Ingeniería y competitividad

La gestión de la calidad de la investigación: una responsabilidad social de la Facultad de Ingeniería

Una arquitectura de integración semántica de datos e imágenes médicas

En las organizaciones prestadoras de servicios de salud, existen diferentes fuentes de datos (e.g. historia clínica, datos demográficos, archivos DICOM) de naturaleza distinta, que están dispersas en medios de almacenamiento y que provienen de fuentes heterogéneas. Adicionalmente, el formato DICOM brinda la posibilidad de almacenar información del paciente y de las imágenes médicas. Estos archivos son administrados en PACS, sin embargo los PACs no brinda herramientas de apoyo al diagnóstico. En este artículo se presenta una arquitectura de integración de datos orientada a enriquecer imágenes médicas mediante metadatos extraídos de un vocabulario controlado. La arquitectura fue instanciada en un prototipo que ofrece mecanismos de anotación - manual y automática - de imágenes y estrategias de búsqueda y recuperación de datos e imágenes diferentes a los tradicionales usando palabras claves o descriptores MPEG-7. La anotación se basa en un vocabulario controlado que forma parte de una taxonomía de conceptos y términos médicos

In organisations providing health services, there exist different data sources (e.g. clinical history, demographics data, DICOM files) of diverse nature, which are scattered storage and come from heterogeneous sources. Additionally, the DICOM format stores patient information and medical images. These files are managed in PACS, however PACs does not provide diagnostic support tools. In this paper, a data integration architecture oriented to enrich medical images using metadata extracted from a controlled vocabulary is presented. The architecture was instantiated in a prototype that provides image annotation mechanisms - manual and automatic - and strategies for searching and retrieving data and images using keywords or descriptors MPEG-7, which are different from traditional ones. The annotation is based on a controlled vocabulary that is part of a taxonomy of concepts and medical terms

Evidencias del choque térmico en partículas de polvo después de una explosión en minería de carbón

Con el fin de determinar las temperaturas alcanzadas y el grado de transformación del polvo de carbón durante explosiones en dos minas subterráneas, se tomaron tanto muestras de los mantos de carbón originales, como las resultantes de la explosión del polvo de carbón. Una mina corresponde a la Región 1 donde se explota carbón térmico, y la otra a la Región 2 con explotación de carbón coquizable. Estas muestras se observaron al microscopio en luz reflejada normal y fluorescente; se hicieron secciones pulidas tanto del polvo de carbón como del char obtenido de la desgasificación a 950°C efectuada en el laboratorio. Igualmente, se sometieron a microscopía electrónica de barrido con microanálisis de energía dispersiva SEM-EDX para determinar la morfología y la composición química. Se observó el efecto térmico en ausencia de oxígeno no sólo en la materia orgánica, en la cual hay evidencia de la desgasificación y la formación de char y coque, sino también en la materia mineral, en dónde se encontraron minerales fundidos. Los resultados indican que el polvo de carbón de la región 1 en general, es menos explosivo que el de la región 2, igualmente el poder calorífico es un parámetro influyente en la explosividad, más no así la materia volátil. Cada tipo y rango del carbón presentan características muy diferentes frente a la explosividad y por lo tanto no se puede generalizar la influencia de los diferentes factores en este proceso

In situ coal samples and coal dust explosion samples were taken with the aim to determine the raised temperatures and the transformation grade of the coal dust during an explosion in two underground mines in Colombia. One of them exploited thermic coal (Region 1) and the other coking coal (Region 2). These samples were observed under the microscope of reflected normal and fluorescent light; some polish sections of coal dust and the char obtained from the degasification at 950°C in the laboratory, were observed and also analyzed with scanning electronic microscopy SEM-EDX to determine the morphologic characteristics and chemical composition. The thermic effect was observed in the absence of oxygen in the organic matter, in which is possible to visualize the evidences of degasification and the char and coke formation, as well the mineral matter, with the presence of melted minerals. The results indicate that the coal dusts from the Region 1 are in general fewer explosives than the coal dusts from the Region 2, also the calorific value is a parameter influencing the explosivity, but not so volatile matter. Every type and coal rank presents different characteristics compared to the explosivity and therefore cannot be generalized

Estructura básica de programación usando un sistema microcontrolado: Juego de Ping-Pong

En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un juego de ping-pong sobre una matriz de LED's 7x5 basado en un sistema microcontrolado. Su ejecución involucra todos los procesos típicos en la lógica del desarrollo de software, lo que hace que esta aplicación sea considerada como una herramienta pedagógica para la enseñanza de contenidos básicos de programación. Se presenta el diseño desde la óptica de la ingeniería, se detalla el diagrama de las diferentes etapas del sistema y la estructura del algoritmo implementado en el microcontrolador. La aplicación permite incrementar la complejidad de programación conforme aumentan las condiciones y restricciones de funcionamiento, generando mayor capacidad de análisis y alternativas de solución

In this paper is presented the design and implementation of a ping-pong game on a 7x5 LED matrix based on a microcontroller system. Its implementation involves all processes in typical software development logic, which makes this application to be considered as a pedagogical tool for teaching basic programming content. The design from the perspective of engineering is presented, furthermore is detailed the diagram of the different stages of the system and the structure of the algorithm implemented in the microcontroller. The application allows increase the complexity of programming in so far that increase the conditions and restrictions of operation, generating greater capacity for analysis and alternative solutions

Desarrollo de un modelo computacional para la evaluación mecánica y funcional de la articulación trapecio metacarpiana

Se desarrolló un modelo computacional del pulgar con el fin de evaluar los esfuerzos y deformaciones a los que se en¬cuentra sometida la articulación trapecio metacarpiana. Utilizando tomografías axiales computarizadas se rea¬lizó la reconstrucción de la geometría 3D del pulgar, y con base en un análisis anatómico y funcional se generó un modelo computacional para simular el comportamiento de la articulación bajo condiciones normales de servi¬cio. Del análisis del modelo por el método de elementos finitos, se obtuvieron las fuerzas musculares y la distribución de esfuerzos, para condiciones normales de funcionamiento y en posiciones anatómicas específicas de agarre

