Ciencia e Ingeniería Neogranadina

EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DE UNA ARCILLA AL ADICIONARLE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN PARA FABRICAR PRODUCTOS ESTRUCTURALES SIN EJECUTAR EL PROCESO DE SINTERIZADO

This research presents a study on the effect of the addition of materials such as sand, cement, and lime on a red clay, with the aim of improving its technological characteristics and avoiding the cooking process. The results of a standard paste were compared with the values thrown in different formulations; the mechanical performance and physical properties of the material are improved, increasing the dry densification and with a decrease in the pressability index. The results showed that adding these materials to produce clay increases the flexural strength between 16,9% and 35,5% and that there is a reduction in dry contraction of around 8,3%, being F7 the formulation that performed the best. These data contribute to the development of ceramic products with added value to be used in various technological applications without sintered material and reducing the energy consumption and pollution that these processes produce.

El trabajo hace un estudio sobre el efecto que ejerce la adición de materiales como arena, cemento y cal a una arcilla roja, con el objetivo de mejorar las características tecnológicas y eliminando el proceso de cocción. Se compararon los resultados de una pasta standard, con los valores arrojados en diferentes formulaciones, se mejora el desempeño mecánico y propiedades físicas del material, aumentando la densificación en seco y disminuyendo el índice de prensabilidad. Los resultados demostraron que la adición de estos materiales a la arcilla producen incrementos de resistencia mecánica a la flexión entre el 16,9% hasta un 35,5% y una reducción en su contracción en seco de alrededor del 8,3%, siendo la formulación F7 la que obtuvo los mejores resultados. Estos datos contribuirán al desarrollo de productos cerámicos con valor agregado, para ser usados en diversas aplicaciones tecnológicas sin necesidad de sinterizar el material y disminuyendo el gasto energético y la contaminación que estos procesos producen.

DISEÑO DE UN SISTEMA EXPERTO PARA REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS

Este trabajo propone un sistema experto basado en lógica difusa para apoyar la toma de decisiones en proyectos de reutilización de aguas residuales domésticas tratadas. La herramienta hidroinformática diseñada estima el potencial de reutilización de agua residual tratada a partir de factores como el índice de escasez y la eficiencia en DBO5 de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). La herramienta fue validada a través de un caso de estudio en la PTAR del municipio de Nátaga, Huila, Colombia. En el caso de estudio, se utilizó el balance hídrico, análisis de calidad del agua y encuestas a expertos para establecer la estructura del sistema de lógica difusa, el cual fue implementado en Matlab®. Los resultados indican una eficiencia del tratamiento de 88,7%, un índice de escasez de 28,5, que corresponde a un índice de escasez medio alto, y por tanto el sistema experto recomienda la reutilización de agua residual tratada con un 92,2%, lo que se clasifica como una reutilización confiable justificada. Se concluye que el sistema experto es adecuado para identificar fuentes alternas de recursos hídricos y esta información puede ayudar a los tomadores de decisiones en la implementación de políticas de gestión integral del recurso hídrico.

This work describes an expert system that uses fuzzy logic to back decision support systems (DSS) up for a municipal treated wastewater reuse project. The hydroinformatic tool calculates water reuse potential. This tool uses two parameters: a drought index and BOD5 wastewater treatment rate. The DSS was validated in the municipal wastewater treatment plant (MWTP) of Nátaga, Huila, Colombia. The methodology used water balance, water quality analysis, and expert surveys. The fuzzy logic toolbox of Matlab (MathWorks) was used to implement the fuzzy inference system (FIS). The results showed a wastewater treatment rate of 88.7% and drought index of 28.5, which means a high-medium drought index. Therefore, the expert system suggests water reuse of 92.2%. The output of systems is classified as a reliable and justified water reuse. It is concluded that the expert system is suitable to identify alternative sources of water resources. Finally, the decision support tools can help governments to implement policies that integrate management of water resources.

PERSPECTIVA DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN EN REDES ELÉCTRICAS CON ALTA PENETRACIÓN DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA Y VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

La modernización de las redes eléctricas es una realidad que genera nuevos desafíos en el diseño, operación y gestión del transformador de distribución, los cuales dependerán, entre otras cosas, de condiciones particulares como la topología de la red y los índices de penetración de tecnologías de movilidad eléctrica y generación distribuida (GD). Este artículo revisa aspectos generales de la bibliografía internacional frente al impacto que puede tener la generación distribuida y los vehículos eléctricos en el transformador en el marco de las Smart Grid. También se presentan las principales estrategias aplicadas para mitigar los posibles impactos negativos.

New challenges in the operation, management, and design of the distribution transformer are required due to the modernization of electricity networks. These challenges depend among other things on particular conditions as network topology, distributed generation, and penetration rates of the electric mobility technologies. In this paper, a state of the art of the potential impacts that distributed generation and electric vehicles may generate on the operation of the distribution transformer is developed. Major strategies used to mitigate potential negative impacts are also presented.

