vol. 14 núm. 1 (2018): (enero - junio)

Introducción: En los últimos años, en Colombia hay un crecimiento en la construcción de puentes de grandes luces, en especial tipo viga cajón. Por la importancia de estas estructuras en la infraestructura del país, surge la necesidad de monitorear su integridad estructural, analizar su comportamiento a través de su ciclo de vida, detectar cambios causados por posibles daños y establecer planes de mantenimiento. Este monitoreo se puede realizar a través de la caracterización de las propiedades dinámicas de la estructura. Objetivo: Este estudio presenta los resultados de la línea base para el monitoreo de la salud estructural del puente Gómez Ortiz. El artículo presenta y discute los resultados de la caracterización dinámica de la estructura y se describe el proceso de ajuste de un modelo numérico con base en los resultados experimentales. Metodología: La caracterización dinámica se realizó utilizando la técnica experimental con medición de vibraciones ambientales. Para el procesamiento de datos se utilizaron cuatro técnicas diferentes, tales como selección de picos (PP), descomposición en el dominio de la frecuencia (FDD), descomposición en el dominio de la frecuencia mejorada (EFDD) e identificación del sub-espacio estocástico (SSI). Resultados: En el estudio se obtuvo información experimental de las propiedades dinámicas del puente, tales como frecuencias fundamentales, modos de vibración y fracciones de amortiguamiento. Conclusiones: Los resultados demostraron que las cuatro técnicas arrojan resultados similares, excepto para las fracciones de amortiguamiento, confirmando la incertidumbre de las técnicas experimentales para definir este parámetro.

Introducción: Este artículo se suma al interés de configurar herramientas que permitan diagnosticar capacidades y referenciar la necesidad y criterio de unificar recursos y rutinas para que las Instituciones de Educación Superior alcancen objetivos de innovación sistémica como resultado de la gestión estratégica y operativa de estas capacidades y, de esta manera, se dé paso a la creación y difusión de conocimientos. Por esta razón, este artículo propone la aproximación a un modelo de categorización de indicadores de capacidades de innovación para Instituciones de Educación Superior, así como su relación con procesos de transferencia del conocimiento, a partir de la generación y clasificación de indicadores a nivel de recursos y rutinas necesarias que permitan la gestión de la función de transferencia universitaria hacia el entorno. Está basado en su capacidad de incidir en el desarrollo empresarial desde una perspectiva de gestión del conocimiento. Objetivo: El objeto de este artículo se concentró en diseñar un modelo de rúbrica a partir de criterios e indicadores que facilite la evaluación de las capacidades de innovación en las Instituciones de Educación Superior. Metodología: El desarrollo del proyecto utilizó un método cualitativo documental de carácter descriptivo en el que se definieron las siguientes fases: búsqueda de fuentes y datos bibliográficos que soportaran la metodología desarrollada; análisis de estudios realizados por autores sobre modelos de medición y sus resultados para sopesar los indicadores que se requerían analizar de las capacidades propuestas por el enfoque funcional de las capacidades de innovación; y ponderación de recursos y rutinas para presentar un esquema de diagnóstico de capacidades de innovación en dos Instituciones de Educación Superior. Resultados: Los resultados permiten analizar la dinámica de innovación en las Instituciones de Educación Superior bajo un modelo de capacidades de innovación. Conclusiones: La identificación y gestión adecuada de las capacidades de innovación permitirá obtener las ventajas competitivas necesarias para el sostenimiento organizacional, la diferenciación y el fortalecimiento de la relación universidad-empresa.

Introducción: Actualmente, el uso de compuestos elaborados con materiales de origen vegetal ha ganado importancia en diversas áreas de la ingeniería, fundamentalmente en la construcción civil. Objetivo: El objetivo de esta investigación es analizar el comportamiento físico y mecánico de paneles elaborados con fibras de caña brava y resina vegetal. Metodología: Para la elaboración de los paneles, las fibras fueron extraídas usando un triturador mecánico. Las fibras fueron tratadas con solución de hidróxido de sodio. La eficacia del tratamiento químico se evaluó mediante microscopía electrónica de barrido. La rugosidad de las fibras se determinó usando la técnica de microscopía de fuerza atómica. Para la elaboración del compuesto, se utilizó el método de compresión. La caracterización física de los paneles se centró en la evaluación de la absorción efectiva, la densidad y el porcentaje de hinchamiento. Para evaluar el comportamiento mecánico, se llevaron a cabo pruebas de flexión estática y fractura mecánica. El análisis de la degradación del material se llevó a cabo utilizando pruebas de termogravimetría. Resultados: A partir de los resultados obtenidos, es posible verificar que los paneles elaborados con fibras de caña brava y resina vegetal pueden presentar un incremento en su estabilidad dimensional cuando se comparan con paneles elaborados con fibras de guadua Angustifolia Kunth, y, asimismo, muestran mayores valores de resistencia y rigidez que los paneles elaborados con fibras de coco y bambú. Conclusiones: Considerando que la caña brava es una planta invasiva, su aplicación como refuerzo de paneles compuestos resulta una opción viable para impulsar el desarrollo y aplicación de nuevos materiales en la construcción civil.

