TecnoLógicas

Gestión de la innovación y la ingeniería

Process for dehydration of oregano using propane gas as fuel

El artículo describe dos asuntos importantes, el primero es el proceso para diseñar, implementar y validar un secador mecánico de orégano, utilizando gas propano como combustible y el segundo es el costo del proceso de deshidratado, teniendo en cuenta el costo del consumo de energía eléctrica por el ventilador y el costo del consumo de gas propano por el intercambiador de calor. Para lograrlo se partió del estado del arte y del estudio de la materia prima (orégano), se establecieron como premisas de diseño las especificaciones técnicas necesarias y las variables que intervienen en el proceso, utilizando métodos conceptuales y de simulación para garantizar que se cumpla con la norma ISO 7925:1999 en la que se definen los requisitos para la comercialización del orégano seco y procesado, se hizo énfasis en el porcentaje de humedad que es el 10%. El porcentaje de humedad del producto se halló por el método de destilación azeotrópica, posteriormente se validó la funcionalidad y eficiencia, confrontando los resultados a partir de un diseño experimental, luego se obtuvo la curva de secado del orégano con el prototipo de secado y a partir de esta se verificó si cumple la norma ISO 7925:1999 y la norma NTC 4423 con el fin de obtener un producto final deshidratado con el porcentaje de humedad adecuado.

The article describes two important issues, the first is the process to design, implement and validate a mechanical dryer of oregano, using propane gas as fuel, and the second is the cost of the process of dehydrated, taking into account the cost of electric energy consumption by the fan and the cost of propane gas consumption by the heat exchanger. To achieve this, it was necessary review the state of the art and the study of the raw material (oregano), were established as premises of design the necessary technical specifications and the variables involved in the process, using conceptual methods and simulation to ensure that it complies with the ISO standard 7925:1999, which defines the requirements for the marketing of dried oregano and processed. Emphasis was made on the percentage of moisture that is 10%, the moisture of the product was found by the azeotropic distillation method, subsequently was validated the functionality and efficiency, comparing the results from an experimental design, then it was obtained the drying curve of oregano with the prototype of drying and it was checked if it meets ISO 7925:1999 standard and the NTC 4423 standard in order to obtain a final product dehydrated with the percentage of humidity appropriate.

Automated estimation of occupancy measure on beaches using digital image processing

Este trabajo describe una metodología para la estimación de densidad de ocupación de usuarios en playas mediante técnicas de procesamiento digital de imágenes. La estimación de la cantidad de usuarios en playas dedicadas al turismo constituye una métrica de interés que permite la cuantificación de diferentes factores que relacionan la calidad de la experiencia para el usuario y constituye un indicador relevante para la gestión integrada. El método propuesto posee dos componentes principales: el preprocesamiento y los procedimientos orientados para la estimación de densidad de ocupación. En el preprocesamiento de la imagen se aplica un método de corrección de color debido a que las múltiples variaciones de iluminación a través del día alteran la información de los objetos que se encuentran en la escena. Posteriormente, la estimación de la densidad inicia con la delimitación de la información referente al entorno de la imagen, mediante una imagen de referencia o máscara. Esta región obtenida es procesada identificando los usuarios mediante el análisis del gradiente de la intensidad en escalas de grises de la imagen. Los resultados experimentales muestran un error aproximado del 2,6%, lo que sugiere que la medida estimada es adecuada como estimación de ocupación, las principales dificultades se centran en el tratamiento automático de las auto-oclusiones.

In this paper we describe a methodology for occupancy measure on beaches based on digital image processing techniques. This metric constitute a measure of interest for quantification of factors relates to the quality of user experience and is an import indicator in integrated management field. The proposed method has two main components: the preprocessing and occupancy density estimation. In the preprocessing stage a color correction approach is applied in order to minimize the illumination variance effects over the objects in the scene. Subsequently, the estimation begins delimiting the information regarding the environment using a mask or reference image. Gray-level gradient analysis is applied to the resulted image after the mask appliance. The results show a 2.6% margin of error that suggests the measure is an occupancy measure indicative. The obtained error is related to the auto occlusion identification and processing.