NANOMETROLOGÍA: IMPACTO EN LOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

El presente trabajo es el resultado de una revisión bibliográfica sobre: la aplicación de la nanometrología en diferentes sectores industriales y cómo esta contribuye a alcanzar los estándares de calidad de los productos a través de la medición de parámetros críticos en los procesos productivos; así como una descripción de los retos a los que se enfrenta esta ciencia en diferentes sectores. Se reportan los avances y el desarrollo de nuevas técnicas que permiten medir las características de los nanodispositivos, nanomateriales y equipos, lo que ha permitido potenciar el desarrollo de industrias, una disminución de los costos y la automatización de los procesos. Dentro del texto se hace referencia a industrias en progreso y el efecto que tiene el control de parámetros para la optimización de los procesos, el diseño de nanodispositivos y la creciente necesidad de la reglamentación en el uso de nanocompuestos, el diseño de técnicas confiables y de protocolos para el uso de nanopartículas. El adelanto de la nanometrología ha contribuido al desarrollo de materiales de referencia, herramientas que aumenten la exactitud y precisión de las medidas, así como técnicas para la calibración de las herramientas y equipos apropiados para las medidas a nanoescala, lo que se traduce en un proceso productivo controlado que garantiza la calidad de los productos. Finalmente, se incluye el estado de la nanometrología en Colombia, enfocada en procesos industriales, como: el sector de alimentos, textil, salud y producción de nanomateriales, así como el trabajo desarrollado por grupos de investigación.

This work is the result of a review of the literature on the application of nanometrology in different industrial sectors and how this one contributes to reach the standards of quality of the products through the measurement of critical parameters in the productive processes, as well as a description of the challenges this science faces in different sectors. The progress and development of new techniques that allow the measurement of the characteristics of nanodevices, nanomaterials, and equipment are reported, ones that have allowed to promote the development of industries, a decrease of costs, and the automation of processes. Within the text, there is reference to industries in progress and the effect that the control of parameters exerts for the optimization of the process, the design of a nanodevice, the growing need for regulation in the use of nanocomposites, and the designing of reliable technical and protocols for the use of nanoparticles. The advancement in nanometrology has contributed to the development of reference materials, tools that increase the accuracy and precision of the measurements, as well as techniques for the calibration of tools and equipment suitable for measurements at nanoscale, which translates into a controlled production process that ensures the quality of the products. Finally, the state of nanometrology in Colombia is included, focusing on industrial processes such as the sector of food, textile, health, and production of nanomaterials, as well as the work developed by research groups.

UTILIZACIÓN DE TARJETAS INTELIGENTES PARA ESTIMAR MATRICES ORIGEN-DESTINO. APLICACIÓN AL SISTEMA MEGABÚS, PEREIRA

En la planificación operativa de los sistemas de transporte es fundamental contar con una caracterización de la demanda del servicio por medio de una matriz origendestino (OD) de viajes. Esta matriz es estimada frecuentemente mediante técnicas de muestreo estadístico que ofrecen resultados de gran calidad pero requieren diseño e implementación compleja y de alto costo. Así, se hace pertinente aprovechar la información de los registros de las tarjetas inteligentes usadas como medios de pago en los sistemas que tienen esta tecnología. Esta fuente de información permite obtener estimaciones de matrices OD de gran calidad con un costo bajo. En este trabajo se implementa una metodología para la estimación de una matriz origen-destino entre estaciones de buses en el sistema de transporte público de Megabús en la ciudad de Pereira. La metodología permite depurar la base de datos teniendo en cuenta las particularidades del sistema, como las formas de ingreso, tipo de tarjeta, reventa de pasajes, y además considera la posibilidad de que un usuario pueda decidir bajarse en una estación intermedia cercana a su estación destino mediante la parametrización de un factor de penalización que está asociado con el tiempo de viaje caminando en la función objetivo. La inclusión del factor no influye significativamente en el porcentaje total de viajes estimados pero sí ajusta algunos valores de la matriz origen-destino, al considerar los descensos en estaciones intermedias. El método posibilita estimar matrices OD para diferentes ventanas de tiempo de cualquier día de la semana y distintas épocas del año.