A computational model for the thumb was developed in order to evaluate the stresses and strains in the Trapeziometacarpal joint under physiological conditions. A reconstruction of the 3D geometry of the thumb was performed through image processing of computerized axial tomographies. Based on anatomical and functional analysis of the thumb, a computational model was generated to simulate the behavior of the joint under normal working conditions. The tendon forces and the distribution of stresses in the joint were obtained by means of mechanics analysis using the finite element method; these analyses were performed for regular usage conditions and specific anatomical grip positions

Detección de distracción en conductores mediante técnicas de visión de máquina

This article presents a system for detecting states of distraction in drivers during daylight hours using machine vision techniques, which is based on the image segmentation of the eyes and mouth of a person, with a front-face-view camera. From said segmentation states of motion of the mouth and head are established, thus allowing to infer the corresponding state of distraction. Images are extracted from short videos with a resolution of 640x480 pixels and image processing techniques such as color space transformation and histogram analysis are applied. A decision concerning the state of the driver is the result from a multilayer perceptron-type neural network with all extracted features as inputs. Achieved performance is 90% for a controlled environment screening test and 86% in real environment, with an average response time of 30 ms

En este artículo se presenta un sistema para la detección de estados de distracción en conductores de vehículos en horas diurnas mediante técnicas de visión de máquina, el cual se basa en la segmentación de la imagen respecto a los ojos y la boca de una persona, vista de frente por una cámara. De dicha segmentación se establece los estados de movimiento que de la boca y de la cabeza, permiten inferir un estado de distracción. Las imágenes se extraen de videos de corta duración y con una resolución de 640x480 píxeles, sobre las cuales se emplean técnicas de procesamiento de imagen como transformación de espacios de color y análisis de histograma. La decisión del estado es el resultado de una combinación de las características extraídas ingresadas a una red neuronal del tipo perceptrón multicapa. El desempeño logrado en la detección en un ambiente controlado de pruebas es del 90% y del 86% en ambiente real, con un tiempo de respuesta promedio de 30 ms

Sostenibilidad financiera y económica de plantas de manejo de residuos sólidos urbanos en Colombia

En Colombia menos del 2% de los Residuos Sólidos Urbanos Domiciliarios (RSUD) son manejados en Plantas de Manejo de Residuos Sólidos (PMRS), presentando en la mayoría de casos perdidas operacionales cercanas al 60%, llevando al cierre de gran parte de dichas instalaciones. Ante ello, esta investigación se enfocó en establecer unas condiciones mínimas para un escenario económico-financiero de operación sostenible de PMRS en municipios menores a 50,000 habitantes, mediante la combinación de herramientas de Dinámica de Sistemas y Análisis Estructural. Como resultado se identificó que i) la cantidad de material potencialmente aprovechable a recibir, ii) los ingresos por tarifa de recepción de material y iii) las cantidades de material recuperado para la venta, se constituyen como Variables Clave de sostenibilidad. Para el escenario simulado se concluye que con el actual cobro de tarifas de recepción de residuos, el aumento de eficiencias de recuperación y comercialización de residuos, sería necesario la recepción de 302 t/mes para alcanzar una relación beneficio/costo igual a 0. Sin embargo dicho valor puede variar en función de las particularidades regionales y tecnologías implementadas de cada proyecto PMRS, lo cual hace necesario el desarrollo de estudios puntuales para el desarrollo de un proyecto en una localidad determinada

In Colombia, less that 2% of Urban Solid Waste (USW) are treated in Solid Waste Recovery Facilities (SWRF), having in almost all cases operational losses close to 60%, leading to the closure of several plants. Based on that, this research was focused on the establishment of some minimal conditions for the sustainability of a financial-economic scenario of a SWRF in towns with less than 50,000 inhabitants, by combining System Dynamics and Structural Analysis tools. As result, it was identified that the i.) amount of potentially usable material received, ii.) incomes for material reception, and iii.) amount of recovered material for sale, become as Key of sustainability. For the simulated scenario it is concluded that with the current fee of solid waste reception, the increase of recovery efficiency and merchandising of materials, it would be necessary to receive at least 302 t/month, to reach a cost/benefit ratio equal to 0. However that value can change as a function of the regional characteristics and implemented technologies of each project, thus it is necessary the development of studies of a project in a determined location

Dehydration of alcohols present in fusel oil and its conversion to alkenes using a HZSM-5 zeolite

El aceite fusel es un sub-producto de las destilerías durante la preparación del etanol mediante la fermentación del azúcar. En este trabajo se muestran los resultados de la transformación catalítica en alquenos de los alcoholes presentes en el aceite fusel, empleando dos zeolitas pertenecientes a la familia de los pentasil como la MFI y la HZSM-5 con relación Si/Al 28 y 1000, buscando obtener alquenos como: el buteno o el isopenteno, empleados ampliamente en la industria como bio-lubricante. Se encontró que el sistema más activo hacia la obtención de alquenos fue la zeolita HZSM-5 relación SiO2/Al2O3 = 28. El análisis de los productos de reacción se realizó por cromatografía gaseosa con detector FID encontrándose que a 200°C se obtiene una transformación del 90% y solo al elevar la temperatura hasta los 260°C se logra la conversión total. Por otro lado, todos los catalizadores presentaron una desactivación rápida y la actividad cayó drásticamente al cabo de 24 horas

Fusel oil is a by-product of distilleries during the preparation of ethanol by fermentation of sugar. In this paper is shown the results of the catalytic transformation in alkenes of the alcohols present in fusel oil, using two zeolites belonging to the family of Pentasil as MFI and HZSM -5 with Si / Al 28 and 1000, looking for obtaining alkenes such as butene or isopentene widely employed in industry as a bio-lubricant. We found that the most active system towards obtaining alkenes was the HZSM-5 zeolite ratio SiO2/Al2O3 = 28. The analysis of the reaction products was carried out by gas chromatography with FID detector was found that at 200 °C 90% transformation is obtained and only to raise the temperature to 260 °C complete conversion is achieved. Furthermore, all of the catalysts showed a rapid deactivation and the activity dropped sharply after 24 hours

Una propuesta para la clasificación de la programación reflexiva orientada al desarrollo de sistemas autónomos