Evaluating the impact of image preprocessing on iris segmentation

La segmentación del iris es una de las etapas más importantes en los sistemas de reconocimiento del iris. En este trabajo se aplican algoritmos de preprocesamiento de la imagen con el objetivo de evaluar su impacto en los porcentajes de segmentación exitosa del iris. Los algoritmos utilizados se basan en el ajuste del histograma, filtros Gaussianos y en la eliminación del reflejo especular en imágenes del ojo humano. Se aplica el método de segmentación introducido por Masek a 199 imágenes tomadas bajo condiciones no controladas, pertenecientes a la base de datos CASIA-irisV3, antes y después de aplicar los algoritmos de preprocesamiento. Posteriormente se evalúa el impacto de los algoritmos de preprocesamiento en el porcentaje de segmentación exitosa del iris por medio de una inspección visual de las imágenes, para determinar si las circunferencias detectadas del iris y de la pupila corresponden adecuadamente con el iris y la pupila de la imagen real. El algoritmo que generó uno de los mayores incrementos de los porcentajes de segmentación exitosa (pasa de 59% a 73%) es aquel que combina la eliminación de reflejos especulares, seguido por la aplicación de un filtro Gaussiano con máscara 5x5. Los resultados obtenidos señalan la importancia de una etapa previa de preprocesamiento de la imagen como paso previo para garantizar una mayor efectividad en el proceso de detección de bordes y segmentación del iris.

Segmentation is one of the most important stages in iris recognition systems. In this paper, image preprocessing algorithms are applied in order to evaluate their impact on successful iris segmentation. The preprocessing algorithms are based on histogram adjustment, Gaussian filters and suppression of specular reflections in human eye images. The segmentation method introduced by Masek is applied on 199 images acquired under unconstrained conditions, belonging to the CASIA-irisV3 database, before and after applying the preprocessing algorithms. Then, the impact of image preprocessing algorithms on the percentage of successful iris segmentation is evaluated by means of a visual inspection of images in order to determine if circumferences of iris and pupil were detected correctly. An increase from 59% to 73% in percentage of successful iris segmentation is obtained with an algorithm that combine elimination of specular reflections, followed by the implementation of a Gaussian filter having a 5x5 kernel. The results highlight the importance of a preprocessing stage as a previous step in order to improve the performance during the edge detection and iris segmentation processes.

Use of rice husk for the removal of methylene blue in fixed-bed columns

Este trabajo muestra la utilización de la cascarilla de arroz para la remoción del colorante catiónico azul de metileno bajo sistema continuo. Un diseño factorial 23, con puntos centrales y distribución aleatoria, fue implementado para evaluar la correlación de los factores experimentales en el proceso de adsorción. Las variables consideradas fueron pH, tamaño de partícula, presencia salina, velocidad de entrada, concentración inicial del colorante y altura de columna. Las muestras fueron analizadas a intervalos definidos de tiempo. La cantidad del colorante removido fue cuantificado por medio de espectroscopia Ultravioleta - Visible. Los modelos de Adams-Bohart, Thomas y BDST (Bed-depht/service time analysis) fueron utilizados para predecir las curvas de ruptura usando regresión no lineal y establecer los parámetros característicos del proceso. Se encontró que la transferencia de colorante al material adsorbente se favorece a pH básico, menor tamaño de partícula, flujo y concentración baja y mayor altura. El diseño de experimentos estableció que la concentración inicial de colorante y la altura del lecho fueron los factores más significativos. Con respecto a los modelos, el de Thomas presentó el mejor ajuste para la descripción de las curvas de ruptura a las condiciones experimentales y el de Adams-Bohart resultó adecuado para el comportamiento dinámico limitado a la parte inicial. Finalmente, el modelo BDST mostró una buena correlación y permitió establecer que la altura es determinante para el escalado del proceso.

