Iteckne

Wetting-Drying Resistance of a Lime Stabilized Soil Amended with Steel Slag and Reinforced with Fibres

Abstract The investigation dealt with the stabilization of expansive soil with combinations of lime, steel slag and reinforced with two types of fibres, copper filaments and polypropylene fibres. The investigation began with the characterization of the soil for its geotechnical properties. The initial consumption of lime required for the modification of the soil properties was determined from the Eades and Grim pH test. Cylindrical specimens of soil with dimensions 38 mm x 76 mm were cast using this lime content as a stabilizer along with varying quantities of steel slag for determination of optimum steel slag content. The pure lime stabilized soil as well as lime-steel slag modified soil specimens were reinforced with different proportions of copper filaments for determination of optimum fibre content. One dosage of polypropylene fibres was also adopted as reinforcement in specimen preparation. The optimal combinations identified were then subjected to a maximum of three cycles of wetting and drying followed by determination of unconfined compression strength (UCS). The expansive soil required a minimum of 3% lime for its modification. The optimum dosage of steel slag was identified as 5% and optimum copper filament content as 1%. Polypropylene content of 0.3% was also adopted as one combination. The results of the investigation revealed that lime stabilized fibre-reinforced soil with copper filaments was the most durable combination followed by polypropylene fibres. The introduction of steel slag in the mix could not generate enough beneficial durability to the soil after three cycles of wetting and drying.

Resumen La investigación se ocupó de la estabilización del suelo expansivo con combinaciones de cal, escoria de acero y reforzado con dos tipos de fibras, filamentos de cobre y fibras de polipropileno. La investigación comenzó con la caracterización del suelo por sus propiedades geotécnicas. El consumo inicial de cal requerido para la modificación de las propiedades del suelo se determinó a partir de la prueba de pH Eades y Grim. Se moldearon muestras cilíndricas de suelo con dimensiones de 38 mm x 76 mm, utilizando este contenido de cal como estabilizador junto con cantidades variables de escoria de acero para la determinación del contenido óptimo de escoria de acero. El suelo estabilizado con cal pura y las muestras de suelo modificadas con escoria de acero de cal se reforzaron con diferentes proporciones de filamentos de cobre para determinar el contenido óptimo de fibra. También se adoptó una dosis de fibras de polipropileno como refuerzo en la preparación de muestras. Las combinaciones óptimas identificadas se sometieron luego a un máximo de tres ciclos de humectación y secado, seguido de la determinación de la resistencia a la compresión no confinada (UCS). El suelo expansivo requirió un mínimo de 3% de cal para su modificación. La dosis óptima de escoria de acero se identificó como 5% y el contenido óptimo de filamento de cobre como 1%. El contenido de polipropileno del 0.3% también se adoptó como una combinación. Los resultados de la investigación revelaron que el suelo reforzado con fibra estabilizado con cal con filamentos de cobre fue la combinación más duradera seguida por las fibras de polipropileno. La introducción de escoria de acero en la mezcla no pudo generar suficiente durabilidad beneficiosa para el suelo después de tres ciclos de humectación y secado.

M2M Architecture for environmental monitoring in real time

Resumen En el Instituto de Geografía Tropical (IGT), y en el resto de los centros que desarrollan el Sistema de Información Ambiental del país, no se obtienen en tiempo real las mediciones ambientales. Esto se debe a que la tecnología utilizada para la comunicación de dicha información, desde los sensores que la capturan al centro donde se procesa, se encuentra obsoleta. El objetivo de este trabajo es dar solución a la problemática antes planteada, empleando la comunicación Máquina a Máquina (M2M) como parte de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT). Para lograr lo anterior se revisó la arquitectura M2M definida por Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones y, a partir de ella, se precisó la que se debía emplear en la obtención de datos ambientales en tiempo real. Se seleccionó un área geográfica con características especiales, ubicada en una zona de premontaña de difícil acceso en las afueras del municipio Consolación del Sur, provincia Pinar del Río de Cuba, donde en la actualidad se monitorizan factores ambientales de interés para el país empleando métodos rudimentarios. En el área M2M de dicho escenario se analizaron varias alternativas para la obtención de los datos, lo que permitió seleccionar la más adecuada, que es la que se explica en este trabajo.

