Revista UIS Ingenierías

La ciencia de la decisión

Fabio Blanco-Mesa — mié, 01 abr 2020 10:38:26 -0500

Las personas y las actividades que desarrollan en la cotidianidad están sujetas a una toma de decisiones constante, cuyas consecuencias, en gran parte, son inciertas. Esta toma de decisiones conlleva un proceso racional que se sustenta en la cantidad y calidad de la información, la capacidad de procesamiento y el uso de la racionalidad de las personas, lo cual permite afrontar escenarios a corto, mediano y largo plazo. En el contexto actual, las dificultades en el desarrollo de este proceso son mayores, debido a la abundancia de datos, la duda de su veracidad y la velocidad de intercambio, por lo que se generan escenarios de caos e incertidumbre. Bajo esta dinámica, la elaboración de pronósticos y predicciones puede ser menos efectiva, ofrecer menos seguridad sobre el resultado y, a la vez, producir sesgos en la información. Estos problemas predictivos son observables, por ejemplo, en la estimación del crecimiento económico, el comportamiento humano, los mercados bursátiles, los fenómenos naturales, los conflictos, la migración, la propagación de enfermedades, la geopolítica, las negociaciones, entre otros. Estas dificultades se dan, en gran parte, por las técnicas o herramientas usadas para el tratamiento de los datos y por la capacidad de procesamiento que tienen los sistemas de información, los cuales tienen limitaciones para la combinación de diferentes tipos de información. En ese sentido, la comunidad científica se ha esforzado por proponer nuevos métodos y desarrollar mejores técnicas que permitan capturar y procesar la mayor cantidad de información útil en el proceso de toma de decisiones. Esto se conoce como ciencia de la decisión; un término amplio y transversal a gran cantidad de áreas y campos de estudio, que va desde las ciencias humanas y sociales hasta las ciencias puras. Así, este escrito se enfocará en aquellas áreas que se dedican a la proposición de métodos y técnicas que permiten hacer mejoras y aplicaciones en la agregación y tratamiento de los datos para la toma de decisiones.

Imputación de valores perdidos y detección de valores atípicos en datos funcionales: una aplicación con datos de PM10

Rafael Alfonso Meléndez, Stevenson Bolívar, Roberto Rojano — jue, 05 mar 2020 11:06:12 -0500

Los datos recopilados en el monitoreo de la contaminación del aire, como PM₁₀, se obtienen en estaciones automatizadas que generalmente contenían valores faltantes debido a fallas de la máquina, mantenimiento de rutina o errores humanos. Los conjuntos de datos incompletos pueden causar sesgo de información, por lo tanto, es importante encontrar la mejor manera de estimar estos valores faltantes para garantizar la calidad de los datos analizados. En este trabajo se evaluaron los datos de partículas PM₁₀ consideradas en el tiempo como un objeto funcional, para este caso se utilizó la base de datos de la red de monitoreo ambiental de la Corporación Ambiental de La Guajira (Corpoguajira). En este estudio hemos implementado la metodología de Jeng-Min Chiou, (2014) para imputar datos funcionales. La detección de valores atípicos de contaminantes es muy importante para el monitoreo y control de la calidad del aire. Además, hemos implementado el método de imputación de datos faltantes y detección de valores atípicos para datos funcionales. Consideramos las concentraciones de partículas PM₁₀ en las estaciones de monitoreo ambiental sobre el área de influencia de la mina de carbón a cielo abierto durante 2012. Para imputar datos faltantes funcionales, se basó en la aplicación de herramientas como el análisis de componentes principales funcional (ACPF) y los procedimientos gráficos para detectar curvas de valores atípicos como el bagplot funcional y el diagrama de caja funcional de la región de mayor densidad (HDR) por sus siglas en ingles. Los resultados indican que la estación de Barranca es una curva atípica y se observó que los intervalos imputados capturan la dinámica que se comparte con las otras trayectorias de las diferentes estaciones.

