Ingeniería y competitividad

Una Facultad de Ingeniería dinámica, protagónica y cumpliendo su misión social con la región y el país

Modeling the labor scheduling problem considering wellbeing for the clinic's employees

El problema de la programación de turnos de trabajo, consiste en programar el horario de trabajo o los turnos de los distintos empleados buscando la minimización de los costos asociados al personal, el cual es un problema NP-hard. En este artículo se presenta un modelo de programación lineal entera mixta aplicado a un caso real, el cual tiene como objetivo minimizar el costo laboral, cumplir con los requerimientos de demanda y establecer condiciones laborales adecuadas para los empleados mediante la incorporación de restricciones que garanticen bienestar, para así generar una asignación óptima de los turnos de trabajo de los fisioterapeutas en las áreas de cuidados intensivos e intermedios de una Clínica. Para esto, se definieron diferentes escenarios variando tanto el número de fisioterapeutas como la estructura del modelo, resultando así que el número apropiado de fisioterapeutas

The Labor Scheduling Problem consists of planning the shifts for the employees, and minimizing costs associated to the workforce, which is a NP-hard problem.This paper presents a mixed integer linear programming modelapplied to a real case, which minimizes labor costs, satisfies the requirements of demand and establishes adequate working conditions for employees by incorporating constraints that ensure well-being to generate an optimal assignment of physiotherapist shifts in the intensive and intermediate care areas in a Clinic.For this, different scenarios were defined by varying both the number of physiotherapists and the structure of the model, the result that the appropriate number of physiotherapists in the clinic schedule is 32, since it satisfies the requirements of demand, employment law and the needs of the company and employees

Dual mode nonlinear model based predictive control with guaranteed stability

En este artículo se propone un Control Predictivo Basado en un Modelo no Lineal (NMPC) pero que opera por modo dual y con estabilidad garantizada. El modo dual se logra usando un controlador PI dentro de la región terminal del NMPC. Para el cálculo de la región terminal (O) y del dominio de atracción se usa la teoría de conjuntos y un algoritmo aleatorizado tipo Montecarlo. En la estrategia de conmutación NMPC al PI se restringen los elementos finales de control suavizando la conmutación. El NMPC por Modo Dual propuesto se implementa en simulación en un Reactor Continuamente Agitado, comparando su desempeño con el de un NMPC multivariable convencional y dos controladores PI. Se concluye que el NMPC por modo dual propuesto es la estrategia de control que además de tener estabilidad garantizada, presenta mejor desempeño

This paper proposes a Nonlinear Model based Predictive Control (NMPC), with guaranteed stability using a dual mode Model based Predictive Control approach with a PI controller inside a terminal region. Within the formulation of this control strategy, a terminal region (O) and an attraction domain are calculated using invariant sets theory and a randomized Montecarlo type algorithm. In addition, this proposal is complemented with a commutation strategy to constrain final control elements smoothing controllers commutation. This Dual Mode NMPC multivariable control is implemented by simulation over a Continuous Stirred Reactor Tank and comparing Dual Mode NMPC with a conventional NMPC multivariable and with two PI controllers. Finally, this article concludes that the NMPC for dual mode is the control strategy that in addition to having stability guaranteed, presents a better performance

High temperature behaviour of CuO-based oxygen carriers for chemical-looping combustion process

El "Chemical Looping Combustion" (CLC) es una tecnología de combustión con separación inherente del CO2. Para escalar el proceso se necesitan materiales aptos para trabajar a alta temperatura. Se ha probado que los transportadores de base cobre cumplen los requerimientos, sin embargo se ha recomendado su trabajo a temperaturas menores de 1073 K. En este trabajo, se han desarrollado, por impregnación en diferentes soportes, dos transportadores basados en Cu. Se estudió su comportamiento a temperaturas por encima de 1073K en una unidad de CLC de 500 Wth teniendo en cuenta aspectos como: eficiencia de combustión, resistencia al desgaste, aglomeración, mantenimiento de la capacidad de transporte de oxígeno y reactividad. Problemas de aglomeración o desactivación de las partículas no se detectaron con ninguno de los TOs. Fue posible la operación estable durante más de 67 horas sólo con el TO modificado con la adición de NiO como soporte. Esta es la primera vez que un TO de base cobre, preparado por un método de fabricación comercial, se utiliza a 1173 K de temperatura en el reactor de reducción (TRR) y 1223 K en el de oxidación (TRO) y presenta buenas propiedades, abriendo nuevas posibilidades para la aplicación de materiales a base de cobre en los procesos de CLC a escala industrial

Chemical-Looping Combustion (CLC) is a combustion technology with inherent CO2 separation. To scale up the CLC process materials suitable to work at high temperatures are needed. Cu-based oxygen carriers had been proved to fulfil the requirements although temperatures lower than 1073 K has been recommended. In this work, two Cu-based OCs have been developed by impregnation on different supports. The behaviour of the OCs was studied at temperatures above 1073K in a CLC continuous unit of 500 Wth taking into account aspects such as combustion efficiency, attrition, agglomeration and maintenance of the oxygen transport capacity and reactivity. Agglomeration or deactivation of the particles was never detected with neither of the oxygen carriers used. At these high temperatures, stable operation for more than 67 h was feasible only using an OC with ?Al2O3 modified with NiO addition as support. This is the first time that a Cu-based OC, prepared by a commercial manufacturing method, and used at 1173 K of fuel reactor temperature (TFR) and 1223 K of air reactor temperature (TAR) exhibits such a good properties. This result opens new possibilities for the application of Cu-based materials in industrial-scale CLC processes

Preparación y caracterización del óxido de estaño y su uso como catalizador en la reacción de epoxidación de esteres grasos insaturados

