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ISSN / EISSN : 0122-6517 / 2382-4700
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Latest articles in this journal

Gabriel Esteban Quintero Aguilar, Juan Gabriel Rueda Bayona
Abstract:
Introduction: Tidal energy is evidencing interest worldwide because it can be accurately estimated due to the cyclical behavior of the tides. This energy can be extracted from differences in sea level height through the use of gates and turbines of a reservoir (tidal power plant), or extracted from tidal currents through a grid of reversible horizontal axis microturbines as proposed in this study. Thus, the Colombian Pacific region has the opportunity to implement microturbines in strategic areas with the challenge of optimizing them to extract energy with local tidal heights up to 4 m and current velocities up to 1.5 m/s. Objective: Calculate the energy potentials from tidal currents in the central zone of the Colombian Pacific coast obtained through hydrodynamic modeling (Delft3D) validated it with in situ information. Methodology: The present study starts from level 1 of technological development (Technology Readiness Levels, TRL) till reaching the TRL 2. Then, the research performed a documentary review of national and international experiences related to tidal energy, evidencing the great opportunity that Colombia has to take advantage of this type of energy and join to the growing international interest in the development of clean and renewable energies. In addition, this study characterized the tidal heights and did calculations of energy potentials from tidal currents in the Colombian Pacific derived from hydrodynamic modeling (Delft3D) validated with measured in situ data. The results of this study encourage the application of these technologies in Colombia and represents a contribution to the fulfillment of the UN sustainable development objectives (Affordable and non-polluting energy, SDG 7). Results: From the 4 analysis points, the point B (Buenaventura) registered the highest accumulated potential for electricity generation per month (31,546.56 Wh / month). The maximum tidal heights at points A, B, C and D during 2018 were 1.88 m. Furthermore, the mean velocity range at points A, B, C and D was 0.28 m/s to 0.54 m/s, and the maximum velocity for these points were 0.54 m/s, 0.49 m/s, 0.31 m/s and 0.28 m/s respectively. Then, by means of 5 tidal microturbines with a reversible horizontal axis of 1 m sweep area for the point of highest potential (B), it is possible to generate electrical energy to meet the electrical consumption of a house, and with 544 microturbines the consumption of 99 houses. The tidal farm (544 microturbines) would require an area of 2079.36 m2 (e.g. 45.6 m x 45.6 m) and an average depth of 5 m; these requirements are feasible to be met because of the study area characteristics. Conclusions: This research determined the tidal energy potential in the central zone of the Colombian Pacific for 4 points of interest, (A, B, C and D) and the highest potentials were found in points A and B located in Bahía Málaga and Buenaventura respectively. In addition, the minimum velocities, the duration of these and the diurnal tidal regime (12 h) were analyzed, and it was found that points A and B showed the lowest times (1 h and 2 h) of minimum velocity, evidencing a capacity of daily electricity generation of 22 h and 20 h respectively. In consideration of the obtained results, this research shows the opportunity to perform studies for promoting the development of reversible horizontal-axis microturbines for the exploitation of tidal energy. The generated energy could be supplied to communities with access difficulties to the electricity distribution network, what would reduce poverty and the emission of Greenhouse Gases (GHG) due to the burning of fossil and plant-based fuels (firewood). Conclusions: It was determined that the tidal energy potential in the central zone of the Colombian Pacific for 4 points of interest, (A, B, C and D) and the highest potentials were found in points A and B located in Bahía Málaga and Buenaventura respectively. In consideration of the results obtained, this research shows the opportunity performe studies for promoting the development of microturbines for electricity generation from tidal energy. The generated energy would supply to communities with difficulties in accessing the networks of electricity distribution, thus reducing poverty and the emission of Greenhouse Gases (GHG) due to the burning of fossil fuels and of vegetable origin (firewood).