Implementación de un repositorio para el catálogo, búsqueda y uso de componentes software reutilizables en el desarrollo de aplicaciones web

Jhon Carlos Vargas-Fandiño, Jhon Jairo Sandoval-Ramírez, Fredy Vera-Rivera — jue, 05 mar 2020 13:54:26 -0500

El desarrollo de software se caracteriza por ser un proceso complejo, requiere de inversión de tiempo, conocimiento de herramientas tecnológicas para su elaboración, su depuración y su despliegue. Sin embargo, con el paso de los años, se han desarrollado avances tecnológicos y metodológicos, que reducen considerablemente esta complejidad, convirtiendo dicha actividad en un proceso más intuitivo, controlable y rápido. La reutilización aparece como una alternativa para desarrollar aplicaciones y sistemas de una manera más eficiente y rápida. La idea es reutilizar elementos y componentes en lugar de tener que desarrollarlos desde un principio. A estas unidades se les conoce como componentes software reutilizables. La biblioteca o repositorio de componentes reutilizables es el corazón del desarrollo de software basado en componentes, permite catalogar, organizar, descubrir y reutilizar estos componentes. En este trabajo se desarrolló e implementó un repositorio de componentes de software reutilizables que apoye los procesos de desarrollo de aplicaciones web y la formación de estudiantes en el programa de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Francisco de Paula Santander (Cúcuta, Colombia) llamada Colossal, permitiendo a los estudiantes y profesores buscar, compartir y reutilizar los componentes disponibles en el repositorio y usarlos en sus proyectos. Para evaluar el repositorio de componentes y verificar que cumple con su propósito se realizó un estudio cuantitativo descriptivo donde se evalúa el nivel de aceptación de la herramienta tecnológica, como resultado se obtuvo que la mayoría (94%) de los estudiantes y profesores respondió de manera positiva y se evidenció una buena aceptación del funcionamiento y uso del mismo.

Análisis de capacidad en una red heterogénea empleando control de potencia y asignación de espectro basado en teoría de juegos

lun, 09 mar 2020 09:25:27 -0500

En el presente artículo se expone el análisis de capacidad realizado a una HetNet mediante la adaptación de un algoritmo empleando control de potencia y asignación de espectro conjunta basada en teoría de juegos; disponiendo de forma aleatoria los usuarios y estaciones base dentro de un escenario de simulación, posteriormente se analiza el comportamiento en términos de capacidad planteada para los servicios de voz y datos. Los resultados obtenidos se comparan utilizando los mismos parámetros de simulación con el algoritmo de control ideal de potencia para los servicios anteriormente mencionados y una asignación aleatoria. Los resultados muestran que la asignación conjunta de recursos, permite que la capacidad del sistema se incremente, al igual que la velocidad alcanzada por los usuarios.

Calentamiento simultáneo microondas-radiación térmica

Milton Muñoz-Neira, Jorge Cruz-Duarte, Rodrigo Correa — lun, 09 mar 2020 11:56:49 -0500

En este artículo se presentan resultados de la simulación del tratamiento térmico híbrido de materiales, utilizando ondas electromagnéticas en el rango de las microondas y el calor por radiación térmica generado por una resistencia eléctrica. La resistencia se ubicó de tal forma que solo la mitad del sólido (una esfera de dos capas) recibe la energía generada por ésta. Además, la resistencia se controló de tal forma que generó energía térmica de forma uniforme y constante. Igualmente, se definieron materiales con propiedades termofísicas diferentes en cada capa, pero invariantes tanto con la posición como con la temperatura. El flujo de calor volumétrico se consideró constante con el tiempo. Los perfiles de temperatura para cada capa mostraron variaciones en el tiempo y la posición, observándose que el calentamiento simultáneo facilita la manipulación de estos perfiles, de acuerdo con las necesidades del tratamiento térmico. Así, se evidenció la ventaja de éste tipo de calentamiento híbrido.

Evaluación de las características de un residuo de la industria del vidrio para encapsular materiales peligrosos

lun, 09 mar 2020 12:12:57 -0500

Actualmente, existe una gran problemática ambiental por la generación de residuos sólidos, muchos de éstos se clasifican como peligrosos; por lo cual han surgido múltiples tecnologías para su tratamiento, entre las que se destaca la vitrificación. Esta tecnología permite incorporar los elementos peligrosos de un residuo dentro de una matriz vítrea; por lo tanto, se requiere de un agente vitrificante o formador de vidrio (sílice, SiO₂). El objetivo de este trabajo fue evaluar las características químicas y físicas de un residuo de arena, con el fin de emplearlo como agente vitrificante. El residuo de arena del presente estudio, proviene de una industria de vidrio colombiana y su generación es de 120 toneladas mensuales. Se realizó la caracterización del residuo en cuanto al tamaño de partícula, densidad, morfología, composición química y mineralógica. Finalmente, se concluye que el residuo tiene características de agente vitrificante; además, presenta un gran potencial para ser aprovechado en diferentes aplicaciones.

