Ciencia e Ingeniería Neogranadina

APPLICATION LiDAR DATA IN ESTIMATING FOREST VOLUME IN THE METROPOLITAN PARK SAN CARLOS

RESUMEN La tecnología LiDAR es una de las fuentes de información geográfica que permite obtener puntos de coordenadas incluyendo la altura con mayor precisión. Una de las principales aplicaciones que tiene LiDAR es en el sector forestal, pero que en Colombia el poco desarrollo de este sector limita explorar la conveniencia del uso de datos LiDAR para estimar recursos forestales. El presente trabajo explora el uso de datos LiDAR para la estimación del Volumen Forestal en el Parque Metropolitano Bosque San Carlos en Bogotá D.C. Se establece un marco de antecedentes con estudios similares, se analiza un grupo de herramientas informáticas para el manejo de los datos LiDAR y posteriormente, se establece un procedimiento metodológico para obtener un modelo de regresión que relacione los datos de altura normalizados, con la variable de campo de Volumen Forestal. Se realizan análisis de regresión apoyado en criterios de decisión estadísticos probando varios modelos para seleccionar las variables que mejor representen el fenómeno, se establece la prueba de bondad de ajuste tanto del modelo como de sus parámetros. Aunque el modelo que se obtiene no arrojo los resultados esperados en términos de la estimación del Volumen Forestal se analizan las causas de que eso ocurra. Finalmente, se valida el modelo aplicándolo para la totalidad de la zona de estudio y se representa geográficamente a través de un mapa temático.

ABSTRACT LiDAR technology is a source of geographic information for obtaining coordinate points including height, with more accurately, one of the main applications is having LiDAR in forestry, but in Colombia the underdevelopment of this sector limits explore the convenience of using LiDAR data to estimate forest resources. This paper explores the use of LiDAR data for estimating forest volume in Metropolitan Park Forest San Carlos in Bogota DC Establishing a framework for background with similar studies; analyze a group of tools to manage LiDAR data and subsequently establishing a methodological procedure for a regression model relating the standard height data, with variable field, forest volume. Regression analysis was performed on decision criteria supported statistical testing various models to select the variables that best represent the phenomenon, establishing the goodness of fit test of the model and its parameters. Although the model is obtained did not produce the expected results in terms of estimating forest volume examines the causes of that happening. Finally the model is validated by applying it to the entire study area and represented geographically through a thematic map.

TURBIDITY-BASED METHODOLOGY FOR REAL-TIME TSS CONCENTRATIONS ESTIMATES IN URBAN WATER SYSTEMS

RESUMEN Las mediciones de turbiedad in situ y en continuo pueden ser utilizadas para estimar concentraciones en tiempo real de Sólidos Suspendidos Totales (SST) en hidrosistemas urbanos. Con el fin de obtener resultados confiables de SST a partir de mediciones de turbiedad in situ y en continuo, se desarrollaron una serie de métodos orientados a: (i) estimar concentraciones e incertidumbres asociadas en muestras instantáneas analizadas mediante métodos estándar de laboratorio, (ii) detectar muestras con baja representatividad mediante análisis de outliers multivariados, (iii) establecer relaciones funcionales entre SST y valores de turbiedad que puedan ser explotadas para obtener concentraciones en tiempo real, teniendo en cuenta las incertidumbres. Con base en los elementos mencionados arriba, se desarrolló una metodología para estimar concentraciones de SST a partir de mediciones de turbiedad in situ y en continuo, la cual fue codificada en Mat-Lab®, obteniendo como resultado un programa llamado DROP (Data Relationships Of water Pollutants).

ABSTRACT Continuous in situ turbidity measurements can be used to estimate real-time TSS (Total Suspended Solids) concentrations in urban water systems. In order to obtain reliable TSS results from continuous in situ turbidity measurements, a set of methods were developed directed to: (i) assess concentrations and associated uncertainties for instantaneous samples applying lab reference methods, (ii) detect samples with low representativeness by means of multivariate outliers analysis, (iii) establish regression functions between TSS and turbidity values that could be used for obtaining real-time concentrations, accounting for uncertainties. Based on the above elements, a methodology for assessing TSS concentrations based on in situ and continuous turbidity measurements was constructed and coded in MatLab®, obtaining a program untitled DROP (Data Relationships Of water Pollutants).

A SURVEY ON LOCATION, DETECTION AND FAULT DIAGNOSIS IN ELECTRICAL MACHINES

RESUMEN En el presente trabajo se presenta un estudio que describe los diferentes tipos de fallas, las formas características de las señales que generan y los métodos de diagnóstico en máquinas eléctricas. Además, efectúa un comparativo de las ventajas de cada uno de los diferentes métodos de detección de fallas en función de la información que requieren para el diagnóstico, el número e importancia de las fallas que pueden detectar, la rapidez con la que son capaces de anticipar una falla y el grado de certeza en el diagnóstico final. En particular, dicho estudio ayudará a proporcionar una visión rápida y clara acerca de los últimos trabajos y las nuevas investigaciones en el área.

