Ingeniería y Desarrollo

Evaluation of concrete columns with the ultrasonic technique

Resumen El ultrasonido ha sido usado desde hace aproximadamente medio siglo para la evaluación de estructuras de concreto, y es a la fecha la técnica no destructiva más utilizada en el mundo. Consiste en la medición del tiempo en la que un pulso de sonido de alta frecuencia atraviesa la masa del material; conociendo la distancia recorrida, se puede obtener la velocidad. Esta técnica se utiliza principalmente para la detección de grietas y la estimación de la resistencia del concreto. El objetivo de este estudio fue observar el efecto de las barras de acero de refuerzo en la velocidad y la variabilidad de la velocidad medida en columnas de tres edificios. Se midió la velocidad en 25 columnas utilizando transductores de onda longitudinal colocados en arreglo directo. En los tres edificios, se obtuvo un rango de velocidades medias de 3.491 a 3.653 m/s en un contexto en el que se utilizaron los mismos materiales y se tuvieron similares niveles de esfuerzo en cada columna. De acuerdo con las velocidades medidas, solo un edificio cumplió con la resistencia de diseño.

Abstract Ultrasonic has been used for approximately half a century to evaluate concrete structures, and, it is, to date, the most widely used non-destructive technique in the world. This technique consists of measuring the time in which a high frequency sound pulse crosses the mass of the material; knowing the traveled distance, we can get the velocity. Ultrasonic is mainly used to detect cracks and estimate concrete strength. The aim of the study was to determine the effect of reinforcing steel bars, as well as the variability of the velocity measured in the columns of three buildings. The velocity was measured in twenty-five columns, using longitudinal wave transducers, placed in direct arrangement. The velocity range measured in the three buildings was 3.491 to 3.653 m/s, in a context in which the same materials were used, and the columns had similar levels of stress. According to the tests, only one building complied with design resistance.

Evaluation of the thermal performance of eco-friendly bricks fabricated with incorporation of mullite residues

Resumen Se produjeron ladrillos de arcilla obtenidos con mezcla de arcilla con residuos de un horno eléctrico en desuso y reforzados con fibras cerámicas para la obtención de un material cerámico con características refractarias. Las mezclas de arcilla/partículas recicladas fueron 50:50 en peso, y la incorporación de fibra fue en un 10 y un 20 % en volumen, para obtener un cerámico por sinterización a 1.000 °C durante 2 h. Los materiales diseñados fueron caracterizados por difracción de rayos X, se determinó la resistencia a compresión, flexión, densidad, porosidad y absorción. También se comprobó su desempeño térmico por exposición directa a llama 1.000 °C. Los resultados mostraron que en la medida en que se incorpora fibra cerámica la resistencia a compresión disminuyó un 17,3 % para AF10 y un 17,0 % para AF20. Los valores de resistencia a flexión estuvieron en 3,4 MPa. El coeficiente de conductividad térmica fue de 0,5322 W/mK, y durante la exposición directa a la llama, las muestras lograron un gradiente térmico de -700 °C para muestras de 2 cm de espesor. Las fases mineralógicas obtenidas para los ladrillos fueron mullita, corindón y cordierita, las cuales se consideran refractarias.

Abstract The aim of this research was the production of clay-brick, from red clay, waste from a disused electric furnace, reinforced with ceramic fibers, to obtain a ceramic material with refractory characteristics. The clay/waste particle proportion was 50:50 by weight, and the incorporation of fiber was 10% and 20% by volume, to obtain a ceramic by sintering at 1000°C, for 2 hours. The designed materials were characterized by X-ray diffraction, the flexural and compressive strength, density, porosity, and absorption were determined. The thermal performance was also verified by direct exposure to 1000°C flame. The results showed that as ceramic fiber was incorporated, the compressive strength decreased by 17.3% for AF10 and 17.0% for AF20. The flexural strength values were at 3.4 MPa. The coefficient of thermal conductivity was 0.5322 W/m.K, and, during direct flame exposure, the samples achieved a thermal gradient of ~ 700 °C for samples 2 cm thick. The mineralogical phases obtained for the bricks were mullite, corundum, and cordierite, which are considered refractory.