In the operational planning of transport systems, it is essential to have a characterization of the demand for the service by means of an Origin-Destination (OD) Matrix of travels. This matrix is frequently estimated using statistical sampling techniques, which offer high-quality results but require complex design and high cost. It is therefore appropriate to take advantage of the information that is generated from the records of the smart cards used as means of payment in the systems that provide this technology. This source of information allows for obtaining estimates of high-quality Origin-Destination (OD) matrix with a low cost. In this work, it is implemented a methodology for the estimation of an Origin-Destination (OD) matrix between bus stations in the public transport system of MEGABÚS in the city of Pereira. The methodology allows for a debugging in the database taking into account the peculiarities of the system as the forms of income, type of card, and resale of tickets. In addition, it considers the possibility that a user can decide to step down at an intermediate station close to his destination station using the parameterization of a penalty factor that is associated with the walking-travel time in the objective function. The inclusion of the factor does not significantly influence the total percentage of estimated travels. Nevertheless, it recalculates some values of the Origin-Destination (OD) Matrix considering the alight in intermediate stations. The proposed method makes possible to estimate OD matrices for different time windows for any day of the week and different times of the year.

MODELO PARA EL PROCESO DE EXTRACCIÓN, TRANSFORMACIÓN Y CARGA EN BODEGAS DE DATOS. UNA APLICACIÓN CON DATOS AMBIENTALES

La administración de bodegas de datos o datawarehouse requiere de un procesamiento para garantizar la veracidad, integridad y centralización de los datos cuando existen diversas fuentes de información, haciendo necesario utilizar aplicativos especializados para la Extracción, Transformación y Carga de datos (ETL). Estos aplicativos presentan conflictos en su parametrización, carecen de la implementación de filtros de corrección adaptables a las características de los datos y pueden demandar altos costos para su implementación. En el presente artículo se plantea un modelo genérico que aplica las etapas de ETL y permite realizar seguimiento del proceso al mantener un registro histórico de errores filtrados y calcular indicadores para identificar la calidad en el procesamiento. La validación del modelo fue realizada sobre un caso de estudio con datos ambientales. El modelo demostró obtener resultados satisfactorios. Se plantea realizar más validaciones del modelo, en otros ámbitos, incluyendo nuevos tipos y estructuras de datos.

Data warehouse management requires a procedure to ensure the accuracy, completeness, and centralization of data when there are several sources of information, thus making the use of specialized applications for Extraction, Transformation, and Loading of Data -ETL- necessary. These applications have conflicts with the parameterization, lack the implementation of correction filters adaptable to the data characteristics, and can demand high costs for their implementation. In this article, it is presented a generic model that applies the stages of ETL and allows monitoring the process to keep a historical record of errors filtered and to calculate indicators to identify quality in processing. Model validation was performed on a case study with environmental data. The model showed satisfactory results. Finally, it is planned to conduct validations of the model in other areas, including new types and data structures.

EVALUACIÓN DEL RIESGO ASOCIADO A VULNERABILIDAD FÍSICA POR TALUDES Y LADERAS INESTABLES EN LA MICROCUENCA CAY, IBAGUÉ, TOLIMA, COLOMBIA

Este artículo de investigación presenta una herramienta de evaluación para detectar la vulnerabilidad física asociada con taludes inestables, sobre la base de una investigación titulada "Caracterización y análisis de la amenaza por fenómenos de remoción en masa en la microcuenca de la quebrada Cay (Ibagué, Tolima, Colombia)". Se presenta una ecuación que relaciona los factores clave que influyen en la amenaza y los elementos expuestos asociados con la vulnerabilidad física. Cada factor y elemento expuesto es categorizado. El producto de la amenaza, la vulnerabilidad física y la probabilidad de ocurrencia, da como resultado el parámetro RVF (riesgo asociado a vulnerabilidad física), el cual se clasifica de bajo a muy alto, según los efectos del evento amenazante sobre los elementos físicos expuestos. Se obtuvo una valoración del riesgo asociado a la vulnerabilidad física de las zonas de mayor inestabilidad en la microcuenca Cay. Esta puede ser utilizada para diseñar obras de ingeniería civil que permitan prevenir y controlar los daños causados por las inestabilidades sobre la infraestructura física de la microcuenca de la quebrada Cay. La ecuación propuesta es una herramienta valiosa para los tomadores de decisiones para priorizar la inversión de los recursos públicos.

This research paper presents a risk assessment tool for physical vulnerability associated with unstable slopes, based on a research entitled "Characterization and Hazard Analysis of Landslides at the Cay creek watershed (Ibague, Tolima, Colombia). An equation that relates the key factors influencing the hazard and exposed elements associated with physical vulnerability is presented. Each factor and exposed elements are categorized. The product of hazard, physical vulnerability, and the likelihood of occurrence results in the parameter Risk associated to Physical Vulnerability (RVF), which is classified from low to very high according to the effect of the hazard event on the exposed physical elements. A risk assessment associated with the physical vulnerability of the areas of greatest instability in Cay Creek watershed was obtained. This can be used to design civil engineering works to prevent and control the damages caused by instabilities on the physical infrastructure of the Cay creek watershed. The proposed equation is a valuable tool for decision makers to prioritize investment of public resources.