Ingeniería y competitividad

Editorial

Calibration of two mathematical models at laboratory scale for predicting the generation of methane and carbon dioxide at the entrance point of the Chucurí river to the Topocoro Reservoir, Colombia

Abstract Reservoirs emit greenhouse gases (GHGs) as a result of flooded organic matter biodegradation after the filling process or the organic matter that enters through the tributaries. Hence, it is important to take an inventory of greenhouse gas emissions in the reservoirs, so that, measures can be established to minimize the impact of global warming. These gases are produced by anaerobic or aerobic processes occurring in reservoirs. In this work, the formation rates of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) in anaerobic reactors in batch were evaluated at laboratory scale, using water and plant material from the Topocoro reservoir, located in the department of Santander-Colombia. The results showed degradation rates of 0.5843 mg O2/L.d and 0.1269 mg O2/L.d for dissolved and particulate organic matter respectively. Furthermore, gas emissions after completing the degradation time were 0.6269 mg CH4/L and 31.2443 mg CO2/L. It was implemented a linear model to predict the formation of CO2 and an exponential model to predict the formation of CH4 with determination coefficients of 0.9999 and 0.9928 respectively.

Resumen Los embalses emiten gases de efecto invernadero (GEI) como consecuencia de la biodegradación de la materia orgánica que queda inundada después del proceso de llenado o de la materia orgánica que ingresa por los tributarios. Es por ello, que es importante realizar un inventario de las emisiones de gases en los embalses, de tal forma que se puedan establecer medidas para minimizar el impacto del calentamiento global. Estos gases se generan por procesos anaerobios o aerobios que ocurren en los embalses. En el presente trabajo se evaluó a nivel de laboratorio la tasa de formación de los gases dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) en reactores anaerobios en batch, empleando agua y material vegetal proveniente del embalse Topocoro, ubicado en el departamento de Santander-Colombia. Los resultados arrojaron tasas de degradación de 0.5843 mg O2/L.d y de 0,1269 mg O2/L.d para la materia orgánica disuelta y particulada, respectivamente. Por otro lado, las emisiones de gases después de completar el tiempo de degradación fueron 0.6269 mg CH4/L y 31.2443 mg CO2/L. Para predecir la producción de los gases se implementó un modelo lineal para el CO2 y un modelo exponencial para el CH4 con coeficientes de determinación de 0.9928 y de 0.9999, respectivamente.

Treatment of residual water from gas stations through catalytic ozonization

Resumen En este estudio se investigó la efectividad del proceso de ozonización catalítica heterogénea (POCH) en agua residual proveniente de una estación de servicio, con el uso de un catalizador magnético (magnetita) para la degradación de compuestos orgánicos que poseen dobles enlaces (alquenos), compuestos aromáticos, fenólicos y aminas, los cuales se identificaron en el agua residual mediante espectroscopia de masas. Se evaluó la influencia del pH, la cantidad de catalizador y el tiempo de reacción. Se identificó por medio de las pruebas FTIR realizadas a la magnetita que las propiedades catalíticas se mantienen invariables durante el proceso de ozonización catalítica heterogénea. El POCH obtuvo una disminución de la carga orgánica del efluente de COD (60.92%) y de DQO (74.76%) a un pH 10, con una cantidad de magnetita de 0.3 g/L y un tiempo de reacción de 40 minutos. Por otra parte, en tiempo de reacción de 40 minutos a un pH 3 y cantidad de magnetita 0.1 g/L la disminución de la turbiedad fue de 96.98%. De igual manera se determinó para un pH de 3, con una cantidad de magnetita de 0.3 g/L y un tiempo de 40 minutos una disminución de la concentración de hidrocarburos totales, tensoactivos, grasas aceites las cuales presentaron una disminución en su carga de 19.74%, 56.67% y 15.50%, respectivamente. Al concluir el proceso se identificaron algunos productos de la oxidación de los alquenos como: hexadecanos, octadecanos, dodecanos y acetatos. Finalmente, la ozonización catalítica heterogénea es un método técnicamente eficaz para el tratamiento de agua residual proveniente de estaciones de servicio.