Introducción: La pirólisis de residuos agroindustriales es una alternativa para generar combustibles líquidos de segunda generación.Objetivo: Determinar la cinética de la pirólisis de residuos industriales de yuca y de formación de productos.Metodología: Se estudió la pirólisis de residuos provenientes de la industria del almidón de yuca utilizando termogravimetría acoplada a espectrometría de masas. Los datos termogravimétricos fueron ajustados al modelo cinético de distribución de energías de activación, siendo necesario el uso de sólo un pseudocomponente.Resultados: La pirólisis de las muestras calentadas a velocidades inferiores a 30 K/min mostró valores de los parámetros cinéticos diferentes a los de la pirólisis de las muestras calentadas a velocidades superiores a 50 K/min, lo cual sugiere un cambio de mecanismo con la velocidad de calentamiento. Los valores obtenidos de los parámetros cinéticos de la pirólisis de los residuos estudiados se encuentran en el rango reportado de la literatura para otros tipos de biomasa. Se identificaron 23 relaciones m/z en los gases desprendidos de la muestra con suficiente relación señal/ruido. Las señales de espectrometría de masas seleccionadas fueron ajustadas con el modelo DAEM utilizando los parámetros cinéticos obtenidos con los datos termogravimétricos.Conclusiones: Se obtuvieron buenos resultados de ajuste con el modelo DAEM de un solo pseudocomponente para la mayoría de las relaciones m/z. La falta de ajuste para las relaciones m/z que no ajustaron se puede atribuir a reacciones secundarias en fase gaseosa.

Introducción: En centros de salud la comunicación entre el personal médico y los pacientes en general se lleva a cabo por medio del intercomunicador. Algunos de estos dispositivos han evolucionado simplificando los trabajos del personal asistente del hospital, introduciendo sistemas indicadores que permiten informar la habitación que demanda servicio médico al público, sin embargo, presentan debilidades técnicas como el alto consumo energético y la pérdida significativa de paquetes de información. Objetivo: Diseñar y construir un prototipo de instrumentación y medida para el cuidado en hospitales, que demande un gasto energético menor, y un mayor alcance en la transmisión de datos que los propuestos en la literatura. Metodología: En síntesis, el prototipo utiliza una red de interruptores para la generación de las llamadas de emergencia, estas son enviadas a un intercomunicador el cual habilita un canal; luego la información es procesada y transmitida a los módulos de visualización por medio de un microcontrolador y un bus comunicación serial RS-485, finalmente esta información es decodificada y visualizada en un indicador luminoso. Resultados: El protocolo de prueba consistió en evaluar y comparar el funcionamiento, el rendimiento y la confiabilidad del mismo con un equipo similar en la misma ventana de tiempo. Se realizaron lecturas de consumo energético, pérdida de paquetes de datos y se implementó un experimento aleatorio cuyos resultados fueron modelados a partir de un proceso estocástico de Poisson. Los resultados arrojaron una disminución del consumo energético en régimen estable de 91% en comparación a lo expuesto en la literatura. Por otro lado, el equipo presenta una tasa de perdida de paquetes de información menor al 4% en promedio. Conclusiones: El procedimiento de diseño contempla una estrategia por hardware y software que permite disminuir el consumo energético de módulo de visualización en estado estable y aumentar la confiabilidad del equipo. Además de ser eficiente, el equipo es escalable y de fácil mantenimiento.

Introducción: Los convertidores de potencia utilizados en las microresdes permiten realizar una transferencia de la potencia a la carga con una tensión regulada. Sin embargo este control en AC presenta diferentes comportamientos ante cambios tanto en DC como en AC, los cuales deben ser estudiados.Objetivo: Evaluar la respuesta en corriente alterna del convertidor buck con la técnica ZAD y FPIC.Método: La prueba está basada en medir el comportamiento dinámico de la tensión de salida, corriente y potencia según los cambios en el controlador.Resultados:  Los resultados muestran que el controlador permite que una buena estabilidad contra diversas variaciones en el sistema y que también regula la tensión de salida del circuito.Conclusiones: La técnica ZAD y FPIC se adaptan rápidamente a los cambios que se producen en la forma de onda, magnitud y frecuencia de la señal de referencia. The controller presents good stability to different tests, tracking the reference signal after each event.

