INGE@UAN es una revista especializada en investigación e innovación de temas propios de las ciencias ingenieriles, publicada por primera vez en Junio de 2009 de forma semestral bajo la coordinación del Fondo Editorial de la Universidad Antonio Nariño. Los artículos publicados en Inge@UAN son de acceso abierto, los cuales han pasado por un proceso de revisión y evaluación por parte de expertos en diversas áreas de la Ingeniería. Durante los últimos años, Inge@UAN fue un espacio propicio para la socialización de trabajos de diseño, desarrollo e innovacion en ramas de la ingeniería tales como ambiental, civil, mecánica, industrial, sistemas y computación, eléctrica, electrónica, automatización, telecomunicaciones, biomédica, mecatrónica y electromecánica. Se publico hasta el 2015. ISSN: 2145-0935 - ISSN en línea: 2346-1446
Créditos Comité Científico Comite Editorial Arbitros Tabla de contenido
Artículo de investigación científica y tecnológica
Merci de créditer les auteurs lors de toute citation : (2021) https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
En el desarrollo del número 9 de inge@UAN, hemos participado activamentela autora de esta editorial desde la Universidad Antonio Nariño y elDoctor Reinel Beltrán, miembro del comité editorial, de la Universidad deOriente en Cuba.
Comité Editorial, Comité Científico, Evaluadores, Contenido, Perfil Editorial
En este número cada artículo presenta una propuesta que responde o permitirá responder a los desaf íos provenientes de problemáticas y necesidades sociales y económicas, desde distintas áreas de la ingeniería. La primera parte de este número de Inge@UAN, presenta artículos originales de investigación sobre diferentes aplicaciones en el campo de las imágenes digitales. El primer artículo presenta un sistema computacional de inferencia para generar efectos psicodélicos en Imágenes (Rodríguez, Ponce, Espitia 2014). A continuación se presenta una comparación de prestaciones de diferentes clasificadores de imágenes de números escritos a mano (Montes, Bello, Piragauta, Orjuela-Cañón 2014). Posteriormente, se encuentran dos artículos sobre herramientas computacionales donde se estudian imágenes para proponer soluciones a problemas de nuestra sociedad. El primero es una herramienta computacional para prevención de desastres en casos de inundación (Avendaño, Parra, Bayona 2014). El segundo es una herramienta computacional para estudio del ictus cerebral (González, Cabal, Barbará, Pérez, Rodríguez 2014). Por último, encontraremos tres propuestas desde distintas ramas de la ingeniería orientadas a resolver necesidades evidentes a nivel regional y local. La primera propuesta es una herramienta para optimizar la gestión de mantenimiento basado en ordenador (Herrera, Duany-Alfonso, Abreu-Duque 2014). La segunda propuesta es un mapa de riesgos para la calidad del agua de un sistema de abastecimiento municipal colombiano (Arias, Bejarano, Zafra 2014). La tercera propuesta es el uso de sistemas RFID para controlar grandes inventarios (Ramírez, Meléndez 2014). Esperamos que el número 8 de inge@UAN, enriquezca a los lectores y los motive a afrontar desaf íos desde distintas ramas de la ingeniería, tal como lo hacen los autores de los artículos presentados en este número.
Hoy en día es fundamental modelar sistemas mediante herramientas matemáticas y así poder implementar un modelo computacional. Estos modelos permiten identificar características, predecir comportamientos y evaluar impactos. Por otro lado la implementación de modelos computacionales permite diseñar herramientas que permitan procesar, simular, analizar y en algunos casos controlar un sistema. En este número, se evidenciara distintos usos de modelos matemáticos y computacionales aplicados a una variedad de campos de acción de relevancia nacional e internacional.
Innovación a través de lasTecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).