El fin de este trabajo es realizar una clasificación de la reflexión en niveles, con un enfoque orientado a alcanzar la programación autónoma. La reflexión es la capacidad de un programa de conocerse, examinarse y razonar para tomar acciones y modificarse a sí mismo en tiempo de compilación o ejecución. En este artículo, se proponen cuatro niveles de reflexión de acuerdo al grado de conocimiento, capacidad de modificación, tipo de modificaciones, tiempo en que se pueden realizar las modificaciones y la capacidad de razonamiento. Luego se analizan diferentes lenguajes de programación y se clasifican sobre dichos niveles, según la capacidad de reflexión que estos soportan. De cada nivel se presenta un ejemplo y finalmente se realizan una serie de experimentos donde se comparan con versiones equivalentes de programas no reflexivos. Los experimentos mostraron que aunque los programas reflexivos fueron más costosos, en cuanto a tiempo de ejecución y codificación, permiten una gran flexibilidad y más posibilidades para el diseño y desarrollo de aplicaciones. Siendo así la reflexividad el primer paso para llegar a desarrollar sistemas autónomos que puedan simular o igualar los sistemas biológicos

In this paper, we propose a classification of reflection in levels, with an approach aimed to reach autonomous programming. Reflection is the ability of a program to reason, know and examine itself to act and modify its state at compilation or runtime. In this article, it is proposed four reflection levels according to the level of knowledge, modification ability, types of modifications, time to perform modifications and the reasoning level. Then, it is analyzed different programming languages and they are classified on those levels, based on the reflection capacity that they support. Each classification level is exemplified and finally we present a series of experiments where we compare them with equivalent versions of non-reflective programs. Out experiments showed that although reflective programs were more expensive, in terms of execution time and coding, they offer great flexibility and great potential for the design and development of programs. Therefore, it is the reflexivity the first step to achieve the development of autonomous systems which can simulate or pair biological systems

Evaluación técnica de las embarcaciones de pesca de arrastre del Caribe colombiano: recomendaciones para mejorar la eficiencia de la flota

A partir de un análisis crítico de la configuración tecnológica actual de las embarcaciones y los equipos de pesca de la flota industrial de arrastre de camarón que faena en el Mar Caribe de Colombia, se determinó la viabilidad de introducir cambios tecnológicos que tendrían un impacto positivo en la eficiencia de esta flota, actualmente inmersa en una situación de veda económica a la que han contribuido los altos costos de operación. Los resultados indican que las relaciones de transmisión están mal diseñadas, y un funcionamiento ideal se lograría reduciendo el número de dientes de la rueda de estrella conducida. Además hay un sobredimensionamiento en la potencia y las dimensiones de las embarcaciones, con respecto al tamaño de los equipos de pesca actualmente utilizados. La alternativa sería diseñar equipos ajustados a la potencia instalada, construidos con materiales más resistentes y livianos, que disminuyan el consumo de combustible y el impacto sobre la pesca acompañante

From a critical analysis of the current technological configuration of boats and fishing equipment for the industrial fleet of shrimp trawl fishing in the Caribbean Sea of Colombia, we investigated the viability of introducing technological changes that would have a positive impact on efficiency of the fleet, currently embroiled in a situation of economic restraint due to the high operating costs. The results indicate that the transmission ratios are poorly designed, and an ideal performance is achieved by reducing the number of teeth of the driven sprocket. There is also an oversizing in the power and dimensions of the vessel, regarding the size of the fishing equipment currently used. The alternative would be to design fi

Una propuesta de clasificación para los índices de estabilidad de tensión

En este artículo se presenta una revisión de las principales metodologías utilizadas para obtener índices de estabilidad de tensión en sistemas eléctricos de potencia. A partir de las clasificaciones propuestas en varias publicaciones, los autores proponen una descripción completa, mediante la inclusión de subcategorías que permiten una determinación rápida de las ventajas y deficiencias de cada propuesta. Como estrategia de presentación de la investigación, se realiza la descripción y clasificación en orden cronológico de algunas de las metodologías más relevantes en el período (1986 - 2012), utilizadas para la obtención de índices de estabilidad de tensión, considerando la información que se requiere para su implementación como criterio de clasificación. Adicionalmente, se realiza un análisis y discusión acerca de la evolución de los índices a partir de la utilización de los sistemas de medición. Finalmente, se presenta un análisis comparativo de las diferentes propuestas de implementación de índices, con el fin de entregar una referencia útil en la discusión relacionada con las metodologías de análisis de estabilidad de tensión en los sistemas eléctricos de potencia

This paper is oriented to present a review of the main approaches commonly used to obtain voltage stability indices in electric power systems. Starting from classifications previously presented, the authors propose a complete review including several subcategories, which help to have a better understanding of these approaches. As strategy to adequately present this research, a chronologically ordered description and a classification of the most relevant characteristics of these proposals, which are aimed to obtain the voltage stability indexes in a time period from 1986 to 2012, is detailed analyzed. The considered classification criterion is related to the information requirements of each one of the reviewed approaches. Additionally, an analysis and a discussion of the evolution of the indexes proposals considering the new available metering equipment are developed. Finally, this review is useful as a reference for discussions related to methodologies associated to voltage stability indexes for electric power systems

Degradación térmica de polimetíl metacrilato en múltiples extrusiones

Se presentan los resultados del estudio cinético de la degradación térmica del Polimetíl Metacrilato - PMMA, tanto virgen como procesado por extrusión hasta cinco ciclos de reprocesamiento, en una extrusora monohusillo. Después de cada reprocesamiento se tomó una muestra para análisis. A estas muestras se les determinó la temperatura de transición vítrea (por DSC), índice de fluidez y la temperatura máxima de pérdida de peso (por TGA). Los resultados del análisis termogravimétrico se utilizaron para determinar el triplete cinético por medio de métodos isoconversionales, no isoconversionales, y dinámicos. Se encontró que las curvas TG, DTG y de conversión, se desplazan a la derecha al aumentar la velocidad de calentamiento. También se encontró que los métodos no isoconversionales diferenciales presentaron valores de energía de activación mayores a los métodos integrales. La energía de activación aumentó con el reprocesamiento y la probabilidad o fracción de colisión aumenta con la velocidad de calentamiento