Introducción: Los enfoques tradicionales de gestión de la estimación integral de una función general no resuelven el problema de cumplir con las restricciones en cada punto del dominio. Esto se logra mediante una formulación semi-infinita del problema, en la que existen grandes posibilidades para modelar muchas situaciones prácticas de la ecología industrial. Algunos de ellos se presentan en este documento.Objetivo: Basándose en estudios detallados ([1]-[3]) el propósito de este artículo es examinarlos y contribuir a difundir las aplicaciones de la programación semi-infinita (SIP) en la solución de problemas de control de contaminación ambiental.Metodología: Para su solución numérica se aplica el algoritmo estocástico de aproximaciones externas. Los experimentos se realizan en MATLAB.Resultados: Se presentan tres modelos, uno de ellos optimiza la potencia de emisiones de contaminación por fuentes de contaminación teniendo en cuenta el área de ambiente. Segundo, optimiza la potencia de fuentes de polución con sus desplazamientos causado por el viento y el último optimiza la polución en áreas 3D entre un grupo de contaminantes y un grupo de purificadores.Conclusiones: El problema de optimización de emisiones de las fuentes de contaminación teniendo en cuenta el área y sus desplazamientos por causa del viento puede ser modelado y resuelto como un problema de optimización semi-infinita. El criterio de parada del método utilizado no requiere solución de un problema adicional como normalmente sucede en este tipo de programación.

Introducción: La incorporación de sistemas de aprendizaje autónomos en la robótica permitirá la resolución de una gran cantidad de problemas. Uno de ellos es la marcha autónoma para el caso de los robots humanoides debido a la complejidad que tiene por la gran cantidad de variables que influyen en este proceso.Objetivo: Desarrollar algoritmos que generen marchas autónomas en un robot humanoide con varios grados de libertad.Metodología: El estudio inicia con el desarrollo de algoritmos estocásticos con pocas dimensiones; luego, se extiende a situaciones n-dimensionales. Posteriormente, se realizan pruebas en simulación, y, por último, las pruebas experimentales. Resultados: Se generó un algoritmo basado en el modelo físico del robot para crear las trayectorias de marcha estocásticamente.Se implementó un simulador que contempla las restricciones cinemáticas incluyendo colisiones para verificar los resultados. Adicionalmente, se realizaron cien pruebas experimentales donde se verificó el correcto funcionamiento de las trayectorias.Conclusiones: Se pudo corroborar que es posible crear un algoritmo estocástico que mezcla reglas determinantes y aleatorias para generar marchas automáticamente en robots humanoides, extendiendo conceptos generados en espacios bidimensionales y tridimensionales a coordenadas articulares n-dimensionales.

Introducción: Actualmente, el modelado termodinámico de los ciclos de potencia es una herramienta muy atractiva, con la cual se logra analizar y determinar cuan eficiente podría llegar a ser la combinación de distintos ciclos y/o la implementación de diversos componentes, que con sus diversas características y comportamientos impactan de forma positiva sobre la generación de energía. Además de ir ganando importancia en la utilización de tecnologías medio ambientalmente amigables. Objetivo: En este estudio se busca determinar el impacto de los parámetros de funcionamiento de un ciclo Brayton súper crítico respecto a  su comportamiento energético y exergético a medida que se realiza la variación de la temperatura del ciclo y demás condiciones de trabajo, tales como uso de calentador y recalentador. Metodología: Se realizó un modelo termodinámico para el análisis energético y exergético de 4 configuraciones de un ciclo Brayton súper crítico con dióxido de carbono como fluido de trabajo, a variados niveles de temperatura y garantizando una presión máxima de 25 MPa. Resultados: Los resultados obtenidos del modelo desarrollado y validado, permitieron verificar que para las configuraciones con recalentamiento se presentan pérdidas totales de exergía consistentemente más bajas que para las configuraciones sin este.  Conjuntamente la temperatura de entrada a la turbina y las relaciones de presión tienen una influencia significativa sobre estas pérdidas, obteniéndose su valor mínimo a temperaturas de entre 800-850 °C. Conclusiones: Las pérdidas totales de exergía son menores en las configuraciones que implementan el uso de recalentador que las que no lo usan. Se aprecia que con el uso de recalentador las pérdidas de exergía disminuyen en al menos 3 puntos porcentuales a medida que aumenta la temperatura para todas las configuraciones.