ABSTRACT In this work a careful a survey describing different type of failures in electrical machines, their characteristic signals generated and the methods of diagnosis are performed. Additionally a comparison of the advantages between the known failure detection methods based on the information required for diagnosis, the occurrence and importance of failures detection, the effectiveness for anticipating a malfunction or failure and the final diagnosis accuracy is also made. Particularly this survey will help to provide a straightforward up date about the most recent work and research in the field.

EFFECTOR AND SENSOR SELECTION TO ANKLE AND KNEE OF EMI-UMNG

RESUMEN Los objetos pesados son transportados típicamente por vehículos de ruedas; sin embargo, muchos ambientes como laderas rocosas, escaleras, etc, plantean importantes desafíos para este tipo de sistema de locomoción. El Exoesqueleto para miembros inferiores de la Universidad Militar Nueva Granada (EMI-UMNG) es un sistema robótico que proporciona a su operador la capacidad para soportar cargas considerables con un esfuerzo mínimo sobre cualquier tipo de terreno. La actuación y control de un exoesqueleto presenta un problema de interés debido a la precisión para seguir lo movimientos de un usuario, evitando lesionarlo u obstaculizar la realización de tareas. Este artículo presenta el diseño y simulación del sistema de actuación del exoesqueleto, adicionalmente se presentan los criterios de selección para los sensores para cada una de las articulaciones. Se muestran parámetros cinemáticos como la máxima velocidad de desplazamiento de los actuadores en el sistema exoesquelético EMI (Exoesqueleto para Miembros Inferiores) de la Universidad Militar Nueva Granada.

ABSTRACT Heavy objects are typically transported by wheeled vehicles, but many environments such as rocky slopes, stairs, etc., cause significant challenges to this type of locomotion. The lower limb exoskeleton for the Universidad Militar Nueva Granada (EMIUMNG) is a robotic system that provides to the operator the ability to withstand substantial loads with minimal effort on any terrain. The performance of an exoskeleton and control are problems of interest because of the precision to follow the movements of a user, avoiding injure or hinder task performance. This paper presents the design and simulation of the performance of the exoskeleton system additionally presents the selection criterion for sensors for each of the joints. Kinematic parameters are shown as the maximum speed of the actuators in the exoskeleton system EMI (Exoskeleton for Lower Limbs) of Universidad Militar Nueva Granada.

IMPLEMENTATION ANALYSIS OF A FUZZY CONTROLLER OVER DIFFERENT HARDWARE TOOLS

RESUMEN Este artículo compara el desempeño de tres arquitecturas microcontroladas en la implementación de un controlador difuso, las cuales corresponden a un PIC18f2550, un MSP430G2452 y un DSPIC30F4011. Con el objetivo de establecer cuál de ellas ofrece una ventaja o desventaja en términos de la memoria utilizada, tanto de programa como de datos, tiempo de respuesta y potencia consumida. Permitiendo de esta forma establecer las características de cada una de ellas y criterios claros para la selección de alguna, en una aplicación de control embebida y en general cualquier aplicación que exija del dispositivo capacidad de almacenamiento y velocidad de procesamiento.

ABSTRACT This paper compares the performance of three micro-controlled architectures in the implementation of a fuzzy controller, these correspond to a PIC18F2550, a MSP430G2452 and DSPIC30F4011. In order to establish which of them offers an advantage or disadvantage in terms of memory used for both program and data, response time and power consumption. Thus allowing setting the characteristics of each and criteria for selecting one in an embedded control application and in general any application that requires the device storage capacity and processing speed.

DESIGN EVALUATION OF A SMALL SHAKE TABLE FOR TESTS ON EARTHQUAKE-RESISTANT ENGINEERING

RESUMEN Las consecuencias catastróficas de los sismos han incentivado la realización de estudios experimentales para mitigar los efectos de los sismos sobre las estructuras. En el artículo se presenta la evaluación de los diseños mecánico, neumático, estructural, de control y de adquisición de datos, de una pequeña mesa vibratoria uniaxial para ensayos de estructuras a escala reducida. Inicialmente se eligieron los elementos mecánicos que permiten el movimiento de la mesa. Luego se validó el desempeño del sistema a partir de herramientas de simulación. Finalmente se estudió la automatización de la mesa por medio de un control con sistema de lazo abierto, implementado en un micro-controlador. La mesa vibratoria propuesta es una herramienta versátil y económica para realizar pruebas experimentales orientadas al análisis y diseño de estructuras sometidas a eventos sísmicos. El dispositivo propuesto promoverá la investigación no sólo en nuevos materiales, sino en diseño y rehabilitación de viviendas, edificios y puentes sismo-resistentes.