This work presents a kinetic study of thermal degradation of polymethyl metacrylate (PMMA). This material was subject of five extrusion cycles in a single barrel screw extruder, and results for raw and reprocessed material are presented. Glass transition temperature (by DSC), melt flow index, and temperature of maximum weight loss rate (by TGA) were determined in samples taken after each reprocessing. Results from thermogravimetric analysis were used to get the kinetic triplet by isoconversional, non-isoconversional, and dynamic methods as it is reported in literature. It was found that heating shifts to the right TG, DTG, and conversion curves. Activation energy values found with non-isoconversional differential methods tend to be higher than those found with integral methods. Also the activation energy increased with reprocessing, while the probability or collision factor increased with the heating rate

Modelo discreto 3d para mejoramiento del contraste térmico y estimación de profundidad de defectos en láminas de CFRP

Two finite difference discretization approaches of the Fourier's 3D heat propagation model are introduced, from which a new technique is proposed to enhance the thermal contrast of infrared sequences of images acquired from pulsed active thermography experiment for non-destructive testing of CFRP slabs. The discrete models defined are easily adaptable to a spatial filter structure, which can be applied to each image of the infrared sequence to obtain a better contrast between possible internal flaws and sound regions of material, and hence, a better probability of flaws detection. The performance of the technique proposed is evaluated using artificial thermal sequences generated by ThermoCalc6L, software that is able to compute dynamic thermal distributions in anisotropic layered solids, simulating internal defects and different excitation sets. Results show that this technique offers a better contrast between defects and image background than other relevant techniques like modified-differential absolute contrast, and a potentially faster execution than techniques based on thermal distribution reconstruction like the 3D thermal filtering method

Se introducen dos aproximaciones por diferencias finitas al modelo clásico de Fourier de propagación del calor en 3D a partir de las cuales se propone una nueva técnica para mejorar el contraste térmico en secuencias de imágenes infrarrojas adquiridas a partir de experimentos de termografía activa pulsada para ensayo no destructivo de láminas delgadas de CFRP. Los modelos anteriores se adaptan fácilmente a una estructura de filtro espacial que puede aplicarse a cada imagen de la secuencia con el fin de obtener un mejor contraste entre posibles defectos internos y las regiones sanas del material, y por tanto, una mayor probabilidad de detección. El desempeño de la técnica propuesta se evalúa empleando secuencias artificiales sintetizadas con el software ThermoCalc6L, que permite computar las distribuciones de temperatura en láminas sólidas anisotrópicas, simulando defectos internos y diferentes esquemas de excitación. Los resultados muestran que la técnica propuesta ofrece un mejor contraste térmico que técnicas relevantes como el contraste absoluto diferencial modificado, y una velocidad potencialmente superior de ejecución sobre las técnicas basadas en la reconstrucción de la distribución térmica, como el caso del método de filtrado térmico 3D

Arquitectura de un asistente virtual para la producción de textos en la enseñanza y aprendizaje de idiomas

Este artículo presenta la arquitectura de un Asistente virtual que ofrece funciones de apoyo al usuario en el proceso de producción de textos para la enseñanza y el aprendizaje de idiomas. Se definen dos funciones específicas para el comportamiento del asistente: la asistencia de escritura y la asistencia gramatical. En la asistencia de escritura se le presenta al estudiante recomendaciones de acuerdo al tipo de párrafo que desea escribir, y en la asistencia gramatical se le brinda al estudiante la corrección ortográfica y sintáctica de oraciones de los párrafos o textos que produce. El asistente integra características de agentes de software, ambientes virtuales de aprendizaje y elementos de la lingüística computacional que permiten realizar el procesamiento del lenguaje y dar recomendaciones a los estudiantes sobre su proceso de escritura. El principal propósito de este asistente es ayudar a los estudiantes a mejorar sus habilidades de escritura cuando interactúen en un entorno de aprendizaje virtual. La arquitectura propuesta se ha implementado en la plataforma denominada Lingweb, prototipo de un Sistema de Gestión de Cursos para la enseñanza y aprendizaje de idiomas

This paper presents the architecture of a Virtual Assistant that supports the delivery of texts in languages teaching-learning processes. Two specific functions for the assistant are defined: writing and grammatical assistance. On one hand, writing assistance provides students recommendations about the type of paragraph that they want to write. And, on the other hand, grammatical assistance provides students a feedback about their mistakes in the texts that they produce. The assistant has features related with three technological elements: i) software agents, ii) virtual learning environments and iii) computational linguistics. These features allow to provide the functionalities for language processing and they provide students' recommendations about their writing processes. The main purpose of this assistant is to help the students to improve their writing skills, when they interact into a virtual learning environment. The proposed architecture was implemented in a platform called Lingweb, wich is a prototype of a Course Management System for the languages teaching-learning processes

Metodología híbrida basada en el regresor knn y el clasificador boosting para localizar fallas en sistemas de distribución

En este artículo se presenta una metodología híbrida de localización de fallas en sistemas de distribución, a partir de una técnica de regresión basada en el método de los k vecinos más cercanos y una técnica de clasificación en la cual se utilizan múltiples clasificadores básicos en una estrategia denominada 'Boosting'. En la metodología propuesta, inicialmente el sistema se divide por zonas para entrenar la máquina de clasificación. Después se parametriza y entrena la máquina de regresión basada en knn y la máquina de clasificación. Finalmente, para un dato nuevo, la técnica de regresión permite estimar la distancia a la cual ocurrió la falla, y el método de clasificación permite ubicar la falla en una de las zonas predefinidas, eliminando el problema de múltiple estimación. El localizador propuesto se prueba en el sistema de distribución IEEE 34 nodos, donde presenta un buen desempeño tanto para clasificación (precisión mínima de 95.7 %), como para regresión (error máximo absoluto de 8.05%). Esta propuesta es de fácil implementación, rápida y de bajo costo computacional