CyberDrone: a cybersecurity platform for drone attack detection

Resumen Se presentó el desarrollo de una plataforma de ciberseguridad para vehículos aéreos no tripulados (uav, por sus siglas en inglés) o drones según la tecnología cyber-deception. Esta tecnología tiene como fundamento la creación deliberada de señuelos (honeypots) de fácil acceso y detección para detectar potenciales intrusos en el perímetro de una infraestructura crítica. Se explicó el modelo conceptual de la solución propuesta y la descripción detallada de cada uno de los procedimientos desarrollados, se implementó una metodología de desarrollo tecnológico, se llevaron a cabo procedimientos para la creación de señuelos en redes inalámbricas wifi y en bandas de radiofrecuencia (rf), y se incluyó la aproximación al desarrollo de un procedimiento de gps Spoofing. Este último fue explorado usando un equipo de radio definido por software (sdr, por sus siglas en inglés) para la suplantación de señales gps que permite la implementación de estrategias de defensa contra drones atacantes. Finalmente, se describe la plataforma web para monitorear los señuelos activos y para registrar los intentos de penetración. Estos registros de intento de penetración se almacenan en una blockchain desarrollada según la tecnología Ethereum. Se encontró que las redes inalámbricas wifi y de RF poseen vulnerabilidades que pueden ser explotadas por potenciales atacantes. También que el procedimiento gps Spoofing es mucho más complejo que los procedimientos por redes inalámbricas, pero que permitiría tomar acción sobre drones atacantes.

Abstract This document presents the development of a cybersecurity platform for unmanned aerial vehicles (uav), or drones, based on cyber-deception technology. This technology is based on the deliberate creation of easily accessible and detectable decoys (or honeypots) to detect potential intruders at the perimeter of a critical infrastructure. This document contains an explanation of the conceptual model of the proposed solution, and a detailed description of each of the developed procedures. A technological development methodology was implemented in this paper. Also, procedures were developed for the creation of honeypots in Wi-Fi wireless networks and in radio frequency bands, and the approach to the development of a gps spoofing procedure was included. The latter was explored using software defined radio equipment (sdr) for the impersonation of gps signals, which allows for the implementation of defense strategies against attacking drones. Finally, a web platform to monitor active decoys, and to register penetration attempts, is described. These penetration attempt records are stored in a blockchain, developed with basis on Ethereum technology. It was found that Wi-Fi and radio frequency wireless networks have vulnerabilities that can be exploited by potential attackers. Also, that the gps spoofing procedure is much more complex than procedures by wireless networks, but it would allow to take action on attacking drones.

Effect of M-QAM Modulation Technique for a Converged Network Infrastructure Radio over Fiber (RoF)

Abstract The objective of the research is to analyze, at the simulation level, the effect of the M-Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) technique, in the downlink, for a converged Radio over Fiber (RoF) network infrastructure, implementing the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technique and the Passive Optical Network architecture, with 10 Gbps capacity (XG-PON). The evaluation of the effect of the M-QAM modulation technique was done through a pre-established simulation methodology and using the optsim software for the network model and tests. In the results of the research, the increase of the order of M-QAM modulation for a converged OFDM-RoF network infrastructure allows to represent more bits per symbol, however, it requires a higher transmission power. The conclusion derives in the possibility of developing a robust converged OFDM-RoF network infrastructure of XG-PON type, implementing the M-QAM technique, since it efficiently uses the available bandwidth.

Resumen El objetivo de la investigación es analizar, a nivel de simulación, el efecto de la técnica de Modulación de Amplitud en Cuadratura M-aria (M-QAM), en el enlace descendente, para una infraestructura de red convergente de Radio sobre Fibra (RoF), implementando la técnica de Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM) y la arquitectura de Red óptica Pasiva con capacidad de 10 Gbps (xg-pon). La evaluación del efecto de la técnica de modulación M-QAM se realizó mediante una metodología de simulación preestablecida y utilizando el software optsim para la realización del modelo de red y pruebas. En los resultados de la investigación, el aumento del orden de modulación M-QAM para una infraestructura de red convergente OFDM-RoF, permite representar más bits por símbolo, sin embargo, requiere una mayor potencia de transmisión. La conclusión deriva en la posibilidad de desarrollar una robusta infraestructura de red convergente OFDM-RoF de tipo XG-PON, implementando la técnica M-QAM, ya que se utiliza eficientemente el ancho de banda disponible.