Abstract In this study the effectiveness of the process of heterogeneous catalytic ozonization (PHCO) in wastewater from a service station was investigated, with the use of a magnetic catalyst (magnetite) for the degradation of organic compounds that have double bonds (alkenes), aromatic compounds, phenolics and amines which were identified in the wastewater by mass spectroscopy. The influence of pH, the amount of catalyst and the reaction time were evaluated. It was identified through the FTIR tests carried out on magnetite that the catalytic properties remain unchanged during the heterogeneous catalytic ozonation process. The POCH obtained a reduction of the organic load of the effluent of COD (60.92%) and of COD (74.76%) at a pH of 10, with an amount of magnetite of 0.3 g / L and a reaction time of 40 minutes. On the other hand, in the reaction time of 40 minutes at pH 3 and amount of magnetite 0.1 g / L, the turbidity decrease was 96.98%. In the same way it was determined for a pH of 3, with an amount of magnetite of 0.3 g / L and a time of 40 minutes a decrease in the concentration of total hydrocarbons, surfactants, fats oils which presented a decrease in their load of 19.74%, 56.67% and 15.50%, respectively. At the conclusion of the process, some products of the oxidation of alkenes were identified, such as: hexadecanes, octadecanes, dodecanes and acetates. Finally, heterogeneous catalytic ozonation is a technically effective method for the treatment of wastewater from service stations.

Automation Systems’ Conceptual Design Methodology for Educational and Technological Services Environments

Resumen Este artículo es uno de los resultados de una investigación aplicada, realizada con el propósito de establecer una metodología general de diseño de sistemas automatizados orientados a la modernización de la infraestructura física y tecnológica del Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA) en Colombia, con sistemas, equipos y aplicaciones encaminadas a la sostenibilidad, la eficiencia y el ahorro. El reporte tiene como objetivo “Proponer una metodología de diseño conceptual de sistemas automatizados de edificaciones”. La metodología propuesta fue aplicada al diseño del sistema automatizado del Laboratorio de Servicios Tecnológicos (LST) del Centro de Electricidad y Automatización Industrial CEAI - SENA y su implementación constituye en un modelo de referencia para que los demás centros de formación del SENA la apliquen con el fin de mejorar las condiciones de seguridad, confort y gestión energética en sus instalaciones.

Abstract This article shows the results of an applied investigation aimed to establish a general design methodology for the modernization for automated systems oriented to modernization of physical and technological infrastructure of the “Servicio Nacional de Aprendizaje” (SENA) in Colombia, with systems, equipment and applications oriented to sustainability, efficiency and energy savings. The objective of this work is to "Propose a methodology for the conceptual design of automated building systems". The methodology was applied to the design of the automated system of the Technological Services Laboratory (LST) of the Center for Electricity and Industrial Automation (CEAI)- SENA and its implementation constitutes a reference model for the other SENA training centers to apply in order to improve the conditions of safety, comfort and energy management in their facilities.

Methodology for Design of an Intelligent Transport System (ITS) Architecture for Intermediate Colombian City

Abstract Colombia has a high death rate due to traffic accidents, compared to the world reference. In particular, intermediate cities of the country have a very high death rate due to traffic accidents, much higher than the national rate and large cities rate. Municipalities and mobility secretariats have tried to solve these problems through the development of technological services, within the framework of the so-called Intelligent Transportation Systems (ITS). However, in most cases, these services are not based on an adequate ITS architecture, therefore, interoperability and integration of services is not feasible, generates high costs and its implementation is complex to carry out. The development of the services is not based on ITS architecture, due to the fact that this architecture has not been developed. Although there are works related to regional ITS architectural design methodologies, there is no methodology that considers diverse sources of reference and the particular context of the city. To encourage the development of mobility services, using an appropriate ITS architecture, we develop a methodology to design it in an intermediate city of a developing country. To formulate the methodology, we review the related documentation; we identify best practices; we consider the scope and context; and finally, we defined a logical process that was easy to implement. The present article details design methodology that we elaborate and presents the results obtained when applying the methodology in a particular case. Methodology obtained allowed the design of an ITS architecture for city of Popayán, in addition we consider that it serves as a tool for development of ITS architectures in similar contexts. ITS architecture designed will allow to plan and implement the mobility services of the city in an appropriate way.