La síntesis y la caracterización del óxido de estaño se estudiaron en este trabajo para evaluar su actividad catalítica en la reacción de epoxidación del metilricinoleato proveniente del aceite de ricino. La obtención del óxido se realiza por el método de precipitación controlada, encontrándose que se obtienen ventajas significativas al emplear soluciones acuosas de SnCl2.2H2O como precursor. Su caracterización se efectuó por medio de las técnicas de DTA, TGA, DRX, encontrándose que para obtener un alto rendimiento hacia el sistema casiterita el valor de pH óptimo fue de 6.25, mientras que un pH de 8.0 conlleva hacia el sistema romarchita. En el caso de las técnicas de MEB y área superficial, se determinó que el tamaño de partícula encontrado estaba por debajo de los 50 nm con un área superficial de 19 m2/g. El ester ricinoleico se obtuvo a partir del aceite empleando metilato de sodio como catalizador y seguidamente se hace reaccionar con peróxido de hidrógeno como agente oxidante y óxido de estaño para producir un epóxido. Finalmente, los productos de reacción se identifican por cromatografía de gases, encontrando que los óxidos de estaño son activos para la obtención de epóxidos con un mejor desempeño del sistema cristalino romarchita (SnO) principalmente hacia el metil-12-hidroxi-9,10-epoxioctadecanoato (MHEOD)

Tin oxide synthesis and characterization were studied in the present work in order to evaluate its catalytic activity in the reaction of methyl ricinoleate from castor oil. Oxide is obtained through the controlled precipitation method, and significant advantages are obtained when using water solutions of SnCl2.2H2O as precursor. Its characterization was done using the techniques DTA, TGA, XRD, finding that in order to have high performance for the cassiterite system the optimum pH value was 6,25 whereas a pH of 8.0 was leading to the romarchite system. When using SEM techniques and a surface area, the size of the particle found was below 50 nm with a surface area of 19 m2/g. The ricinoleate ester was obtained from the oil using sodium methylate as catalyst and then making it react with hydrogen peroxide as oxidant agent and tin oxide to produce an epoxide. Finally, reaction products are identified through gas chromatography finding that tin oxides are active for obtaining epoxides with better performance of the romarchite crystal system (SnO) especially towards the methyl-12-hydroxi-9, 10-epoxioctadecanote (MHEOD)

Comparison between two design methods implants, based on reverse engineering, design and engineering technologies, BIOCAD/CAD/CAE

El principal propósito del presente artículo de investigación, fue comparar dos métodos usados para el diseño y evaluación biomecánica de implantes dentales. El primer método se desarrolló basado en la integración de una técnica imagenológica usada en diagnóstico de imágenes tomográficas, para la reconstrucción de modelos 3D virtuales óseos con herramientas software de ingeniería inversa, articulada al diseño aplicado en ingeniería e ingeniería mecánica aplicada. En el segundo método, la probeta de mandíbula fue modelada en un software CAD (Computer Aided Design) que fue utilizado para el diseño del implante; posteriormente fue realizado la simulación biomecánica estática en un entorno CAE (Computer Aided Engineering), aplicando cargas incrementales de torque de inserción en la interfase hueso implante. Los análisis por simulación en ambos métodos fueron realizados basados en los mismos criterios de evaluación. Se corroboró por simulación los valores de torque de inserción apropiados para mantener una adecuada relación en la interfase hueso implante. Por otra parte los resultados obtenidos por la aplicación de cada método de diseño fueron analizados y comparados para conocer el efecto de la integración de las técnicas imagenológicas apropiadas desde el software Bio CAD y articulado con las tecnologías software CAD CAE

The main objective of this research work was to make a comparison between two methods used for design and biomechanical assessment of dental implants.. The first method is based on integration of an imaging technique used in diagnosis of tomographic images applied to 3D bone model reconstruction with reverse engineering software tools implemented on engineering applications. In the second method a specimen of jaw modeled in CAD (Computer Aided Design) software used to implant design was implemented, then a static simulation biomechanics was performed in a CAE (Computer Aided Engineering) environment, applying elementary insertion torque loads at the bone-implant interface. Simulations Analysis were performed for both methods, using the same evaluation criteria. Appropriate insertion torque values were confirmed with simulations as appropriate to maintain a proper relationship at the bone-implant interface. The results obtained using each method were analyzed and compared to determine the effect on appropriate integration of BioCAD imaging techniques and articulation with Technologies CAD and CAE

Hardware Architecture for the Implementation of the Discrete Wavelet Transform in two Dimensions

El artículo presenta una arquitectura hardware que desarrolla la transformada Wavelet en dos dimensiones sobre una FPGA, en el diseño se buscó un balance entre número de celdas lógicas requeridas y la velocidad de procesamiento. El artículo inicia con una revisión de trabajos previos, después se presentan los fundamentos teóricos de la transformación, posteriormente se presenta la arquitectura propuesta seguida por un análisis comparativo. El sistema se implementó en la FPGA Ciclone II EP2C35F672C6 de Altera utilizando un diseño soportado en el sistema Nios

This paper presents a hardware architecture developed by the two-dimensional wavelet transform on an FPGA, in the design it was searched a balance between the number of required logic cells and the processing speed. The design is based on a methodology to reuse the input data with a parallel-pipelined structure and a calculation of the coefficients is performed using a method of odd and even numbers, which is achieved by calculating a cycle ratio after 2 cycles latency, to store the data processing result of the SDRAM memory is used IS42S16400, the control unit uses a design architecture supported by Nios II processor. The system was implemented in the FPGA Altera Cyclone II EP2C35F672C6 using a design that combines descriptions in VHDL, schematics and control connection via a general purpose processor

Conceptual logic modeling of a Technological system of touristic traceability

El presente artículo pretende describir y caracterizar el proceso de diseño y construcción de un Modelo Lógico Conceptual de ingeniería para hacer seguimiento y evaluación a la actividad turística de una región. Se detallan en forma clara los elementos funcionales y técnicos de un Sistema Tecnológico de Trazabilidad Turística que gracias a la incorporación de las tecnologías de diseño de software y herramientas web aporta a diversos grupos de interés reportes, indicadores e índices sobre perfil y comportamiento (trazas turísticas de recorridos y consumos, datos estadísticos de la actividad turística como la tipología del turista, sus visitas previas, intereses en otros destinos, motivos de viaje, género, posible gasto, rango de edad, transporte de llegada, nacionalidad y residencia). Dichos reportes, a través de sus métricas generan información, en vocabulario común a los involucrados, que facilita la toma de decisiones, mejoras y ventajas competitivas a nivel del sector y de las organizaciones que lo componen

