Ingeniería y Ciencia

Métodos secantes de cambio mínimo para el problema de complementariedad no lineal

In this work, we introduce a family of Least Change Secant Update Methods for solving Nonlinear Complementarity Problems based on its reformulation as a nonsmooth system using the one-parametric class of nonlinear complementarity functions introduced by Kanzow and Kleinmichel. We prove local and superlinear convergence for the algorithms. Some numerical experiments show a good performance of this algorithm.

En este trabajo generamos una familia de métodos secante de cambio mínimo para resolver Problemas de Complementariedad no Lineal vía su reformulación como un sistema de ecuaciones no lineales no diferenciable usando una clase de funciones de complementariedad propuesta por Kanzow and Kleinmichel. Bajo ciertas hipótesis demostramos que esta familia proporciona algoritmos local y superlinealmente convergentes. Experimentos numéricos preliminares demuestran un buen desempeño de los algoritmos propuestos.

Regresión lineal con errores no normales: Secante Hiperbólica Generalizada

En este trabajo se presenta un estudio del modelo de regresión lineal del tipo y=Θx+e, donde el error tiene distribución Secante Hiperbólica Generalizada (SHG). El método para estimar los parámetros se obtienen mediante una configuración de máxima verosimilitud expresando las ecuaciones no lineales en forma lineal (Verosimilitud Modificada). Los estimadores resultantes son expresiones analíticas en términos de valores de la muestra y, por lo tanto, son fácilmente calculables. Mediante la aplicación de varios tipos de datos, se muestra la metodología descripta anterior, y se obtienen modelos plausibles frente a las verdaderas distribuciones subyacentes de los datos.

This paper presents a study of the model of linear regression of the type y=Θx+e, where the error has generalized hyperbolic secant distribution (GHS). The method to estimate the parameters are obtained by setting maximum likelihood expressing the non-linear equations in linear form (modified likelihood). The resulting estimators are analytical expressions in terms of values of the sample and, therefore, are easily calculables. Through the application of various types of data, the methodology described above is shown, and plausible models against the true underlying distributions of data are.

Optimización de manipulabilidad y consumo eléctrico mediante el Algoritmo Heurístico de Kalman en manipuladores seriales

En el presente trabajo se plantea una metodología de planeación de trayectorias para manipuladores seriales antropomórficos de seis grados de libertad y muñeca esférica enfocada en la minimización del consumo eléctrico y maximización de la manipulabilidad. Para lograr tal fin se expone un algoritmo de optimización el cual tiene como base el Algoritmo Heurístico de Kalman (AHK), cuya finalidad es encontrar la trayectoria óptima según la función multi-objetivo propuesta dentro de un espacio esférico simplificado propuesto. El algoritmo de optimización se evalúa mediante el análisis del comportamiento de dos trayectorias en el manipulador PUMA 560, simuladas en un programa desarrollado en la aplicación de Visual Basic perteneciente al software Autodesk Inventor. planeación de trayectorias; robótica; optimización.

In the present work a path planning methodology for serial anthropomorphic manipulator with six degrees of freedom with spherical wrist focused on minimizing power consumption and maximizing the manipulability is proposed. To achieve this end, an optimization algorithm is developed which is based on the Heuristic Kalman Algorithm (HKA), and aims to find the optimal path according to the proposed multi-objective function within a proposed simplified spherical space. The optimization algorithm is evaluated by analyzing the behavior of two paths in the PUMA 560 robot, simulated in a program developed in Visual Basic belongs to Autodesk Inventor software.

Una arquitectura para el diseño conceptual de vehículos para exploración subacuática

Este artículo presenta una arquitectura para el diseño conceptual de vehículos subacuáticos operados remotamente (ROV). La arquitectura propuesta está basada en una revisión extensa de literatura y la experiencia obtenida durante 20 años con el desarrollo de tres sistemas ROV diseñados para misiones de inspección subacuática. El ROV se divide en cinco subsistemas: vehículo, estación en superficie, interfaz superficie/vehículo, sistema de control y software. Para cada uno de estos subsistemas se definen funciones y tareas, se enuncian componentes, se establecen interrelaciones con otros subsistemas y se plantean alternativas comúnmente utilizadas. La delimitación de los subsistemas desde el diseño conceptual busca evitar problemas en las fases avanzadas del desarrollo del sistema robótico de exploración.