Método de regresión polinomial aplicado a la estimación de la señal de referencia de un sistema de filtrado adaptativo por cancelación para el tratamiento del desplazamiento de la línea de base del electrocardiograma
Los sistemas de filtrado adaptativo se componen principalmente de una señal de entrada y una señal de referencia. A partir de estas dos series de tiempo, el sistema de filtrado adaptativo acondiciona sus variables internas para obtener la respuesta deseada. En el caso específico de un sistema de filtrado adaptativo por cancelación, se requiere la estimación de una función matemática que modele la distorsión que se desea sustraer de la señal de entrada. Este artículo se centra en el problema de remoción del desplazamiento de la línea de base del electrocardiograma (ECG), para el cual se ha diseñado un sistema para la estimación de la señal de referencia, por medio del método de regresión polinomial, el cual toma diferentes puntos del ECG y reconstruye una curva que modela la línea de base del electrocardiograma. La señal de referencia estimada se aplica a un sistema de filtrado adaptativo por cancelación para el tratamiento del desplazamiento de la línea de base del ECCG.
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Modelo de Evaluación Cuantitativa de Riesgos en Seguridad Informática
El artículo presenta el desarrollo de un proyecto orientado hacia la evaluación de un modelado que permita a los profesionales en seguridad informática, fundamentar la evaluación de riesgos de seguridad sobre bases de estimación cuantitativas, soportándose para ello en herramientas tales como: Regresión logística, Diagramas de Influencia y Network Forensic, que permitan capturar datos de volúmenes de transacciones (archivos tipo LOG), garantizando su integridad y seguridad de dicha información, con el fin de llegar a cálculos de probabilidad numérica, sobre escenarios de riesgo detectados en los logs transaccionales y en las trazas que dejan los registros en un IDS SNORT.
Design of a low budget lab-scale UASB reactor for research and teaching in low income laboratories
Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors are most widely implemented setup for anaerobic treatment of wastewaters with a high organic load. Even though these are very efficient systems and methane production from organic waste makes them energetically attractive, its implementation in developing countries is still hampered not just because of financial reasons, but because of its relatively difficult operation. For this reason, it is crucial to maintain a number of installed lab-scale UASB reactors for training of technicians and professionals. Unfortunately, the installation costs might be prohibitive for low income laboratories. As scientific literature usually focuses on results obtained using UASB reactors, but rarely focuses on construction details, here we present a detailed description of the building of a low budget UASB reactor for research and instruction in the Antonio Nariño University environmental engineering labs.
Diseño e implementación del sistema de control on-off del proyector láser Lasiris Magnum II para el sistema SICAIPAV II
Los sistemas automáticos de inspección de pavimentos utilizan la tecnología láser para el levantamiento de daños en pavimento generando imágenes en tercera dimensión de alta precisión. Sin embargo, dependiendo de la categoría del láser puede causar daños físicos a personas o animales. En Colombia, se desarrolla el sistema automático SICAIPAV II para la recolección de datos tridimensionales de vías pavimentadas que utiliza un proyector láser clase IIIB. Mantener la seguridad de los operarios y de las personas circundantes, y cumplir la normatividad colombiana de seguridad ocupacional y bienestar, son un requisito indispensable para el levantamiento en campo. En este documento se presenta el diseño y la implementación de un sistema electrónico para el control on-off del proyector láser del sistema automático mediante sensores de ultrasonido, un codificador y una tarjeta de desarrollo Arduino. El sistema de control se acopla en la parte posterior de un vehículo y permite apagar o encender el láser dependiendo de la velocidad del automotor o la proximidad de las personas dentro de un área aproximada de 3 m^2. Finalmente, las pruebas experimentales demuestran la efectividad del sistema, con una cobertura del 52,9% del área de riesgo y tiempos de retardo de 1,13 S.
Metodología de diseño y simulación hidrodinámica de una microturbina tipo Kaplan usando herramientas computacionales
En este trabajo se utiliza un modelo de simulación de una microturbina tipo Kaplan de 6 álabes; con éste, se analiza el efecto causado por la variación del paso de la turbina en la obtención de potencia de eje a la salida, implementando paramétricamente diferentes velocidades de giro de ésta con respecto al flujo de agua circundante. La geometría es simplificada con el fin de reducir el tiempo de procesamiento en la discretización y análisis del modelo; la simulación fue realizada bajo condiciones de frontera definidas y empleando dinámica de fluidos computacional. Con los datos obtenidos, se busca generar curvas de rendimiento 2D y 3D, que permiten caracterizar el comportamiento de la microturbina tipo Kaplan, tomando en consideración la inclinación de sus álabes y la velocidad de giro del rodete, con el fin de determinar los rangos de operación en los cuales se obtiene la mayor entrega de potencia.