This paper presents a hybrid methodology for fault location in power distribution systems, by using a regression technique based on k nearest neighbors and a classification technique which uses multiple simple classifiers in a Boosting strategy. The proposed methodology first subdivides the power system into zones to train the classification technique. Then the parameters of the regression technique are adjusted and the classification technique is trained. Finally, for an unknown case, the regression technique estimates the fault distance, and the classification technique locates the fault in one of the predefined zones, solving the multiple estimation problem. The IEEE34 node test feeder is used to test the proposed fault locator, where a good performance is obtained either in the classification task (minimal precision of 95.7 %) and the regression task (highest absolute error of 8.05%). The proposed method can be easily implemented in a power system, is fast and has low computational effort

Efecto de la concentración de metales pesados en la respuesta fisiológica y capacidad de acumulación de metales de tres especies vegetales tropicales empleadas en la fitorremediación de lixiviados provenientes de rellenos sanitarios

Este estudio evaluó el efecto de las concentraciones de los metales pesados (MP) Hg+2, Cd+2, Cr+6, Pb+2, en la respuesta fisiológica y acumulacion de MP de las especies: Colocasia esculenta (Ce), Heliconia psittacorum (He) y Gynerium sagittatum (Gs), sembradas en humedales subsuperficiales de flujo horizontal (HCFSH) para el tratamiento de lixiviados de relleno sanitario (LX). Se tuvo un diseño factorial con 16 reactores operados en dos bloques experimentales. Clorofila, potencial hidrico y concentracion de MP fueron medidos en tejidos de las plantas. Diferencias significativas (p < 0,05) en los valores de clorofila entre especies fueron observadas en el tiempo. El potencial hídrico no difirió entre las especies, los valores obtenidos fluctuaron entre -0,2 y -2,0 MPa. La distribución de los MP en los tejidos de las plantas decreció en el siguiente orden: raíz > hoja > tallo. Ce y en algunos casos He, mostraron mayor capacidad de eliminación de MP. El factor de translocación (FT) fue bajo en estas especies. He fue la especie que mostró FT > 1 para Pb (II), Cr (total) y Hg (II) y 0.4-0.9 para Cd (II) y Cr (VI). Las plantas evaluadas demuestran la potencialidad para la fitorremediación de LX y todas ellas se pueden clasificar como acumuladores de estos MP

This study evaluated the effect of the different concentrations of heavy metals (HM) (Hg+2, Cd+2, Cr+6, Pb+2), on the physiological response and HM accumulation of three plant species: Colocasia esculenta (Ce), Heliconia psittacorum (He) y Gynerium sagittatum (Gs), planted in subsurface horizontal flow wetland for landfill leachate (LL) treatment. Factorial design was used with 16 bioreactors were operated in two experimental blocks. Chlorophyll, water potential and heavy metal content in plant tissues were measured. The results obtained showed significant differences (p < 0,05) between chlorophyll values and tested variables over time. The water potential did not differ between the three plant species, as all values were found in a range between -0.2 and -2.0 MPa. The distribution of heavy metals in plant tissues decreased in the following order: root> leaf> stem. Ce and in some cases He, showed higher removal capacity of HM. The translocation factor (TF) was lower. He was the specie that showed higher TF> 1 for Pb (II), Cr (total) and Hg (II) and 0.4-0.9 for Cd (II) y Cr (VI). The tested plants demonstrated that they are suitable for phytoremediation of LL and all of them can be categorized as HM accumulators

Juguetes como instrumentos de enseñanza en ingeniería: los casos del péndulo de Newton y el giroscopio

Los funcionamientos de dos juguetes ampliamente conocidos, el péndulo de Newton y el giroscopio, han servido como modelo, ya sea para el desarrollo de una variedad de aplicaciones en diversas áreas de ciencia e ingeniería, o como herramienta pedagógica para la explicación de los principios físicos que gobiernan estos accesorios. La presentación de estos dos casos destaca una vez más la existencia de otras alternativas educacionales, en ocasiones más claras y de mayor motivación para los estudiantes que las tradicionales, en la descripción de ciertos fenómenos físicos

The behaviors of two widely known toys, Newton's cradle and gyroscope, have served as a model, either for the development of a variety of applications in various areas of science and engineering, or as pedagogical tool for the explanation of the physical principles that govern these accessories. The presentation of these two cases highlights once again the existence of educational alternatives, sometimes clearer and having greater motivation for students than the traditional ones, in the description of certain physical phenomena

Impacto de los sólidos suspendidos totales sobre la obstrucción en emisores de riego localizado de alta frecuencia

Este estudio a escala piloto evaluó el impacto de los sólidos suspendidos totales, SST, sobre la obstrucción en emisores de riego localizado de alta frecuencia, RLAF, empleando como tratamiento para mejorar la calidad de agua un filtro de grava de flujo ascendente con mantas sintéticas (FGAC Manta). El efluente de dicho tratamiento alimentó cuatro tipos de sistemas RLAF: Lyn, Autocompensado, Microjet y Cinta de riego, para evaluar la incidencia del aporte de los SST sobre cada uno de ellos. Para ello se evaluó el riesgo de obturación, el coeficiente de uniformidad (Cu), la concentración de sólidos depositados en las paredes de los conductos y el tamaño de partícula que ingresó a los RLAF. Los resultados mostraron que cuanto mayor fue la concentración de SST, menor fue el tiempo de riego alcanzado por las tecnologías RLAF. La relación de los SST aportados a los RLAF con el tamaño de partícula que ingresó a los conductos y emisores presentó partículas hasta de 129 micras, que contribuyen a la obturación de los emisores. El régimen laminar contribuye a la deposición de sólidos en los conductos de los emisores de las tecnologías RLAF afectando el Cu

In this pilot study was evaluated the impact of total suspended solids, TSS, take in to account the obstruction on emitters of localized high frequency irrigation technologies, LHFI, using as a treatment upflow gravel filter with synthetic blankets (UGF-Sb) to improve the water quality to the LHFI. The effluent from such treatment systems fed four types of LHFI: lyn, pressure compensate, microjet and drip tape, to assess the impact of TSS on each of them. In this study was evaluated: the clogging risk, uniformity coefficient (Uc) of each LHFI technology, the deposited solids on the walls of the ducts and the influent particle size to the LHFI. Results showed that for greater concentration of TSS, was lower the irrigation time achieved by each LHFI technologies. The relationship between TSS and particle size effluent in LHFI indicated that maximum particle size introduced to the LHFI was 129 microns, which contribute to the emitter clogging. The laminar flow contribute to the deposition of solids in the ducts with impacts on Uc