Abstract:
Introduction: In recent years, the "emerging pollutants" in urban, industrial, and surface water bodies have called the attention worldwide. In many cases, these substances correspond to pollutants that have not been yet regulated by the environmental authorities. Hospitals are considered the main source of these contaminants as a result of different activities. However, there is no consensus about the appropriate treatments for removing this kind of pollutants in the wastewaters; independent conventional biological processes do not reach the desirable values of discharge limits. Advanced oxidation processes (AOP) are known as an appropriate technology, not only to improve the biodegradability of recalcitrant compounds, but also to contribute to the removal of certain substances that are difficult to treat during the biological process. Objective: Thus, this study evaluated the application of O3z and O3 /H2O2 to the effluent of an anaerobic horizontal flow reactor and immobilized biomass (HAIB). Methodology: The oxidizers were applied in a lab-scale batch borosilicate glass reactor. The reaction time was 60 min and samples were taken at intervals of 15 min. Parameters such as absorbance at UV254, biodegradability ratio expressed as COD/BOD5, and color as VIS436 were measured. All samples were analyzed in duplicate. Results. The results showed that the application of Ozone and O3/H2O2 results in an increase in the biodegradability of 25% and 67% respectively. Concerning color, an efficiency of 85 % for Ozone and 100 % for O3 /H2O2 was observed. Besides, the AOPs applied also showed their effectiveness in removing aromatic organics, removing 40 to 50% of UV254. Conclusions: Finally, it is important to mention that the application of advanced oxidation processes as a post-treatment of anaerobic effluents increases biodegradability mainly due to the transformation suffered by recalcitrant compounds.
Kleiver Pimiento, Marcos José Cárdenas
Abstract:
Introducción: La crisis venezolana ha disminuido la producción industrial, con la consecuente merma en el caudal y cambios en la calidad de las aguas residuales que se generan, afectando los sistemas de depuración de efluentes. Objetivo: Evaluar los tratamientos preliminares y primarios del agua residual en una industria de alimentos ubicada en Táchira (Venezuela) y presentar alternativas de mejora. Metodología: Se evaluaron el tanque de bombeo, homogeneizador y flotación por aire disuelto (DAF). Para ello se tomaron muestras de agua y se determinaron parámetros de calidad, los cuales se compararon con lo previsto en el diseño. Se realizaron cálculos para verificar parámetros técnicos del diseño y de la literatura. Resultados: El caudal tratado oscila entre 0,95 y 2,84 L/s, versus los 12,16 L/s del diseño. Esto ha aumentado el tiempo de retención en las unidades de tratamiento, lo cual, a su vez, disminuye el pH del agua desde 6,10 ± 0,23 hasta 5,34 ± 0,23 por la ocurrencia de procesos anaeróbicos, afectándose la coagulación. El DAF es eficiente y disminuye 79% los SST y un 62% la DBO5,20, pero remueve el N y P hasta 2,5 ± 1 mg/L y 9 ± 4 mg/L, respectivamente, resultando insuficiente la relación de nutrientes necesaria en el tratamiento biológico. Conclusiones: El diseño del sistema de tratamiento tuvo como error la calidad teórica del agua que se asumió. La merma de caudal afecta el tratamiento preliminar y primario. Se deben tomar medidas de mejora en la coagulación y floculación del DAF.
Wimer Urango Narvaez, , Jorge Mario López Pereira
Abstract:
Resumen Introducción: El Problema de Distribución de Instalaciones de Áreas Desiguales y Dimensiones Fijas (UA-FLP), es un problema de optimización combinatoria no lineal, bien conocido por buscar la mejor ordenación de estaciones de trabajo que poseen áreas y/o dimensiones distintas; estudios recientes muestran métodos aproximados, como metaheurísticas, para resolver este tipo de problemas, o en su defecto muestran innovación en la modelación matemática del mismo, cabe resaltar que el efecto de los decodificadores como variable del problema no había sido analizada hasta este momento. Objetivo: Determinar si existe diferencia significativa en la calidad de la solución ofrecida por cada una de las combinaciones Metaheurística-Decodificador. Metodología: Se propusieron dos metaheurísticas, un Algoritmo Genético Básico y un algoritmo llamado N2, al igual que dos decodificadores, el Decodificador en Espiral y el Decodificador en Abanico, posteriormente se realizó un experimento simple cuyo factor experimental fue la combinación Metaheurística-Decodificador y la variable dependiente fue la función objetivo del problema analizado. Resultados: El diseño experimental mostro que la combinación, metaheurística N2 y Decodificador en Espiral ofrecen los resultados de mejor calidad. Conclusiones: Existe diferencia significativa en la combinación Metaheurística- Decodificador; En específico se puede afirmar que, para el problema en cuestión, la metaheurística N2 es más eficiente que el Algoritmo Genético Básico, añadido a esto, también se puede concluir que los decodificadores tienen gran influencia a la hora de resolver un UA-FLP.