Visualización y Control de Variables en Planta de Abastecimiento de Agua en la Universidad del Quindío
Este documento pretende mostrar el desarrollo tecnológico basado en un sistema de visualización y control de variables, que permite por medio de un circuito eléctrico y electrónico proporcionar la información necesaria de las variables implicadas en el funcionamiento de la motobomba como son: voltaje, corriente y presión, ubicada en el bloque de Ciencias Básicas y Tecnologías de la Universidad del Quindío. Las variables son visualizadas en tiempo real y permiten tener un control permanente del sistema durante su funcionamiento, mejorando así el proceso que existe actualmente en la planta de abastecimiento de agua. El desarrollo tecnológico fue diseñado con el propósito de proteger cada uno de los componentes de los equipos utilizados en la planta prolongando la vida útil y reducir costos en el consumo de energía y de agua. La implementación se basa en una tarjeta de adquisición de datos basada en tecnología Arduino, que permite recibir y procesar la información proveniente de los sensores involucrados en el proceso.
Sistemas de información geográfica en evaluación de susceptibilidad de fenómenos de remoción en masa y sistemas estructurales
Actualmente los sistemas de información geográfica (SIG), son una herramienta fundamental en la captura, procesamiento, análisis y divulgación de datos espaciales. En ingeniería geotécnica y estructural, donde es importante la caracterización de materiales y construcciones, los SIG facilitan la inclusión de datos descriptivos llamados atributos a los registros espaciales o geográficos. En el presente trabajo se muestran dos aplicaciones de este tipo de procesamiento cartográfico; la primera tiene que ver con la evaluación de susceptibilidad ante fenómenos de remoción en masa (FRM), donde se aplican dos metodologías que dividen el área de estudio en celdas de tamaño definido, procesando la información en SIG, desde la captura de datos hasta la generación de salidas gráficas. La segunda aplicación está orientada hacia determinación y análisis de los diferentes sistemas estructurales, donde se realiza la evaluación de aspectos estructurales contenidos en la Norma Sismo Resistente 2010 (NSR-10), los datos son recopilados e incluidos en el SIG de forma sistemática, con el fin que sean parte de los atributos de cada edificación representada por un polígono. Las dos aplicaciones se desarrollan en la ciudad de Tunja, Boyacá y pretenden hacer parte de un estudio preliminar de vulnerabilidad sísmica que fundamente un estudio de microzonificación, necesario para la ciudad. Este tipo de aplicaciones no habían sido desarrolladas en la ciudad y generan bases de datos cartográficas muy útiles en la toma de decisiones para la planeación y distribución de recursos en temas relacionados con la amenaza sísmica y la atención en zonas de mayor vulnerabilidad. Se apreció la forma como los SIG facilitan el procesamiento de información espacial y descriptiva y su importancia en el análisis de tendencias espaciales y la caracterización de zonas geográficas y de edificaciones.
Dynamical brain connectivity markers in presymptomatic Alzheimer’s disease
Alzheimer's disease is the most prevalent cause of dementia generally with an onset after the 65 years. However, there are some genetic mutations that induce the onset of the neurocognitive symptoms before that age. The study of mutation carriers provides a unique opportunity to identify early preclinical changes related to Alzheimer's disease. The Event Related Potentials are a powerful tool used for the study of the neural substrates of cognitive function and deterioration. The connectivity analysis emerges as an alternative to the average approach typical in Event Related Potentials. In the current work two groups, mutation carriers and non-carriers, perform a memory task during Electroencephalography recording. Brain graphs are built at different time points using the directed Direct Transfer Function. Our results show how the dynamical study of the connectivity might help to detect neuronal changes in preclinical stage of Alzheimer's disease.