Defosforización de minerales de hierro a través de lixiviación ácida en medio estático

María Alejandra Molina, Pedro Delvasto, Antonio Ballester-Pérez — lun, 09 mar 2020 13:24:01 -0500

Se estudió en columnas de percolación la defosforización de dos minerales de hierro, provenientes de Brasil y de Venezuela, utilizando HCl 0,6 M como agente de lixiviación. Además, se estudió el efecto de un tratamiento térmico previo realizado a 900 ° C durante 1 hora. Los minerales se caracterizaron antes de la lixiviación por fluorescencia de rayos X (XRF), difracción de rayos X (XRD) y porosimetría. En las soluciones restantes, se midió el pH y se determinaron Fe y P mediante espectroscopía de absorción atómica (AAS) y espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis), respectivamente. Los minerales lixiviados se caracterizaron químicamente por XRF. Se encontró que la defosforización fue particularmente efectiva en el caso de los minerales tratados térmicamente, como resultado de los cambios estructurales registrados que facilitaron la lixiviación de fósforo. La tasa de defosforización fue 23 veces mayor en el mineral brasileño tratado térmicamente y 262 veces en caso del venezolano tratado térmicamente.

Métodos para el análisis de actores en el contexto de spin-off universitarias

mar, 10 mar 2020 13:20:59 -0500

Las spin-off universitarias son consideradas como un importante mecanismo de transferencia de tecnología, que permiten crear valor a partir de los conocimientos generados en las universidades, incentivando la investigación de calidad y la cooperación de las universidades con diferentes actores. Este artículo establece una tipología de métodos para el análisis de actores a partir de una categorización de los métodos existentes en la literatura, como una herramienta que contribuya a la formulación de estrategias para la gestión de actores involucrados en la creación de Spin-off universitarias. Para el desarrollo de la investigación, se recopilaron y codificaron múltiples modelos que existen en la literatura científica, posteriormente se cruzan estos métodos con las fases de creación de las spin-off, teniendo en cuenta las actividades clave que deben realizar los emprendedores para superar cada una de las coyunturas críticas que se presentan, con el fin de gestionar a los actores para anticiparse a las oportunidades y problemas durante la creación de la Spin-off.

Exploración de gilsonita usando tomografías de resistividad eléctrica con geometría tipo gradiente: Caso de estudio en Rionegro (Colombia)

Yesid Paul Goyes-Peñafiel, Sait Khurama-Velasquez, Oleg Nikolaevich-Kovin — mar, 10 mar 2020 14:01:35 -0500

La exploración del subsuelo usando métodos geofísicos ha incrementado las posibilidades económicas de prospección para nuevos minerales no metálicos y otros materiales tales como hidrocarburos sólidos. En este artículo, se muestran los resultados de la tomografía de resistividad eléctrica (ERT) llevada a cabo usando el arreglo multi-electrodo tipo gradiente, los cuales fueron usados para delimitar las anomalías principalmente de alta resistividad asociadas a la presencia de hidrocarburos sólidos. La interpretación de los perfiles en profundidad fue realizada teniendo en cuenta la evidencia de gilsonita en afloramientos de la Formación La Luna (Ksl) y su contacto con la Formación Bocas (Jb). Se concluyó que, en superficie y en profundidad, la gilsonita presenta forma tabular y oblicua respecto al plano de estratificación de Ksl, y que el contacto Ksl-Jb está fallado con inclinación casi vertical. No obstante, diferentes procesos tectónicos han contribuido también a la formación de gilsonita en cuerpos masivos e irregulares. Finalmente, se pudo establecer que las tomografías de resistividad representan una buena alternativa para la exploración preliminar, y ya que los costos de este método son relativamente bajos en Colombia, representa también una alternativa económicamente viable que permite mejorar los proyectos exploratorios pequeños.

