Revista Ingenierías Universidad de Medellín

ASSAYS OF ALGAL BIO-STIMULATION WITH DIFFERENT NITROGEN-PHOSPHORUS RELATIONS UNDER LABORATORY CONDITIONS

Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el crecimiento del alga Chlorella vulgaris ante diferentes concentraciones de nitrógeno y fósforo, a través de ensayos de bioestimulación en una cámara ambiental. Las variables respuesta fueron la densidad algal y la turbidez, evaluadas por conteo en una cámara de Neubauer y por espectrofotometría, empleando un equipo NOVA 60. Para los ensayos de bioestimulación se utilizó el medio de cultivo Estándar Métodos, sugerido por APHA, AWWA (1995) con diferentes concentraciones de nitrógeno y de fósforo. En general, se concluyó que la bioestimulación del crecimiento de Chlorella vulgaris depende de la relación estequiométrica entre el nitrógeno y el fósforo. En síntesis, cuando el fósforo se hace menos limitante se presentó una mayor tasa de crecimiento poblacional. Sin embargo, el nitrógeno es también esencial y ambos nutrientes no pueden ser analizados independientemente. Por lo tanto, el aumento o la disminución de las concentraciones de estos nutrientes en los ambientes acuáticos deben ser estudiados conjuntamente a través de sus relaciones estequiométricas.

The main objective of this work was to evaluate the growth of algal population Chlorella vulgaris in different concentrations from nitrogen and phosphorus, through tests of algal stimulation in an environmental camera. The answer variables were algal density and turbidity, evaluated by count in a camera of Neubauer and with a photometric method (# 077, using NOVA 60 equipment). For the algal stimulation tests, methods suggested by APHA, AWWA (1995) with different phosphorus and nitrogen concentrations were used In general we concluded that the algal stimulation of the population growth of C. vulgaris depends on the stoichiometric relation between nitrogen and phosphorus. In synthesis when phosphorus becomes a less limit, a greater rate of population growth, appears; nevertheless nitrogen is also essential and both nutrients cannot be analyzed independently. Therefore increase or lessening of concentrations of these nutrients in aquatic ecosystems should be jointly studied through a stoichiometric relationship.

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS AS A SUPPORTING TOOL IN HYDRO-GEOLOGICAL STUDIES

En los estudios de aguas subterráneas, se genera y recopila gran cantidad de datos, que necesariamente deben ser procesados y analizados de manera conjunta, buscando encontrar relaciones y/o patrones con los que se definen modelos conceptuales y numéricos adecuados para explicar de forma coherente el funcionamiento hidrogeológico de una zona específica. Acorde con lo anterior, los Sistemas de Información Geográfica (SIG), se plantean como una de las herramientas básicas del hidrogeólogo, ya que permiten de una manera fácil y dinámica, almacenar, analizar y visualizar datos e información, así como el análisis de su comportamiento en las dimensiones espacial y temporal. No obstante, la utilización de los SIG en los proyectos hidrogeológicos se ha limitado, en muchos casos, a la elaboración de la cartografía de las diferentes unidades hidrogeológicas incluidas dentro del área de estudio y la ubicación de diferentes mediciones y parámetros relacionados con el recurso hídrico subterráneo, en detrimento de sus capacidades para el análisis de fenómenos espaciales complejos en los cuales intervienen múltiples variables. El presente trabajo presenta dos ejemplos de aplicación en Latinoamérica en los que los sistemas de información geográfica han ayudado en la modelación y preprocesamiento de los fenómenos y variables involucradas, además de la tradicional identificación de las características esenciales de los acuíferos.