Cooperación en la adopción de tecnologías de consumo de electricidad eficientes
En este artículo se presenta un modelo basado en ecuaciones diferenciales que evalúa el efecto de variar la magnitud del retardo de información que afecta cooperación en un mecanismo de cooperación basado en confianza, implementado para promover la adopción de tecnologías de consumo de electricidad eficientes. Se usó un modelo de simulación en Dinámica de Sistemas para estudiar los efectos de los retardos en la promoción de la cooperación para reducir las emisiones de CO2 mediante la adopción de tecnologías de consumo de energía eficientes. Las simulaciones obtenidas sugieren que a mayor magnitud en el retardo de información menor es la acción colectiva alcanzada. Esta conclusión es importante para el desarrollo de instituciones que promuevan una cooperación efectiva para enfrentar el cambio climático.
El transporte por cables y su papel en la movilidad urbana sostenible
Se presenta una abstracción acerca del desarrollo de la movilidad en las ciudades y de los sistemas de transporte por cables, su origen y evolución, sus características y su coherencia con las nuevas tendencias globales y políticas en materia de movilidad urbana. Se hace una descripción de las principales ventajas de éste tipo de sistemas las cuales se resaltan mediante la presentación de casos ejemplares en el marco global y latinoamericano. Se concluye que los sistemas de transporte por cables y sus diversos tipos, presentan una adecuada compatibilidad frente a los mecanismos y estrategias que componen los planes de movilidad urbana sostenible en las ciudades, mostrando como principales ventajas el ser sistemas eficientes, seguros, cómodos, rápidos, y con importantes beneficios en el medio ambiente, aspectos que proveen un excelente panorama para la solución del problema de movilidad urbana en las ciudades de Latinoamérica.
Tendencias en la formación en el campo de la computación – Análisis de programas de maestría en Colombia
Este artículo presenta un análisis de los programas de maestría que existen actualmente en Colombia para brindar formación en el campo de la computación. Para su desarrollo se utilizó una metodología compuesta por cuatro etapas: i) Identificación de la oferta académica, ii) búsqueda de información, iii) clasificación de los programas, iv) generación de informes y análisis de hallazgos. Los principales resultados son la caracterización de la oferta de maestrías en computación, el análisis de las denominaciones de los programas, los títulos que se otorgan y las líneas de investigación, las cuales fueron analizadas y clasificadas tomando como referentes las guías y recomendaciones curriculares de la Asociación para la Computación – ACM. Finalmente, los hallazgos brindan elementos que enriquecen la discusión que se da en la comunidad académica del país sobre el presente y futuro de la formación en computación en los diferentes niveles, y particularmente en el nivel de maestría.
Movilidad internacional de los profesionales de ingeniería en Colombia: una revisión desde el profesionalismo y el institucionalismo
Este artículo discute los diferentes aspectos que afectan la movilidad internacional de los profesionales de ingeniería, desde el ámbito del profesionalismo, el institucionalismo y las relaciones presentadas entre estas teorías. La importancia de la profesión de ingeniería como actividad de alto impacto para la sociedad, en cuanto a las buenas prácticas profesionales, competencias y habilidades de los profesionales, las entidades reguladoras de las profesiones, la importancia de la certificación profesional relacionado con el cumplimiento de requisitos propios de las entidades reguladoras
Selección de software, una revisión sistemática del estado del arte
La selección de software es un proceso en el que intervienen varios decisores, los cuales tienen diferentes preferencias que pueden llegar a ser mutuamente excluyentes, esto sumado a los diferentes criterios que se deben considerar al evaluar las alternativas, hace que este tipo de situación sea un problema de decisión, el cual puede abordarse desde el análisis multicriterio de decisiones. En este documento, se presenta una revisión sistemática del estado del arte de los procesos de selección de software, con el objetivo principal de establecer una base académica que permita dar soporte a dicho tipo de procesos. Para la elaboración del estado del arte, se definieron las preguntas de investigación, los criterios de inclusión de los documentos, el proceso de búsqueda y los datos a analizar para dar respuesta a las preguntas definidas. El aporte principal de este documento, es la determinación de las metodologías más usadas, así como el conjunto de criterios que se puede tomar como base para la evaluación de las alternativas, con el fin de elegir la más adecuada de acuerdo al contexto del proceso de decisión.