Introducción: Los disolventes son agentes químicos usados en la industria farmacéutica y su importancia radica en que su presencia puede acelerar o retardar la reacción de un fármaco hasta un millón de veces. Objetivo: La presente investigación analiza los diferentes tipos de disolventes para evaluar la existencia de grupos en los cuales se puedan identificar patrones relacionados con la efectividad de esos disolventes en la producción de fármacos. Metodología: El estudio consta de 4 fases: 1) análisis de componentes principales, 2) análisis de clúster, 3) análisis discriminante, y 4) interpretación de resultados y conclusiones. Resultados: Se identificaron tres conglomerados categorizados como supercríticos, microesféricos y biodegradables. La prueba de T de Hotelling arroja un p-valor de 0, poniendo en evidencia la diferencia entre grupos. El discriminante cuadrático arroja una precisión del 96% para la clasificación de disolventes. Conclusiones: El análisis multivariante permite modelar la efectividad de los disolventes en la industria farmacéutica, generando una metodología objetiva de decisión para la clasificación de disolventes según un enfoque de efectividad.

Introducción: Este artículo presenta los resultados de una investigación cuyo objetivo fue el modelado y simulación de la cadena productiva del cacao en Colombia. Esta investigación estuvo financiada por la Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Objetivo: El objetivo de este artículo es presentar un modelo de simulación de la cadena productiva del cacao en Colombia. Metodología: Para el abordaje de esta investigación, se tuvo en cuenta autores como Absalón Machado, quien ofrece un marco teórico para asumir el entendimiento de los sistemas agroalimentarios, y se trabajó bajo una perspectiva sistémica. Se realizó un modelo usando la dinámica de sistemas, que se basa en la noción de la realimentación, los rezagos en el tiempo, la idea de acumulación y la razón de cambio, propias del cálculo diferencial e integral, haciendo un trabajo de campo en términos de observación directa de cultivos y plantas procesadoras del cacao internacionales. Resultados: Se obtuvo un modelo matemático que recrea el comportamiento de la cadena productiva del cacao y se ajusta al comportamiento de la cadena para el horizonte temporal estudiado. El modelo puede ser usado para comprender la dinámica propia de la cadena en conjunto sobre la base de los flujos de información y material en el sistema. Conclusiones: Se concluye que el uso de modelos de dinámica de sistemas, que representan una cadena productiva, puede ser empleado para potenciar procesos de toma de decisiones a partir de la experimentación simulada. Esto permite ganar en comprensión de la dinámica propia de la cadena productiva. Además, se pone en evidencia que la percepción in situ de los fenómenos a ser modelados favorece una mejor representación de los mismos.

Introducción: El trabajo presenta el estudio de la falla operacional de un sistema hidroneumático destinado al suministro de agua a una institución hospitalaria. Objetivo: Determinar la o las causas de interrupción del suministro de agua del sistema hidroneumático a la edificación. Metodología: Se trazó la característica hidráulica del sistema de tubería y se comparó con la característica hidráulica del sistema hidroneumático, comprobando que satisfacía plenamente las solicitudes de carga y flujo requeridas por la edificación. Dada la presencia de ruidos y vibraciones en la tubería de succión se realizó la comparación del NPSH requerido con el NPSH disponible, determinando que el actual diseño de la tubería de succión es la causa de la falla del sistema hidroneumático. Resultados: Se proponen tres variantes de modificación al diseño de la tubería de succión que eliminan el fenómeno de la cavitación. Ello evita poner en operación una bombea auxiliar que incrementa el consumo energético en 8760 kWh/año con un costo de 1839,6 $/año y la inseguridad en el servicio de agua. Conclusiones: El equipo hidropresor seleccionado cumple satisfactoriamente los requerimientos de la instalación, exceptuando el diseño de la tubería de succión donde el NPSH disponible es inferior al NPSH requerido para caudales superiores a 900 l/min, apareciendo el fenómeno de la cavitación y provocando la salida de servicio del sistema.