Evolución de la sostenibilidad de las infraestructuras HPC en la sede central del CIEMAT

jue, 05 mar 2020 00:00:00 -0500

Desde su creación en 1951, el CIEMAT ha estado impulsando continuamente el uso de la computación como un método de investigación, desplegando plataformas de cómputo innovadoras. De esta manera, arquitecturas vectoriales, MPP, NUMA y otras completamente distribuidas han sido gestionadas en el CIEMAT, acumulando un extenso conocimiento sobre su sostenibilidad y sobre las necesidades de las comunidades científicas relacionadas con proyectos internacionales. Actualmente, la evolución del hardware y el software para HPC es cada vez más rápida e implica un desafío constante para aumentar su disponibilidad debido al número de iniciativas que el centro apoya. Para abordar esta tarea, el equipo TIC ha estado cambiando su gestión hacia un modelo flexible, con una mirada puesta en las adquisiciones futuras.

Diseño y pruebas con hardware en el lazo de controladores dinámicos para un robot agrícola

Leonardo Solaque, Guillermo Sanchez Herrera, Adriana Riveros G. — lun, 16 mar 2020 16:50:17 -0500

En la creciente demanda de alimentos a nivel mundial, se hace necesario enfocar los esfuerzos en desarrollos que aporten a la optimización de recursos para maximizar la producción en los cultivos. Para esto, la tecnología se muestra como una posibilidad de afrontar estos retos, siendo de interés el automatizar los procesos que implican una plantación. Entre las diferentes tareas del agro, como lo son la remoción de maleza, aplicación de nutrientes o de fungicidas, los robots móviles se muestran con un uso potencial para asistirlas. Así, desde el presente trabajo se aborda el control de velocidad de desplazamiento de una plataforma móvil en configuración diferencial, dedicada a labores de agricultura de precisión. Concretamente se aborda el modelado matemático, diseño de controles bajo la técnica de retroalimentación de estado y su integración a los sistemas embarcados en el robot, donde mediante simulaciones de Hardware en el lazo (HIL) se realizan pruebas de validación, usando el entorno de ROS, sistemas embebidos y simulaciones matemáticas, previas a la puesta en funcionamiento del prototipo real. Mostrando una integración exitosa con el esquema propuesto, con el fin de realizar pruebas previas en robots móviles.

Análisis del desempeño aerodinámico de un ala delta a baja velocidad

Juan Carlos Serrano-Rico, Gonzalo Moreno-Contreras, Edwin Blasnilo Rúa-Ramírez — mié, 18 mar 2020 12:22:52 -0500

En el presente trabajo se presentan los resultados de la medición experimentales de los coeficientes aerodinámicos de un ala delta, los coeficientes determinados fueron el de sustentación, arrastre y el de momento, adicionalmente se realizó una visualización del comportamiento del fluido que pasa sobre el ala mediante la utilización de humo y de un compuesto liquido de aceite sobre la superficie del ala. Los resultados obtenidos son comparables con modelo teórico de Polhamus y con experimentales presentados en la literatura.

Sistema de logística inversa para el desarrollo sostenible de un astillero

Martín Darío Arango-Serna, Jairo Alberto Valencia-Salazar, Silvana Ruiz-Moreno — jue, 19 mar 2020 15:13:03 -0500

Con el advenimiento de mercados globalizados donde aumentan los desperdicios derivados de procesos productivos y ante la evidente necesidad de adoptar medidas que disminuyan los impactos negativos asociados a su disposición final, la formulación de sistemas de logística inversa a medida de las empresas que permitan realizar una disposición responsable de los residuos maximizando la obtención de valor de estos ha sido objeto de estudio en los últimos años. El objetivo de este artículo es proponer un Sistema de Logística Inversa para un astillero que se enfoque en los residuos derivados de las operaciones de mantenimiento realizadas a embarcaciones bajo un enfoque sostenible. La metodología se basó en un análisis de la literatura científica en términos de logística inversa y sostenibilidad, al igual que la caracterización de los procesos en las instalaciones del astillero, desarrollando estrategias que soporten la implementación del sistema propuesto e indicadores que controlen su futura implementación.