This article aims to characterize and describe the designing and construction process of an engineering conceptual logic model to monitor and evaluate the touristic activities in a given region. It clearly outlines the functional and technical elements of a technological system of touristic traceability,that thanks to the incorporation of software design and web tools technologies,reports to severalstakeholders, indicators and indexes about profile and behavior variables (tourist traces of routes and consumptions, statistical data about the tourist activity and the typology of the tourists, their previous visits, their interests in other destinations, reasons for traveling, gender, possible expenditure, age range, transport on arrival, nationality and residence). These reports, through their metrics, generate information in a common vocabulary to the stakeholders, that facilitates decision-making processes, improvements and competitive advantages at sector level and its organizations

Energy supply optimization for unregulated consumers

El presente artículo propone un modelo de optimización del portafolio de abastecimiento de energía eléctrica para consumidores finales no regulados en el mercado de electricidad colombiano. El propósito del modelo es determinar la cantidad óptima de energía que debe ser suministrada por cada una de las tres formas de abastecimiento disponibles para el usuario: compra basada en mercado spot, compra mediante contratos bilaterales y cogeneración, minimizando el costo esperado de abastecimiento de energía y el valor en riesgo asociado. Para este objetivo se usa un modelo de optimización estocástica y el indicador de riesgo empleado es el valor en riesgo condicional ( Conditional Value at Risk-CVaR). Finalmente, se estudian los resultados del modelo a través de escenarios de precios simulados basados en los precios reportados en el sistema de información NEON administrado por XM S.A., operador del mercado de electricidad colombiano y se selecciona el mejor ejemplo de aversión al riesgo

A supply electricity portfolio optimization model for unregulated consumers in the Colombian electricity market is proposed in this paper. The purpose is to choose between three supply alternatives available to the consumers: spot market purchase, purchase by bilateral contracts and self-generation, minimizing the total expected cost and the risk associated to these decisions. For this objective, a stochastic optimization model is used and the risk indicator is the conditional value at risk (CVaR). Finally, the model results are analyzed through the application of simulated prices based on real price observations from the database managed by XM - the Colombian Market Operator, and the best instance of risk aversion is selected

Biodiesel production from palm oil in a fixed-bed-reactor with calcium methoxide catalyst

En el presente trabajo se analizó el comportamiento del metóxido de calcio como catalizador para la producción de biodiesel a partir de aceite de palma. Inicialmente se establecieron condiciones de operación en un reactor por lotes, como temperatura de activación CaO (25°C), temperatura de reacción (60°C) y relación molar metanol/aceite (10). Se describió el montaje y puesta en marcha de un reactor de lecho fijo y flujo continuo a escala laboratorio; a las condiciones establecidas se obtuvieron rendimientos a métilesteres del 20% con un tiempo de residencia de 60 min. También se analizó el uso de cosolventes como el terbutanol y el acetato de etilo para eliminar las limitaciones de transferencia de masa entre las fases e incrementar los rendimientos a metil ésteres. Se encontró que el uso de etil acetato como cosolvente incrementó el rendimiento a metil esteres hasta el 31 %

In this research, the behavior of calcium methoxide as catalyst for the production of biodiesel from palm oil in a continuous system was studied. Initially, operating conditions such as CaO activation temperature (25°C), reaction temperature (60°C) and molar ratio methanol-oil (10)were established for a batch reactor. Then, the schematic diagram of the experimental setup and its implementation were described for a packed-bed laboratory scale reactor with continuous flow; for this system, yields of methyl esters of 20% with a residence time of 60 min were obtained. The use of co-solvent such as tert-Bbutanol and ethyl acetate in the continuous reaction system was also investigated, aiming to eliminate mass transfer artifacts between the phases and eventually increasing yields to methyl esters. The use of ethyl acetate as co-solvent increased methyl esters yields up to 31 %

Multifractal bioinformatics: A proposal to the nonlinear interpretation of genome

El primer borrador de la secuencia completa del genoma humano (GH) se publicó en el año 2001 por parte de dos consorcios competidores. Desde entonces, varias características estructurales y funcionales de la organización del GH han sido reveladas. Hoy en día, más de 2000 genomas humanos han sido secuenciados y todos estos hallazgos están impactando fuertemente en la academia y la salud pública. A pesar de esto, un gran cuello de botella llamado la interpretación del genoma persiste; esto es, la falta de una teoría que integre y explique el complejo rompecabezas de características codificantes y no codificantes que componen el GH como un todo. Diez años después de secuenciado el GH, dos trabajos recientes, abordados dentro del formalismo multifractal permiten proponer una teoría no-lineal que ayuda a interpretar la variación estructural y funcional de la información genética de los genomas. El presente artículo de revisión trata acerca de este novedoso enfoque, denominado: "Bioinformática multifractal"

The first draft of the human genome (HG) sequence was published in 2001 by two competing consortia. Since then, several structural and functional characteristics for the HG organization have been revealed. Today, more than 2.000 HG have been sequenced and these findings are impacting strongly on the academy and public health. Despite all this, a major bottleneck, called the genome interpretation persists. That is, the lack of a theory that explains the complex puzzles of coding and non-coding features that compose the HG as a whole. Ten years after the HG sequenced, two recent studies, discussed in the multifractal formalism allow proposing a nonlinear theory that helps interpret the structural and functional variation of the genetic information of the genomes. The present review article discusses this new approach, called: "Multifractal bioinformatics"