Uso de la geoestadística como herramienta de análisis para formalizar resultados en el campo de la contaminación electromagnética
Este trabajo muestra una aplicación de la geoestadística como herramienta fundamental para el análisis de una variable cuyo comportamiento tiene dependencia con su distribución o localización en un espacio determinado. Particularmente este artículo presenta los resultados obtenidos para el análisis de los niveles de contaminación electromagnética de la ciudad de Lugano (Suiza) mediante el uso de técnicas estadísticas e interpolación espacial (procedimientos de estimación geoestadísticos, conocidos como " kriging"), utilizando herramientas de uso libre como GoogleMaps y el software de análisis estadístico R. Las muestras de análisis fueron adquiridas a partir de las mediciones realizadas por el grupo de investigación TTHF (Telecom, telemetria e alta frequenza) en dicho lugar para las bandas de operación correspondientes al servicio de telefonía móvil celular (900MHz, 1800 MHz y 2100MHz) mediante el uso de la sonda de medida de campo eléctrico (NARDA PMM 8057- FTP).
Identificación y Control en Secadores Solares para Madera vía experimental
En este trabajo se realizó el diseño e implementación de un experimento para la identificación experimental de dos prototipos de Secadores Solares para Madera: con Aporte Solar Térmico y con Almacenamiento de Energía en Agua. Se efectuó la identificación experimental mediante el método Error de Salida y se mostró la validación de ambos modelos. A partir del mejor modelo obtenido se desarrolla el diseño de un controlador Proporcional Integral para el control de humedad relativa en la cámara de secado de un Secador Solar para Madera con Almacenamiento de Energía en Agua, obteniendo el comportamiento de la humedad relativa deseado, lo cual se refleja en los resultados de simulación que se muestran. Finalmente se realizó la implementación práctica del control propuesto en dicho secador solar, donde se evidencio la efectividad del secado de madera vía solar con Almacenamiento de Energía en Agua.
Optimización de sintonización de controladores PID bajo el criterio IAE aplicados a procesos térmicos
Las ecuaciones de sintonía de criterio integral encontroladores PID son ampliamente utilizadas en el ámbitoindustrial. Se han desarrollado diferentes tipos de ecuacionesde sintonía entre ellas una de la más utilizadas es la IAE.En la literatura se reportan varios tipos de ecuaciones desintonía, pero estas buscan una operación satisfactoria del lazodel control más no el punto óptimo de operación con un valormínimo de desviación en la respuesta de la variable controlada.En este artículo se optimiza esta respuesta cuando se utilizanecuaciones de sintonía IAE en controladores tipo PID, el cualbusca minimizar la desviación de la variable controlada respectoal Set Point para un control regulatorio, con el fin de que el valorde IAE disminuya, lo que es necesario en aplicaciones criticascomo la industria papelera, donde el manejo de la desviación dela temperatura es crucial para la calidad del producto final.
Rango de tolerancia en la solución de las integrales generadas por el Método de los Momentos (MM) al ser aplicado a la solución de antenas de conductores rectos y finos
Aprovechando las excelentes posibilidades que ofrece el software profesional MATLAB; se realiza un análisis sobre la solución de integrales generadas por el método de los Momentos en conjunto con el método de los Puntos Adaptados y su influencia en el resultado final de la simulación de antenas finas de conductores rectos y eléctricamente corto. Se empleó la recomendación de usar una función base o polinomio de expansión simple y organizada en series de potencias de muy pocos términos en el caso de dipolos simétricos finos y antenas eléctricamente cortas, y se realizan algunas recomendaciones.
Alternativas para el Control Multivariable
En este trabajo se presentan múltiples alternativas para el control multivariable de dos procesos industriales: Columna de Destilación y Evaporador. Se diseñan cuatro estrategias de control: un control multilazo, control multivariable con desacopladores, ambas con estructura Proporcional Integral, un control con desacopladores mediante del Arreglo Inverso de Nyquist, un control por Modelo Interno y control Predictivo. Los resultados de simulación son obtenidos mediante el Matlab y muestran las potencialidades de cada una de estas estrategias ante cambios en la referencia y disturbios. Las ventajas del control predictivo en la regulación de procesos multivariable son evidentes.
