Ingeniería y Ciencia

Influence of Si Atoms Insertion on the Formation of the Ti-Si-N Composite by DFT Simulation

Abstract Using Density Functional Theory (DFT) SiN and T iN structures were simulated, in order to study the influence of the silicon atoms insertion in the T iN lattice placed on interstitial and substitutional positions in a face centered cubic (FCC) crystalline lattice. Results showed that the SiN − FCC structure is pseudo-stable; meanwhile the tetragonal struc- ture is stable with ceramic behavior. The T iN − FCCstructure is stable with ceramic behavior similar to SiN − T etragonal. 21% silicon atoms insertion in interstitial positions showed high induced deformation, high polarization and Si− N bond formation, indication an amorphous transi- tion that could lead to the production of a material composed from T iN grains or nano-grains embedded in a Si − N amorphous matrix. When including 21% of silicon atoms, substituting titanium atoms, the distribu- tion showed higher stability that could lead to the formation of different phases of the stoichiometric Ti1 −x Si xNy compound.

Resumen Se simularon estructuras del SiN y TiN utilizando Teoría de Funcionales de Densidad (DFT), con el fin de estudiar la influencia de la inserción de átomos de Si en la estructura del TiN en posiciones intersticiales y sustitu- cionales de una red cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). Los re- sultados mostraron que la estructura SiN-FCC es pseudo estable, mientras que la estructura tetragonal es estable, con comportamiento cerámico. La estructura del TiN-FCC es estable con un comportamiento cerámico simi- lar al del SiN-tetragonal. La inserción de 21 % de átomos de Si en posiciones intersticiales, el material mostró alta deformación inducida, alta polariza- ción y formación de enlaces Si-N, indicadores de una transición amorfa que podría producir un compuesto formado por granos o nanogranos de TiN embebidos en una matriz amorfa de Si-N. Mientras que al incluir 21 % de Si sustituyendo átomos de Titanio, se observó una distribución más es- table, que puede producir diferentes fases del compuesto estequiométrico Ti1-xSixNy.

Hybrid Algorithm Enhanced with Artificial Intelligence Applied to the Bi-Objective Open Capacitated Arc Routing Problem

Resumen El Problema de ruteo de vehículos sobre arcos con punto de inicio/fin variable (Open Capacitated Arc Routing Problem - OCARP), en su versión clásica, busca determinar la mejor estrategia para servir un conjunto de clientes localizados en los arcos de una red usando vehículos. A diferencia del Capacitated Arc Routing Problem (CARP), el OCARP no tiene las restricciones que aseguran que cada vehículo debe iniciar y terminar su ruta en un vértice dado (también conocido como depósito). El objetivo de este trabajo es proponer una heurística para encontrar la frontera eficiente dados dos objetivos: minimizar el número de vehículos y minimizar el costo total. Adicionalmente se propone complementar la heurística, la cual es basada en algoritmos genéticos, con operadores de inteligencia artificial.

Abstract The arc routing problem with a variable starting/ending position (Open Capacitated Arc Routing Problem - OCARP), in its classic version, pursues the best strategy to serve a set of customers located in the network arcs using vehicles. Compared to the Capacitated Arc Routing Problem (CARP), the OCARP lacks of constrains that guarantee that each vehicle ought to start and end the tour at a given vertex (also known as a depot). The aim of this paper is to propose a heuristic to find an efficient frontier for the main objective functions: minimize the number of vehicles and the total cost. Additionally, a hybrid algorithm that complements the genetic algorithm with artificial intelligence operator is proposed.

A Mathematical Programming Model for High School Timetabling Problem

Resumen El presente trabajo presenta un modelo de programación matemática que permite la obtención de un horario académico en instituciones de educación primaria y secundaria de diferente tamaño, cantidades de grupos y materias, considerando restricciones que frecuentemente debe enfrentar quien esta encargado del proceso de planeación. El objetivo del modelo propuesto se diferencia de aquellos encontrados en la literatura referida a este tema, ya que propende la creación de horarios maximizando la cantidad de bloques por materias, es decir asignaciones de dos horas seguidas de la misma clase, lo que favorece el proceso de aprendizaje, beneficia la agenda de los profesores al disminuir tiempos ociosos entre clases, y favorece los costos y acuerdos contractuales con la institución. El modelo es aplicado al caso particular de una institución educativa obteniendo resultados que mejoran considerablemente la calidad de la programación de clases respecto a la que actualmente está en uso. Adicionalmente, se desarrollan experimentos computacionales con instancias de mayor tamaño para validar el comportamiento del modelo, obteniendo resultados promisorios

Abstract This paper presents a mathematical programing model that supports the design of timetables of classes in primary and secondary educational institutions, allowing the decision maker to take into account the constraints and variables that are commonly associated to this problem. Our model differs from most of those in the literature as the objective function aims at maximizing the number of blocks, two consecutive hours of lecture devoted to the same subject, which favors the learning process, optimizes teachers' agendas by reducing idle times and reduces cost and contractual difficulties. The model is validated using a real instance of a middle size institution for which the current timetable is considerably improved. Additionally, computational experiments with larger instances were carried on in order to test the capacity of the model for which promising results were obtained