In underground water studies, a big amount of data is generated and compiled: these data should be jointly processed, correlated, and analyzed in order to look for relations and /or patterns through which appropriate conceptual and numerical models are defined for explaining, in a coherent way, hydro-geological functioning in a specific zone. Geographic Information Systems (GIS) must be considered as one of the basic tools of hydro-geologists, because they allow storing, analyzing, and visualizing data and information in an easy and dynamic way, as well as the analysis of their behavior in both spatial and temporal dimensions. However, in many cases, the use of GIS in hydro-geological projects has been limited to both the elaboration of cartography of different hydro-geological units included in the study area and to the location of different measurements and parameters related to underground water resources, without taking advantage of their capabilities for the analysis of complex multivariate spatial phenomena. The present research presents two GIS application examples in Latin America which have helped in the modeling and pre-processing of the phenomena and the involved variables, in addition to the traditional identification of different essential characteristics of aquifers.

NOISE PRESSURE LEVELS IN THE SECOND SECTION OF TRANSCARIBE CARTAGENA, 2007

El proyecto de investigación para determinar los niveles de ruido en el segundo tramo de TransCaribe fue desarrollado entre los meses de mayo y junio de 2007, por el Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA) de la Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco. El desarrollo del sistema TransCaribe es una propuesta para mejorar la movilidad urbana en Cartagena mediante un sistema de transporte de gran envergadura que utilizará autobuses de alta ocupación con el fin último de mejorar la calidad de vida de los ciudadanos y la productividad de la ciudad. Este proyecto de transporte masivo espera reducir los niveles de emisión acústica. Esta investigación realizó un análisis acústico semanal que refleja el fenómeno de la contaminación sonora en Cartagena de Indias, específicamente en la zona adyacente a la avenida Pedro de Heredia, principal vía arteria de la ciudad. El estudio permite concluir que la zona donde será construido el segundo tramo de TransCaribe en ciertas horas del día no cumple normas de contaminación por ruido, pues sus niveles sobrepasan los límites definidos en la legislación (80 dB).

This research project which intends to determine the levels of noise in the second section of Transcaribe was developed in May and June, 2007, by Tecnológico Comfenalco University Foundation Environmental Research Group (GIA). The development of Transcaribe system is a proposal to improve urban mobility in Cartagena by means of a high speed transportation system using high occupation buses with the aim of improving citizens' life quality and city productivity as well. This mass transportation system project hopes to reduce acoustic levels. Through this research a weekly acoustic analysis which reflects the phenomenon of noise pollution in Cartagena de Indias, especially in the zone closed to Pedro de Heredia Avenue, an important avenue in the city was carried out. The study allows concluding that the zone where the second section of TransCaribe will be constructed, does not comply with norms against noise pollution at specific hours of the day because its noise levels are beyond the limits defined by the legislation (80 db).

MODELING OF A PAVEMENT STRUCTURE USING DYNAMIC MODULES OBTAINED IN A LABORATORY APPLYING MARSHALL AND SUPERPAVE METHODOLOGIES

El programa SHRP (Strategic Higway Research Program) a través del nuevo método de diseño de mezclas asfálticas en caliente 'Superpave', ha impulsado el desarrollo de investigaciones con el fin de obtener mezclas asfálticas más durables, resistentes y en general, que muestren un comportamiento superior como su nombre lo indica. Entonces, es importante conocer los estados de esfuerzos y deformaciones que se producen al modelar una estructura de pavimento con capas de rodadura, compuestas con mezclas asfálticas diseñadas por métodos distintos (Marshall y Superpave) y, por supuesto, con una caracterización dinámica diferente (leyes de fatiga, módulos dinámicos y respuesta al ahuellamiento). Esta modelación permite tener una idea general de la capacidad estructural para soportar el tránsito durante su vida útil representada en el valor de N (Número de ejes equivalentes de carga) y quizá obtener algunos indicios de posibles ahorros en costos de conservación de los pavimentos, razones fundamentales para apoyar e incentivar la implementación del método Superpave como nuevo diseño de las mezclas asfálticas en caliente.

