Revista EIA

MODELING TREE CONTRIBUTION IN SUSCEPTIBILITY ANALYSIS OF SHALLOW LANDSLIDES

RESUMEN En este artículo se realiza un análisis de susceptibilidad a ocurrencia de deslizamientos superficiales en un terreno montañoso tropical. Se emplea un método que permite modelar grandes áreas de terreno, cuantificando la contribución de los árboles a la estabilidad mediante tres parámetros principales: interceptación de lluvia, refuerzo aportado por las raíces y sobrecarga debida a su peso. Se utiliza un modelo de interceptación para determinar la lluvia disponible para infiltración y su distribución temporal durante la misma. Se describen los modelos hidrológicos de TRIORS asociados a las condiciones iniciales de simulación, para estimar la variación de la presión de poros en profundidad. Esta variable se incluye en un modelo revisado de estabilidad de talud infinito, el cual considera los términos del refuerzo aportado por las raíces y la sobrecarga, evaluando la estabilidad en términos del factor de seguridad (FS) en toda una cuenca. Se simulan diferentes escenarios de densidad arbórea en una cuenca del Valle de Aburrá y se comparan los resultados con una modelación realizada sin considerar el efecto de los árboles en la estabilidad. Los resultados obtenidos mostraron valores de FS < 1 (se predice falla con la ocurrencia del evento de lluvia simulado) en una zona delimitada por su nula presencia arbórea. El 26 de octubre de 2016, meses después de concluida la investigación y presentado el artículo a la Revista EIA, se desencadenó un deslizamiento superficial en la zona estudiada (municipio de Copacabana, deslizamiento en la Autopista Medellín-Bogotá K12+200, en la vereda El Cabuyal), lo cual indica que la metodología presentada puede ser una herramienta útil para la predicción de deslizamientos superficiales.

ABSTRACT In this paper an assessment of shallow landslides susceptibility in a tropical and mountainous terrain is made. A method that allows to model slope stability over large areas is used. Tree contribution is quantified by means of three parameters: rainfall interception, root reinforcement and tree surcharge. A rainfall interception model is used to determine the rain available for infiltration and its temporal distribution during the simulation. The hydrological models included in TRIGRS are described, which allows to determine the pore water pressure depending on the initial conditions. This pore water pressure is used in the revised infinite slope stability model, along with root reinforcement and tree surcharge, in order to determine the slope stability in terms of a factor of safety (FS) for an entire basin. Different scenarios of tree density are modeled in a basin of the Valle de Aburra and the results are compared with a model performed without considering the effects of trees on the stability. The results obtained showed values of FS < 1 (predicting failure with the occurrence of the simulated rainfall event) in the delimited area due to the null presence of trees. On the 26th October 2016, months after the investigation was concluded and the paper submitted to Revista EIA, a shallow landslide occurred in the studied area (municipality of Copacabana, landslide on the Medellín-Bogotá Highway K12+200, in the El Cabuyal zone), indicating that the proposed methodology can be a useful tool for the prediction of shallow landslides.

RESUMO Utilizou-se um método para modelar a suscetibilidade à ocorrência de deslizamentos superficiais em grandes áreas de terra, quantificando a contribuição das árvores na estabilidade de taludes mediante três parâmetros principais: interceptação de chuva, o reforço fornecido pelas raízes e a sobrecarga devido ao seu peso. Foi usado um modelo de interceptação para determinar a infiltração da chuva disponível e sua distribuição temporal. Foram descritos os modelos hídricos com a utilização de TRIGRS, de acordo com as condições iniciais com o propósito de estimar a pressão dos poros. Esta variável foi incluída no modelo de estabilidade de taludes infinitos o qual considera os parâmetros reforço das raízes e sobrecarga, permitindo modelar a estabilidade em termos de segurança em toda uma bacia. Modelaram-se diferentes cenários de densidade de árvores em uma bacia do Valle de Aburrá e os resultados foram comparados com uma modelagem sem considerar o efeito das árvores na estabilidade. Os resultados obtidos mostraram valores de FS <1 (prevê-se que falhar com a ocorrência de um evento de precipitação simulada) em uma área delimitada devido à presença nula de árvores. O 26 de outubro de 2016 após conclusão da investigação e do documento enviado à Revista EIA, ocorre um deslizamento superficial de terra nessa área (município de Copacabana, na rodovia de Medellín-Bogotá K12 + 200, na zona El Cabuyal), podendo ser esta uma indicação de que a metodologia utilizada em esta investigação é uma ferramenta útil para a previsão de deslizamentos superficiais.

