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RETOS DE LA FORMACIÓN EN INGENIERÍA

Model training decisions relating to production and operations management system of making bioetanol

El objetivo de este trabajo de investigación fue desarrollar un modelo de decisión para que estudiantes de Ingeniería Química se entrenen en la toma de decisiones relacionadas con la Gestión de la Producción y las Operaciones (GPO). El modelo está soportado en simulación discreta, y mediante este los usuarios pueden plantear diferentes escenarios de operación de un proceso típico abordado por la ingeniería química, como lo es la producción de bioetanol a partir de caña de azúcar, y evaluar cómo estos escenarios afectan el nivel de producción. Se espera que el modelo sea utilizado en el entrenamiento de futuros ingenieros químicos en toma de decisiones sobre GPO, para facilitar la experimentación con un sistema real mediante su simulación. Se concluye la importancia del uso de la simulación en los procesos formativos, mediante modelos y herramientas construidos entre docentes y estudiantes, que permitan romper con las barreras espaciales, temporales y de costo al experimentar con sistemas reales y así fomentar la formación en ambientes virtuales de aprendizaje.

The objective of this research was to develop a decision model for chemical engineering students are trained in making decisions related to the Management of Production and Operations (GPO). The model is supported in discrete simulation and through this, users can pose different scenarios of operation of a typical process addressed by the chemical engineering, such as the production of bioethanol from sugarcane and evaluate how these scenarios affect production level. Model is expected to be used in the training of future chemical engineers in making decisions about GPO, facilitating experimentation with a real system by simulation. The importance of the use of simulation in training processes, using models and tools built between teachers and students, allowing break the space, time and cost to experiment with real systems and barriers and promote training in virtual environments is concluded learning.

Gesture KINECT capture system for virtual surgical robots manipulation

Este artículo presenta la aplicación de un sistema de captura de gestos con el fin de manipular dos robots quirúrgicos virtuales. El sistema de captura de gestos se realiza por medio de un dispositivo Kinect, el cual detecta el movimiento de las manos del usuario con el fin de mover los robots quirúrgicos, y de su rodilla derecha, utilizada para cambiar los instrumentos quirúrgicos de cada robot. Este sistema de captura con interfaz natural se prueba en un simulador quirúrgico para operaciones de laparoscopia, el cual consta de un robot porta endoscopio que se manipula con un joystick, y los dos robots quirúrgicos cuyos órganos terminales son guiados a partir de las señales captadas por el dispositivo Kinect, las cuales son transformadas en movimientos articulares de los robots debido al modelo cinemático. El sistema se prueba en una rutina de extracción de vesícula (colecistectomía) robotizada, permitiendo al usuario un mejor manejo gracias al uso de esta interfaz natural.

This article presents a gesture capture system for manipulating two virtual surgical robots. Gesture capture uses Kinect device to detect the movement of the user's hand to move the surgical robots, and his right knee to change the needed surgical tools. This natural interface capture system is proved on a surgical simulator for laparoscopic, that has a holder endoscopic robot manipulated by a joystick, and two surgical robots that are guided by the Kinect device. Kinematics model is used to transform Kinect captured signals to articular movements for the robots. System is tested on a robotic cholecystectomy, allowing a more natural manipulation to the user.

CFD simulation of mixing process in a large crude oil storage tank with side-entry impellers

This work presents the study of the flow distribution in a crude oil storage tank of 36.5 m of diameter. The tank is equipped with two side-entry impellers placed at 90° and 45° mounting angle. Computational fluid dynamics (CFD) is used to simulate the tank conditions with 7.7 m of filling level. In addition, it is performed a homogenization time analysis of two different crude oils, for the case of mounting angle of 45°. A twophase model (Volume of fluid, VOF) is used to simulate the mixing process. The rotation of the impellers is modeling by Multiple Frames of Reference (MFR). The phenomenon is resolved using the RNG version of the k-ε turbulence model.