The SHRP (Strategic Highway Research Program) through the new design method of hot asphalt mixtures 'Superpave' has promoted the development of researches in order to get more durable and resistant asphalt mixtures that show a superior performance. Then, it is important to know the effort and deformation condition that are produced when modeling a pavement structure with asphalt layers made up of asphalt mixtures designed with different methods (Marshall and Superpave) and therefore, with a different dynamic characterization (fatigue laws, dynamic modules, and deterioration answers). This modeling allows us to have a general idea of the structural capacity to endure traffic throughout its life cycle represented by N value (Number of equivalent loads axis) and perhaps to obtain some hints of possible savings in pavement preservation costs which are basic reasons to support and stimulate the implementation of the Superpave Method as a new design of the hot asphalt mixtures.

RESILIENT BEHAVIOR OF GRANULAR MATERIALS IN FLEXIBLE PAVEMENTS: STATE OF THE ART

Los vehículos que circulan sobre una estructura de pavimento inducen ciclos de carga y descarga que generan dentro de las capas granulares deformaciones recuperables (resilientes) y permanentes (plásticas). La ingeniería de pavimentos ha venido desarrollando estudios desde la década de los 60 con el fin de intentar comprender el comportamiento elastoplástico que experimentan materiales granulares cuando conforman capas de base y subbase en estructuras flexibles. La mayor parte de las investigaciones que se han realizado en esta área se han concentrado en estudiar su comportamiento resiliente. El estado del conocimiento de estudios desarrollados para medir la respuesta resiliente y la deformación permanente en materiales granulares es presentado en dos artículos por separado. En este primer artículo se presenta la forma como ha sido estudiado el comportamiento resiliente de materiales granulares y se discuten los factores que influyen en dicho comportamiento. Al final del artículo se presenta la evolución de las ecuaciones matemáticas desarrolladas a partir de resultados de estudios teóricos y experimentales. Un estado del conocimiento sobre el fenómeno de deformación permanente es presentado en un segundo artículo.

When vehicles move on a pavement structure, they induce load cycles that generate resilient and permanent strains inside granular layers. Since the 60's, pavement engineering has developed studies in order to understand the elasto-plastic behavior that granular materials experiment on base and sub-base layers of flexible pavements. Most of the researches that have been made in this area have concentrated in studying their resilient behavior. A state of the art about the behavior of granular materials in flexible pavements is presented in two separate papers. This first paper tries on resilient stress-strain characteristics of such materials. The mathematical equations found in the literature to predict the resilient behavior are listed, and their advantages and shortcomings are reviewed. The permanent strain characteristics of unbound aggregates are considered in another paper.

MECHANICAL RESISTANCE OF HOT THICK MIXTURES MADE WITH ASPHALT MODIFIED WITH POLYVINYL CHLORIDE, POLYCLORURE (PVC) WASTES, HIGH DENSITY POLYETHYLENE (PEAD), AND POLYSTYRENE (PS) EVALUATED IN MARSHALL ASSAY

El presente trabajo buscó evaluar en laboratorio el cambio en la resistencia mecánica que experimentan mezclas asfálticas densas en caliente cuando se adicionan, por vía húmeda, al cemento asfáltico aditivos poliméricos producto de desechos industriales del tipo plastómero (policloruro de vinilo, polietileno de alta densidad y poliestireno). Para tal fin se empleó el ensayo Marshall. De los resultados obtenidos se concluye que la resistencia mecánica de mezclas asfálticas modificadas con desechos del tipo plastómero es mayor en comparación con las convencionales (mezclas que emplean asfaltos sin ningún aditivo).

The main objective of this research Project was to evaluate in a laboratory the change in mechanical strength that dense hot asphalt mixtures go through when waste polymeric additives of plastomeric type (polyvinyl chloride, high density polyethylene and polystyrene) are added to asphalt cement, by 'wet way'. This change was evaluated using Marshall Test. The general conclusion of the experimental results was that modified hot asphalt mixtures present better mechanical behavior than conventional mixtures (mixtures which use asphalt without additives).