Introducción: Actualmente, el modelado termodinámico de diagnóstico en un motor Diésel es una herramienta ampliamente usada tomando como base los datos de presión dentro del cilindro. No obstante, su estudio requiere el ajuste de submodelos a través de procesos iterativos que demandan un excesivo gasto de tiempo y altas incertidumbres. Entre estos submodelos se encuentra el de volumen instantáneo en la cámara de combustión, ya que la biela es un elemento altamente deformable por su bajo módulo de rigidez y por ende esta variación afecta al trabajo mecánico de expansión calculado para el balance de energía global. Objetivo: En este estudio se busca implementar una metodología para la caracterización del volumen instantáneo en la cámara de combustión, orientada a su estimación de manera rápida y precisa mediante el software ANSYS®. Metodología: Se realizó la caracterización de un motor Diésel Nissan YD22 utilizando datos de presión medida en el cilindro correspondientes a ensayos en arrastre (sin combustión) para los régimenes de 1000, 1700 y 2400 rpm. Resultados: Los resultados obtenidos en la simulación y validados experimentalmente indican que la metodología propuesta genera homocedasticidad en el coeficiente de ajuste Kdef, el cual tiene un valor de 0.701 para el motor en estudio y se mantiene casi constante independientemente del régimen de giro. Conclusiones:Se verifica también que se logra una mejor predicción del volumen real de la cámara de combustión con la metodología desarrollada, a la vez que el factor de ajuste propuesto Kdef permite el ajuste del modelo teórico planteado y absorbe las incertidumbres propias de modelado de este tipo de sistemas. 

Introducción: En años recientes gran parte de la población ha sido afectada por desastres tanto naturales como antrópicos. Por esto, la planificación de la evacuación juega un papel importante en la reducción del número de víctimas ante un desastre natural. Objetivo: Con el propósito de contribuir a los estudios actuales desde la investigación de operaciones en gestión de desastres, esta investigación aborda la planificación de la evacuación de áreas urbanas usando buses para recoger afectados. Metodología: El problema se modela mediante un problema de localización-ruteo con ventanas de tiempo (LRPTW) para determinar el número y la ubicación de los albergues las y rutas de recolección para evacuación, cumpliendo restricciones en tiempo de atención. Para solucionar el LRPTW, se diseña un algoritmo memético (MA) que minimiza el tiempo total de respuesta en la evacuación. El algoritmo es validado en instancias de la literatura y mediante un caso de estudio de un evento sísmico en Bucaramanga (Colombia). Resultados y conclusiones: La contribución principal de este artículo es el desarrollo de un MA para solucionar el modelo propuesto, que permite resolver instancias de tamaño real. La inicialización híbrida del MA evita una convergencia temprana, combinando aleatoriedad con una técnica heurística. Los resultados computacionales indican que el MA es un enfoque viable para solucionar el LRPTW. Así mismo, se presenta un caso de estudio en Bucaramanga para validar el modelo propuesto. Se plantean dos escenarios de desastre, evidenciando que el tratamiento que se da a las ventanas de tiempo (homogénea o aleatoria) influye directamente en la solución y afecta la función objetivo. Desde un enfoque práctico, el problema debe considerar otros criterios que pueden influir en la planificación de la evacuación, como el costo de la evacuación, costo de la demora en la atención, costo de apertura y de ruteo.

Introducción: Los sistemas de iluminación basados en vapor de sodio y vapor de mercurio son ineficientes y conllevan a un mayor consumo de energía eléctrica. La iluminación LED representa una alternativa atractiva para disminuir el consumo de electricidad. Por otra parte, los sistemas fotovoltaicos están siendo utilizados como una fuente de energía renovable para reducir las emisiones de dióxido de carbono, pero su implementación también depende del beneficio económico. Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar la viabilidad técnica y económica de implementar un sistema fotovoltaico para optimizar un circuito de iluminación, el cual pertenece a una planta de tratamiento de agua Metodología: Se analizaron las configuraciones fotovoltaicas autónoma y conectada a red. Se analizó el circuito actual y se determinó su equivalente LED. Con base en el nuevo circuito de iluminación, se dimensionó el sistema autónomo, el cual deberá garantizar energía durante tres días en ausencia total de sol. Se tomó la nueva potencia de consumo del circuito con iluminación LED para dimensionar el sistema fotovoltaico que inyectará energía a la red de la planta. Los dos escenarios posibles son evaluados a través de la herramienta PVsyst, que permite establecer parámetros como la evaluación económica. Resultados: Aunque el cambio de luminarias reduce el costo de funcionamiento en un 50 %, el sistema autónomo es inviable debido al alto costo de inversión inicial; mientras que el sistema conectado a la red es viable, con una tasa de retorno de inversión más elevada que la establecida por la empresa. Conclusiones: El cambio de luminarias a tecnología LED es una decisión acertada para la empresa. En cuanto al sistema fotovoltaico conectado a la red, puede ser atractivo si se consideran los incentivos tributarios y la reciente reglamentación de los generadores a pequeña escala en Colombia.