En este artículo se presenta el estudio de la distribución del flujo en un tanque de almacenamiento de crudo de 36.5 m de diámetro. El tanque está equipado con dos agitadores mecánicos de entrada lateral ubicados a 90° y 45° de ángulo de montaje. Se emplea la dinámica computacional de fluidos (CFD) para simular las condiciones del tanque a 7.7 m de altura de llenado. Adicionalmente, se realiza el análisis del tiempo de homogenización de dos crudos de diferentes propiedades para el caso de los agitadores a 45°. Se emplea el modelo de dos fases (Volume of fluid, VOF) para el proceso de mezclado, la rotación de los agitadores se simula con múltiples marcos de referencia (MFR) y se resuelve el fenómeno utilizando la versión RNG del modelo de turbulencia k-ε.

Synthesis and characterization of hybrides membranes composed of chitosan, polyvinyl alcohol and silica for its application in dehydration of gases

Los sistemas de membranas son una tecnología atractiva aplicada a procesos de separación. Por décadas se ha estudiado la síntesis y caracterización de sus propiedades enfocadas al desarrollo de sistemas de membrana eficientes y competitivos. En este sentido, con el fin de estudiar la factibilidad de sintetizar membranas híbridas para su aplicación en procesos de deshidratación de gases, se elaboraron membranas densas de quitosan, polivinil alcohol y sílice por medio del método solution casting, a diferentes composiciones y espesores evaluando su capacidad de permeado de vapor de agua. Se encontró así que la cantidad de quitosan (CTS) es la variable que favorece de manera más significativa el permeado. Adicionalmente, se evaluó la influencia del tiempo y la concentración de glutaraldehído en el entrecruzamiento. Los resultados experimentales mostraron que los parámetros escogidos no repercuten sobre transporte de vapor de agua, sino únicamente sobre las características fisicoquímicas de la membrana. Finalmente, las membranas se caracterizaron por tres métodos: (1) Espectroscopia infrarroja (FTIR), muestra cambios en la estructura interna de las membranas. (2) Calorimetría diferencial de barrido (DSC), evidencia cambios en las transiciones térmicas y (3) Análisis termogravimétrico (TGA) que muestra las temperaturas de degradación de las membranas.

The membrane systems are an attractive technology applied to separation process. For decades, the synthesis and characterization of its properties have been studied focusing its development of efficient and competitive membrane systems. In order to study the feasibility of the utilization of synthesized hybrids membranes to the process of gases dehydration, dense membranes composed of chitosan, polyvinyl alcohol and silica were elaborated applying the solution casting method, considering different compositions, thickness and studying its permeability of water vapor. It was found that chitosan (CTS) quantity is the variable that affects more significantly the permeated. In addition, the influence of the time and the glutaraldehyde concentration in the crosslinking process was evaluated. The experimental results showed that selected parameters do not have influence on permeate, only physical-chemical features of the membrane. Lastly, the membranes were characterized with three methods: (1) Infrared Spectroscopy (FTIR) that show internal structure changes with the crosslinking, (2) Differential scanning calorimetry that evidence changes in the thermal transitions and (3) Thermogravimetric Analysis (TGA) that show the temperatures of degradation of the membranes.

Biodiesel production by ethanolysis using waste cooking oil from hotels for firetube boilers

La producción de biocombustibles a partir del aceite usado de fritura (AUF) es una importante alternativa para utilizarse en la generación de biodiésel, además su uso contribuiría en la reutilización de un producto altamente contaminante. Este trabajo busca determinar el mayor rendimiento del proceso de producción de ésteres etílicos a partir de los parámetros: relación molar AUF/etanol (1:5 - 1:7), porcentaje de catalizador en peso (0,5 - 0,7%wt), temperatura de reacción (50 - 60 °C) y como agente de lavado (agua a 40 °C - ácido acético). El proceso de producción se realizó en dos etapas, la primera es una esterificación con catálisis homogénea ácida (H2SO4) y, la segunda, de transesterificación con catálisis alcalina (NaOH). El proceso utiliza una temperatura de reacción de 60 °C, relación molar AUF: etanol de 1:7 y agua como agente de lavado. El biodiésel producido posee características fisicoquímicas según los norma ASTM D 6751, y un rendimiento de ésteres etílicos de ácidos grasos (FAEE) del 93,5%. Las condiciones óptimas encontradas en el biocombustible permiten el uso en "calderas" que funcionan con diésel.