This paper addresses an architecture for the conceptual design of remotely operated vehicles (ROV). The proposed architecture is based in an extensive literature review and the experience acquired during 20 years with the development of three ROV systems that where designed for underwater inspection. The ROV is divided into five subsystems: vehicle, surface station, surface/vehicle interface, control system, and software. For each subsystem, functions and tasks are defined, components are listed, interrelations with other subsystems are established, and commonly used alternatives are proposed. The subsystem's division used for the conceptual design process allows one to avoid problems in the advanced stages of the robotic exploration system development.

Diseño y construcción de un teslámetro digital embebido para la caracterización magnética de materiales

Se presenta el diseño, construcción y validación de un teslámetro digital embebido para uso en experimentos de caracterización magnética de materiales por métodos inductivos y estáticos. El teslámetro se compone de un transductor de efecto Hall THS119 de tipo planar, con salida diferencial y ajustable a diferentes rangos de medida, un amplificador de instrumentación INA129P con ganancia ajustable y un microcontrolador PIC16F873A con convertidor ADC de 10 bits para el procesamiento digital de los datos, visualización de las medidas en una pantalla de cristal líquido, almacenamiento y transferencia de los datos al computador vía puerto serie. El sistema es adaptable a transductores de campo magnético con salida simple o diferencial y con diferentes rangos de medida; es sensible a cambios en la intensidad y la polaridad del campo magnético aplicado y cuenta con una sensibilidad efectiva de 5,0 V/T e incertidumbre de 0.5 10−3T para el transductor de efecto Hall THS119. El prototipo desarrollado fue comparado con un teslámetro comercial PHYWE 13610.90.

We present the design, construction and validation of an embedded digital teslameter, intended for use in experiments of magnetic materials characterization by inductive and static methods. The teslameter consists of a planar type Hall effect transducer THS119, with differential output and adjustable measuring range, an INA129P instrumentation amplifier with adjustable gain, a microcontroller PIC16F873A with ADC converter of 10-bits for digital processing, data storage and data transfer to the computer via serial port; and a liquid crystal display to visualize the measurements. The system is adaptable to magnetic field transducers with single or differential output and with different measuring ranges; is sensitive to changes in the intensity and the polarity of the applied magnetic field and has an effective sensitivity of 5.0 mV/mT and uncertainty of 0.5−3T for the THS119 Hall effect transducer. The prototype teslameter was compared with a commercial teslameter PHYWE 13610.90.

Procedimiento para el cálculo de circuitos en el modelado del flujo en intercambiadores de calor de aletas y tubos

En este trabajo se presenta un procedimiento general para la simulación del comportamiento del flujo en los intercambiadores de tubos y aletas con una gran flexibilidad en el manejo de la información. Este procedimiento está basado en el uso de Programación Orientada a Objetos y específicamente al uso de C++, esto debido a todas las ventajas de este tipo de programación. La entrada de datos se lleva a cabo por medio de archivos, de forma que programas de terceros puedan generar la configuración del intercambiador y permitir calcular el intercambiador en forma paramétrica. Los resultados para el análisis se presentan en tres formatos diferentes: valores separados por comas (CSV), texto plano estructurado y autodocumentado (XML) y un formato para la visualización gráfica de resultados (VTK).

This paper presents a general method for simulating the flow behavior in the fin-and-tube heat exchangers with high flexibility in handling the information. This procedure is based on the use of Object-Oriented Programming and specifically using C++, this because of all the advantages of this type of programming. Data entry is carried out by files, so that third-party programs can generate configuration and permit calculation in parametric form. The results for the analysis are presented in three different formats: comma separated value (CSV), structured plain text and self-documenting (XML) and a graphical display of results (VTK).