Phytoremediation of Water and Soils Contaminated by Petroleum Hydrocarbons

Durante décadas, la producción, transporte, almacenamiento y comercialización de hidrocarburos del petróleo y sus derivados, han dado origen a una problemática ambiental debida a los grandes vertimientos de combustibles que se generan. El potencial contaminante y la compleja composición de los hidrocarburos, además de su facilidad de movilización en el medio y acumulación en el agua o suelo, ha incrementado el interés científico para encontrar soluciones que reduzcan el efecto de estos compuestos en los ecosistemas. Ante esta situación, se ha evaluado la fitorremediación como una solución que por su costo-efectividad y aporte paisajístico pueden ser usados para biorremediar aguas y suelos mezclados con combustibles, minimizando el riesgo de contaminación. El presente artículo de revisión resume los principios relacionados con la fitorremediación de suelos y aguas contaminadas con hidrocarburos como una alternativa ecotecnológica que puede ser aplicada mediante la interacción de microorganismos, plantas y procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en los sistemas naturales como los humedales. También se discuten algunas experiencias en la temática, los factores que inciden y los mecanismos que dominan la remoción de estos compuestos orgánicos

The production, transport, storage, and commercialization of petroleum hydrocarbons with their derivatives have become an environmental problem as a result of the large fuel spills frequently generated over the years. The contaminating potential and the complex composition of hydrocarbons and its derivates,on top of their easiness of mobilization in the environment and their accumulation in water and soils, have increase the scientific interest in orderto find a solution to reduce their effect on the ecosystems. Therefore, researchers worldwide have focused on evaluating phytoremediation as a solution in view of its cost-effectiveness and landscaping contribution because it can be used to bioremediatewater and soils mixed with fuels, minimizing the risk of pollution. This review article summarizes the principles related to phytoremediation of soils and water contaminated with hydrocarbons as an ecotechnological alternative that can be applied through the interactions between microorganism, plants and physical, chemical and biological processes that occur in natural systems like the wetlands. This paper also discusses some experiences about the subject, factors related and removal mechanisms that command the removal of the organic compounds

Nonparametric modeling of the eight-hour average air pollution due to Carbon Monoxide and Tropospheric Ozone

Se presenta la modelación del comportamiento típico de la concentración promedio octohoraria del monóxido de carbono (CO) y ozono troposférico (O3) a lo largo de un día, mediante la implementación de un modelo de regresión no paramétrica. Los datos utilizados provienen de las mediciones registradas por el Sistema de Vigilancia de la Calidad del Aire (SVCA) de la ciudad de Santiago de Cali, para los años 2003 y 2006. Los resultados obtenidos muestran que el comportamiento de la contaminación octohoraria por O3 supera el límite máximo permitido de la Norma Colombiana en las estaciones ubicadas en la zona sur de Cali, mientras que la contaminación octohoraria por CO se aproxima al límite máximo permitido en el centro de la ciudad, coincidente con la presencia de fuentes móviles. Las bandas de variabilidad asociadas a la modelación de la contaminación octohoraria del CO, muestran indicios de que existen diferencias del comportamiento de este contaminante por tipo de día y zonas de vigilancia en los años de estudio; mientras que para el O3, el comportamiento difiere por tipo de día y zonas de vigilancia solo en el año 2006

We model the typical behavior of the eight-hour average concentration of Tropospheric Ozone (O3) and Carbon Monoxide (CO) throughout one day. Modeling is conducted using a nonparametric regression technique. Data come from the Cali's Air Quality Surveillance System (SVCA), and correspond to the years 2003 and 2006. Results show that in the Cali's South side, the O3 eight hour contamination levels exceed the Colombian standard limit value. Meanwhile, in Cali's downtown the CO eight-hour average contamination levels are very close to the Colombian standard limit. Variability bands associated with the modeling of the typical daily behavior of the eight-hour concentration of CO, show evidence of differences between types of day and also between monitoring zones in all the years considered in the project. The same is observed for the O3 case, but only for data coming from year 2006

Dynamics of planar mechanisms by a modular approach

Este trabajo trata la dinámica directa de mecanismos de un Grado de Libertad (GDL). Se presenta un método de Propósito General (PG) basado en cadenas en el que un mecanismo es desagregado en grupos estructurales de Assur. Los análisis cinemático y de fuerzas de los grupos de Assur se resuelven individualmente para formar una librería de módulos independientes. Esta propiedad es usada para reducir los parámetros inerciales y las fuerzas exteriores en cada grupo (módulo) que forma el mecanismo. La reducción se propaga de módulo a módulo hasta que se alcanza el eslabón conductor, entonces la dinámica directa se resuelve analizando exclusivamente ese eslabón. El método PG presentado tiene una flexibilidad comparable con los métodos PG basados en juntas. El método es usado en la dinámica directa de un mecanismo de seis barras (Watt) con resultados que son comparables con software comercial para dinámica de Sistemas Multicuerpo (MBS)

This work deals with the forward dynamics of mechanisms with one Degree of Freedom (DOF). There is presented a chain-based General Purpose (GP) method in which a mechanism is disaggregated into structural Assur groups. Kinematic and force analyses of Assur groups are individually solved to form a library of independent modules. This property is used to reduce inertial parameters and external forces in each structural group (module) that forms the mechanism. The reduction is propagated from module to module until the driving link is reached, and then the forward dynamics is solved analyzing exclusively that link. The presented GP method has a flexibility which is comparable with respect to the GP joint-based methods. The method is applied to the forward dynamics of a sixbar (Watt) mechanism with results that are comparable to the commercial software for Multibody Systems (MBS) dynamics

Comparative study of the dependence effect on competing risks models with three modes of failure via estimators copula based

En un modelo de riesgos competitivos dependientes es imposible determinar las distribuciones marginales a partir solamente de los datos de riesgos competitivos. Esta situación se conoce como el problema de identificabilidad. Zheng y Klein (1995) proponen el estimador cópula gráfico como solución al problema de identificabilidad para dos riesgos competitivos. Para ello asumen una estructura de dependencia usando una cópula para la distribución conjunta entre los tiempos de falla y su parámetro de dependencia conocido. En el caso de un modelo con más de dos riesgos competitivos, Lo y Wilke (2010) proponen el método de combinación de riesgo ("risk pooling method") como una extensión del estimador cópula gráfico cuando la cópula es Arquimediana. En este trabajo para el caso trivariado, se compara la función de sobrevivencia conjunta verdadera, con la función de sobrevivencia conjunta estimada asumiendo independencia entre los tiempos de falla y la función de sobrevivencia estimada mediante el método de combinación de riesgos. Estas comparaciones se realizan vía simulación teniendo en cuenta tiempos de falla asociados a una distribución Weibull y lognormal multivariada y diferentes niveles de dependencia entre los tiempos de falla. Se concluye que el estimador asumiendo independencia es menos eficiente que el estimador de la función de sobrevivencia utilizando el método de combinación de riesgos. Se ilustra la metodología con datos de la confiabilidad de interruptores tipo FL245 en Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. (ISA), que muestran la utilidad de la temática en confiabilidad industrial