Biofuel production from waste cooking oil (WCO) is an important alternative for using in generating biodiesel also it helps in the reuse of a pollutant. This work seeks to determine the best performance of the production process of ethyl esters from the parameters: molar ratio WCO/ethanol (1: 5-1: 7), percentage of catalyst by weight (0.5 to 0.7%wt), reaction temperature (50-60 °C) and washing agent (40 °C Water - acetic acid) using the transesterification process by homogeneous catalysis alkaline (NaOH). The process was carried out in two steps, the first stage of esterification and other one transesterification with a reaction temperature of 60 °C, molar ratio WCO: ethanol 1: 7 and water as washing agent. The biodiesel produced possesses physicochemical characteristics according to ASTM D 6751 standard and 93.5% yield of ethyl esters. The optimal conditions enable the use in biofuel "boiler" which functional diesel.

Delta robot controlled by robotic operating system

Parallel robots, which are faster and more robust than serial robots, use servomotors for movement generation on each of their joints, which are independently controlled. This control is usually addressed by wired connections, which increases the fail probability and has an effect on the actuation speed. In this work, we propose to implement a wireless control system for parallel robots, based on RS-232 interface. We used Robotic Operation System (ROS) for controlling the joint actuators, and a Python developed algorithm supported by OpenCV libraries. Experiments in a drawing application with bidimensional plots showed that the network implementation and the control algorithm provide us with increased robustness, response velocity and reliability (lower fail probability), thanks to the reduction of connection points.

Los robots paralelos, son más rápidos y más robusto que los robots tipo serie, se utilizan servomotores para la generación de movimiento en cada una de sus articulaciones, que son controlados de forma independiente. El control y conexión de los actuadores se lo realiza mediante buses de comunicación con la finalidad de reducir las probabilidades de fallos. . En este trabajo, se propone implementar un sistema de control para robots paralelos, basado en la interfaz RS-232. Se utilizó el Sistema Operativo Robótico (ROS) para controlar los conjuntos de actuadores, y un algoritmo desarrollado Python apoyado por las bibliotecas OpenCV. Los experimentos en una aplicación dibujo con gráficos bidimensionales mostraron que la implementación de la red de actuadores y el algoritmo de control proporcionan robustez, velocidad de respuesta y fiabilidad (inferior fallan probabilidad), gracias a la reducción de los puntos de conexión.

Design, construction and evaluation of a dual device with cellular / satellite coverage for mobile asset tracking technology transfer through

This paper presents the design, construction and evaluation of the wireless device OSP cellular and satellite coverage for localization and tracking of mobile assets in Colombia (public transport, freight, carriers, etc.). The development of this product integrates hardware, software and communications interfaces, and it is aligned with a need identified in the market by the company One Solution Position: OSP LTD. With this technology transfer is to improve in offering wireless services for mobile asset tracking using a dual cellular/satellite, versatile, economical, low-power, limited only international standards FCC and CE Mark.

Este artículo presenta el diseño, construcción y evaluación de un dispositivo inalámbrico de cobertura celular y satelital para la localización y el rastreo de activos móviles en Colombia (transporte público, transporte de carga). El desarrollo de este producto integra hardware, interfaces de comunicaciones y software, y está alineado con una necesidad detectada en el mercado por la empresa One Solution Position: OSP LTDA. Con esta transferencia tecnológica se busca mejorar mediante una solución dual celular/satelital, versátil, económica, de bajo consumo y ceñida a la normatividad internacional FCC y CE Mark, la oferta de servicios inalámbricos para seguimiento de activos móviles.