DISCRETE AND CONTINUOUS METHODS FOR MODELING FINANCIAL SERIES YIELDING STOCHASTIC VOLATILITY PROBABILITY DENSITY

En este trabajo se consideran los rendimientos diarios de un activo financiero con el propósito de modelar y comparar la densidad de probabilidad de la volatilidad estocástica de los retornos. Para tal fin, se proponen los modelos ARCH y sus extensiones, que son en tiempo discreto, así como un modelo empírico de volatilidad estocástica, desarrollado por Paul Wilmott. Para el caso discreto se muestran los modelos que permiten estimar la volatilidad condicional heterocedástica en un instante t del tiempo, t∈[1,T]. En el caso continuo se asocia un proceso de difusión de Itô a la volatilidad estocástica de la serie financiera, lo cual posibilita discretizar dicho proceso y simularlo para obtener densidades de probabilidad empíricas de la volatilidad. Finalmente se ilustran y se comparan los resultados obtenidos con las metodologías expuestas para el caso de las series financieras S&P 500 de EEUU, el Índice de Precios y Cotizaciones de la Bolsa Mexicana de Valores (IPC) y el IGBC de Colombia.

This work considers daily yields of financial assets in order to model and compare returns stochastic volatility probability density. For such aim, ARCH models and its extensions are proposed - they are in discrete time- as well as an Empirical Stochastic Volatility Model, developed by Paul Wilmott. For the discrete case, models that allow to estimate heteroscedasticity conditional volatility in a time, t, t,t∈[1,T], are shown. In the continuous case, there is an association of an Itô diffusion process to stochastic volatility of the financial series, which allows to write a discretization of this process and to simulate it to obtain empirical probabilistic densities from the volatility. Finally the results are illustrated and compared with methodologies exposed by the case of the financial series S&P 500 of the U.S.A., Index of Prices and Quotations of stock-market Mexican of Values (IPC) and IGBC of Colombia.

STUDY OF ASYMMETRIC AND DAY OF THE WEEK EFFECTS IN 'VIX'^* VOLATILITY INDEX

En este trabajo se estudian los efectos asimétricos y día de la semana en el Índice de Volatilidades VIX de la Chicago Board Option Exchange del 02/01/2003 al 30/03/2007. Se utilizan modelos GARCH asumiendo innovaciones gaussianas, t-student y de la distribución generalizada de los errores (GED). Para las innovaciones gaussianas se utiliza el método de Quasi Máxima Verosimilitud. Se encuentra que un modelo EGARCH(1,1) y un modelo TGARCH con regresores exógenos para el día lunes e innovaciones con distribución GED y t-Student, respectivamente, se ajustan bien a los datos. Ambos modelos indican que existen efectos asimétricos en la serie y que en el día lunes la volatilidad del mercado medida con el VIX es mayor que en los demás días. Dado que en la literatura se encuentra que los días lunes los rendimientos son menores, estos resultados apoyan la hipótesis de que los rendimientos de los activos financieros están correlacionados negativamente con su volatilidad.

In this work, we study asymmetric and day of the week effects in the Chicago Board Option Exchange's Volatility Index -VIX- from 01/02/2003 to 03/302007. We use GARCH models assuming Gaussian, t-Student and Generalized Error Distribution (GED) innovations. To Gaussian innovations, we use the Quasi-Maxima-Likelihood Method. The results show evidence in favor of asymmetric and day of the week effects. An EGARCH model with GED errors and a TGARCH model with t-Student Distribution fit well the data. We used exogenous variables for the mean of the process, representing the first day of the week, to explore the day of the week effects. Our results suggest that on Mondays the market volatility is higher than in other days. This supports the thesis that returns are negatively correlated with volatility.