Aplicación del proceso Fenton en el tratamiento de aguas residuales de origen petroquímico

Este artículo hace una revisión sobre las aplicaciones del proceso Fenton para el tratamiento de aguas residuales procedentes de la industria petroquímica. En él se describe brevemente el mecanismo de reacción y se analizan las principales variables que influyen en la eficiencia de este proceso (concentración del agente oxidante y del catalizador, temperatura, pH, tiempo de reacción, tipo de contaminante y presencia de aniones). Asimismo, se detallan diversos estudios que evalúan la viabilidad del sistema Fenton en la degradación de sustancias derivadas del petróleo, sus limitaciones y las perspectivas de futuro

This article reviews the application of Fenton process to treat wastewater from the petrochemical industry. The reaction mechanism is briefly described, and the main variables that influence the efficiency of this process are analyzed (oxidizing agent and catalyst level, temperature, pH, reaction time, type of pollutant and the presence of anions). Additionally, several studies evaluating the feasibility of the Fenton system in the degradation of oil-derived substances are described, as well as Fenton process' limitations and future perspectives

Caracterización y evaluación del tiempo de vulcanización de caucho natural colombiano obtenido de tres variedades clonales de hevea brasiliensis

En las últimas décadas se desarrollan en Colombia importantes proyectos productivos de caucho natural, pero aún hay aspectos por estudiar sobre las propiedades de los materiales producidos. En este trabajo se caracteriza mediante FTIR, DSC y TGA caucho natural obtenido de las variedades clonales FX3864, IAN710 e IAN873 predominantes en Tarazá, Antioquia, comparándolo con caucho de Guatemala SGR10 y caucho técnicamente especificado de Caquetá-Colombia. Se obtuvieron compuestos de caucho siguiendo una misma formulación, variando únicamente el tipo de caucho natural base. Las mezclas crudas se evaluaron por reometría de vulcanización a 160 °C y se moldearon probetas cilíndricas y tipo corbatín en prensa, determinando el tiempo óptimo de vulcanización para cada geometría basada en el módulo elástico bajo compresión uniaxial y bajo tensión, una metodología que puede aplicarse también a productos comerciales. Con los tiempos óptimos de vulcanización encontrados se fabricaron probetas para pruebas de compression-set, densidad y dureza. Se detectaron algunas diferencias entre los espectros FTIR de los cauchos naturales analizados, la temperatura de descomposición, las curvas reométricas y las propiedades mecánicas de los compuestos, por lo cual se plantean opciones para procesar los materiales colombianos con mayor confiabilidad

Significant projects for natural rubber (NR) production in Colombia have been developed in the past two decades. However, several topics about the properties of colombian NR have not been studied yet. In this work, NR obtained from FX3864, IAN873 and IAN710 rubber tree clones, cultivated in Tarazá-Antioquia-Colombia, is characterized by FTIR, DSC and TGA. Also, a comparison with SGR10 guatemalan rubber and technically specified rubber of Caquetá, Colombia, is carried out. Rubber compounds were manufactured following the same formulation, varying only the type of natural rubber used as matrix. Uncured mixtures were evaluated by vulcanization rheometry at 160 °C, and cylindrical and tension specimens were molded using compression molding. Optimal vulcanization time for each geometry was determinated based on their elastic modulus under tension and uniaxial compression, a methodology that can be applied to commercial products. Test specimens for compression-set, density and hardness were moulded using the vulcanization optimal times. Some differences between FTIR spectra, decomposition temperature, rheometric parameters and mechanical properties of the natural rubbers compounds were identified. Some recommendations for Colombian natural rubbers processing are postulated, seeking a better reliability

Cómo modelar la elección del modo caminata con base en datos de encuestas domiciliarias

Los estudios de planificación del transporte urbano adelantados en Colombia muy pocas veces incluyen la modelación de los viajes peatonales, en especial para establecer la probabilidad de caminar. Este artículo reporta los resultados de la investigación para analizar la elección del modo caminata de las personas en un contexto urbano con base en datos de encuestas domiciliarias. El objetivo principal de la investigación es demostrar cómo la información proveniente de encuestas domiciliarias sirve para modelar la probabilidad de caminar en una ciudad. Son utilizados datos de encuestas realizadas en dos ciudades colombianas (Barrancabermeja y Cajicá) con los cuales se estiman modelos de elección. Los resultados del estudio indican que la probabilidad de caminar disminuye a medida que aumentan los valores de atributos tales como tiempo de viaje, número de autos en la familia e ingreso personal, y aumenta cuando se trata de personas jóvenes y grupos familiares de mayor tamaño

In Colombia, urban transport planning studies do not always include the modeling of pedestrian travel, particularly to study the choice of walking. This paper reports the results of research to model the choice of walking in an urban context, based on household survey data. The purpose of this research is to demonstrate how household surveys can be used to study the choice of traveling by foot in a city. Data from surveys conducted in two Colombian cities (Barrancabermeja and Cajicá) are used. With the information available it was possible to estimate choice models of travel by foot, being also possible to identify the attributes that affect the decision to travel on foot. The study results indicate that the probability of walking decreases as travel time increases. Also, more cars and more income mean less chance of walking. Instead, the probability of walking increases for young people and family groups larger

**Parámetros cinéticos de transferencia de masa durante el freído por inmersión de rodajas de yuca (Manihot esculenta Crantz): Kinetic parameters of mass transfer in deep-fat frying of cassava slices (Manihot esculenta Crantz)**