Hydrodynamic Analysis of Rectangular Channels Network using Twodimensional Numerical Simulations

Resumen En el contexto biológico se sabe que el agua en los humedales es favorable, sean naturales o artificiales. El problema a tratar es la falta de estudios de hidrodinámica para el conocimiento sobre el comportamiento del agua en los humedales artificiales. En este trabajo se analizó en tres localidades, y se complementó con una comparación de la forma que tienen los humedales artificiales en diferentes épocas y partes del mundo; y se dedujo que su geometría es en forma de reja de canales. Para la reja en los humedales artificiales se utilizó un software libre en dos dimensiones para realizar simulaciones numéricas y deducir el comportamiento hidrodinámico. Se demostró que la reja cumple con el comportamiento en los humedales naturales; disipar la energía del agua al escurrir y retenerla. La reja de canales lo hace de mejor manera que un canal equivalente con meandros; resultados que no se encontraron en otras referencias. La ventaja de utilizar un software 2D y libre para hacer simulaciones en humedales artificiales es su práctica representación de flujos de agua y bajo costo. Quedan más investigaciones por hacer para el estudio de la hidrodinámica de los humedales artificiales, como son: diferentes geometrías, incluir arrastre de sedimento, simular lluvia, entre otros aspectos

Abstract In the biological context water is known to be favorable in wetlands, whether these are natural or artificial. The problem being addressed is the lack of hydrodynamic studies on the know-how of water behavior in artificial wetlands. This work was analyzed in three localities, and was complemented with a comparison of the shape of artificial wetlands at different ages and parts of the world; and it was concluded that its geometry is in a grid-shaped canals. For the artificial wetland grid a free two-dimensional software was used to make numerical simulations and deduce the hydrodynamic behavior. It was shown that the grid accomplishes the behavior of the natural wetlands; dissipating the energy of the water flow by draining and holding it down. The grid canal does it better than an equivalent meandering canal; the results were not found in other sources. The advantage of using a free 2D software to make artificial wetland simulations is its convenient representation of water flows and low cost. More research remains to be done on the field of wetland hydrodynamics, such as: different geometric shapes, the inclusion of sediment drag, rain simulation, among other aspects

Neuronal Synchronization of Electrical Activity, using the Hodgkin-Huxley Model and RCLSJ Circuit

Abstract We simulated the neuronal electrical activity using the Hodgkin-Huxley model (HH) and a superconductor circuit, containing Josephson junctions. These HH model make possible simulate the main neuronal dynamics characteristics such as action potentials, firing threshold and refractory period. The purpose of the manuscript is show a method to syncronize a RCLshunted Josephson junction to a neuronal dynamics represented by the HH model. Thus the RCLSJ circuit is able to mimics the behavior of the HH neuron. We controlated the RCLSJ circuit, using and improved adaptative track scheme, that with the improved Lyapunov functions and the two controllable gain coefficients allowing synchronization of two neuronal models. Results will provide the path to follow forward the understanding neuronal networks synchronization about, generating the intrinsic brain behavior

Resumen Simulamos la actividad eléctrica neuronal mediante el modelo de Hodgkin- Huxley (HH) y un circuito superconductor, que contiene uniones Josephson. El modelo HH simulan las características principales de la dinámica neuronal tales como potenciales de acción, umbrales de disparo y el períodos refractarios. El propósito del manuscrito es mostrar un método para sincronizar un circuito con union Josephson RCLSJ a una dinámica neuronal representado por el modelo HH. Así, el circuito RCLSJ es capaz de imitar el comportamiento de la neurona HH. Controlamos el circuito RCLSJ, utilizando un esquema de control adaptativo, que con funciones de Lyapunov y dos coeficientes de ganancia controlables nos permiten la sincronización de los dos modelos neuronales. Los resultados proporcionan una ruta a seguir adelante en el entendimiento de la sincronización de redes neuronales, generadas por el comportamiento intrinseco del cerebro

Processing Criteria and Experimental Data Quality for a High Compression Ratio Spark Ignition Engine

Resumen Este artículo presenta los resultados de la evaluación de estrategias de análisis desarrolladas para los motores de combustión convencionales aplicadas al estudio de un motor de encendido provocado de alta relación de compresión. El motor objeto de análisis ha sido obtenido a partir de la transformación a modo encendido provocado de un motor Diesel estacionario. Se ha analizado la precisión del cálculo del dosado relativo a partir de la composición de los gases de escape, el criterio para establecer el inicio de la combustión usando la fracción de calor liberado y el efecto del cálculo de la masa residual en el balance de energía al interior del cilindro. Los resultados sugieren que las estrategias de análisis utilizadas son aplicables a este tipo de motores, pese a tener diferencias de diseño y operacionales respecto a las tecnologías convencionales