In a dependent competing risks model is impossible to determine the marginal distributions from the competing risks data alone. This is known as the identifiability problem. Zheng and Klein (1995) propose the copula graphic estimator as a solution to the identifiability problem for two competing risks. For that, they assume a dependence structure using a copula for the joint distribution of failure times and its dependence parameter known. Lo and Wilke (2010) propose the risk pooling method as an extension of the copula graphic estimator when the copula is Archimedean. This research for the trivariate case, is compared the true joint survival function, with joint survival function estimated assuming independence among failure times and the survival function estimated by the risk pooling method. These comparisons are performed via simulation considering failure times associated with multivariate Weibull and lognormal distributions and different levels of dependence between failure times. We conclude that the estimator assuming independence is less efficient than the estimator of the survival function using the risk pooling method. The methodology is illustrated with reliability data of FL245 switches in Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. (ISA), which show the usefulness of this topic in industrial reliability

A proposal for modeling intersections in traffic systems by using adaptive fuzzy Petri nets

A medida que se avanza en el desarrollo de la ciudad, aumenta el número de vehículos, accidentes y congestión proporcionalmente. Un sistema de tráfico vehicular se comporta como un sistema a eventos discretos; y debido a las variaciones que influyen en la congestión, su modelo y control se convierten en una tarea compleja. Las Redes de Petri (Petri Nets) son una de las herramientas poderosas para el modelamiento de sistemas de eventos discretos de manera gráfica y matemática. En algunos sistemas existe poca información, datos inexactos y/o cambios permanentes en el modelo del sistema. Esto ha llevado a las técnicas de modelado a trascender a técnicas de adaptación y representación del conocimiento humano mediaste sistemas computacionales bio-inspirados, como las Redes Neuronales (Neural Networks) y la Lógica Fuzzy (Fuzzy Logic). Dichas técnicas son estructuradas en este trabajo como el modelado aproximado mediante el aprendizaje de un sistema concurrente discreto, bajo las redes de Petri Difusas para la representación del conocimiento mediante reglas de inferencia y las Adaptativas para la reacción ante un entorno caótico como un sistema de tráfico vehicular

It can be observed that the number of vehicles, accidents and congestion increase proportionally with the development of a city. A vehicular traffic system behaves like a discrete event system, and due to variations that affect the level of congestion, modeling and controlling this system becomes a complex task. Petri Nets are one of the most powerful tools for modeling graphically and mathematically. Some systems are characterized by little information, inaccurate data and / or permanent changes with regard to the model of the system, which makes modeling and control difficult. This has led to modeling techniques that apply adaptation techniques and human knowledge representation through bio-inspired computing systems such as Neural Networks and Fuzzy Logic. These techniques will be harnessed in this work in terms of an approximated model for learning in a discrete concurrent system by using Fuzzy Petri Nets to represent knowledge through the application of inference and adaptive rules in a chaotic environment, like it can be found in a traffic system

Kinematic analysis of a lower limb to determine the center of rotation of the knee at the sagittal plane

En esta investigación se establece una metodología que permite describir el movimiento de miembros inferiores usando cadenas cinemáticas cerradas. Este análisis es realizado con el objetivo de determinar la posición del centro de rotación (CR) de la rodilla localizado en el plano sagital. Un paciente sano y sin antecedentes patológicos realizó pruebas de flexión-extensión con uno de sus miembros inferiores. Cuando el paciente realizo el movimiento articular (la flexo-extensión) un dispositivo de video y un programa (World In motion v4.0) determinan la posición de cuatro marcadores pasivos ubicados en el miembro inferior. Los datos obtenidos de los marcadores son utilizados en un modelo propuesto que permite localizar la posición del CR de la rodilla. En este estudio se concluye que el CR de la rodilla presenta movimiento relativo respecto a un punto fijo marcado en un miembro inferior. Los resultados comprueban que el CR de la rodilla delimitado en el plano sagital no presenta comportamiento de una junta completa (junta con un grado de libertad) como ha sido presentado en otros estudios

A methodology is established in this research which permits to describe the movement of a lower limb using closed kinematic chains. This analysis is developed with the aim to determine the location of the center of rotation (CR) of the knee joint in the sagittal plane. Flexion-extension tests were carried out on one of the lower limbs of a healthy patient without pathological antecedents. When the patient does articular movement (flexion-extension), a video equipment and a software determine the position of four passive markers installed on the lower limb. The information obtained from the markers is applied to the proposed model which allows to locate the center of rotation of the knee joint. Hence it was concluded that the CR of the knee joint undergoes a relative movement with respect to the fixed point marked on the lower limb. The results prove that the knee joint established in the sagittal plane does not show the behavior of a complete joint (a joint with one degree of freedom) as it has been described in other studies

Obtaining of activated carbon from seeds of eucalyptus by chemical activation with H3PO4. Characterization and evaluation of adsorption capacity of phenol from aqueous solution

Se sintetizo carbón activado a partir de cáscara de semillas de eucalipto (Eucalyptus globulus Labil), por el método de activación química empleando como agente activante ácido fosfórico, a dos diferentes concentraciones; 30 y 80 % v/v. Los carbones se caracterizaron texturalmente mediante fisisorción de N2, se determinó la superficie específica aparente por el método B.E.T., donde se obtuvieron valores de 2009 y 1027 m2 g-1, se utilizó la ecuación Dubinin-Radushkevich para obtener el volumen de microporo donde se reportan valores de 0.65 y 0.32 cm3 g-1. Se determinó mediante el método Bohem que los carbones son de carácter ácido, aspecto corroborado por la determinación del pH en el punto de carga cero. Se establecieron interacciones energéticas de los sólidos frente a soluciones de HCl y NaOH mediante calorimetría de inmersión, encontrando gran correlación con el contenido de grupos ácidos y básicos de los sólidos. Finalmente se evaluó la capacidad de adsorción de los sólidos con fenol desde solución acuosa, ya que este es un contaminante prioritario, donde se evidenció gran capacidad de adsorción de los dos carbones debido a las amplias áreas superficiales, volúmenes de microporo y la química superficial de los sólidos