Design of a guide tool based on continuous improvement methodologies applicable to SMEs in the dairy sector in Latin American y Caribbean countries

Resumen El objetivo de la investigación fue diseñar una herramienta guía basada en técnicas de mejora continua aplicable a pymes del sector lácteo en América Latina y el Caribe. A través de una revisión literaria de 753 pymes en 10 países de América Latina y el Caribe, se analizaron los principales factores que influyen en el desarrollo organizacional y productivo de pymes lácteas. Posteriormente, se diseñó una entrevista semiestructurada aplicada a seis pymes lácteas de Veracruz (México) y a seis pymes lácteas de Bogotá (Colombia). Los resultados mostraron deficiencias en aspectos como estructura y desarrollo organizacional, planeación de la producción y relación con proveedores y clientes. Por tanto, el diseño de la herramienta guía integra técnicas de mejora continua e indicadores que permitan a las pymes lácteas administrar y controlar sus procesos de manera clara, sencilla, y fomentar la evaluación de su desempeño.

Abstract The objective of the research is to design a tool guide, based on continuous improvement techniques, applicable to small and medium enterprises (SMEs) in the dairy sector in Latin America and the Caribbean (LAC). Through a literary review of 758 SMEs in 10 LAC countries, the main factors that influence the organizational and productive development of dairy SMEs are analyzed. Subsequently, a semi-structured interview was designed for 6 dairy SMEs in Veracruz, Mexico and 6 dairy SMEs in Bogotá, Colombia. The results show deficiencies in aspects such as: structure and organizational development, production planning, relationship with suppliers and customers. Therefore, the design of the tool guide integrates continuous improvement techniques and indicators that allow for dairy SMEs to manage and control their processes in a clear, simple way, and encourages the evaluation of their performance.

Mobile Application for the Identification of Street Dogs Using Image Recognition Based on Machine Learning

Abstract The population of stray dogs increases every year, which is why technologies, protocols, and legislative projects have been implemented in different countries to stop it. The objective of this research is to make use of image recognition (machine learning) to optimize the identification of stray dogs that are in a state of loss. The implemented methodology consists of 4 phases: approach to the research questions, generation of the model via machine learning, development of the mobile application where the generated model was integrated, and validation of the proposal with 2 case studies. From the results of the validation, it was found that our proposal managed to optimize the time and precision in the identification of lost dogs by 45%, compared to other web platforms.

Resumen La población de canes callejeros aumenta cada año, por ello se han implementa-do tecnologías, protocolos y proyectos legislativos en los países para frenarlo. El objetivo de la presente investigación es hacer uso del reconocimiento de imágenes aplicando AutoML para optimizar la identificación de canes callejeros que se encuentran en estado de pérdida. La metodología implementada consta de 4 fases: planteamiento de las preguntas de investigación, generación del modelo usando aprendizaje automático, desarrollo del aplicativo móvil donde se integró el modelo generado y, validación de la propuesta con 2 casos de estudio. De los resultados en la validación, se obtuvo que nuestra propuesta logró optimizar el tiempo y precisión en la identificación de canes perdidos en un 45% en comparación con otras plataformas web.

Forest Species with Agroforestry Potential in the Alto Mira and Frontera Community Council, in the Tumaco Municipality, Colombia

Resumen La Costa Pacífica por su posición geográfica y condiciones climáticas presenta diversos sistemas de producción agrícola, entre ellos los agroforestales, en que el productor ha seleccionado las especies más adecuadas en atención a los atributos económicos, ambientales y sociales. En el Consejo Comunitario Alto Mira y Frontera de Tumaco (Nariño, Colombia), se identificaron especies forestales con potencial agroforestal, para lo cual se seleccionaron 150 fincas, en consideración a criterios como presencia de sistemas agroforestales, disponibilidad de brindar información por los propietarios y facilidad de acceso. Se aplicó una encuesta semiestructurada, y mediante el coeficiente de importancia de las especies (cie), se priorizaron las especies maderables con potencial agroforestal. La información obtenida se confrontó con la comunidad a través de un taller participa-tivo. Se encontró que el sistema predominante es la asociación de Teobroma cacao L. con Musa paradisiaca L., Cocus nucífera L., Bactris gasipaes Kunth, frutales y maderables. Se identificaron 14 especies maderables utilizadas en las diferentes prácticas agroforestales, y de acuerdo con el cie, se priorizaron tres, que en orden de importancia son las siguientes: Cedrela odorata L., Cordia alliodora (Ruiz & Pavón) Oken y Carapa guianensis Aubl. Se encontró que el conocimiento es variado y existe mayor preferencia por las especies forestales que representan un beneficio económico.