Abstract This article presents the evaluation of some of these methodologies applied to a high compression ratio-spark ignition engine, which was achieved through modification of a commercial Diesel engine. The accuracy on calculation of equivalence ratio from exhaust gas analysis and the start of combustion from mass fraction burned has been tested. The effect of trapped mass on the in-cylinder energy balance was determined. The results suggest that the tested methodologies for calculation of equivalence ratio, start of combustion, and trapped are reliable tools for evaluation of quality of data and studying spark ignition engines with high compression ratios

Functionalized Low Density Polyethylene with Maleinized Hyperbranched Polyester Polyol

Resumen En este trabajo, polietileno de baja densidad (PEBD) fue modificado en estado fundido con un poliester poliol altamente ramificado maleinizado (HBPAM), usando varias proporciones de peróxido de dicumilo (0.5, 1.0, 1.5 y 2.0%). El análisis infrarrojo mostró las señales de grupos OH, C=O, -COOR y -C=C- del HBPAM en el espectro de las muestras funcionalizadas (PEBD-g-HBPAM). El grado de injerto (GI) fue entre 9.14 y 9.82%. El índice de fluidez de las muestras PEBD-g-HBPAM fue más bajo que el del PEBD, y no exhibió una dependencia con el contenido de peróxido de dicumilo y GI. Excepto para la muestra obtenida con un 2.0% de peróxido de dicumilo, todas las temperaturas de fusión de las muestras de PEBD-g-HBPAM fueron similares a la del PEBD. La entalpia de fusión de las muestras de PEBD-g-HBPAM disminuyó con la concentración de peróxido de dicumilo y GI. El módulo ténsil de estas muestras fue más alto que el del PEBD, pero la elongación a la ruptura fue más baja

Abstract In this work, low density polyethylene (LDPE) was modified in the melt state with a maleinized hyperbranched polyester polyol (HBPAM), using several proportions of dicumyl peroxide (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 %). Infrared analysis showed the signals of OH, C=O, -COOR and -C=C- groups of the HBPAM in the spectra of the functionalized samples (LDPE-g-HBPAM). Grafting degree (GD) was between 9.14 and 9.82 %. Melt flow index of the samples LDPE-g-HBPAM was lower than that of the LDPE, and it did not exhibit dependency on the dicumyl peroxide content and GI. Except for the sample obtained with a 2.0 % of dicumyl peroxide, all melting temperatures of the samples of LDPE-g-HBPAM were similar to that of the LDPE. The melting enthalpy of the samples LDPE-g-HBPAM decreased with the concentration of dicumyl peroxide and GD. The tensile modulus of these samples was higher than that of LDPE, but the elongation at break was lower

Improved Pixel Hiding Method for Steganography of Gray Images Within Color Images

Resumen El proceso de ocultar datos secretos dentro de una señal huésped se conoce como esteganografía; sus parámetros de diseño son la imperceptibilidad, la capacidad de ocultamiento y la calidad de los datos recuperados. En el caso de imágenes, uno de los métodos existentes basado en la modificación de los píxeles de la imagen huésped es el denominado Block Pixel Hiding Method (BPHM), el cual presenta una buena imperceptibilidad y alta capacidad de ocultamiento, pero no garantiza la calidad de la imagen secreta recuperada. Este artículo propone un método que mejora los resultados de BPHM basado en la selección de banda y un algoritmo de búsqueda global denominado Improved Pixel Hiding Method (IPHM). De acuerdo a las simulaciones realizadas, los resultados obtenidos con IPHM son mejores a los obtenidos con BPHM y son similares a uno de los métodos más populares en esteganografía de imágenes conocido como Quantization Index Modulation (QIM).

Abstract Steganography is the process of data hiding into a host signal with three main characteristics: imperceptibility, payload and quality of the recovered data. For images, one of the pixel modification methods is the BPHM (Block Pixel Hiding Method) which has good imperceptibility and payload, but it does not ensure the good quality of the recovered secret image. In this paper, we propose an improvement of the BPHM with the purpose to obtain similar results to the well-known QIM (Quantization Index Modulation) method. According to the results, the imperceptibility of the stego image and the quality of the recovered secret image were improved, and then, our results are closer to QIM results.

Relocation of Vehicles Emergency Medical Services: a Review

Resumen Este artículo presenta una revisión de la literatura de los estudios realizados sobre problemas de relocalización de vehículos de Servicios de Emergencia Médica, (SEM). En particular se presenta una descripción básica de las actividades que se realizan en un SEM, la forma como son clasificados este tipo de problemas, los principales componentes que se tienen en cuenta en el diseño de los modelos, los métodos de solución que se han implementado a la fecha y las medidas de desempeño para evaluar las soluciones. Además se discuten los softwares utilizados para su desarrollo, las estrategias para la recolección de los datos que se tienen en cuenta y las técnicas de verificación y validación. Finalmente, se presentan las políticas de relocalización más evaluadas e implementadas.