This work shows the use of rice husk in the removal of cationic dye methylene blue on continuous system. A factorial design 23 with center points and random distribution was implemented to evaluate the correlation of the experimental factors in the adsorption process. The considered variables were pH, particle size, salt presence, flow rate, dye initial concentration, and bed depth. The samples were analyzed in defined time intervals. The amount of removed dye was quantified by UV spectroscopy - Visible. Adams-Bohart, Thomas and BDST (Bed-depht/service time analysis) models were used to predict the breakthrough curves using non-linear regression and establish the characteristic parameters of the process. It was found that the transference of dye toward the adsorbent is favored by a basic pH, a small particle size, low flow rate and dye concentration, and high bed depth. The design of experiments established that the initial dye concentration and the bed depth were the most significant factors. Regarding the models, the Thomas provided the best fit to describe the breakthrough curves in experimental conditions and Adams-Bohart was found suitable for dynamic behavior limited to the initial part. Finally, BDST model exhibited a good correlation and allowed to establish that bed depth is a determinant factor for scaling process.

Estimation parameters and black box model of a brushless DC motor

El modelamiento de un proceso o una planta es de vital importancia para el diseño de su sistema de control, ya que permite predecir su dinámica y comportamiento ante diferentes circunstancias, entradas, perturbaciones y ruido. El objetivo principal de este trabajo es identificar qué modelo es mejor entre el matemático y el de caja negra para un motor específico de corriente continua sin escobillas de imanes permanentes. Para ello se presenta el modelo matemático de un motor de corriente continua sin escobillas PW16D del fabricante Golden Motor y se compara con su modelo de caja negra, ambos se obtienen a partir de datos experimentales. Dichos datos, el voltaje promedio aplicado y la velocidad angular, se adquieren mediante una tarjeta de adquisición y se importan al ordenador. Las constantes del modelo matemático se estiman mediante un ajuste de curvas basado en algoritmos de mínimos cuadrados no lineales y patrón de búsqueda mediante herramienta computacional. Para la estimación de constantes del modelo matemático mediante mínimos cuadrados no lineales y patrón de búsqueda se obtuvo una bondad de ajuste de 84,88% y 80,48% respectivamente. La bondad de ajuste obtenida por el modelo de caja negra fue de 87,72%. El modelo matemático presentó ligeramente menor bondad de ajuste, pero permite analizar el comportamiento de variables de interés como el consumo de corriente y el torque aplicado al motor. Debido a esto, se concluye que el modelo matemático obtenido mediante datos experimentales del motor sin escobillas PW16D es mejor que su modelo de caja negra.

The modeling of a process or a plant is vital for the design of its control system, since it allows predicting its dynamic and behavior under different circumstances, inputs, disturbances and noise. The main objective of this work is to identify which model is best for a permanent magnet brushless DC specific motor. For this, the mathematical model of a DC motor brushless PW16D, manufactured by Golden Motor, is presented and compared with its black box model; both are derived from experimental data. These data, the average applied voltage and the angular velocity, are acquired by a data acquisition card and imported to the computer. The constants of the mathematical model are estimated by a curve fitting algorithm based on non-linear least squares and pattern search using computational tool. To estimate the mathematical model constants by non-linear least square and search pattern, a goodness of fit of 84.88% and 80.48% respectively was obtained. The goodness of fit obtained by the black box model was 87.72%. The mathematical model presented slightly lower goodness of fit, but allowed to analyze the behavior of variables of interest such as the power consumption and the torque applied to the motor. Because of this, it is concluded that the mathematical model obtained by experimental data of the brushless motor PW16D, is better than its black box model.

