers comfort and health through combining various ventilation and thermal load strategies; and its performance and effectiveness were evaluated in an experimental prototype that simulates a VIS' room in Cali (Colombia). It was found that in the original architectural configuration, a typical VIS is completely uninhabitable almost all the day; however some low budget modifications can turn it towards acceptable comfort and healthy levels. In particular solar chimneys proved very effective for air induction du ring the calm. The considered alternatives were implementable for new or refurbished designs.

Multicriteria methodology for decoupling point placement in manufacturing systems

Abstract Synchronization between production scheduling and real demand is an issue of great concern for production practitioners and academics. Put in a nutshell, the solution requires the placement of a decoupling point in order to get a trade-off between efficiency and flexibility. In the context of a postponement production strategy, a decoupling point is an inventory buffer to create independence between the process and final demand. Upstream of the decoupling point, the process is managed under a make-to-stock approach; in contrast, downstream operations meet the final demand under a make-to-order approach. In this sense, the present paper proposes a multicriteria methodology to locate decoupling points in manufacturing systems. The methodology consists of two stages, with two and three steps respectively. In the first stage, the decision criteria and alternative for decoupling points are chosen. In the second one, the final decoupling point placement is determined. By applying the methodology in a metalworking company, the location of the decoupling points for nine production lines was obtained.

Resumen La sincronización de la planeación de la producción y la demanda real es un tema de interés tanto para profesionales como para investigadores. Dicho en pocas palabras, la localización del punto de desacople es una solución que permite tener un equilibrio entre eficiencia y flexibilidad. En el contexto de una estrategia de aplazamiento; el punto de desacople es un inventario que crea independencia entre el proceso y la demanda final. Aguas arriba del punto de desacople se gestiona bajo un enfoque de producción continua; por el contrario, aguas abajo la operación hace frente a la demanda final mediante un enfoque de manufactura bajo pe dido. En este sentido, este trabajo presenta una metodología multicriterio para localizar el punto de desacople en sistemas de manufactura. La me todología consiste en dos etapas, con dos y tres pasos, respectivamente. En la primera etapa, los criterios de decisión y los puntos de desacople alternativos son seleccionados. En la segunda, el punto de desacople final es localizado. La aplicación de la metodología se hizo en una empresa del sector metalmecánico para detectar los puntos de desacople para nueve líneas de producción.

Delimitation of Colombia hydrologic regions

Resumen Una de las aplicaciones del análisis regional es la transferencia de informa ción hidrológica de cuencas aforadas a las no aforadas. En algunos casos, la regionalización hidrológica es un enfoque válido para estimar valores de caudal en sitios en donde no existe información. Los mejores resultados se obtienen cuando las cuencas que conforman una región exhiben un comportamiento hidrológico similar. En consideración del estudio del Potencial Hidroenergético de Colombia, el objetivo de este trabajo fue iden tificar regiones hidrológicas para realizar el cálculo del caudal promedio anual. El territorio continental colombiano fue dividido en 9139 cuencas, las cuales se caracterizaron con veinte atributos hidrológicos, climáticos y morfométricos directamente relacionados con la predicción del caudal. El análisis estadístico univariado y la implementación de técnicas estadísticas multivariadas permitió identificar dieciséis regiones hidrológicas, en las que se observan cuencas agrupadas alrededor de atributos relacionados con la evaporación, cuencas aglutinadas con atributos asociados con la escorrentía y cuencas asociadas con atributos descriptores del relieve. Además de satisfacer los propósitos del proyecto, los resultados repre sentan una base técnica para formular proyectos orientados a fortalecer las redes de recolección de datos y concebir futuras investigaciones para evaluar la disponibilidad de agua superficial a escala regional.

Abstract One application of regional analysis is the transfer of hydrological in formation from gauged to ungauged basins. In some cases, hydrological regionalization is a valid approach to estimate flow values in places where information is not available, the best results being obtained when the basins that form a hydrological region exhibit similar hydrologic behavior. In consideration of the study of the hydroelectric potential of Colombia, the aim of this study was to identify hydrologic regions for calculating their annual average flow. The Colombian continental territory was divided into 9139 basins, which were characterized with twenty hydrological, climatic and morphometric attributes directly related to flow prediction. Univariate statistical analysis and implementation of multivariate sta tistical techniques identified sixteen hydrologic regions, in which basins clustered around attributes such as evaporation, clustered basins, with attributes associated to runoff and watershed descriptors associated with relief attribute descriptors were observed. In addition to satisfy the aims of the project, the results represent a technical basis to formulate projects to strengthen data collection networks and to design future research to assess the availability of surface water at regional level.