**Characterization of a cluster and its resources in an Ad-Hoc network starting from the truncated geometric distribution**

Una de las propiedades esperadas en las redes ad hoc es la capacidad de aumentar su tamaño recibiendo nuevos nodos y configurando nuevas aplicaciones sin afectar la calidad de los servicios ofrecidos. Esta propiedad, llamada escalabilidad se ve afectada por la naturaleza descentralizada de las redes ad hoc y hace necesario desarrollar mecanismos que le permitan a un gran número de nodos trabajar de manera conjunta sin afectar el rendimiento de la red. En este trabajo, proponemos un modelo estocástico basado en la distribución geométrica truncada, el cual permite caracterizar el nivel de recursos en una arquitectura jerárquica, para luego establecer una relación adecuada entre el nivel de recursos de dos capas sucesivas de la red.

One of the expected properties of the ad hoc networks is the ability to increase its size to receive new nodes and configure new applications without affecting the quality of services. This property, called scalability is affected by the decentralized nature of ad hoc networks making it necessary to develop mechanisms that allow a large number of nodes work together without affecting network performance. In this paper, we propose a stochastic model based on the geometric distribution, which allows to characterize the level of resources in a hierarchical architecture and then establish an appropriate relationship between the level of resources of two successive layers of the network.

A fast transient low dropout regulator on 90 nm technology

En este trabajo se presenta el diseño de un regulador lineal de bajo diferencial de tensión para aplicaciones portátiles. El circuito propuesto consiste de un esquema simple de amplificación con una etapa de ganancia más el transistor de potencia. Además, utiliza un espejo de corriente para sumar parte de la transconductancia de entrada a la salida y aumentar la ganancia sin carga de corriente. Las simulaciones realizadas en SYNOPSYS para una tecnología de 90 nm para el circuito diseñado muestran un desempeño robusto a variaciones de proceso, tensión y temperatura con un tiempo de establecimiento menor a 1µs. Además, la respuesta en frecuencia evidencia que se tiene una ganancia mínima de 43 dB y un rechazo a las variaciones de la fuente de entrada de -25 dB a 100 KHz. El consumo de potencia sin carga fue de 14 µA y puede entregar una corriente máxima de 25 mA.

This paper presents the design of a low dropout linear regulator for portable applications. The proposed circuit consists of a simple amplification scheme with a single gain stage plus the power transistor. Moreover, the circuit uses a current mirror to add part of input transconductance to the output, increasing the gain without load current. The simulations performed for the designed circuit in SYNOPSYS for a 90 nm technology show a robust performance to process, voltage and temperature variations with a settling time of 1µs. Also, the frequency response shows the minimum gain of 43 dB and a power supply rejection of -25 dB at 100 KHz. The power consumption without load current was 14 µA and it can deliver a maximum load current of 25 mA.

Analysis of day-effect in the colombian stock market using self-organizing maps

En este artículo se presenta un modelo de mapa autoorganizado de Kohonen (SOM), para encontrar una relación entre el día de la semana de la primera y segunda quincena del mes con el valor COLCAP, el cual corresponde al índice de referencia del mercado accionario colombiano. Adicionalmente, se describen los datos empleados, la configuración del SOM y los resultados de su entrenamiento. Utilizando la visualización por componentes del SOM se revelan gráficamente, respecto al día semanal en cada quincena, las predominancias que existen en el valor del retorno del índice COLCAP.

In this article is presented a model of Kohonen's Self-Organizing Map (SOM), used to find a relation between weekday in the first and the second fortnight with the daily return of index COLCAP, the reference index of Colombian stock market. In addition it is described data used, the configuration used in the SOM and its training results. Using visualizations by SOM components it is revealed graphically, regarding weekday on each fortnight, the existing predominances in the return value of COLCAP index.