ABSTRACT The catastrophic consequences of earthquakes have encouraged to carrying out experimental studies for mitigating the effects of earthquakes on structures. This paper presents the assessment of the mechanic, pneumatic, structural, control and data acquisition designs of a small uniaxial shake table for testing of reduced-scale structures. Initially, the mechanical elements that allow the motion of the table were selected. Then, performance of the system was validated using simulation tools. Finally, the automation of the table was studied by using a control with an open-loop control system, which was implemented in a microcontroller. The proposed shake table is a versatile and economical facility for performing experimental tests aimed at analyzing and designing structures under seismic events. The proposed device will promote research not only on new materials, but also on design and rehabilitation of earthquake-resistant houses, buildings and bridges.

EVALUATION AND PARAMETERS REGULATION IN EQUIPMENT DESIGNED FOR DECREASE OF CHROMIUM(VI), COMING FROM GALVANIC COATINGS INDUSTRY

RESUMEN Con el fin de generar los medios necesarios para poder llevar a cabo las pruebas de remoción de cromo(VI) en aguas residuales de la industria galvánica, se realizó la captura de datos a partir de prototipo de equipo inicial a escala de laboratorio para conseguir el objetivo principal, disminuir la cantidad de metales en aguas residuales contaminadas con diferentes metales. Es así que con los datos obtenidos en el presente estudio se plantearon algunas modificaciones necesarias para mejorar las condiciones y eficiencia del equipo y aumentar las posibilidades de uso mediante la determinación de los parámetros de trabajo usando la técnica de electrocoagulación. Los parámetros analizados fueron: voltaje, intensidad de corriente, conductividad, pH y temperatura durante una hora de funcionamiento del reactor. A lo largo del texto se pueden observar los cambios realizados sobre el prototipo inicial, cuyo concepto principal es el manejo de la electrocoagulación, para disminuir la cantidad de metales en aguas residuales. Un resultado final de interés a analizar entre otros, es el consumo de energía, pues basándose en este consumo se calculó el valor final del gasto energético versus el costo ambiental, lo que sin duda resulta ser un aporte importante para su uso en la remoción de metales pesados y abre la posibilidad de continuar con estudios posteriores de este tipo para la elaboración de nuevos reactores mucho más eficientes y útiles en la industria en general, y como respuesta, ayudará bastante en la disminución de la contaminación ambiental.

SUMMARY In order to generate the necessary tools to carry out the testing removal of chromium(VI) in wastewater from the galvanic industry, the data gathering is performed from a first prototype of equipment for this purpose. Once the data is obtained, the necessary changes are specified and it allows the improvement of the equipment and increases the potential for using it in the determination of working parameters on electrocoagulation. The analyzed parameters were voltage source, current controller, temperature thermometer, and pH because they are the parameters to be standardized. Throughout the text can observe the changes made on the initial prototype whose main concept is handling electrocoagulation, to decrease the amount of metals in wastewater. An interesting outcome of analyzing among others, energy is therefore based on this consumption was calculated final value of energy versus the environmental cost, which certainly proves to be an important input for use in metal removal heavy and opens a possibility to continue with further studies of this type for the design of new reactors more efficient and helpful in the industry in general, which will help greatly in the reduction of environmental pollution.

BEHAVIOR OF ZP-306 STEEL FIBER REINFORCED CONCRETE SUBJECTED TO COMPRESSIVE STRESSES

RESUMEN En Colombia, el uso del concreto reforzado con fibras de acero (CRFA) es muy limitado, debido a que en el país no existe suficiente evidencia experimental y requisitos reglamentarios al respecto. En el artículo se presentan los resultados de una investigación experimental y analítica sobre el comportamiento del CRFA elaborado con fibras ZP- 306, sometidas a esfuerzos de compresión. El estudio involucra la revisión y discusión de los modelos disponibles en la literatura, así como un programa experimental que incluye el ensayo de 48 especímenes. A partir de un análisis de regresión de los datos medidos, se proponen ecuaciones para estimar las principales propiedades mecánicas del CRFA, tales como resistencia a compresión, módulo de elasticidad y relación de Poisson. Las ecuaciones correlacionan las propiedades mecánicas con las principales características de las fibras de acero, tales como dosificación y relación de aspecto.

ABSTRACT In Colombia, the use of steel fiber reinforced concrete (SFRC) is lacking because there are not enough experimental evidence and regulatory requirements on that subject in the country. This paper shows the results of an experimental and analytical researchon behavior of SFRC made of ZP-306 fibers, subjected to compressive stresses. The study involves the review and discussion of models available in the literature, as well as anexperimental program that included the test of 48 specimens. From a regression analysis of the measured data, equations are proposed to estimate the main mechanical properties of the SFRC, such as compressive strength, modulus of elasticity and Poisson's ratio. The equations correlate the mechanical properties with the main characteristics of steel fibers, such as content and aspect ratio.