CHEMICAL, PHYSICAL AND MICROBIOLOGICAL CHARACTERIZATION OF TWO CUBAN STILLAGE

RESUMEN En la presente investigación se realizó la caracterización química, física y microbiológica de las vinazas resultantes de la producción de etanol y aguardiente a partir de miel final, de dos destilerías cubanas: Héctor Molina y San José. Se determinaron parámetros de importancia para evaluar la calidad de las mismas, como son demanda biológica de oxígeno (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO), potasio, hierro, coliformes totales y termotolerantes, entre otros. Las destilerías Héctor Molina y San José presentaron similitud en cuanto a: pH, DBO5 y DQO. La valoración estadística que se realizó arrojó que existen diferencias significativas entre las variables DBO5, DQO, NO3 -, PO4 3-, SO4 2-, Mg2+, Na+, K+, Ag, Ba, Mn, Ni, Cr, Ca y sólidos sedimentables. Además se comparó con la Norma Cubana 27:2012, encontrándose que las variables: DBO5, DQO, conductividad eléctrica, pH y temperatura no cumplen con los límites máximos permisibles reportados por esta.

ABSTRACT In this research the chemical, physical and microbiological characterizations of vinasse from ethanol and rum production at Hector Molina and San José distilleries were performed. Molasses were used as raw material. Important parameters were determined for the evaluation of their qualities. Some of them were: Biological oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD), potassium, iron, total coliforms and thermotolerant coliforms. Distilleries Hector Molina and San José presented similarity, comparing pH, (BOD5) and COD. Statistical evaluation was performed showing that there are significant differences between both distilleries for the variables:BOD5, COD, NO3-, P04 3-, S04 2-, Mg2+, Na+, K+, Ag, Ba, Mn, Ni, Cr, Ca and settleable solids. Those values were compared with the Cuban Standard 27: 2012, finding that (BOD5), COD, electrical conductivity, pH and temperature do not comply with the maximum permissible levels reported.

RESUMO Nesta pesquisa a caracterização química, física e microbiológica da vinhaça da produção de etanol a partir de melaço e rum, destilarias Hector Molina e San Jose ocorreu. Parâmetros importantes foram determinados para a qualidade deles, como demanda biológica de oxigênio (DBO5), demanda química de oxigênio (DQO), potássio, ferro, coliformes totais, termotolerantes, entre outros. Destilarias Hector Molina e San José apresentou similaridade de pH, (DBÜ5) e COD. A avaliação estatística foi realizada que mostrou que há diferenças significativas entre as variáveis NO3 -, PO4 3, DQO, sólidos sedimentáveis, Ag, Ba, Mg 2+, Na +, K +, Mn, Ni, Cr, SO4 2-, Ca e DBO. Além disso, em comparação com o Internacional Standard 27: 2012, descobrindo que as variáveis: (DBO5), DQO, condutividade elétrica, pH e temperatura não cumpram os níveis máximos admissíveis relatados por isso.

MATHEMATICAL MODEL OF LETHALITY AGAINST BACILLUS ATROPHAEUS IN STERILIZATION PROCESSES OF MEDICAL DEVICES WITH ETHYLENE OXIDE

RESUMEN La esterilización de dispositivos médicos con óxido de etileno tiene como objetivo eliminar toda forma de vida que pueda tener contacto con los tejidos corporales, destruyendo la contaminación microbiana que podría dar lugar a la transmisión de enfermedades. La esterilización con óxido de etileno se realiza a bajas temperaturas y se aplica a los dispositivos médicos que no pueden ser esterilizados con vapor de agua. A demás de ser un proceso costoso, la esterilización con óxido de etileno presenta algunas desventajas al ser implementada con ciclos de tiempos prolongados, convirtiéndose en un factor de riesgo para los pacientes y el personal médico. El presente estudio propone un modelo matemático para medir y predecir la tasa de letalidad en procesos de esterilización de dispositivos médicos con OE en función de la concentración de óxido de etileno, humedad relativa, presión, temperatura de trabajo y el tiempo de exposición del dispositivo con óxido de etileno. El modelo matemático propuesto describe un comportamiento cinético de primer orden, para un numero de esporas de Bacillus arthophaeus de 3.5x106, una concentración de óxido de etileno de 700 ppm, una temperatura ambiente de 23 °C, una temperatura de trabajo de 60 °C, una humedad relativa del 60 % y una presión de trabajo 0.490 atm.