Abstract In the Institute of Tropical Geography (IGT), and in the rest of the centers that develop the Environmental Information System of the country, environmental measurements are not obtained in real time. This is because the technology used to communicate this information, from the sensors that capture it to the center where it is processed, is obsolete. The objective of this work is to provide a solution to the problems raised above using Machine to Machine communication (M2M), as part of the Internet of Things (IoT) technology. To achieve the above, the M2M architecture defined by the European Telecommunications Standards Institute was revised and, based on it, the one that should be used to obtain environmental data in real-time was specified. Then, a geographical area with special characteristics was selected, located in a difficult-to-access pre mountain zone on the outskirts of the Consolación del Sur municipality, in the Pinar del Río province of Cuba, where environmental factors of interest for the country are currently monitored using archaic methods. In the M2M area of this scenario, several alternatives were analyzed to obtain the data, which allowed selecting the most appropriate one, which is the one explained in this work.

Methodological roadmap for the development of communal monitoring of microbasins. Case study: Río Frío

Resumen El presente documento describe de manera general aspectos relevantes para el establecimiento de un monitoreo comunitario en una cuenca hidrográfica, instaurando la importancia de incluir de manera activa a los principales actores relacionados con el sistema hídrico en aras de un empoderamiento de los territorios y los ecosistemas para su sostenibilidad. Este trabajo contempla una revisión de modelos de monitoreos comunitarios aplicado a cuencas hidrográficas a nivel nacional e internacional, con el objetivo de identificar los elementos fundamentales para el establecimiento de la ruta o pasos para el desarrollo de monitoreo comunitario en microcuencas, tomando como referente el Río Frío. La ruta establecida parte de la conformación de un equipo liderado por la comunidad que habita en el área de influencia directa de la microcuenca y demás partes interesadas como autoridades ambientales, operadores de servicios públicos (acueducto y alcantarillado), comunidad académica (expertos) y organizaciones ambientales, quienes serán encargados de construir el contexto del ecosistema, identificar los problemas, planear y ejecutar los monitoreos y gestionar el conocimiento adquirido para lograr el saneamiento y la sostenibilidad del recurso.

Abstract This document generally describes relevant aspects for the establishment of community monitoring in a river basin, establishing the importance of actively including the main actors related to the water system in order to make territories and ecosystems sustainable. This work contemplates a review of community monitoring models applied to hydrographic basins at the national and international level with the objective of identifying the fundamental elements for the establishment of the route or steps for the development of community monitoring in micro-basins, taking Río Frío as a reference. The established route starts from the formation of a team led by the community that lives in the area of direct influence of the micro-basin and other interested parties such as environmental authorities, public service operators (aqueduct and sewerage), academic community (experts), and environmental organizations, who will be in charge of building the ecosystem context, identifying problems, planning and executing monitoring and managing the knowledge acquired to achieve sanitation and sustainability of the resource.

Experimental study on properties of mechanical resistance of polyamide in clay soil

Abstract The presence of clay soil causes problems at the base of the structure: it swells when wet and shrinks when dry, which provides a reduction in the resistance to cutting of the soil. Plastic waste in the form of polyamide powder (PA-12) from the 3D printing industry can be used to improve the mechanical properties of the soil. This experimental study is an attempt to combine these two objectives of stabilizing the soil by using waste PA-12. The mechanical and shear resistant properties gave us confidence in choosing PA-12 as a stabilizer in clay soils, making them composite soils.

Resumen La presencia de suelo arcilloso causa problemas a la base de la estructura: se hincha cuando está mojado y se encoge en estado seco, lo que proporciona una reducción de la resistencia al corte del suelo. Los residuos plásticos en forma de poliamida en polvo (PA-12) de la industria de la impresión 3D se pueden utilizar para mejorar las propiedades mecánicas del suelo. Este estudio experimental es un intento de combinar estos dos objetivos de estabilizar el suelo mediante la utilización de desechos de PA-12. Las propiedades mecánicas y resistentes al cizallamiento dieron confianza al elegir PA-12 como estabilizador en suelos arcillosos, convirtiéndolos en suelos compuestos.

Development of an exoskeleton for the rehabilitation of the flexo-extensor movement of the elbow

Resumen En este trabajo de investigación se presenta el desarrollo de un dispositivo electro-mecánico para la rehabilitación del movimiento flexor-extensor del codo con potencial rehabilitatorio. Para la elaboración de este prototipo se diseñó y construyó una articulación del codo el cual permite realizar movimientos de 0° a 120°. El diseño del sistema de engranaje se realizó utilizando el software Solid Edge a partir de una selección previa del motor de paso que ofreciera el torque suficiente para lograr la flexión y extensión del codo, seguidamente para la construcción de este sistema se utilizó una impresión 3D en PLA. Dicho sistema se acoplo a un sistema estabilizador de brazo con bisagra. El prototipo se opera desde un aplicativo software en Android utilizando el IDE MITapp inventor, que le envía la angulación deseada a un dispositivo arduino el cual implementa un sistema de control digital. Para mejorar la percepción de la terapia con el exoesqueleto se elaboró un aplicativo software de telerehabilitación utilizando el IDE processing y el dispositivo de reconocimiento corporal Kinect, el cual guía al paciente en una terapia interactiva donde realizan la rehabilitación del movimiento de flexión y extensión guiando un objeto virtual de un ángulo a otro.