Los cambios de humedad y absorción de aceite ocurridos en el freído por inmersión de rodajas de yuca (Manihot esculenta Crantz) variedad ICA-costeña fueron evaluados con el fin de determinar los parámetros cinéticos de absorción de aceite y pérdida de humedad. Rodajas de 3.5 cm de diámetro y 1.3 mm de espesor fueron pretratadas así: (i) escaldado a 80°C por 4 min; (ii) osmodeshidratación en solución salina (3%p/p) a 30°C por 4 horas y relación 1:20 en peso. Las rodajas fueron procesadas en aceite de palma Caribe® a 140°C, 160°C y 180°C en una relación de 0.005 kg muestra/L de aceite. El experimento fue conducido bajo un diseño en bloques completamente aleatorizado con arreglo factorial 32 (factores: temperatura y pre-tratamientos) con tres repeticiones. Los contenidos de humedad y aceite se determinaron aplicando los métodos AOAC 984.25/2002 y Soxhlet, respectivamente. La difusividad efectiva de humedad tuvo valores entre 10.44 x 10-9 y 148 x 10-9 m2/s. El coeficiente convectivo de transferencia de humedad tuvo valores entre 1.37x10-5 y 7.37 x10-5 m/s con un comportamiento lineal con respecto a la temperatura del aceite. El contenido de aceite absorbido en el equilibrio estuvo entre 0.1391 y 0.3607 g aceite/g sólidos y las velocidades específicas entre 8.14 x 10-3 y 77.08 x 10-3 s-1. El escaldado y la osmodeshidratación afectaron significativamente a la difusividad efectiva de transferencia de masa y el contenido de aceite en el equilibrio (p < 0 .05)

Moisture and oil absorption changes occurred in the deep-fat frying of cassava slices (Manihot esculenta Crantz), ICA-costeña variety, were evaluated to determine the kinetic parameters of oil absorption and moisture loss. Slices with 3.5 cm diameter and 1.3 mm thick were pretreated with (i) blanching at 80°C for 4 min, (ii) osmotic dehydration in saline solution (3% w / w) at 30°C for 4 hours and a ratio of 1:20 by weight. The slices were processed in Caribbean® palm oil at 140°C, 160°C and 180°C and a ratio of 0.005 kg sample / L oil. The experiment was conducted under a randomized completely block design with factorial arrangement 32 (factors: temperature and pretreatment) with three replications. The moisture and oil contents were determined by AOAC 984.25/2002 and Soxhlet methods, respectively. Moisture´s effective diffusivity ranged between 10.44 x 10-9 and 148 x 10-9 m2/s. The convective moisture transfer coefficient ranged between 1.37 x 10-5 y 7.37 x 10-5 m/s having a linear behavior with respect to the oil temperature. In the equilibrium, the oil absorption content ranged between 0.1391 and 0.3607 g oil / g solids and the specific rates between 8.14 x 10-3 y 77.08 x 10-3 s-1. Blanching and osmotic dehydration significantly affected the effective diffusivity of mass transfer and the oil content at equilibrium (p < 0.05)

Optimización multiobjetivo del problema de distribución de planta: Un nuevo modelo matemático

Este artículo presenta un nuevo modelo matemático multiobjetivo para la optimización del problema de distribución de instalaciones de áreas desiguales conocido como UA-FLP de dimensiones fijas. Uno de los objetivos es la minimización de los costos de manejo de materiales y el otro es la minimización de las relaciones de cercanía basadas en criterios independientes del flujo y el costo entre estaciones de trabajo. Para la validación del modelo matemático se utilizan diferentes instancias de problemas encontrados en la literatura. Como resultado se encuentra que el modelo matemático propuesto representa fielmente el problema de distribución de instalaciones de dimensiones fijas y áreas desiguales optimizando el costo de manejo de materiales y las relaciones de cercanía para problemas pequeños y proporcionando soluciones de buena calidad para problemas de mayor tamaño en un tiempo computacional de 10,000 segundos

This paper presents a new multiobjetive mathematical model for optimization of facility layout problem with unequal areas called UA-FLP with fixed dimensions. One of the objectives is the minimization of the material handling cost and the other one is the minimization of the closeness relationships according to factors that are independents of the flows and costs. The validation of the mathematical model was made with problems found in the literature. The result was that the proposed model represents the unequal area facility layout problem with fixed dimensions optimizing the material handling cost and the closeness relationships for small problems and finding good solutions for bigger problems in 10,000 seconds of computer time

Comparative analysis of performance of switching control techniques running on digital devices

This work shows the implementation of switching control techniques on programmable devices, in order to improve the performance of a speed DC-motor system under the action of load disturbances. Two main techniques, namely: sliding mode control (SMC) and optimal switching control are analyzed and compared with a classical PID algorithm. Results show that a smooth shaped profile of velocity is generated for the switching techniques and hence an increased performance compared with very noisy PID responses. Also, computational effort is reduced when implementing the optimal control technique on FPGA and ARDUINO microcontroller, showing good results on keeping motor speed close to reference values under disturbances in both cases. An in-depth analysis for robustness and optimality is part of the current ongoing work

El presente artículo aborda el diseño y la implementación de estrategias de control híbrido (conmutado) para manipular la dinámica de rotación del eje un motor DC. Se presenta la implementación de técnicas no-convencionales de control por modos deslizantes y control óptimo conmutado, comparando su desempeño con el control PID convencional. Las implementaciones se realizan tanto en una arquitectura computacional configurada (microcontrolador Arduino) como en una arquitectura configurable (FPGA). De los resultados obtenidos se observa que para cualquiera de las dos plataformas de implementación, el desempeño de las técnicas no-convencionales de control es superior respecto al PID clásico, principalmente en cuanto respecta al error en estado estacionario ante la acción de perturbaciones. En términos de implementación, la técnica de control óptimo conmutado resulta ser más simple que el SMC. Análisis complementarios de robustez y optimalidad forman parte del trabajo futuro

Modelo de vibraciones de un rodamiento de bolas: Desarrollo y validación experimental

The experimental validation of a mathematical ball bearing model with localized outer race defects is presented in this paper. The bearing is considered as a mass - spring - damper system, considering each rolling element as a contact spring - damper pair, based on Hertz equations for contact deformation, moving along the races. In accordance with the obtained results, in this work a bearing model is validated with a purpose built test bench. To compare the vibration signals from the real system and the model, spectral and high frequency analysis is used, particularly techniques commonly used on commercially available vibration analysis equipment, such as envelope and Peak Value analysis. The studied model shows a frequency behavior similar to that of the experimental data and the envelope and Peak Value analysis clearly reveal the characteristic frequencies of the studied type of defects