Luis Eduardo Ramirez Polo, Danna Vanessa Betancourt Martínez, Juan David Rodríguez Anteliz, Juan Carlos González Pérez
Abstract:
Introducción: Existe un problema en la ciudad de Barranquilla que involucra el tratamiento de los residuos sólidos que son producto de la generación de llantas usadas, junto con su disposición y los efectos ambientales. Hasta diciembre de 2018, fecha en que se desarrolló este proyecto, no hay ningún sistema oficial que se encargue de la regulación de la generación y adecuada disposición de las llantas usadas. Aunque hay leyes que cubren esta problemática y existen estudios preliminares que plantean sistemas para la adecuada colección y disposición de llantas usadas [1], la mayoría de estos no son apropiadamente reforzados o implementados a la fecha, y gran parte de las regulaciones solamente se refieren a los efectos generales de la disposición inadecuada de desechos en el ambiente. Objetivo: Analizar el estado actual de la generación, la disposición y los efectos medioambientales que causan las llantas usadas en la cuidad, enfocándose en las localidades de Riomar y Norte Centro Histórico de la cuidad, ya que allí fueron recolectados los datos debido a la mayor concentración de establecimientos. Este artículo explora las diferentes alternativas y procesos que se usan para el manejo y disposición de las llantas usadas, permitiendo el uso de los materiales y compuestos de su estructura para el aprovechamiento eficiente de este recurso, mientras se disminuyen los efectos nocivos para el medio ambiente. Metodología: El análisis identificará los factores actuales que influencian la generación de llantas usadas, y lo ampliará con un pronóstico de la generación de llantas usadas en los siguientes 5 años, cubriendo el periodo de tiempo desde el 2019 al 2023. Siguiente a la predicción, se destacarán los métodos existentes para el manejo de llantas usadas, junto con los efectos medioambientales que son causados por la disposición inadecuada de este tipo de desecho. Resultados: Se evidencia una relación positiva creciente en los datos históricos respecto a la relación de vehículos registrados y el año. De la misma forma, la encuesta muestra que la mayor concentración de la muestra desecha las llantas usadas en basureros. Conclusión: De acuerdo con los resultados del pronóstico y las encuestas, se resalta la importancia de controlar la disposición de llantas usadas, por ello se establece que la mejor práctica para reducir o eliminar las llantas usadas es el coprocesamiento para hornos cementeros y trituración mecánica por su factor cero emisiones.