Abstract The Colombian Pacific region, because of its geographical position and conditions, presents various agricultural production systems, among them, the agroforestry system, where producers have selected the most suitable species, taking into account the economic aspects, and environmental and social elements. First, forest species with agroforestry potential were identified in the Alto Mira and Frontera Community Council, in the Tumaco municipality. Then, 150 farms were selected, by criteria such as the agroforestry systems presence, the availability of their owners to provide information, and ease of access. In order to gather data, a semi-structured survey was implemented, and, through the Species Importance Coefficient (cie), wood species with agroforestry potential were prioritized. This information was confronted with the community, through a participatory workshop. During this research process, it was discovered that the predominant system is the Theobroma cacao L. association with Musa paradisiaca L., Cocus nucífera L., Bactris gasipaes Kunth, fruit and wood. 14 timber species, used in different agrofo-restry practices, were identified, and, according to the cie, three were prioritized. In order of importance, they are: Cedrela odorata L., Cordia alliodora (Ruiz & Pavón) Oken and Carapa guianensis Aubl. It was found that knowledge is varied, with a greater preference for forest species that represent an economic benefit.

ElectroFun: a Gamification-based Application to Support the ISO 55000 Asset Management System Implementation in Codensa

Resumen Se presentó el desarrollo de una aplicación basada en gamificación para el apoyo en la implementación de un sistema de gestión de activos iso 55000 en Codensa. Se muestra la aplicación Energy Assets, la cual se planteó como una estrategia para introducir los conceptos sobre sistemas de gestión de activos iso 55000 y sobre la Resolución 15 de 2018 de la Comisión de Regulación de Energía y Gas (creg) que da el mandato de implementación de la norma. Se presenta la metodología a partir de la cual se diseñaron los ocho niveles del juego donde se tratan los conceptos básicos sobre los sistemas de gestión de activos, el ciclo de vida de un activo y las disposiciones generales de la Resolución 15 de 2018 de la creg. Para el desarrollo de las diferentes preguntas incluidas en cada nivel, se aplicaron múltiples estrategias, como selección única, selección múltiple, asociación de conceptos y completar definiciones. Finalmente, se destaca cómo la gamificación es una estrategia digital para apoyar el objetivo de certificación iso 55000 de Codensa y, en general, para involucrar a sus colaboradores en proyectos de interés general.

Abstract This paper presents the development of a gamification-based mobile app to support the implementation of an iso 55000 asset management system in Codensa. The Energy Assets mobile app, proposed as a strategy to introduce the concepts of the iso 55000 asset management systems and the creg 015 resolution, which gives the mandate for the implementation of the standard, is shown. The methodology, from which the eight (8) levels of the game were designed, is presented, and the basic concepts of asset management systems, the life cycle of an asset, and the general provisions of creg resolution 015 are discussed. For the development of the different questions included in each level, multiple strategies were applied, such as single selection, multiple selection, association of concepts, and completing definitions. Finally, gamification as a digital strategy to support Codensa's iso 55000 certification objective, and in general to involve its collaborators in projects of general interest, is highlighted.

Development of an Automatic Container and Sorter for Recyclable Material as a Circular Economy Strategy in the Educational Context

Resumen El objetivo de esta investigación fue realizar una caracterización de los residuos sólidos reciclables producidos en la Universidad de la Amazonia y desarrollar un contenedor y clasificador automático de este tipo de residuos, para contribuir por medio de las tecnologías de la información y la comunicación (tic) al proceso de sostenibilidad ambiental ligado al concepto de economía circular en el ámbito educativo. La metodología definida se dividió en cinco fases que corresponden al conocimiento del manejo de residuos sólidos de los usuarios de las cafeterías, caracterización de los residuos sólidos, diseño y construcción del contenedor, entrenamiento del sistema de inteligencia artificial (ia) y prueba interna beta test, tras lo cual se obtuvo como resultado una generación total de residuos plásticos a la semana de 66 kg, lo que representa un ingreso económico aproximado de $138.000. Además, se desarrolló un contenedor y clasificador automático capaz de reconocer y almacenar botellas plásticas empleando una red neuronal artificial. Como conclusión, el reciclaje de residuos plásticos en una institución de educación superior (ies) aporta a la sostenibilidad ambiental. Además, el desarrollo de tecnologías como el contenedor y clasificador automático permite optimizar la selección y clasificación de elementos reciclables de forma rápida y segura.