Efecto de los Sólidos Suspendidos Volátiles del Licor Mezclado en el ensuciamiento de las membranas durante la operación de un Bioreactor con Membranas a corto y largo plazo

The aim of this study was to examine the impact of different Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS) concentrations on membrane fouling, in a submerged Membrane Bioreactor (MBR) at short and long-term MBR operation for wastewater treatment. Three laboratory-scale in a submerged MBR system were operated under critical flux, sub-critical flux, and an intermittent suction time and backwashing conditions. At short-term MBR operation with mixed liquors of 4,200 and 6,150 mg MLVSS L−1, the hydraulic resistance of membranes followed a same trajectory with averages of 5.0E+12 m−1, whereas for 7,940 mg MLVSS L−1, a high resistance of up to 1.7E+13 m−1 was obtained. The result showed that high biomass concentrations decreased to permeability due to a bio-layer formed in the membrane surface and high Extracellular Polymeric Substance (EPS).

El objetivo del estudio fue examinar el impacto de diferentes concentraciones de sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en el ensuciamiento de las membranas en un bio-reactor con membranas sumergidas (BRMS) en periodos cortos y largos de operación durante el tratamiento del agua residual. Tres BRMS a escala laboratorio fueron operados bajo condiciones críticas, sub-críticas y condiciones de succión intermitente y retrolavados. En cortos tiempos de operación de los BRMS con concentraciones de licor mezclado de 4,200 y 6,150 mg SSVLM L−1, la resistencia hidráulica de las membranas se comportó de manera similar con un promedio de 5.0E+12 m−1 , mientras para una concentración de 7,940 mg SSVLM L−1, su obtuvo una alta resistencia con valores de 1.7E+13 m−1. Los resultados mostraron que con concentraciones altas de biomasa la permeabilidad de las membranas disminuye debido a la formación de una biopelícula en la superficie de las membranas y a la presencia de Sustancia Poliméricas Extracelulares (SPE).

Simulación de eventos discretos y líneas de balance, aplicadas al mejoramiento del proceso constructivo de la cimentación de un edificio

El objeto de este trabajo fue establecer propuestas de mejoramiento al proceso de planeación de tiempos y costos en la etapa de cimentación de un edificio, a partir de la integración de herramientas como simulación de eventos discretos, programación con líneas de balance y metodologías Building Information Modeling - BIM. A partir de mediciones en campo se levantó información para la elaboración de un modelo de simulación de eventos discretos que imitara el proceso constructivo real. Se propusieron y modelaron alternativas de mejora, a partir de los principios de la filosofía Lean Construction y la programación de líneas de balance encontrando reducciones en tiempo y costo. También se realizó la animación virtual de las alternativas a partir de metodologías BIM. Se concluye que la integración de las herramientas utilizadas es de gran utilidad en la planeación y toma de decisiones en un proyecto civil.

The objective of this study is to propose a new method to enhance the time- and cost-planning process for the construction of building foundations via integration of discrete-event simulation, line-of-balance diagram, and Building Information Modeling (BIM) tools. In order to calibrate a discrete-event simulation model, field measurements of workflow, resource consumption, activity duration, and restrictions were obtained from real construction projects. Based on Lean Construction methods and line-of-balance diagrams, which allow reduction in time and cost, a number of planning alternatives were proposed. In addition, virtual animation of such alternatives was performed through BIM methodologies. It is concluded that planning tool integration is a robust technique for planning and decision-making in civil engineering projects.

Necesidad de revisión de cargas y factores parciales de la NSR-10 para el diseño de estructuras sometidas a acciones de viento

Este artículo expone la necesidad de adelantar la revisión de los factores parciales, así como de los valores de velocidad de diseño para las cargas de viento provistos por la NSR-10. Empleando métodos de confiabilidad y la información disponible sobre la velocidad del viento en Colombia se demuestra que los diseños que se obtienen al emplear los factores parciales y el mapa de amenaza eólica prescritos por la NSR-10 carecen de uniformidad en su nivel de seguridad (índice de confiabilidad). También se prueba que no es posible determinar un factor parcial γW para la carga de viento que al ser usado junto con el mapa eólico de la normativa actual garantice uniformidad en la seguridad de las estructuras. Además de esto, se exponen argumentos técnicos y socieconómicos a favor de una revisión conjunta de las velocidades y factores parciales que considere las características eólicas y la realidad colombiana y que conduzca al reajuste de estos valores.