Abstract In this research work, the development of an electro-mechanical device for the rehabilitation of the flexor-extensor movement of the elbow with rehabilitative potential is presented. For the development of this prototype, an elbow joint was designed and built which allows movements from 0 ° to 120 °. The design of the gear system was carried out using Solid Edge software from a previous selection of the step motor that offered enough torque to achieve flexion and extension of the elbow, then for the construction of this system a 3D printing was used in PLA. This system was coupled to a hinged arm stabilizer system. The prototype is operated from a software application on Android using the IDE MITapp inventor, which sends the desired angulation to an Arduino device which implements a digital control system. To improve the perception of exoskeleton therapy, a telerehabilitation software application was developed using IDE processing and a Kinect body recognition device, which guides the patient in an interactive therapy where they perform the rehabilitation of flexion and extension movement by guiding a virtual object from one angle to another.

Approximation of Torricelli's law with Euler's method and a water tank equipped a with ultrasonic sensor

Resumen En este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema informático, que posee como núcleo de procesamiento una tarjeta basada en Arduino Nano, el cual colecta y procesa las señales de un sensor ultrasónico de bajo costo. El sistema informático permite monitorear la evolución en el tiempo, de la altura del agua dentro de un contenedor una vez que comienza a vaciarse a través de una perforación en el fondo del contenedor, revisitando así la ley de Torricelli con un enfoque tecnológico, a través de un contenedor instrumentado por un sistema informático de procesamiento y captura de datos electrónico. En el trabajo se presentan los diagramas de conexión eléctrica para interconectar la tarjeta con microcontrolador y el sensor ultrasónico, así como también el código fuente utilizado para la adquisición y procesamiento de datos. Se comparan los resultados experimentales con los resultados que se obtienen al utilizar la solución analítica particular para el problema y con los resultados obtenidos de implementar el método de Euler en una solución numérica aproximada. El sistema informático presentado fue modificado y adaptado con diversos fines académicos, educativos y de investigación en los diversos ámbitos de la ingeniería, sistemas computacionales y mecatrónica.

Abstract In this work, the development of a computer system that has as processing core, an Arduino Nano based board, that collects and processes the signals of a low-cost ultrasonic sensor is presented. The computer system allows monitoring the evolution over time of the height of the water into a container once it begins to empty through a hole in the bottom of it, thus revisiting Torricelli's law with a technological approach using a instrumented container by a computerized electronic data capture and processing data system. The work presents the electrical connection diagrams to interconnect the microcontroller based board and the ultrasonic sensor, as well as the source code used during data acquisition and processing. A comparison of the experimental results is made with results obtained when using the particular analytical solution for the problem, also with the results obtained from implementing the Euler method in obtaining an approximate numerical solution. The presented computer system can be modified and adapted for various academic, educational and research purposes in the various fields of computer engineering, computer systems and mechatronics.

Effects of environmental variables on the composition of ants (Hymenoptera: Formicidae) in Amazonian foothills forest

Resumen Los factores abióticos pueden afectar de forma negativa o positiva la estructura de las comunidades; estudiar estos factores es importante para identificar las causas que estructuran a las comunidades de hormigas; teniendo en cuenta esta situación, y ya que en la región del piedemonte amazónico, en particular el departamento del Putumayo, se han realizado pocos estudios y existe insuficiente conocimiento acerca de ecología de muchas especies, esta investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de las variables ambientales en el ensamblaje de hormigas, valorando la hipótesis: el ensamblaje de hormigas de bosque y de pastizal reflejan los cambios de las variables ambientales (temperatura ambiente, temperatura del suelo y humedad relativa). En el municipio de Orito, en un bosque secundario de piedemonte amazónico y su matriz de pastizal, se trazó un transecto de 100 m, ubicando 10 estaciones distanciadas a 10 m, en estas se muestrearon las hormigas con: trampas pitfall, cebos corner: arbóreo, epigeo e hipogeo, extracción de hojarasca y captura manual. Con los promedios de las variables ambientales en cada estación y los datos de diversidad y riqueza por mes de muestreo, se examinó la regresión de Poisson y con los datos de las morfoespecies y los promedios de las variables medidas se realizó el análisis de componentes principales. Los resultados indicaron que, los ensamblajes de hormigas no reflejaron los cambios de las variables, algunas especies respondieron a estos patrones, por ello, para entender la dinámica del funcionamiento de los ecosistemas de piedemonte amazónico, es necesario estudiar la biología de cada especie; sin embargo, se determinó que los hábitats estudiados comparten especies generalistas y contienen especies exclusivas, que aportan a la diversidad de hormigas del piedemonte Amazónico, por ello los sitios deben conservarse.