Abstract The objective of this research was to characterize the recyclable solid waste produced at the University of the Amazon, and to develop an automatic container and classifier for this type of waste, to contribute through ict to the process of environmental sustainability linked to the concept of circular economy in education. The defined methodology was divided into five phases that correspond to the knowledge of the solid waste management of the cafeteria users, characterization of solid waste, design and construction of the container, training of the artificial intelligence (ai) system, and internal beta-test. Test. Obtaining, as a result, a total generation of plastic waste per week of 66 Kg, which represents an approximate economic income of $ 138,000 cop. In addition, an automatic container and sorter, capable of recognizing and storing plastic bottles, was developed using an artificial neural network. In conclusion, the recycling of plastic waste within an educational institution contributes to environmental sustainability, in addition to the development of technologies such as the container and automatic sorter, they allow to optimize the selection and classification of recyclable elements, quickly and safely.

QoS (Quality of Service) and QoE (Quality of Experience) Study for Web Services Consumed from a Mobile Mashup

Resumen El objetivo de este trabajo consistió en el estudio de la QoS (por sus siglas en inglés) y la QoE (por sus siglas en inglés) de API (por sus siglas en inglés) de servicios web consumidos por aplicaciones mash-up móvil. El estudio se enfoca en recolectar y analizar indicadores de QoS y de QoE. La metodología usada para el desarrollo de este trabajo es experimental, puesto que se ha realizado una experiencia que permitió recolectar los datos del estudio. Para tal fin, se desarrolló un mash-up móvil que consume tres API REST (por sus siglas en inglés) y una librería que permite recolectar indicadores de QoS y de QoE. El estudio se realizó durante 60 días y se recolectaron 1.012 valores de indicadores. Los resultados obtenidos prueban que realizar un análisis parcial de QoS y de QoE que consideren indicadores de manera aislada puede llevar a conclusiones inexactas, por lo que se debe realizar un análisis y evaluación más integral, en atención a la mayor cantidad de factores que afectan la QoS y la QoE.

Abstract The objective of this work is to study the QoS and QoE of web services APIs consumed by mobile mashup applications. The study focuses on collecting and analyzing QoS and QoE indicators. The methodology used for the development of this work is experimental: an experience has been carried out that allowed for collecting the study data. For this purpose, a mobile mashup was developed that consumes three REST APIs and a library that allows collecting QoS and QoE indicators. The study was carried out for 60 days, and 1.012 indicator values were collected. The obtained results prove that performing a partial analysis of QoS and QoE, considering indicators in isolation, can lead to inaccurate conclusions, a more comprehensive analysis and evaluation should be carried out, taking into account the greater number of factors that affect QoS and QoE.

Behavior Driven Development: Best Practices for Software Quality

Resumen Asegurar la calidad y funcionalidad de un producto de software es garantizar su correcta estructura, composición, ejecución e integridad, pero en algunos casos estas características se ven afectadas debido a la ineficiente gestión y desarrollo del software. El objetivo de la revisión fue identificar buenas prácticas al usar el desarrollo guiado por comportamientos. Para su desarrollo, se indagó en artículos de investigación categorizados en revistas indexadas en bases de datos como IEEE, ScienceDirect, Scielo, Scopus y Redalyc entre 2016 y 2020. El análisis y la revisión permitieron identificar buenas prácticas como el uso de los escenarios solo para pruebas de funcionalidad, organizar las características en carpetas de acuerdo con los escenarios del sistema, contextualizar el funcionamiento al mismo idioma de los clientes para facilitar la comunicación, el uso de etiquetas para agrupar escenarios, organizar características según necesidades y generar escenarios sin dependencia. Se concluyó que estas buenas prácticas permiten una correcta comunicación, diseño estructurado del software, calidad funcional de cada componente de código y, sobre todo, un producto eficiente con riesgo mínimo de pérdida de recursos y alto margen de éxito.

Abstract Ensuring the quality and functionality of a software product is to guarantee its correct structure, composition, execution, and integrity, but, in some cases, these characteristics are affected due to inefficient software management and development. The aim of this review was to identify good practices when using behavior-driven development. In its development, we investigated research articles categorized in indexed journals, in databases such as IEEE, ScienceDi-rect, Scielo, Scopus, and Redalyc, prepared between 2016 and 2020. The analysis and review allowed to identify good practices, such as the use of scenarios that are exclusively for tests of functionality; the organization of characteristics in folders, according to system scenarios; the contextualization of the operation in the same language as the clients, to facilitate communication; the use of labels to group scenarios; the organization of characteristics according to needs; and the generation of scenarios without dependency. We concluded that these good practices allow for adequate communication, structured software design, functional quality of each component of the code, and, above all, for an efficient product with a minimum risk of loss of resources and a high margin of success.