This article discusses the need for review of the partial safety factors, as well as the design wind speeds for wind loads provided by the NSR-10. By using reliability methods and available information about the wind speed in Colombia, it is shown that the designs obtained by using the partial safety factors and wind hazard map of Colombia prescribed by the NSR-10 lack uniformity on its security level (reliability index). It is also proven that it is not possible to find a partial safety factor for winds loads capable of ensuring uniformity on the safety level of structures when used with the wind map of current legislation. Finally, technical and socioeconomical considerations are given in favor of a joint review of wind speed and partial safety factors, more consistent with wind characteristics and the socioeconomical situation in Colombia.

Fabricación de bloques de tierra comprimida con adición de residuos de construcción y demolición como reemplazo del agregado pétreo convencional

El presente artículo plantea una alternativa que contribuye a dar un paso hacia el ciclo continuo Reciclaje-Fabricación-Uso-Reciclaje, a partir de contemplar la posibilidad de entender los residuos como materia prima de nuevos procesos, disminuyendo a su vez la extracción de materiales. Para ello se propone la fabricación de bloques de tierra comprimida a partir de la utilización de la tierra resultante del proceso de excavación y la adición de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) como agregado, sustituyendo la totalidad del agregado tradicionalmente utilizado. Los bloques con adición RCD, cumplieron con las especificaciones físicas y mecánicas establecidas por la Norma Técnica Colombiana.

The present article suggests an alternative that contributes to give a step towards the continuos cycle of Recycling-Fabrication-Use-Recycling from considering the possibility of understating debris as a raw material for new processes, thus reducing the extraction of materials. To that end this article suggests the fabrication of compressed earth blocks from the use of the resulting earth from construction and demolition (C&D) debris as aggregates, this way substituting the use of traditional aggregates completely. Blocks with RCD addition comply with the physical and mechanical specifications established by the Colombian technical standard.

Compresión de datos sísmicos usando algoritmos lifting-wavelet 2D

Different seismic data compression algorithms have been developed in order to make the storage more efficient, and to reduce both the transmission time and cost. In general, those algorithms have three stages: transformation, quantization and coding. The Wavelet transform is highly used to compress seismic data, due to the capabilities of the Wavelets on representing geophysical events in seismic data. We selected the lifting scheme to implement the Wavelet transform because it reduces both computational and storage resources. This work aims to determine how the transformation and the coding stages affect the data compression ratio. Several 2D lifting-based algorithms were implemented to compress three different seismic data sets. Experimental results obtained for different filter type, filter length, number of decomposition levels and coding scheme, are presented in this work.

Diferentes algoritmos para compresión de datos sísmicos han sido desarrollados con el objetivo de hacer más eficiente el uso de capacidad de almacenamiento, y para reducir los tiempos y costos de la transmisión de datos. En general, estos algoritmos tienen tres etapas: transformación, cuantización y codificación. La transformada Wavelet ha sido ampliamente usada para comprimir datos sísmicos debido a la capacidad de las ondículas para representar eventos geofísicos presentes en los datos sísmicos. En este trabajo se usa el esquemaLifting para la implementación de la transformada Wavelet, debido a que este método reduce los recursos computacionales y de almacenamiento necesarios. Este trabajo estudia la influencia de las etapas de transformación y codificación en la relación de compresión de los datos. Además se muestran los resultados de la implementación de diferentes esquemas lifting 2D para la compresión de tres diferentes conjuntos de datos sísmicos. Los resultados obtenidos para diferentes tipos de filtros, longitud de filtros, número de niveles de descomposición y esquemas de compresión son presentados en este trabajo.