Aplicación del Loop Automation en una red de distribución aérea de media tensión
Producto de las afectaciones ocurridas en los circuitos de distribución cuando ocurren fallas surge la investigación: Implementación del Aplicación del Loop Automation en una red de distribución de media tensión, buscando diseñar un sistema de protección capaz de aislar las fallas en el menor tramo posible del circuito afectando, es decir, al menor número de clientes posibles. En el trabajo se realiza una breve descripción de las protecciones comúnmente usadas en los sistemas de distribución demostrando como estas no son capaces de limitar la falla a la menor área posible y como esto se logra usando los reconectadores de Nulec trabajando como parte del esquema Loop Automation. Además se propone una metodología de trabajo que facilite el diseño de este sistema de protecciones obteniendo que en el circuito analizado las fallas ocurridas afecten al menor número de clientes posibles.
Modelo Matemático para determinar el Tiempo de Coagulación de la Sangre Humana a partir de Datos Experimentales
En este trabajo se presenta un modelo matemático lineal de primer orden con retardo, para caracterizar el tiempo de coagulación de la sangre a partir de datos obtenidos mediante la técnica de speckle dinámico. La plataforma experimental utilizada dispone de una cámara CCD, un láser de He-Ne y un computador para el registro y procesamiento de la información. Se presentan los resultados experimentales obtenidos, su análisis y se propone el desarrollo de un sistema de control para validar el tratamiento médico enfocado a reducir el tiempo de coagulación de la sangre.
Análisis de estabilidad del sistema de control borroso adaptable del proceso de vaciado continuo de acero de ACINOX – Las Tunas
La teoría de estabilidad juega un rol central en la teoría de sistemas e ingeniería, se considera la propiedad cualitativa más importante de los sistemas de control lineales por tanto si un sistema no cumple con esta condición, el resto de las especificaciones carecen de sentido. De hecho, la mayoría de los diseños de sistemas están dirigidos, directa o indirectamente a la obtención de sistemas estables, hasta tal punto que no tiene sentido hablar de sistema de control si éste no es estable. En los sistemas dinámicos existen distintos tipos de problemas de estabilidad y para el análisis de estos, la teoría de Lyapunov tiene un lugar destacado. En este artículo se realiza el análisis de estabilidad del sistema de control de nivel en molde con adaptación borrosa del proceso de vaciado continuo de acero de la fábrica Acinox Las Tunas, para ello serán aplicados el primer y segundo método de Lyapunov.
Segmentación Visual Robusta utilizando el Plano RCrR y la Distancia de Mahalanobis
En este artículo se propone un algoritmo robusto ante los cambios de iluminación para la detección de la piel en imágenes, se utiliza una base de datos que consta de 50 imágenes en condiciones controladas y 50 en condiciones no controladas, las imágenes cuentan con personas en forma frontal, mostrando rostro, manos, y brazos. Se evalúan 5 algoritmos para realizar corrección de color los cuales son: Corrección sencilla con canal verde, Compresión canal de color, Expansión canal de color, Referencia fija, Corrección Gamma. Se evalúan 4 algoritmos para segmentación los cuales son: Color de piel en RGB, Referencia de Histograma, Distancia Euclidiana y Distancia de Mahalanobis. El algoritmo propuesto utiliza el método referencia fija unido al algoritmo de corrección gamma para corrección de color y realiza segmentación de la piel a partir de un plano de color RCrR, encontrado de la transformación de las imágenes utilizando los espacios RGB y YCbCr, finalmente utiliza la distancia de Mahalanobis. Como resultado se obtiene un valor promedio de sensibilidad igual 99.36% y de especificidad igual 84.31%.
Robot socialmente asistencial y de interacción multimodal autónoma
Este artículo presenta los métodos y técnicas utilizados para crear un robot de interacción multimodal. Esto le permite al robot interactuar con múltiples usuarios al mismo tiempo facilitando tareas comunes en ambientes no determinísticos, donde varias personas necesitan interactuar, como en un salón de clases. Se ha creado un robot socialmente asistencial dotado de características antropomórficas y cognitivas que producen una sensación de realismo en el usuario, dando la idea de estar interactuando realmente con un ser viviente.