Abstract Abiotic factors can negatively or positively affect the structure of communities; studying these factors is important to identify the causes that structure ant communities. Taking into account this situation and that in the Amazon foothills region, particularly the Putumayo department, few studies have been carried out and there is insufficient knowledge about the ecology of many species, this research aimed to evaluate the effect of environmental variables on the assembly of ants, evaluating the hypothesis that the assembly of forest and grassland ants reflect changes in environmental variables (ambient temperature, soil temperature and relative humidity). In the municipality of Orito, in a secondary forest of the Amazonian foothills and its grassland matrix, a 100-meter transect was traced, locating 10 stations 10 meters apart, in these ants were sampled with pitfall traps, corner baits (arboreal, epigeal and hypogeal), litter extraction and manual capture. With the averages of the environmental variables in each station and the diversity and richness data per month of sampling, a Poisson regression analysis was performed and with the data of the morphospecies and the averages of the measured variables the principal component analysis was carried out. The results indicated that the ant assemblages did not reflect the changes in the variables and only some species responded to these patterns. Therefore, to understand the dynamics of the functioning of the ecosystems of the Amazon foothills, it is necessary to study the biology of each species. However, it was determined that the studied habitats share generalist species and contain exclusive species, which contribute to the diversity of ants in the Amazonian foothills, therefore the sites must be conserved.

Importance of artificial neural networks in civil engineering: A systematic review of the literature

Resumen Las redes neuronales artificiales (RNA) tienen un papel relevante en la actualidad, diversas áreas aplican esta técnica por las ventajas que presentan para resolver problemas complejos con muchas restricciones en comparación con los métodos tradicionales, que están quedando desfasados. Se conoce muy poco acerca de esta técnica y su aplicación en distintas ramas de la Ingeniería Civil. Por tal motivo, la presente investigación tiene por objetivo realizar una revisión sistemática de la literatura para identificar el uso de esta técnica y determinar los resultados de la aplicación de modelos de RNA en la ingeniería civil. Se incluyeron un total de 41 artículos científicos que se distribuyen de la siguiente forma: 6 en Scopus, 1 en ScienceDirect, 23 en ProQuest, 7 en Google Académico, 2 en Dialnet, 2 en SciELO. Se encontró que las RNA son utilizadas para predecir o pronosticar variables asociadas a los campos de estudio de la ingeniería civil, se hallaron 8 aplicaciones de RNA para propiedades del concreto, 11 para propiedades del suelo, 5 para análisis sísmico, 9 para hidráulica, 7 para valorización de inmuebles y 1 para diseño de puentes. Así mismo se encontró que el Perceptrón Multicapa es el modelo de RNA más utilizado, logrando en promedio un R2 de 0.99, lo que demuestra ventajas para resolver problemas con precisión, en tiempos más cortos, con datos faltantes en los conjuntos de datos, así como la reducción del factor de error.

Abstract Artificial neural networks (ANN) have a relevant role nowadays; several areas apply this technique due to the advantages they have to solve complex problems with many constraints compared to traditional methods, which are becoming outdated. Very little is known about this technique and its application in different branches of Civil Engineering. For this reason, the present research aims to conduct a systematic review of the literature to identify the use of this technique and to determine the results of the application of ANN models in civil engineering. A total of 41 scientific articles were included, distributed as follows: 6 in Scopus, 1 in ScienceDirect, 23 in ProQuest, 7 in Google Scholar, 2 in DialNet, 2 in SciELO. It was found that ANNs are used to predict or forecast variables associated with the fields of study in civil engineering; 8 applications of ANN were found for concrete properties, 11 for soil properties, 5 for seismic analysis, 9 for hydraulics, 7 for real estate valuation and 1 for bridge design. Likewise, it was found that the multilayer Perceptron is the most used ANN model, achieving an average R2 of 0.99, which shows advantages to solve problems with precision, in shorter times, with missing data in the data sets, as well as the reduction of the error factor.