Activated carbons were prepared from shell Eucalyptus (Eucalyptus globulus Labil) by chemical activation using as activating agent solutions of phosphoric acid, at two different concentrations; 30 and 80% v/v. Carbons were texturally characterized by N2 physisorption, the apparent surface area was determined by B.E.T., method, values obtained were 2009 and 1027 m2 g-1. Dubinin-Radushkevich equation was used to obtain the micropore volume with values of 0.65 and 0.32 cm3 g-1. Boehm method established that the carbons are acidic aspect confirmed by determining the point of zero charge. Solid energetic interactions against HCl and NaOH solutions were established by immersion calorimetry finding great correlation with the content of acidic and basic groups of the solids. Finally, the adsorption capacity of the solid was evaluated with phenol from aqueous solution since this is a priority pollutant, where high adsorption capacity of the two carbons was evident due to the large surface area, micropore volume and surface chemistry of solids

Determining the most representative topographic variables in locally manufactured sockets for patients with transfemoral amputation

El nivel de confort de un paciente amputado transfemoral está ligado al coeficiente de fricción (CF) en la interfaz Socket-Muñón, se ha demostrado experimentalmente que las características superficiales del elemento que entra en contacto con la piel influyen en el CF. Partiendo del modelo en yeso del muñón de un paciente amputado transfemoral se fabrican seis sockets en empresas de diferentes ciudades a nivel nacional (Bogotá, Medellín y Cali), con el fin de determinar los cambios a nivel topográfico dependiendo del proceso y fabricación, se establece el procedimiento general para la fabricación de un socket se identifican las zonas con mayores esfuerzos en el muñón partiendo de modelos por elementos finitos y se extraen probetas de los sockets. Con un rugosimetro, se caracteriza la superficie de las muestras teniendo como criterios los parámetros tribológicos Ra, Rq y Rpc. Se concluye que debido a lo altamente artesanal del proceso de fabricación, las características tribológicas varían enormemente de un socket a otro, lo cual plantea la posibilidad de realizar en el futuro protocolos de fabricación que incluyan el texturizado superficial en determinadas zonas de los sockets y de esta forma variar los coeficientes de fricción y mejorar la precepción de confort de los pacientes

The degree of comfort of a patient with transfemoral amputation is directly related to the Coefficient of Friction (COF) at the Socket- Stump interface. It has been experimentally proven that surface characteristics of the element contacting the skin have an impact on the COF. Based on the gypsum model of a patient with transfemoral amputation, six sockets are manufactured in companies from several cities of the country (Bogotá, Medellín, and Cali) with the purpose of determining the topographic changes based on the manufacture process. General procedure to manufacture the socket is established, the areas exercising the biggest stress on the stump are identified based on finite-element models, and samples are taken from sockets. Through a roughness tester, surface of samples is characterized having Ra, Rq, and Rpc as tribological parameters. It is concluded that due to the highly artisanal degree of the manufacture process tribological characteristics significantly vary from one socket to another, which allows having a possibility to perform, in the future, manufacture protocols to include surface texture on specific areas of sockets in order to modify coefficients of friction and increase patients' comfort

Design and Implementation of a control strategy for static balance of a lower limbs exoskeleton

Este trabajo considera un exoesqueleto de miembros inferiores actuado en cadera y rodilla, con torso y pies de apoyo portando un maniquí; se presenta el diseño e implementación de una estrategia de control para el equilibrio estático del exoesqueleto-maniquí, consistente en un control distribuido de bajo nivel para el posicionamiento angular de las articulaciones y de un control centralizado de alto nivel para el equilibrio. Para el control de posicionamiento angular en las articulaciones actuadas se diseñaron controladores PID; este control permite el seguimiento de trayectorias de posición en las articulaciones, preestablecidas por la estrategia de control de alto nivel. A partir del cálculo de la desviación horizontal del centro de masa del sistema total, el control de equilibrio estático manipula las articulaciones para compensar los disturbios de pequeña señal en la postura del exoesqueleto-maniquí. Se establece un protocolo para obtener los parámetros de la ley de control y la inicialización del sistema. Se presentan resultados experimentales bajo diferentes condiciones de operación y el análisis del desempeño del sistema controlado

This paper considers a lower limbs exoskeleton carrying a mannequin which has hips and knees actuated, torso and a support feet; it presents the design and implementation of a control strategy for static balance of the exoskeleton and mannequin, this involves a low-level distributed control for joints angular position and a high level centralized control for balance. For angular positioning control in actuated joints, PID controllers are designed; this control allows to follow joints position trajectories, generated by the high level control strategy. Based on the horizontal deviation calculation of the total system mass center, a static balance control manipulates the joints to compensate small signal disturbances in the posture of the exoskeleton-mannequin. It is presented the protocol to obtain the parameters for the control law and the system initialization, the experimental results under different operating conditions and the performance analysis of the controlled system

Slab proposal for one and two story housing with a lightweight constructive system: Static vertical load evaluation and finite elements modeling

Como alternativa de entrepiso para las viviendas del sistema constructivo liviano, se desarrolló una propuesta basada en el trabajo en conjunto de materiales y elementos livianos ya existentes, logrando una respuesta adecuada ante las solicitaciones de carga estática. Este sistema se fundamentó en la utilización de perfiles livianos de acero rolados en frío, adosados a una loseta de ferrocemento a través de conectores de cortante. Inicialmente, se ensayaron a flexión dos propuestas del sistema para determinar las cargas últimas y las deflexiones causadas por carga de servicio. Empleando los resultados obtenidos y la metodología de elementos finitos con el programa Ansys Ins., se realizó un modelo computacional para simular el ensayo a flexión realizado en una de las probetas estudiadas, llevando a cabo un análisis estático tridimensional no lineal de acuerdo a las propiedades de los materiales empleados en la probeta, a las condiciones de apoyo del ensayo y a la carga aplicada. Este modelo, fue posteriormente ajustado según los resultados del ensayo, identificando los parámetros que incidían en la respuesta estática del sistema, lo cual servirá para predecir el comportamiento a flexión de losas de este tipo con diferentes configuraciones geométricas