Behavior of a warm mix asphalt made in an asphalt plant

Resumen Este artículo presenta los resultados de una fase experimental diseñada para evaluar y comparar la resistencia mecánica que experimenta una mezcla asfáltica tibia con una en caliente cuando ambas son fabricadas a escala real en una planta de asfalto de bacheo. Para tal fin fueron reali zados ensayos de resistencia bajo carga monotónica (Marshall y tracción indirecta) y cíclica (módulo resiliente, deformación permanente y resis tencia a fatiga). Para la fabricación de la mezcla tibia se empleó un aditivo químico que espuma el asfalto a aproximadamente 80 °C. Como ligante, para la fabricación de las mezclas se utilizó cemento asfáltico CA 60-70. La granulometría de control utilizada fue la de una mezcla densa en caliente MDC-19 (1). Esta mezcla de control se fabricó y compactó a temperaturas de 150 y 140 °C, respectivamente. Para el caso de la mezcla tibia, estas temperaturas fueron de 120 y 110 °C, respectivamente. Como conclusión general se reporta que la resistencia mecánica de la mezcla asfáltica tibia fabricada en planta de asfalto es superior a la de control en caliente, a pesar de que la primera fue fabricada y compactada a 30 °C menos.

Abstract A relatively recent development in asphalt pavement technology, warm mix asphalt (WMA) offers a number of benefits. We present a comparison of some mechanical properties of warm mix asphalt (WMA) made in an asphalt plant batch with a traditional Hot Mix Asphalt (HMA). WMA mixture was made with asphalt cement CA 60-70 and a chemical additi ve that foams the asphalt at 80 °C. WAM was mixed and compacted at 120 °C and 110 °C, respectively. The control mixture (HMA) was a Dense Graded Mixture MDC-19 proposed by (1), was made with the same mate rials and mixed and compacted at 150 and 140 °C. Mechanical properties were evaluated under two loading modes: monotonic load (Marshall and indirect tensile test) and dynamic loads (resilient modulus, permanent deformation and fatigue). Results showed that mechanical properties of Warm Mixed Asphalts are better than control mixture.

Evaluation of methodologies for the application of protection systems against corrosion inside ballast tanks in marine vessels

Resumen Este artículo presenta los resultados de la evaluación del desempeño y metodologías de preparación superficial para la aplicación de un sistema de pinturas utilizado en tanques de lastre de embarcaciones marinas. Se caracterizaron las herrumbres típicas encontradas en superficies de embarcaciones, se realizaron pruebas de campo haciendo diferentes preparaciones de superficies en áreas de difícil acceso que permitieran controlar el grado de contaminación por sales solubles, comparando diferentes métodos (Método Bresle, Sleeve test, Saltsmart, cromatografía iónica) y varios perfiles de anclaje (sand blasting, grata y lija, escariador y piqueteo) con el fin de determinar la combinación de los métodos más eficientes en la práctica para la preparación de zonas de difícil acceso. Se evaluaron las propiedades de un sistema de pinturas en laboratorio y en campo durante 7 meses de exposición. Se encontró que los métodos de preparación de superficie por piqueteo y grata + lija son los que presentan el mayor contenido de sales (> de 10 μg/cm2), superando el límite máximo permitido de 5.0 μg/cm2. A partir del método de preparación con escariador están por debajo de los 10 μg/cm2.

Abstract In this paper, different methodologies of surface preparation for applying a paint system used in ballast tanks of marine vessels are studied and their influences in the performance of the paint system are evaluated. Typical rusts found on boat surfaces were characterized, field tests were conducted with different surface preparations in hard-to-reach areas, controlling the contamination degree by soluble salts and comparing different methods (Bresle method, Sleeve test, Saltsmart test and ion chromatography) and different roughness profiles (sand blasting, power grinding and sandpaper, scraping and picketing) in order to determine the more efficient combination of methods for the surface preparation in hard-to-reach areas. Different properties of a paint system were evaluate during laboratory and field exposure tests. The final exposure time was 7 months. It was found that the methods of surface preparation by picketing and power grinding + sandpaper have the higher salt contents (> 10 μg/ cm2), exceeding the maximum permitted limit of 5.0 μg/cm2.