Resumen Colombia presenta una de las más altas tasas de muertes por accidentes de tránsito comparada con el referente mundial. En particular, las ciudades intermedias del país superan la tasa nacional y la de las grandes ciudades. Las alcaldías y secretarías de movilidad han intentado solucionar este problema a través del desarrollo de servicios tecnológicos en el marco de los denominados Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS). Sin embargo, en la mayoría de los casos, estos servicios no están basados en una arquitectura ITS adecuada, por lo cual, la interoperabilidad e integración de los servicios no resulta factible, genera altos costos y su implementación resulta compleja de llevar a cabo. El desarrollo de los servicios no utiliza una arquitectura ITS de referencia debido a que ésta no ha sido desarrollada. Aunque existen trabajos relacionados con metodologías de diseño de arquitecturas ITS regionales, no se cuenta con una metodología que considere diversas fuentes de referencia y el particular contexto de la ciudad. Para fomentar el desarrollo de servicios de movilidad, utilizando una arquitectura ITS adecuada, desarrollamos una metodología que permite su diseño en una ciudad intermedia de un país en desarrollo. Para formular la metodología, revisamos la documentación relacionada; identificamos las mejores prácticas; consideramos el alcance y contexto; y finalmente, definimos un proceso lógico que fuera sencillo de implementar. El presente artículo detalla la metodología de diseño que elaboramos y presenta los resultados obtenidos al aplicar la metodología en un caso en particular. La metodología obtenida permitió el diseño de una arquitectura ITS para la ciudad de Popayán, además consideramos que puede ser utilizada como herramienta para el desarrollo de arquitecturas ITS en contextos similares. La arquitectura ITS diseñada permite planear e implementar los servicios de movilidad de la ciudad de forma adecuada.

Modeling of an automated integral logistics system using colored petri nets

Abstract A system is a set of heterogeneous elements that work in direct relation with each other for a specific purpose; through its automation, it is possible to carry out productive processes with machines, without the direct participation of a human operator. The Automated Integrated Logistics System (SALI by it’s acronym in Spanish) is a didactic environment that allows to emulate the activities and operation of a Logistic Distribution Center (DC), developed at the New Granada Military University as a teaching and learning tool for engineering. The current system programming in the software system allows a serial processing of a purchase order, from the moment in which the customer, passing through all the stations, until it is sent to a delivered point, requires the product. The present investigation presents a modeling of the system through Colored Petri Nets (CPN) it’s made, with the purpose of achieve a better understanding of the dynamics of the system, the relationships between the stations, the flow of materials during the process and the cycles of these over the stations; as well as identifying the restrictive stations within the process that are susceptible to an improvement to be raised in a future work.

Resumen Un sistema es un conjunto de elementos heterogéneos que trabajan en relación directa unos con otros para un fin o propósito específico; mediante su automatización, es posible realizar procesos productivos con máquinas, sin la participación directa de un operador humano. El Sistema Automatizado de Logística Integral (SALI) es un entorno didáctico que permite emular las actividades y el funcionamiento de un Centro de Distribución Logístico (CEDI), desarrollado en la Universidad Militar Nueva Granada como una herramienta de enseñanza y aprendizaje para ingeniería. La programación actual del sistema en el software, permite un procesamiento en serie de una orden de pedido, desde el momento en que el producto es requerido por el cliente, su paso por todas las estaciones, hasta que es entregado en un punto de despacho. En la presente investigación se realiza el modelamiento del sistema mediante Redes de Petri coloreadas (RdPC), con el fin de tener una mejor comprensión de la dinámica del sistema, las relaciones entre las estaciones, el flujo de materiales durante el proceso y los ciclos de estos sobre las estaciones; así como identificar las estaciones restrictivas dentro del proceso que sean susceptibles a una mejora para ser planteadas en un trabajo futuro.