As an alternative slab system for lightweight housing construction, a composite slab was developed based on the combined work of existing materials and lightweight elements, achieving a good static load behavior. In this system cold formed steel joists were used linked to ferrocement slab through shear connectors. Initially, two system assemblies were tested to flexural load in order to determinate ultimate loads and deflection caused by service loads. A computational model was produced using the finite element method with the Ansys Ins. program to calibrate the experimental tests. It was used to simulate the flexural tests made on the studied specimens; a static three-dimensional nonlinear analysis was elaborated in accordance to the materials properties used in the specimen, the support conditions and the applied load. Then this model was adjusted in accordance to the test´s results, identifying the parameters that influence the static behavior of the system which will be useful to predict the behavior to flexion of this type of slabs for different geometric configurations

Eco-Sustainable housing development for vulnerable population

El trabajo consiste en el montaje de un módulo habitacional ecosostenible para sectores vulnerables (en el caso de este proyecto: Fundación "Kyrios", centro de restauración), fabricado en plástico y tetrapack reciclado, proveniente de residuos en procesos de empaque de diferentes empresas; con instalación de sistemas ecoeficientes (panel fotovoltaico, y colector solar) para suplir demandas energéticas eléctrica y térmica respectivamente. Se realizan pruebas de resistencia mecánica, conductividad térmica, acústica y permeabilidad del material de construcción que garantizan las condiciones de habitabilidad adecuadas

The project consists of the installation of an environmentally sustainable housing module (In this project, for the "Kyrios" Foundation, Rehabilitation Center): the module was built with waste plastic materials discarded from industrial packaging processes. Different sustainable systems were installed (photovoltaic system, solar collector) to satisfy electricity and thermal energy demands. In order to satisfy the conditions of housing, different tests were performed on the construction material such as mechanical resistance, thermal and acoustic conductivity and permeability

Assessment of the splitting-tensile strength of ZP-306 steel fiber reinforced concrete

El concreto reforzado con fibras de acero (CRFA) es un material con gran potencial de uso en viviendas de concreto de baja altura, ya que la capacidad de resistencia de los muros está controlada por la resistencia a tensión diagonal. El artículo presenta los resultados de un estudio experimental para caracterizar la resistencia a tensión por compresión diametral del CRFA que es elaborado con fibra ZP-306 y con concretos locales. El programa experimental incluyó el ensayo de 52 especímenes en forma de cilindros. En el estudio se discuten los modelos de predicción disponibles y se realiza un análisis estadístico para comparar los resultados calculados con los datos medidos. Con base en las tendencias de los resultados experimentales, se proponen ecuaciones para estimar los parámetros que describen la envolvente del comportamiento esfuerzo-deformación del CRFA sometido a esfuerzos de compresión diametral. Las ecuaciones se han desarrollado en un formato versátil para ser incluidas en un reglamento de diseño

Steel fibers reinforced concrete (SFRC) is a material with great potential to be used in low-rise concrete housing because the strength capacity of the walls is controlled by diagonal tension strength. The paper shows the results of an experimental study intended to characterize splitting-tensile strength of SFRC made of both ZP-306 fiber and local concrete. The experimental program included the tests of 52 cylindrical-shaped specimens. The study discusses the available predictive models and shows a statistical analysis to compare the predicted results with measured data. Based on trends of the experimental results, equations to estimate the parameters describing the backbone of the stress-strain behavior of SFRC under splitting-tensile strength are proposed. The equations have been developed in a versatile format to be included in a design code

CO atmospheric concentration modeling using nonparametric regression with non-homogeneous variability bands

La contaminación del aire por monóxido de carbono (CO) es uno de los principales factores que afecta la calidad del aire en las grandes ciudades, pues está directamente relacionado con las actividades urbanas. El comportamiento medio y de la variabilidad de las concentraciones de CO a lo largo de un día varía constantemente debido principalmente al tráfico vehicular en el lugar. El objetivo de este trabajo es proponer un modelo de suavización no paramétrico para la concentración horaria de CO en el aire, considerando varianza no constante, que permita describir su comportamiento a lo largo de un día. Para esto se usaron los registros de contaminación por CO en una estación ubicada en el centro de la ciudad de Cali, Colombia. Se estimaron las curvas por medio de regresión lineal local y la función de varianza por medio de un estimador de la función de varianza. Las curvas estimadas permitieron describir el comportamiento del CO, mostrando mayores concentraciones en horas "pico" y menores en la madrugada, además la estimación de una función de varianza permitió modelar de mejor forma el comportamiento heterocedástico de los datos

Air contamination by carbon monoxide (CO) is one of the main factors affecting the air quality in big cities, since it's directly related to urban activities. The CO concentrations variability average behavior changes constantly mainly due to the traffic in the place. The objective of this article is to propose a non-parametric smoothing model for the hourly CO concentration in the air, considering non-constant variance that allows the description of its behavior through the day. To this end, contamination records by CO in a downtown pollution monitoring station in Cali, Colombia were used. Curves were estimated by using local lineal regression and variance function through an estimator of variance function. The estimated curves allowed describing the CO behavior, showing bigger concentrations in rush hours and smaller concentrations in the early morning, besides the variance function estimation allowed to better model the data's heteroscedastic behavior

Guidelines for the development of educational interactive tools for early psychomotor stimulation in children ages 3 to 5 years old, through an experimental prototype