Properties in fresh state of mortars with recycled aggregate concrete and effect of c/a relation

Resumen Los residuos de construcción y demolición se han convertido en un problema urbano que resulta complejo y de un alto coste de gestión. Por este motivo, en la actualidad se está innovando en legislación medioambiental para fomentar diferentes actividades que lo mitiguen; siendo el reciclado una de las más aptas (faculta su reinserción como material de segunda generación para su nuevo uso en la construcción). En esta dirección se han realizado varios estudios de morteros en los que los residuos sustituyen diferentes porcentajes de los áridos naturales, a falta de una legislación propia que marque pautas de combinación. Sin embargo, poco se ha indagado en el comportamiento de su estado en fresco, el cual es vinculado con sus propiedades en estado endurecido a posteriori. En esta investigación se han realizado ensayos de propiedades en estado fresco (consistencia, densidad y contenido de aire) de morteros que contienen diferentes porcentajes de sustitución de áridos naturales, remplazados por áridos de hormigón reciclado (10, 20, 30, 50 y 100 %) a diferentes relaciones de cemento/arena (1:3.25, 1:4 y 1:4.74). Los resultados obtenidos muestran que los morteros con áridos reciclados reportan menor densidad, necesitan mayor cantidad de agua para lograr la consistencia requerida y presentan mayor contenido de aire que los morteros de referencia, sin sustitución de áridos reciclados.

Abstract Construction and Demolition Residues have become a complex-to-manage and expensive urban problem, so currently an environmental legislation is innovated in order to promote activities to mitigate it being the recycling one of the more accurate (it empowers the reintegration as second generation material for new use in construction). Considering the previous comments, some studies with mortars have been developed, where the natural aggregates are replaced by different percentages of residues, since there are not legislation or regulation that propose them. However, there are few investigations about the behavior of these concretes in fresh state, linked them with theirs properties in the posteriori hardened state. In this investigation, tests of properties in fresh condition (consistency, density and content of air) of mortars containing different percentages of recycled concrete aggregates as substitution of natural aggregates (10, 20, 30, 50 and 100%) and with different cement/sand rates (1:3.25, 1:4 and 1:4.74), have been realized. The results obtained show that mortars with recycled aggregates present a lower density, need more quantity of water to achieve the required consistency, and have higher air content than the reference mortars.

Inventory Management for distributors of perishable products

Resumen Este artículo considera el problema de determinar la mejor política de administración de inventarios para productos perecederos en compañías comercializadoras de pescado. El objetivo fundamental es encontrar la política de inventario con stock de seguridad para un modelo probabilístico que maximice la utilidad diaria esperada, considerando que los productos son perecederos y, por lo tanto, solo pueden estar almacenados por un máximo número de días. Se propone una metodología basada en Simulación Montecarlo. Experimentos computacionales usando instancias reales obtenidas de una compañía comercializadora de pescado en el mercado colombiano muestran la eficiencia y la efectividad de la metodología propuesta basada en la maximización de utilidad neta esperada.

Abstract This paper considers the problem of determining the best inventory management policy for perishable products on fish trading companies. The main objective is to determine the inventory management policy with safety stock for a probabilistic model, which maximizes the expected daily profit by considering the product, by considering that the products are perishables and only could be stored for a maximum number of days. This paper proposes a methodology based on Montecarlo simulation. Computational experiments using real world data from a fish trading company in the Colombian market shows the efficiency and the effectiveness of the proposed methodology based on the maximization of the average net profit.

Lightning research in Colombia: Lightning parameters, protection systems, risk assessment and warning systems

Abstract This paper summarizes the most important studies on lightning phenomenon in Colombia during the last 25 years. In order to give an in-depth treatment to specific aspects and advances in lightning research, this review has been divided in four sections: lightning parameters, lightning protection systems, risk assessment and warning systems. At the end of the paper, the advances and challenges on lightning research in Colombia are presented.

Resumen Este artículo sintetiza los estudios más importantes sobre la investigación del rayo en Colombia durante los últimos 25 años. Para dar un tratamiento detallado a aspectos específicos y avances relacionados con la investigación del rayo, esta revisión ha sido dividida en cuatro secciones: estudio de los parámetros del rayo, sistemas de protección, evaluación de riesgos y sistemas de alerta. El artículo finaliza con avances y retos futuros que presenta la investigación de rayos en Colombia.

Review of Quality of Service (QoS) mechanisms over ip Multimedia Subsystem (ims)

Abstract The present state of the art establishes the basis for studying different mechanisms to provide end-to-end Quality of Service on a network over the IP Multimedia Subsystem (IMS). Unlike traditional networks which ensure QoS individually depending on the service provided, IMS seeks the convergence of fixed and mobile services with Quality of Service through a set of policies defined by operators and Service Level Agree ments established with their users.

Resumen El presente estado del arte establece las bases para el estudio de diferentes mecanismos para proporcionar la calidad de servicio (QoS) de extremo a extremo en una red sobre el subsistema multimedia IP (IMS). A dife rencia de las redes tradicionales que aseguran la Calidad de Servicio de forma individual dependiendo del servicio que proveen, en IMS se busca la convergencia de servicios móviles y fijos con la Calidad de Servicio a través de una serie de políticas que son definidas por los operadores y los Acuerdos de Nivel de Servicio establecidos con sus usuarios.