Methodology for the adjustment of the function of the unbalanced load loss protection - negative ansi 46 sequence of a siemens 7um62 relay synchronous generator

Abstract This paper presents the theory and methodology for the adjustment of the negative sequence current protection function (PDF) ANSI 46 of a synchronous generator with poles and poles, for a multifunctional relay SIEMENS 7UM62 that uses for its logic of decision the curve of time of heating allowed of the machine before the increase of the magnitude of negative sequence Also the consequences and the damages that can be caused by the excess of current of negative sequence circulating by the stator of the generator are explained. In addition, its functional diagram is illustrated by identifying its input signals: data (settings), analog and binary signals; It also describes in detail its decision process and exit signals. This logical diagram was divided into 3 sub-diagrams to identify the causes that originate their outputs: alarms, startup, firing or blocking, this way of illustrating the process by stages allows greater clarity, since the explanation process is more didactic than the one presented by the manufacturer in the manual. As an example of an illustration, the calculations of the adjustment criteria of the ANSI 46 PDF applied to a salient pole generator from Unit 1 of the Salvajina Hydroelectric Plant are presented in detail. This protection function protects the machine by heating load imbalance and asymmetric faults.

Resumen En este artículo se presenta la teoría y la metodología para el ajuste de la función de protección de corriente de secuencia negativa ANSI 46 de un generador sincrónico de polos salientes y de polos lisos, para un relé multifuncional SIEMENS 7UM62 que utiliza para su lógica de decisión la curva de tiempo de calentamiento permitido de la máquina ante el incremento de la magnitud de secuencia negativa También se explican las consecuencias y los daños que puede provocar el exceso de corriente de secuencia negativa circulando por el estator del generador. Además, se ilustra su diagrama funcional identificando sus señales de entradas: datos (ajustes), señales análogas y binarias; también se describe en detalle su proceso de decisión de acuerdo a sus valores de sus entradas. Este diagrama lógico se dividió en 3 sub-diagramas para identificar las causas que originan sus salidas de: alarmas, arranque, disparos o bloqueo, esta forma de ilustrar el proceso por etapas permite mayor claridad, ya que el proceso de explicación es más didáctico que el presentado por el fabricante en el manual. Como Ejemplo de ilustración se presentan en detalle los cálculos de los criterios de ajuste de la FDP ANSI 46 aplicados para un generador de polos salientes de la Unidad 1 de la Central Hidroeléctrica de Salvajina. Esta funcion de protección, protege la máquina por calentamiento de desbalance de carga y fallas asimétricas.

Transfer mechanisms and strategic knowledge management in health and safety companies

Abstract This paper aims to analyse the knowledge transfer mechanisms and strategic knowledge management in occupational safety and health (OSH) companies. The main authors consulted for the study were Davenport 6, Molina, and Marsal 8. The research is descriptive, non-experimental, cross-sectional and with field design. Results indicate that the spontaneous transference is present through personal meetings, and formal transference is mainly characterized by counselling. We found weaknesses in the strategic analysis and objectives definitions for the strategic knowledge management in the studied organizations.

Resumen El presente artículo tiene como objetivo analizar los mecanismos de transferencia y gestión estratégica del conocimiento en empresas de seguridad y salud en el trabajo. Los autores bases considerados para el estudio son Davenport 6 y Molina y Marsal 8. La investigación es descriptiva, con diseño no experimental, transversal y de campo. Los resultados indican que la transferencia espontánea, está presente a través de las reuniones personales y la transferencia formalizada, se caracteriza por el desarrollo de asesorías. En cuanto a la gestión estratégica del conocimiento se presentan debilidades en el análisis estratégico y la definición de objetivos en las organizaciones analizadas.