Towards tool handling by a NAO robot using programing by demonstration

La programación por demostración es una técnica, donde, al contrario de la programación detallada que convencionalmente se hace al robot, éste aprende a partir de una o varias demostraciones por parte de un humano u otro robot. Se presenta una técnica que permite a un robot humanoide, llevar una herramienta, hasta la cabeza de un tornillo, siguiendo una trayectoria similar a las trayectorias demostradas por un ser humano. Además, permite variaciones en la ubicación y orientación, de la cabeza del tornillo. Esto se logra gracias al uso de técnicas de visión de máquina y de modelos probabilísticos estimados a partir de las trayectorias de las demostraciones. El procesamiento de la imagen consistió en la segmentación en el espacio de color, la selección de puntos de interés de la cabeza del tornillo y a partir de estos el cálculo de su posición y orientación. La trayectoria que se requiere ante las variaciones, se genera usando la técnica de modelo de mezclas de Gaussianas parametrizado en la tarea. A través de gráficas de las nuevas trayectorias e imágenes de la secuencia del robot ejecutando estas trayectorias, se muestra el funcionamiento de la técnica. Pese a algunas limitaciones de la plataforma robótica utilizada, se lograron resultados aceptables.

Programming by demonstration is a technique where, contrary to detailed programming, the robot learns from one or several demonstrations of the execution of the task by a human or another robot. A technique which allows a humanoid robot, take a tool to the head of a screw, following a similar trajectory than demonstrated trajectory by a human being, is presented. The technique also allows variations in location and orientation in the screw head. This is achieved thanks to the use of machine vision techniques and probabilistic models estimated from the demonstrated trajectories. Image processing consist of color space segmentation, and interest point’s selection in the screw head to calculate its position and orientation. The required trajectory in the presence of variations is generated using parameterized Gaussian mixture models in the task. With the above, the new required trajectories are generated in accordance to the variations. The system operation is presented through the illustration of the new trajectories, and pictures of the robot following these trajectories. Despite some limitations of the robotic platform used, acceptable results were achieved.

Crystallographic theory of the martensitic transformation

La transformación martensítica es uno de los temas más investigados en la ciencia de los materiales durante el siglo XX. Precisamente la segunda parte de ese siglo se destacó por el desarrollo de diversas teorías relacionadas con la cinética de la transformación de esta fase, los mecanismos de nucleación y la forma como se produce el cambio de la estructura cristalina. En este trabajo se realiza la descripción de los diferentes conceptos que definen la cristalografía de la transformación martensítica, centrándose en la construcción y aplicación de los modelos cristalográficos más destacados: el modelo de Bain; el modelo de Wechsler, Lieberman y Read; y el modelo de Bowles y Mackenzie. Este desarrollo será realizado con base en características particulares de la transformación martensítica como su carácter no difusional, el tipo de intercara entre la fase madre (austenita) y la fase producto (martensita), la formación de la subestructura de defectos y el cambio de forma; todas estas descritas por medio de ecuaciones matemáticas que buscan predecir cómo se dará la transformación, más que en explicar el movimiento real de los átomos dentro de la estructura. Este desarrollo es conocido como la Teoría Fenomenológica de la Cristalografía de la Martensita (TFCM).

The martensitic transformation is one of the most researched topics in the materials science during the 20th century. The second half of this century was mainly remembered by the development of several theories related with the kinetics of phase transformation, the mechanisms involved in the nucleation phenomenon, and the way as the crystallographic change is produced. In this paper are described the fundamental concepts that are defined in the crystallographic framework of the martensitic transformation. The study is focused on the application of the most outstanding crystallographic models: the Bain; the Wechsler, Lieberman & Read; and the Bowles & Mackenzie. The topic is presented based upon the particular features of the martensitic transformation, such as its non-diffusional character, type of interface between parent (austenite) and product (martensite) phases, the formation of substructural defects, and the shape change; all of these features are mathematically described by equations aimed to predict how the transformation will take place rather than to explain the actual movement of the atoms within the structure. This mathematical development is known as the Phenomenological Theory of Martensite Crystallography (PTMC).