Procesamiento de señales cerebrales provenientes de estímulos visuales y auditivos utilizando análisis wavelet y redes neuronales artificiales

Alberto Lizcano-Portilla, Luis Mendoza, Zulmary Carolina Nieto-Sánchez — mar, 24 mar 2020 16:11:59 -0500

Este artículo presenta el diseño y desarrollo de un prototipo portátil para la adquisición, procesamiento y clasificación de señales EEG con el objetivo de caracterizar estímulos visuales y auditivos, se trabajó con dos pacientes diferentes para la validación de los resultados, se realizó el registro de las señales durante 4 segundos a una frecuencia de 500Hz. Los pacientes fueron expuestos a estímulos visuales y auditivos en diferentes casos, cuya frecuencia de aparición permanecía constante. Para el registro de las señales se diseñó un sistema de adquisición de 4 canales configurables entre sí para trabajar con derivación unipolar o bipolar según requiera el experimento. La selección de la mejor base en el análisis multi-resolución de wavelet se tuvieron en cuenta dos parámetros importantes, la medida de la entropía y los porcentajes de clasificación de dichos niveles, debido a que los potenciales evocados son generalmente constantes en su morfología, se hizo promediación coherente dando como resultado la ubicación espacio-tiempo donde aparece dicho potencial evocado, una vez se obtuvo las características de la señal tratada se procedió a clasificarlas mediante dos métodos diferentes de inteligencia artificial, redes neuronales y máquinas de soporte vectorial, en esta etapa se tomó en cuenta la medida de la desviación estándar de los datos, para garantizar que la máquina de aprendizaje se entrene de manera correcta. Los resultados obtenidos demuestran de manera fidedigna el comportamiento general de los potenciales evocados como resultado a los estímulos presentados, además de que se pudo comprobar la variación de las ondas alfa del paciente según su estado de relajación o alerta en cada caso, es recomendable realizar un sistema de filtrado mucho más robusto para aumentar la relación señal a ruido de la señal EEG, facilitar su análisis y mejorar los resultados.

Desarrollo de un modelo aplicado a la recolección de agua de lluvia para granjas de pollos de engorde

mar, 24 mar 2020 18:29:41 -0500

El acceso al agua es crítico en la producción agrícola y pecuaria. En la estación seca, los sistemas de suministro de agua están bajo estrés y han colocado a la región de La Mesa de Los Santos (Santander-Colombia) como susceptible a los impactos económicos de la escasez de agua, causada principalmente por la alta demanda debido al crecimiento excesivo de la población. agricultura y la producción avícola. Actualmente, la producción avícola sufre de escasez de agua y se suministra con líquido en camiones cisterna en la estación seca, lo que representa un costo significativo para los avicultores. La implementación de un sistema de recolección de agua de lluvia (RWH) podría reducir la dependencia del "estrés hídrico" de la producción industrial avícola de la región. El objetivo principal de esta investigación fue desarrollar un modelo matemático para identificar la cantidad de ciclos de cría de aves de corral que un sistema de recolección de agua de lluvia (RWH) podría alimentar en el año promedio de precipitaciones. Los análisis realizados consideraron los datos de precipitación diaria entre 2010 y 2018 obtenidos de las estaciones meteorológicas en la región de estudio. Los resultados de esta investigación serían útiles para los empresarios y los encargados de formular políticas al evaluar la importancia de la gestión del agua y la oportunidad de aprovechar el agua de lluvia como recurso para la producción avícola sostenible, siendo actualmente una alternativa importante en la cadena de valor del sector agropecuario e industrial de la región.

Clasificación de la velocidad específica de fractura (Sj) mediante análisis discriminante para la molienda de cuarzo

Laura Colorado-Arango, Sindy Llano-Gómez, Adriana Osorio-Correa — mié, 25 mar 2020 17:54:13 -0500

La velocidad específica de fractura (Sj) es un parámetro determinante para el comportamiento cinético de la molienda debido a la relación inversa que tiene con el consumo energético del proceso. Tamaño de bolas, viscosidad del medio y formación de partículas finas son algunas variables que se pueden modificar para reducir el consumo energético en los procesos de molienda. No obstante, no existe un modelo que explique la relación entre la Sj y los parámetros descritos anteriormente. Se propone un modelo de clasificación basado en el análisis discriminante para identificar las condiciones que permitan obtener las mayores Sj en una molienda húmeda de cuarzo. Se obtuvieron tres grupos del comportamiento cinético mediante el análisis de clúster y dos funciones discriminantes que explican la diferencia entre los grupos. La primera función discriminante fue la más poderosa con 89.01 % de predicción y la asegunda función representa la dimensión adicional con un 10.99% de predicción.