Determination of the water regulation capacity of a typic hapludands by means of humidity retention curves and the modeling of its hydrophysical properties

Abstract In the watershed Centella , located in the upper river basin of the Dagua - Valle del Cauca, in nine farms with association coffee - banana, coffee - guamo, cane panelera and pastures, the water regulation capacity of the soil was studied by means of humidity retention curves obtained in the laboratory and by modeling its hydrophysical properties in Hydrus 2D. Properties such as texture, bulk density, porosity, organic matter, hydraulic conductivity, infiltration and humidity were determined. Subsequently, moisture retention curves were simulated using the hydraulic models of Van Genuchten, Brooks and Corey, Van Genuchten modified and Kosugi, evaluating the average errors and the dispersion of the data. Agreed to the results it is possible to point out that the soil under study has a high capacity for moisture retention (>18%), consequence of the high content of clays (>41%) and organic matter (>5%), characteristics of the Andisols of the Valle del Cauca. Finally, the best fitting model was compared statistically with the data of the curves obtained in the laboratory, finding that Van Genuchten and Van Genuchten models modified, are the most appropriate for obtaining the retention curves from the hydrophysical properties since they presented a lower mean error (ME) with a value not higher than -0.11 cm3 / cm3 and a value of the square root of the mean square error (RMSE) less than 0.11 cm3 / cm3.

Resumen En la microcuenca Centella, ubicada en la cuenca alta del río Dagua - Valle del Cauca, en nueve fincas con asociación café - plátano, café - guamo, caña panelera y pastos, se estudió la capacidad de regulación hídrica del suelo mediante curvas de retención de humedad obtenidas en laboratorio y por modelación de sus propiedades hidrofísicas, en Hydrus 2D. Se determinó textura, densidad aparente, porosidad, materia orgánica, conductividad hidráulica, infiltración y humedad del suelo. Posteriormente, se simularon las curvas de retención de humedad mediante los modelos hidráulicos de Van Genuchten, Brooks y Corey, Van Genuchten modificado y Kosugi, evaluando los errores medios y la dispersión de los datos. De acuerdo a los resultados es posible señalar que el suelo en estudio tiene una alta capacidad de retención de humedad (>18 % ), debido a los altos contenidos de arcilla (>41 %) y materia orgánica (>5 %) , característico de los Andisoles presentes en el Valle del Cauca. Finalmente, se comparó estadísticamente el modelo de mejor ajuste con los datos de las curvas obtenidas en laboratorio, encontrando que los modelos Van Genuchten y Van Genuchten modificado, son los más apropiados para la obtención de las curvas de retención a partir de propiedades hidrofísicas dado que presentaron un menor error medio (ME) con un valor no superior a -0.11 cm3/cm3 y un valor de la raíz cuadrada del error cuadrático medio (RMSE) menor de 0.11 cm3/cm3.

Effect of the water quality of the benefit process in the rheology of the ceramic kaolin suspensions

Resumen En la obtención del caolín por vía húmeda, se evaluó la influencia de la calidad del agua en las propiedades reológicas de las suspensiones de caolín cerámico, para lo cual se llevaron a cabo ensayos de beneficio de caolín, usando la misma materia prima y agua de diferentes fuentes y calidad. Las propiedades reológicas de las suspensiones de caolín fueron medidas en términos de la demanda de electrolitos -DE-, el espesamiento (tixotropía), el Índice de Azul de Metileno -IAM- y la velocidad de deformación. Los parámetros de calidad del agua evaluados fueron pH, conductividad, acidez, alcalinidad, dureza total y cloro libre. Se encontró que cuando aumenta la alcalinidad, la acidez y la conductividad del agua usada en la obtención del caolín incrementa la DE de las suspensiones, sin embargo, a pesar de observar un comportamiento diferente entre materiales obtenidos a partir del lavado con agua con poco contenido de iones y materiales obtenidos a partir de lavado con agua con más contenido de iones, no se encontró una relación específica para el espesamiento.

Abstract In the obtaining process of the kaolin by wet way, the influence that the quality of the water in the rheological properties of the suspensions of ceramic kaolin was evaluated, for which benefit tests of kaolin were carried out, using the same raw material and water of different sources and quality. The rheological properties of the kaolin suspensions were measured in terms of electrolyte demand -DE-, thickening, the Methylene Blue Index -IAM- and the rate of deformation. The parameters of water quality evaluated were pH, conductivity, acidity, alkalinity, total hardness and free chlorine. It was found that when alkalinity, the acidity and conductivity of the water used to obtain kaolin increases, also does the DE of the suspensions, however, despite observing a different behavior between materials obtained from washing with water with few ions content and materials obtained from washing with water with some more ions content, no specific relationship was found for thickening.