La industria del software está centrando sus esfuerzos en el sector de edades que comprenden la etapa de educación infantil aprovechando las cualidades multimedia de la tecnología existente. Sin embargo, estas cualidades tecnológicas no son suficientes. Para que un software sea de calidad y cumpla con el objetivo de educar debe ajustarse a características específicas de los usuarios finales. De esta manera, con el fin de hallar estas características específicas se realizó una exploración de diferentes herramientas educativas para niños de la primera infancia a través de un estudio cuasi-experimental. A partir de los resultados se generaron lineamientos a tener en cuenta en el desarrollo de herramientas educativas interactivas para el desarrollo psicomotriz en niños de 3 a 5 años de edad, los cuales fueron validados a través de un prototipo experimental llamado "Jugueteando en mis primeros pasos." Los productos de la investigación pretenden aportar buenas prácticas para los desarrolladores de software que tienen como objetivo este tipo de usuarios, además de presentar una herramienta potencial de apoyo pedagógico en los procesos de estimulación para el desarrollo psicomotriz

The Software Industry is focusing its efforts on age groups which involve childhood education, leveraging the multimedia capabilities of current technology. However, these technological qualities are not enough. In order to create quality software with education objectives, it has to adjust to specific characteristics of the final user. Hence, with the purpose of finding these specific characteristics, different educative tools for children in early childhood were explored through a quasi-experimental study. Based on these results some guidelines were generated for the development process of educative interactive tools for psychomotor development of children between 3 and 5 years old, which where validated through an experimental prototype called "Playing whilst taking my first steps". The products of this research are intended to provide best practices for software developers who target those types of users, and to present a potential tool for pedagogic support in stimulation process for psychomotor development

Microstructure characterization and tribological behavior of anodized ti6al4v alloy

Se obtuvieron capas de óxido a partir de la aleación Ti6Al4V por proceso de anodizado en acido fosfórico a diferentes tiempos y densidades de corriente. La capa de óxido fue caracterizada por Microscopia óptica, Difracción de Rayos X y microscopia electrónica de barrido, asi como también con medidas de porosidad y rugosidad. La respuesta tribológica de las muestras anodizadas bajo condición de deslizamiento lubricado fue estudiada en un tribómetro tipo pin disco, con discos de UHMWPE como contracuerpo y solución Ringer como lubricante. Los resultados mostraron que las capas de óxido obtenidas fueron amorfas con un tamaño de poro promedio menor a 1 µm y su morfología fue afectada por la densidad de corriente del anodizado. La rugosidad promedio varió entre 0.02 y 0.10 µm y el espesor del óxido estuvo entre 0.5 y 0.88 µm. El par Ti6Al4V modificado - UHMWPE mostró un coeficiente de fricción en el rango entre 0.03 y 0.07, comparado a un máximo coeficiente de 0.02 medido en experimentos con muestras no tratadas

Thin oxide layers were obtained in Ti6Al4V alloy by anodizing process in phosphoric acid with different currents and anodizing times. The oxide layers were characterised by X-Ray Diffraction, Optical Microscopy and Scanning Electron Microscopy, as well as by surface roughness and porosity measurements. The tribological response of anodized samples under lubricated sliding contact was studied in a pin-on-disc tribometer, in which UHMWPE discs were the counter bodies and Ringer´s solution was the lubricant.The results showed that the oxide layers obtained were amorphous with average pore size smaller than 1µm and the pore morphology was affected by the anodizing current. The average surface roughness (Ra) varied between 0.02 and 0.10µm, and the oxide thickness varied between 0.5 and 0.88µm. The treated Ti6Al4V - UHMWPE pair showed friction coefficients in the range between 0.03 and 0.07, while a maximum coefficient of 0.02 was measured in the experiments carried out with untreated samples

Identification of dynamic parameters in vehicle suspension systems

En el presente trabajo se aborda la identificación de parámetros dinámicos en vehículos automóviles. Paso previo al desarrollo del problema de identificación, se desarrolla un modelo dinámico para la suspensión delantera de un vehículo de competición. El modelo dinámico se reduce mediante dos metodologías diferentes. La primera se basa en la Descomposición en Valores Singulares y la segunda por dos pasos consecutivos: eliminación de parámetros dinámicamente poco contributivos y Descomposición en Valores Singulares. Finalmente, ambos modelos son analizados y validados mediante el cruce de datos para otras trayectorias diferentes a las de identificación. El modelo obtenido utilizando la eliminación de parámetros poco contributivos reproduce de muy buena manera el comportamiento dinámico del sistema ante la inclusión de errores, por lo que dicha metodología se presenta como la más viable para la obtención del conjunto de parámetros base

This work presents the identification of dynamic parameters in automotive vehicles. In order to develop the identification problem, a dynamic model is obtained for the front suspension of a race car. Two new dynamic models are developed, the first of which is based on the Singular Value Decomposition (SVD), while the second comprises two consecutive steps: elimination of less contributive parameters and application of a SVD method. Finally, both models are analyzed and validated by means of data cross-referencing for new trajectories other than those used during the identification process. The model obtained using the elimination reproduces the dynamic behavior with very good approximation even with the inclusion of errors, so it is presented as the most viable methodology for obtaining base parameters

Synthesis of geopolymers from alkaline activation of gold mining wastes

Este trabajo presenta los resultados preliminares relacionados con el desarrollo de polímeros inorgánicos (geopolímeros) a partir de la activación alcalina de residuos de la minería de oro. La caracterización mineralógica y fisicoquímica de estos residuos de minería de oro muestra su gran potencial como fuente de precursores geopoliméricos como una alternativa razonable para el desarrollo de aglutinantes activados alcalinamente amigables con el medio ambiente. El proceso de geopolimerización es un camino viable para transformar estos residuos en materiales con alta resistencia mecánica, alta inercia química y alta durabilidad en el tiempo, dando valor agregado a los subproductos de la actividad minera

This paper reports preliminary results related to the development of inorganic polymers (geopolymers) from alkaliactivation of gold mining wastes. Mineralogical and physicochemical characterization of these gold mining wastes shows their significant potential as geopolymeric source precursors as a reasonable alternative to the development of alkali-activated friendly environmental binders. Geopolymerization process is a viable way to transform these residues in materials with high mechanical strength, high chemical inertness and high durability over time, giving add value to the by-products of the mining industry