Daniel Ricardo Salinas Guayacundo, Roberto Tomas Leon Saenz
Abstract:
Introduction- Reinforced Concrete Frames (RCF) constitute a significant portion of the building stock in areas with seismic hazard. Many older buildings of this type were designed and constructed with little or no consideration of lateral load effects. When not properly designed, the Beam-Column Joints (BCJ) can be the weak links in the RCF. Unreinforced BCJ are still quite prevalent in older-type construction especially in Asia and Latin America. The unreinforced BCJ are key components that have a significant impact on the structure’s behavior of RCF. Regarding the analytical approaches applicable to BCJ, the approaches range from simplified to more elaborate and phenomenological-oriented. Unfortunately, most of them lack of simplicity, numerical stability and practicality to robustly evaluate the performance of unreinforced BCJ. This paper presents an analytical approach to modeling unreinforced BCJ. Objective- The aim of this paper is to present a modified modeling approach to simulate the nonlinear behavior of unreinforced BCJ in RCF structures. Method- The approach presented is based on the model presented in [1]. The model was modified to follow the same nomenclature of the [2]. In the proposed approach, the BCJ subassembly is represented by (1) a set of rigid links placed in cross-shape are used to represent the joint geometry, (2) a zero-length element with an empirical quad-backbone curve, placed at the middle point of the rigid links, to represent the joint shear behavior, and (3) columns and beams elements modeled with fiber formulation and five integration points to capture the material nonlinearity of the elements that frame into the joint. The approach was implemented in the OpenSEES platform, and this was validated with 13 test results of unreinforced BCJ documented in the literature. Results- The proposed modelling approach can satisfactorily predict the joint shear capacity. A 2% difference and a standard deviation of about 11% were obtained when compared to 13 test results of unreinforced BCJ documented in the literature. In terms of cyclic behavior, the proposed modelling approach shown to adequately capture the initial stiffness, strength degradation, reloading stiffness, pre-capping, and post-capping capacity. Conclusions- The method proposed presents satisfactory agreement with the test results analyzed. Taking into account the minor modifications applied to the proposed method and the uncertainties associated with the materials, test measurements, test setup, and the tolerances, the proposed method can satisfactorily predict the unreinforced BCJ shear capacity in RCF structures. It is assumed that the procedures presented here will contribute in the incorporation of the unreinforced BCJ flexibility when modeling older-type RCF construction in a pragmatic manner.
Abstract:
Objetivo: Evaluar la técnica de generación multiportadora basada en segmentado espectral para el transporte de señales de señales multiplexadas en subportadora óptica. Metodología: La propuesta se evalúa mediante validación experimental y modelamiento basado en simulación de la generación de portadoras ópticas utilizando una fuente de banda ancha en combinación con un filtro óptico configurado con diferentes bandas de paso y transmisión a diferentes distancias. Resultados: La evaluación experimental midió la magnitud del vector de error para particiones espectrales de 1nm, 3nm, 6nm y 8nm que transportan formatos de modulación QPSK y 16QAM en subportadoras de 1 GHz y 3 GHz a través de un enlace de fibra de 10 km. Para una banda de paso de 1nm y modulación QPSK, se encontró un EVM de 29.6458% mientras que un EVM de 40.4685% fue medido para el servicio transportado en 16QAM. El modelo de simulación mostró que una tasa de error de bit de 1x10-12 se logra para tamaños de particiones espectrales de 100MHz en subportadoras de 5GH, 30GHz y 60GHz. Conclusiones: Los resultados experimentales mostraron que el EVM medido no mostró una diferencia significativa con respecto a la frecuencia de la subportadora para un servicio QPSK. Sin embargo, la modulación 16QAM se recomienda solo cuando la frecuencia de la subportadora es 1 GHz o inferior para una ecualización correcta de la señal recibida. El modelo de simulación evaluó la propuesta en frecuencias subportadoras más altas y distancias más largas. Los resultados encontrados muestran que una subportadora de 60 GHz sobre un enlace de fibra de 40 km es posible cuando el tamaño de la partición óptica es de 100MHz.