SHORT TERM INTEREST RATE VOLATILITY: AN EXERCISE FOR COLOMBIAN ECONOMY, 2001-2006

Este artículo analiza diversas metodologías para la modelación de la volatilidad de la tasa de interés a corto plazo. Específicamente se analizarán los resultados que se obtienen a través de la especificación CKLS, heterocedasticidad condicionada y mixta. Los hechos estilizados enseñan que la mejor especificación para describir el proceso generador de la tasa de interés interbancaria en la economía colombiana para el período 2001-2006 es el modelo EGARCH. Se encuentra que las innovaciones positivas en la tasa de interés ocasionan una volatilidad 22,3% mayor que innovaciones negativas de la misma magnitud. Además, el proceso converge a una media no condicionada de 7,11% con una corrección diaria del 1,2%. Se encuentra que el modelo ofrece pronósticos relativamente sensatos a un plazo de tres meses.

In this paper, we analyze different methodologies that are used to handle short term interest rate volatility. Specifically, we shall analyze the outcomes that are obtained through three specifications: CKLS, Conditional Heteroscedastic and BHK. The evidence shows that the best specification is reached through the EGARCH model. It is found that positive shocks in the short term interest rate cause a volatility 22.3% higher than negative shock of the same size. Also, the process converges to an unconditioned mean of 7.11% with a correction factor of 1.2% daily. It is found that the model offers good forecast in a period of three months.

BAYESIAN DECISION THEORY IN SIMILARITY CRITERIA USED IN RANGE IMAGES SEGMENTATION

El obtener una imagen segmentada correctamente sigue siendo un asunto sin resolverse. Por lo general los resultados obtenidos por un computador al segmentar una imagen contienen sobre-segmentaciones, sub-segmentaciones y bordes mal definidos. En gran parte, estos inconvenientes recaen sobre el criterio de similitud utilizado por los algoritmos de segmentación. En el presente artículo se hace un análisis de los criterios de similitud más utilizados en la literatura y de la utilización de criterios basados en la teoría de decisión bayesiana.

To obtain a segment image is still not possible. Typically, results obtained by computer programs show over-segmentation and not well-defined edges. Most of these difficulties are believed to be due to similarity criteria used by segmentation algorithms. In this paper, there is an analysis of similarity criteria most used in literature and an analysis of criteria based on Bayesian decision theory.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A RANGE IMAGES DATABASE WITH DECIMATION TO BE VISUALIZED IN THE WEB

Las bases de datos son una herramienta para administrar y almacenar la información, mientras mejor esté distribuida, más fácil y eficiente será el acceso a esta. En la actualidad, y gracias al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos tienen formato electrónico, ya que ofrece un amplio rango de soluciones al problema de almacenar datos. En este artículo, presentamos el diseño de una base de datos para imágenes de rango, basada en el modelo relacional y una metodología de diseño consistente en tres pasos: diseño conceptual, diseño lógico y diseño físico. Dicha base de datos cuenta con acceso vía Web. Un algoritmo de multirresolución fue desarrollado e implementado para mejorar el costo computacional en visualización y renderización, utilizando parámetros de decimación basados en curvatura. Se desarrolló una plataforma Web para el acceso de forma amigable a la base de datos para que se puedan ingresar, actualizar y eliminar modelos, de forma confiable y sencilla. Actualmente, la base de datos cuenta con 40 modelos divididos en 3 categorías: rostros (22), museo (4) y objetos de forma libre (14). El algoritmo de multirresolución usado, arrojó resultados de ahorro en costo computacional hasta del 96%.

Databases are tools to store and manage information, the better they are distributed, the easier and more efficient will its access be. At present, thanks to technological development of fields such as computer science and electronics, most of them have an electronic format, since they offer a wide rank of solutions to the store data problem. In this paper, we present the design and development of a database for range images, based on the relational model and a design methodology consisting of three steps: conceptual design, logical design, and physical design. The data base has a WEB access. A multi-resolution algorithm was developed to improve the time cost in visualization and renderization, by using decimation parameters based on the curvature. A WEB interface was developed in order to provide an easy access, consequently, it is possible to enter, update, and eliminate models on a reliable and simple way. At present, the database counts on 40 models divided in 3 categories: Faces (22), Museum (4) and objects of free form (14). The use of the multi-resolution algorithm allows saving up to 96% of computational cost.