ABSTRACT Sterilization of medical devices with ethylene oxide aims to eliminate all forms of life that may have contact with body tissues, destroying microbial contamination that could lead to disease transmission. Ethylene oxide sterilization is performed at low temperatures and it's applied to medical devices that cannot be steam sterilized. Besides being an expensive process, Ethylene oxide sterilization has some disadvantages when implemented with prolonged time cycles, becoming a risk factor for patients and medical staff. This study proposes a mathematical model to measure and predict the lethal rate in the process of ethylene oxide sterilization of medical devices based on its concentration, relative humidity, pressure, working temperature and exposure time of the device to the ethylene oxide. The proposed mathematical model describes a first-order kinetic behavior, for a number of spores of Bacillus arthophaeus of 3.5x106, a concentration of ethylene oxide of 700 ppm, an ambient temperature of 23°C, a working temperature of 60 °C, a relative humidity of 60 % and a pressure 0.490atm.

RESUMO Esterilização de dispositivos médicos com óxido de etileno visa eliminar todas as formas de vida que possa ter contacto com os tecidos do corpo, destruindo a contaminação microbiana que poderia levar a transmissão da doença. esterilização por óxido de etileno é realizada a baixas temperaturas e é aplicado a dispositivos médicos que não podem ser esterilizados por vapor. Além de ser um processo caro, esterilização por óxido de etileno tem algumas desvantagens quando implementado com ciclos de tempo prolongados, tornando-se um fator de risco para os pacientes e pessoal médico. Este estudo propõe um modelo matemático para medir e prever a taxa letal no processo de esterilização por óxido de etileno de dispositivos médicos com base na sua concentração, a humidade relativa, a pressão, a temperatura de trabalho e tempo de exposição do dispositivo ao óxido de etileno. O modelo matemático proposto descreve um comportamento cinético de primeira ordem, para um número de esporos de Bacillus arthophaeus de 3.5x106, uma concentração de óxido de etileno de 700 ppm, com uma temperatura ambiente de 23 ° C, uma temperatura de funcionamento de 60 ° C, uma humidade relativa de 60% e um 0.490atm pressão.

LOGISTICS MODELS APPLIED IN THE URBAN GOODS DISTRIBUTION

RESUMEN Este artículo presenta una clasificación de los modelos logísticos que se han desarrollado para dar solución a los problemas de integración, coordinación, sostenibilidad y movilidad que surgen en la distribución urbana de mercancías (DUM). La búsqueda de la mejora y optimización de los procesos en los sistemas de distribución de bienes y servicios en zonas urbanas ha crecido en los últimos años debido al aumento de la población y el incremento de la congestión vehicular, que se dan en las grandes ciudades, dificultando el logro de objetivos comunes entre los diferentes actores en DUM entre otros, por la alta complejidad que se presenta. Para este artículo, se realizó una revisión amplia y actualizada en la literatura científica sobre el tema, posteriormente se realizó una categorización de los modelos utilizados en la DUM y las técnicas utilizadas en estos modelos, por último se presentan las tendencias actuales y posibles soluciones futuras en el modelado de los problemas en esta área de investigación.

ABSTRACT This paper shows a classification of logistic models that have been developed to solve the problems of integration, coordination, sustainability and mobility that arise in the urban goods distribution (DUM). The search for improvement and optimization of the processes in the distribution systems of goods and services in urban areas has spread out in recent years due to population growth and the increment of vehicular congestion that occur in large cities, making difficult the achievement of common objectives among the different actors in DUM among others, due to the high complexity that is presented. For this paper, a broad and updated review was made in the scientific literature on the subject, afterwards a categorization of the models used in the DUM and the techniques used in these models was carried out, finally presenting the current tendencies and possible future solutions in the modeling problems in this research area.

RESUMO Este artigo apresenta uma classificação dos modelos logísticos que foram desenvolvidos para resolver os problemas de integração, coordenação, sustentabilidade e mobilidade que surgem na distribuição urbana de mercadorias (DUM). A busca pela melhoria e otimização de processos em sistemas de distribuição de bens e serviços em áreas urbanas tem crescido nos últimos anos devido ao crescimento populacional e aumento do congestionamento do tráfego, que ocorrem nas grandes cidades, dificultando a realização de objetivos comuns entre os diferentes intervenientes nas DUM entre outros, a alta complexidade apresentada. Para este artigo, uma revisão abrangente e atualizado foi realizado na literatura científica sobre o assunto, em seguida, uma categorização dos modelos utilizados na DUM e técnicas utilizadas nestes modelos foi realizada, finalmente, as tendências atuais e possíveis soluções futuras são apresentados modelagem dos problemas nesta área de investigação.