Franklin Eduardo Consuegra Vargas, ,
Abstract:
Introducción: En procesos de gasificación en lecho fluidizado, es importante evaluar el comportamiento de parámetros de presión, temperatura, composición de gas, características del material a gasificar, flujo de oxidante, entre otros, para llevar a cabo esta evaluación rápidamente, el uso del modelado mediante dinámica de fluidos computacional es una de las herramientas más poderosas. Las fases sólida y gaseosa de la gasificación pueden estimarse mediante el uso un modelo Lagrangiano y Euleriano respectivamente. Objetivo: Desarrollar un modelo mediante el uso de la dinámica de fluidos computacional para la evaluar el comportamiento del proceso de gasificación en lecho fluidizado. Metodología: A partir de la revisión de la literatura, se seleccionó la geometría del reactor a modelar, las condiciones de operación y el material a gasificar. Se describe detalladamente el modelo desarrollado con el software STAR CCM+, las ecuaciones que rigen el comportamiento del proceso, los estudios de independencia de malla y tiempo entre otros parámetros de interés. Resultados: Se validó el modelo desarrollado con datos reportados en la literatura mediante comparación directa de las concentraciones del gas obtenido cuando se utilizó aire como agente oxidante, así mismo, se muestra la concentración del gas obtenido a lo largo del reactor para tiempos de interés. Conclusiones: A partir de los resultados obtenidos, se logró una buena aproximación con lo reportado en la literatura, lo que permite evidenciar la validez del modelo desarrollado. Los submodelos utilizados en este trabajo difieren de los reportados por [1], por lo que se obtiene algunas diferencias en las fracciones molares de las especies obtenidas, no obstante el modelo predice adecuadamente el comportamiento del proceso.
Abstract:
Introduction: The design of spread footings over a lime-treated soil is studied as an important topic in geotechnical and environmental engineering. With the emergence and use of algorithms, it is possible to solve optimization problems in engineering, leading, for example, to decreased amounts of materials, time, energy, and work. Objective: This research aims to optimize the CO2 emission and cost of building spread footings over a treated soil with hydrated lime using the modified simulated annealing algorithm (MSAA). Method: The parameters for shear strength (cohesion and friction angle) was calculated of a silty soil of the Guabirotuba geological formation of Curitiba (Brazil) stabilized with different lime contents (3, 5, 7 and 9%) at different curing times (30, 90, and 180 days). Then with these parameters, the geometry of the spread footings was optimized with MSAA minimizing the cost and CO2 emissions of their construction. For the design constraint of the structures the ultimate bearing capacity of the soil was used as criteria, the settlements produced by the service load, and the base safety factor Results: The results show that most of the problems converge to the same solution for costs and CO2 emissions without depending on curing time and lime content used, due to the solutions being restricted primarily by the maximum permissible settlements. Conclusions: With the increase in lime content, the cohesion of the mixtures increased for all curing times studied ant the friction angle had no major variations in relation to the amount of lime administered or to the curing time employed. Costs and carbon dioxide emissions for spread footing construction converge to the same results. In this sense, 9% lime can be avoided, and small percentages of lime (i.e. 3-5%) are appropriated to ground improvement and reduce the costs of this procedure. On the other hand, the MSAA can be designated as a robust algorithm due to having achieved almost equal results and, in some cases, better results compared with other algorithms to solve problems reported in the literature.
Jessica Nataly Castillo Gonzalez, Diego Andres Carreño Dueñas
Abstract:
Introducción: Diversos estudios han demostrado que Sistemas de Mejora Continua generan mayor productividad y competitividad al interior de las empresas, una de las principales herramientas que soporta la mejora continua es un Bussines Process Management. Sin embargo, es bien sabido que al interior de las empresas aun cuando tienen implementados Sistemas de Gestión de Calidad, no son productivas debido a que en la caracterización y diseño de los procesos presentan falencias. Este trabajo busca diseñar una metodología que permita facilitar el proceso de caracterización y documentación de los procesos de mejora de diferentes empresas. Objetivo: Crear y diseñar una metodología que logre caracterizar y documentar los procesos de negocio. Metodología: La metodología consta de un enfoque mixto y se desarrolla mediante tres (3) fases; Exploración, Análisis y selección, y Diseño. Resultados: Con esta investigación se logro crear una herramienta que guía la documentación de los procesos para los empresarios del departamento de Boyacá, facilitando su proceso, aplicación y sin llegar a incurrir en costos extras. Tomando como referente la potencialidad socioeconómica de los empresarios del departamento. Conclusiones: Al caracterizar los procesos se pude observar una notable mejora en las organizaciones, facilitando el proceso de adaptación de los nuevos trabajadores y la detección de fallas en el proceso.
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