RECONSTRUCTION OF FACES FROM RANGE IMAGES THROUGH COMPACT SUPPORT RADIAL BASIS FUNCTIONS

En este trabajo se muestra la utilización de funciones de base radial de soporte compacto para la reconstrucción tridimensional de rostros. En trabajos anteriores se habían explorado diferentes técnicas y diferentes funciones de base radial para reconstrucción de superficies; ahora presentamos los algoritmos y los resultados de la utilización de funciones de base radial de soporte compacto las cuales presentan ventajas comparativas en términos del tiempo de construcción de un interpolante para la reconstrucción. Se presentan comparaciones con técnicas ampliamente utilizadas en este campo y se detalla el proceso global de reconstrucción de superficies.

In previous works, we have explored several radial basis techniques and functions for the reconstruction of surfaces. We now present the use of compact support radial basis functions for the tri-dimensional reconstruction of human faces. Therefore, we present algorithms and results coming from the application of compact support radial basis functions which have revealed comparative advantages in terms of the amount of time needed for the construction of an interpolant to be used in the reconstruction. We are also presenting some comparisons with techniques widely used in this field and we explain in detail the global process for the surfaces reconstruction.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A COMMUNICATION SYSTEM BASED ON CAN FOR AVIONICS IN A ROBOT MINI-HELICOPTER

La necesidad de diseñar el sistema de comunicaciones para la aviónica de un mini helicóptero robot basada en la arquitectura distribuida CAN es la propuesta presentada. El sistema de comunicaciones involucra los aspectos de hardware y software necesarios para permitir el intercambio de datos sobre una red o bus de aviónica desde los sensores y/o hacia los actuadores con el computador central o computador de vuelo. La principal característica de la arquitectura es que permite escalabilidad en la agregación de nuevos dispositivos, garantizando los requerimientos temporales necesarios para la adquisición de datos. Se presentan resultados de intercambio de datos sobre la red de aviónica mostrando las frecuencias de operación alcanzadas.

This paper presents the design of the internal communication system for avionics of a robot mini-helicopter based on the CAN distributed architecture. The communication system involves several hardware and software aspects related to data exchange on avionics bus from sensors and actuators with the flight computer. The main characteristic of the architecture is scalability in the addition of new devices, maintaining time requirements for data acquisition. Results of data exchange on the avionics network showing the reached operating update rates for each node are shown.

PREVENTION OF EPILEPTICAL CRISIS USING WAVELET TRANSFORM AND CROSS-CORRELATION

Este artículo describe la detección de actividad precrisis mediante la aplicación de la correlación cruzada junto con la transformada Wavelet. La transformada Wavelet es aplicada a los datos EEG puros para la reducción y pre-procesamiento de las señales. Esta técnica de extracción de características provee las señales simplificadas para ser procesadas por medio de la técnica de correlación cruzada. El análisis ha sido realizado con un grupo de datos tanto precrisis como intercrisis, (incluyendo crisis agudas inducidas y crisis espontáneas recurrentes), con el fin de determinar su sensitividad y especificidad (tasa de falsas predicciones). Son determinados, adicionalmente, el período de ocurrencia de crisis y el horizonte de previsión de crisis.

This paper describes the detection of a pre-crisis activity through the application of Cross-Correlation together with the Wavelet Transform. The Wavelet Transform is applied in the data reduction and pre-processing of signals. This feature extract technique provides the simplified signals to process by means of the Cross-Correlation technique. The analysis with a group of pre-crisis and inter-crisis data (including both induced acute crises and recurrent spontaneous crises), to determinate its sensitivity and its specificity (False Prediction Rate) has been done. The seizure occurrence period and the seizure prediction horizon are calculated additionally.