ABSORPTION OF TWO PHOTONS IN QUANTUM WELLS FORMED WITH ALUMINUM DUMPED GaAs

RESUMEN En este trabajo mostramos como la absorción de dos fotones es modificada debido a la fracción molar de aluminio dopante presente en los pozos cuánticos formados con arseniuro de galio. Se realizó el estudio teniendo en cuenta el índice de refracción que depende de la fracción molar de aluminio dopante y de la longitud de onda de la luz que incide sobre los pozos. Los resultados sugieren como manipular los parámetros de diseño para mejorar el desempeño de un dispositivo foto-detector idóneo para longitudes de onda de 1.310 nm y 1.550 nm.

ABSTRACT In this work we show how the absorption of two photons is modified due to the molar fraction of aluminum dopant present in the quantum wells formed with gallium arsenide. The study was performed taking into account the refractive index that depends on the mole fraction of aluminum dopant and the wavelength of light that hits the wells. The results suggest how to manipulate the design parameters to improve the performance of a photo-detector device suitable for wavelengths of 1.310 nm and 1.550 nm.

RESUMO Neste trabalho como absorção de dois fotões é modificado devido à fracção de moles de dopante de alumínio presente nos poços formados quânticos de arsenieto de gálio. o estudo considerando o índice de refracção depende da fracção de moles de dopante de alumínio e o comprimento de onda da luz incidente sobre os poços foi realizada. Os resultados sugerem como manipular os parâmetros de concepção para melhorar o desempenho de um dispositivo fotodetector adequado para comprimentos de onda 1.310 nm e 1.550 nm.

REFECTION COEFFICIENT EFFECTS ON MICROSTRIP PATCH ANTENNA DUE TO THE CHANGES OF POSITION OF SLOT PLACED ON ITS RADIATING PATCH

RESUMEN Este trabajo propone analizar los cambios en las frecuencias de resonancia de una antena de microcinta inducidos por una ranura grabada en la capa radiante, donde el objetivo es encontrar una relación clara entre los cambios en la frecuencia de resonancia debido a la posición y orientación de la ranura. Se utilizó un software numérico basado en Elementos Finitos para simular barridos paramétricos, lo que permitió identificar un patrón de cambio de la respuesta del coeficiente de reflexión de la antena. Los resultados muestran que las variaciones en la frecuencia de resonancia fundamental y los modos de resonancia de orden superior dependen de la orientación y posición de la ranura. La relación entre las frecuencias de resonancia y la posición y orientación de la ranura se describió por medio de modelos matemáticos, los cuales permiten sintonizar dichas frecuencias por medio de los parámetros geométricos de la ranura. Asimismo, se establece que los modos de resonancia (TM*) se afectan de acuerdo con la orientación de la ranura. Además, se presenta una alternativa de diseño de antenas multibanda.

ABSTRACT This work proposes to analyze changes in the resonance frequencies of patch antenna induced by a slot on the radiant coat, where to find a clear relationship between changes in resonance frequency due to the position and orientation of the slot is the objective. We used a numerical software based on Finite Element method in order to simulate parametric sweeps of slot geometry, then it allowed us to identify a pattern of change in the response of the coefficient of reflection (S11) of the antenna. The results showed that variations in the fundamental resonance frequency and the resonance of higher-order modes depend on the orientation and position of the slot. The relationship between the resonance frequencies and the position and orientation of the slot was described by means of mathematical models, which allow to tune frequencies by means of geometric parameters of the slot such orientation and position. Also, it established that the modes of resonance (TM*) are affected according to the orientation of the slot. In addition, it is an alternative to multi-band patch antennas design.

RESUMO Este trabalho propõe-se analisar as alterações nas frequências de ressonância de uma antena de microstrip induzida por uma ranhura no casaco radiante, o objetivo é encontrar uma clara relação entre mudanças na frequência de ressonância devido a posição e orientação da ranhura. Nós usamos um número baseado em software de elementos finitos para simular varreduras paramétricas, isto permitiu identificar um padrão de mudança da resposta do coeficiente de reflexão da antena. Os resultados mostram que as variações na frequência de ressonância fundamental e os modos de ressonância de ordem superior dependem da orientação e posição da ranhura. A relação entre as frequências de ressonância e a posição e orientação da ranhura descreveu-se por médio de modelos matemáticos, os quais permitiram sintonizar ditas frequências através dos parâmetros geométricos da ranhura. Assim mesmo, estabeleceu-se que os modos de ressonância (TM*) se afetam de acordo com a orientação da ranhura.