En este trabajo se presenta la validación experimental de un modelo matemático de rodamiento de bolas, en el que se incluye fallas en la pista externa. En el modelado se considera el sistema como un conjunto masa - resorte - amortiguador, tomando los elementos rodantes como conjuntos amortiguador - resorte de contacto, basados en las ecuaciones de Hertz para la deformación en contacto, desplazándose sobre las pistas. Acorde con los resultados obtenidos, en este trabajo se valida un modelo de rodamiento mediante un banco de pruebas construido para tal fin. En la comparación de las señales de vibración del sistema real y del modelo se utiliza análisis espectral y el análisis de alta frecuencia que se emplea en equipos comerciales de análisis de vibraciones, tales como análisis de envolvente y Peak Value. Se muestra entonces que el modelo estudiado presenta un comportamiento en frecuencia similar al ensayo experimental y que los análisis de envolvente y de Peak Value revelan con claridad las frecuencias características del tipo de fallos estudiados

Selección de soportes magnéticos para la inmovilización de Ureasa

Sólidos magnéticos tipo Fe3O4, Fe3O4-NH2, Fe3O4@SiO2 y Fe3O4@SiO2-NH se usaron como soportes en la inmovilización de la ureasa, estos sólidos fue caracterizados por análisis de fisisorción de N2 a 77K, curvas de magnetización y FTIR. La actividad enzimática se evaluó por descomposición de la urea. Los sólidos presentan características magnéticas que les permite fácilmente ser separados. La enzima inmovilizada mejoró notablemente su actividad enzimática comparada con la enzima libre. Para los sólidos Fe3O4-NH2, y Fe3O4@SiO2-NH2 se observó una mayor cantidad de enzima acoplada

Fe3O4, Fe3O4-NH2, Fe3O4@SiO2 y Fe3O4@SiO2-NH2 as magnetic supports were studied for the urease immobilization. The solids were characterized by N2-physical adsorption at 77 K, magnetization curves and FTIR. Activity assays were evaluated by urea decomposition. The magnetic properties of solids allow an easy separation. The immobilized enzyme improved the enzymatic activity compared to the free enzyme. In Fe3O4-NH2 and Fe3O4@SiO2-NH2 was observed allows a greater amount of enzyme coupled

APTES

immobilization

magnetite

supports

urease

Estudio de morteros adicionados con catalizador usado de craqueo catalítico (FCC) bajo el efecto de altas temperaturas

Se analizó el efecto de la incorporación de un residuo de la industria petroquímica, denominado catalizador gastado del craqueo catalítico (FCC), en pastas y morteros expuestos a temperaturas de 25ºC, 200ºC, 300ºC, 500ºC, 750ºC, 1000ºC y 1200ºC, utilizando como materiales de referencia, además del cemento Portland (OPC), metacaolín (MK) y humo de sílice (HS). Las adiciones fueron incorporadas en un 10% con respecto a la cantidad de cemento. Se evaluó el efecto de la temperatura de exposición en el peso y resistencia a la compresión, igualmente las modificaciones en el aspecto físico posterior a la exposición térmica. Se realizaron análisis termogravimétricos (TG) y de microscopía electrónica de barrido (SEM), para evidenciar los cambios. Los resultados indican que el FCC actúa positivamente. Se resalta que a temperatura de 750ºC la resistencia residual de los morteros de OPC es un 16,53% de la resistencia a temperatura ambiente, comparado a los morteros adicionados, los cuales alcanzan hasta un 29,24%. El FCC retrasa la aparición de grietas en los elementos expuestos a altas temperaturas comparados a aquellos sin adición; su resistencia residual a 750°C es un 26% superior al material de referencia (OPC)

In this article, the effect of the addition of a petrochemical industry residue, called spent catalyst from the catalytic cracking (FCC), in cementitious materials exposed to temperatures of 25 °C, 200 °C, 300 °C, 500 °C, 750 °C, 1000 °C and 1200 °C was analyzed. Metakaolin (MK) and silica fume (HS) were used as reference materials. The additions were incorporated into a 10% replacement of the proportion of cement (OPC) in the mixture. The effects of temperature exposure in the weight change and compressive strength were evaluated. Also, changes in the physical appearance of the specimens after thermal exposure were studied. Techniques of Thermogravimetric Analysis (TG) and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the changes. The results indicate that the addition of the FCC acts positively on the performance of Portland cement. It is noteworthy that the residual strength of OPC mortars at temperature of 750 °C is 16.53% of the strength at room temperature compared to the mortars added, which reach up to 29.24%. The FCC addition delayed the appearance of cracks in the elements exposed to high temperatures compared to those without addition; its residual strength at 750°C is 26% higher than the reference material (OPC)

Evaluación experimental y matemática de modelos de adsorción molecular para contaminantes orgánicos en partículas de TiO2-P25

In this work we evaluated conventional models based on adsorption isotherms of L2 type for organic compounds: DCA, phenol and 4-chlorophenol over TiO2-P25 particles to different operational conditions. The models studied were Langmuir-Hinshelwood, Redlich-Petersen and Toth because these models can be applied as possible equations to improve the description of the reaction rate mechanism based on hydroxyl radical attack, and the degradation using heterogeneous photocatalysis. Finally the models were compared with experimental data for determination of the more appropriate isotherm. L-H model was the more appropriate and the results were high effective in the prediction of experimental data

Se evaluaron modelos convencionales de adsorción molecular basados en isotermas del tipo L2 para compuestos orgánicos ácido dicloroacético, fenol y 4-clorofenol sobre partículas de TiO2-25 a diferentes condiciones de operación. Los modelos estudiados fueron Langmuir-Hinshelwood, Redlich-Petersen y Toth puesto que estos modelos pueden ser aplicados como posibles ecuaciones para mejorar la descripción de los mecanismos de velocidad de reacción basados en ataque de radicales hidroxilo y degradación usando fotocatálisis heterogénea. Los modelos fueron comparados con datos experimentales para determinar la isoterma más adecuada. El modelo L-H fue el mas apropiado y los resultados fueron de alta efectividad en la predicción de los datos experimentales