Análisis de falla de soldaduras en filete con corrosión prematura en compuertas deslizantes de acero inoxidable 316L usando diagramas de constitución

mié, 25 mar 2020 16:18:20 -0500

Las condiciones de servicio de compuertas deslizantes en una planta de tratamiento de aguas residuales pueden causar corrosión localizada en las soldaduras. Se realizó un análisis de falla para determinar las causas de corrosión prematura en las soldaduras en filete de varias compuertas antes de su servicio. El contratista de las compuertas afirmó que las fabricó en acero inoxidable ASTM A240 Tipo 316L y las soldó con proceso GMAW y electrodo ER316LSi. Después de una inspección visual, se extrajeron dos muestras de metales fundidos de las compuertas y se analizaron utilizando medición de ferrita, espectrometría de emisión óptica, análisis químico, examen metalográfico y SEM con microanálisis. El análisis, usando los diagramas de Schaeffler y WRC-92, mostró que la composición química estimada para el metal de aporte difiere de la reportada en el WPS, sugiriendo que durante la construcción de las compuertas se usó un electrodo incorrecto de acero al carbono.

Evaluación paramétrica de las principales variables geométricas en el diseño de un tren de aterrizaje para un avión no tripulado utilizando el método de los elementos finitos

Oscar González- Parra, Gabriela Martinez-Bordes, Carlos Alberto Graciano-Gallego — lun, 30 mar 2020 15:31:01 -0500

Se evalúan los parámetros más importantes en el diseño de un tren de aterrizaje para aviones no tripulados utilizando el método de los elementos finitos. Para ello se seleccionó la configuración triciclo por ser esta el modelo más utilizado en este tipo de aeronaves. Entre los parámetros evaluados está el espesor de la sección transversal (t), ancho (b), longitud de pierna (l), el ángulo ( ) entre la pierna del tren de aterrizaje y la horizontal, materiales, carrera (S) y factor de carga (N). Al evaluar los parámetros geométricos, se observa que la variación en el espesor de la sección transversal t, y en el ángulo formado entre la pierna del tren de aterrizaje y la horizontal, son inversamente proporcionales a la deformación vertical al momento del impacto y, por lo tanto, directamente proporcional al factor de carga N. Por otra parte, la variación en longitud de la pierna del tren de aterrizaje l se comporta de manera opuesta a los parámetros anteriores. En lo referente a la evaluación de los materiales, los que poseen menor módulo de elasticidad presentan mejor desempeño para este tipo de diseño, aunque se debe considerar que a su vez se generan una mayor deformación, trayendo como consecuencia un necesario incremento en el espesor de la sección transversal.

Daño en partes de manufactura aditiva reforzadas por fibras continuas

vie, 03 abr 2020 15:32:11 -0500

La fabricación aditiva (AM), y más específicamente la impresión 3D, ha comenzado una revolución de la industria de la manufactura al proporcionar capacidades de producción para piezas que eran imposibles de fabricar hace algunos años. Una tecnología bastante reciente, desarrollada por Markforged, ha elevado estas capacidades a un nuevo nivel al permitir la impresión de compuestos de matriz polimérica con refuerzo continuo de fibra. Sin embargo, por ser este un método nuevo de fabricación, no existe un modelo consolidado para predecir las características mecánicas ni los modos de falla que presentan al estar sometidas a cargas. El presente trabajo recoge los estudios sobre el daño y falla progresiva en materiales compuestos de fibras largas producidos por manufactura aditiva.

Revisión de las tecnologías presentes en la industria 4.0

Florelva Rozo-García — vie, 03 abr 2020 14:08:51 -0500

El presente trabajo contextualiza las principales tecnologías de la era de la digitalización o Industria 4.0, también conocida como Cuarta Revolución Industrial. En primer lugar, se describe brevemente el impacto industrial y la evolución tecnológica que han ocasionado históricamente las revoluciones predecesoras, para posteriormente presentar algunas de las principales arquitecturas, estándares, características y componentes de la Industria 4.0, donde las distintas disciplinas de la ingeniería desempeñan un papel fundamental para su evolución.