REVIEW- EFFECT OF THE VULCANIZATION SYSTEM IN THE CROSSLINKED AND IN THE CHEMICAL VULCANIZATION REACTION OF NATURAL RUBBER

RESUMEN Se presenta una revisión sobre el efecto del sistema de vulcanización en la estructura formada durante la reacción de vulcanización, en la cinética de la reacción y en las propiedades de formulaciones que emplean caucho natural. Se encontró que aún existen aspectos por investigar dada la variedad de acelerantes, proporciones acelerante/azufre, tipos de caucho natural y formulaciones que emplean caucho natural. La mayor parte de la literatura evalúa la reacción de vulcanización mediante reometría de vulcanización y calorimetría diferencial de barrido (DSC), pero estas técnicas no permiten identificar el tipo de enlaces sulfídicos formados ni la densidad de enlaces entrecruzados. La temática es de gran interés científico e industrial pues el caucho natural es el caucho más comercializado a nivel mundial, y su vulcanización se realiza en la gran mayoría de las formulaciones empleando azufre como agente entrecruzante.

ABSTRACT This work presents a review on the effect of the vulcanization system on the crosslinked structure formed during vulcanization reaction and the properties of natural rubber-based materials. These topics have been subject of research because of the wide variety of accelerants, accelerant/sulphur ratios, types of natural rubber and natural rubber-based formulations. Most of the studies use rheometry and differential scanning calorimetry (DSC) for evaluating natural rubber vulcanization, but both techniques do not provide information about the type of sulfidic crosslinks or the crosslinks density. The theme is of great scientific and industrial interest because natural rubber is the most traded rubber worldwide, and its vulcanization is carried out in the vast majority of formulations using sulfur as crosslinking agent.

RESUMO Este trabalho apresenta uma revisão sobre o efeito do sistema de vulcanização na estrutura formada durante a reação de vulcanização, na cinética da reação e nas propriedades das formulações que utilizam borracha natural. Esses tópicos tem sido objeto de pesquisa devido à grande variedade de acelerantes, proporções acelerante/enxofre, tipos de borracha natural e formulações baseadas em borracha natural. A maioria dos estudos utiliza reometria e calorimetria de varredura diferencial (DSC) para avaliar a vulcanização da borracha natural, mas ambas as técnicas não fornecem informação sobre o tipo de ligações sulfídicas ou a densidade de reticulação. O tema é de grande interesse científico e industrial porque a borracha natural é a borracha mais comercializada em todo o mundo, e sua vulcanização é realizada na grande maioria das formulações usando o enxofre como agente de reticulação.

VALIDATION OF THE USAGE OF PHOTOELASTICITY AS A TOOL FOR THE COURSES OF SOLID MECHANICS

RESUMEN La implementación de la fotoelasticidad digital como herramienta para el mejoramiento de los cursos de Mecánica de Sólidos fue llevada a cabo en este trabajo. Con ese fin, se propone una metodología para un curso Mecánica de Sólidos, que integra un análisis experimental de fotoelasticidad con un enfoque analítico, basado en la teoría de la elasticidad, y un enfoque numérico, a través del método de los elementos finitos, para la evaluación de esfuerzos en campo completo. Esta propuesta, además de verificar la correspondencia entre los diferentes enfoques para la evaluación del campo de esfuerzos, resalta las ventajas de la utilización de la fotoelasticidad en un curso de Mecánica de Sólido. Los resultados que aquí se presentan sobre el uso de la fotoelasticidad replantean la manera convencional en la que se suele enseñar la asignatura de Mecánica de Sólidos.

ABSTRACT The implementation of the digital photoelasticity as a tool for the enhancement of the courses of Solid Mechanics is conducted in this work. To this purpose, a methodology for Solid Mechanics' course is proposed; which integrates an experimental analysis of photoelasticity with an analytical approach, based on the theory of elasticity, and a numerical approach, using the finite elements method, for the assessment of full-field stress values. This proposal, in addition to verify the correspondence among the different approaches to measure the stress field, it also highlights the advantages provided by the use of photoelasticity in a Solid Mechanics' course. The results of the usage of photoelasticity, presented here, reformulate the conventional methodology in which Solid Mechanics is usually taught.

RESUMO A implementação da fotoelasticidade digital como uma ferramenta para o aprimoramento dos cursos de mecânica dos sólidos é conduzida neste trabalho. Para este fim, é proposta uma metodologia para o curso de mecânica dos sólidos; que integra uma análise experimental de fotoelasticidade com uma abordagem analítica, com base na teoria da elasticidade, e uma abordagem numérica, usando o método de elementos finitos, para a avaliação dos valores de campo de total estresse. Esta proposta, além de verificar a correspondência entre as diferentes abordagens para medir o campo de tensões, também destaca as vantagens fornecidas pelo uso de fotoelasticidade em um curso de mecânica dos sólidos. Os resultados do uso da fotoelasticidade, apresentado aqui, reformular a metodologia convencional, em que a mecânica dos sólidos geralmente é ensinada.