Repositorio Institucional ITM
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Flotación por aire disuelto: una revisión desde la perspectiva de los parámetros del sistema y usos en el tratamiento de aguas residuales
No full textThe current issues of climate change and high freshwater demand worldwide have promoted the implementation of wastewater reclamation technologies. This study aims to review the efficiency of the dissolved air flotation (DAF) technique in a wide variety of applications in the agricultural, industrial, domestic, and municipal sectors, which have high freshwater consumption worldwide. We made a systematic review of the DAF technique in wastewater treatment in 2015-2021. We reviewed six indexed databases and governmental statistical reports; we used the keywords: dissolved air flotation, microbubbles, wastewater treatment, and the main operating and design parameters involved in the effectiveness of the flotation process. Additionally, we conducted a review of the most common synthetic coagulant studies used with DAF, as well as natural coagulants that promise to mitigate current climate change. Finally, we discussed advantages, disadvantages, and potential future studies. DAF to have considerable potential for wastewater treatment, as well as for waste utilization. The generation of large quantities of DAF sludge is a breakthrough for clean energy production, as it allows the use of this waste for biogas production.La actual problemática de cambio climático y alta demanda de agua dulce a nivel mundial ha promovido la implementación de tecnologías para la regeneración de las aguas residuales. El objetivo de este estudio es revisar la eficiencia del sistema de flotación por aire disuelto (DAF) en una amplia variedad de aplicaciones en los sectores agrícola, industrial, doméstico y municipal, los cuales presentan un elevado consumo de agua dulce en el mundo. Por tal motivo se realizó una revisión sistemática de la técnica de DAF utilizada para el tratamiento de aguas residuales en el periodo 2015-2021. Se revisaron seis bases de datos indexadas y reportes estadísticos gubernamentales, las palabras claves fueron flotación por aire disuelto, microburbujas, tratamiento de aguas residuales y los principales parámetros de operación y diseño que intervienen en la eficacia del proceso de flotación, junto con un análisis de los estudios de coagulantes sintéticos más comunes utilizados con DAF, así como de los coagulantes naturales que prometen mitigar el cambio climático actual. Por último, se discuten las ventajas, los inconvenientes y los posibles estudios futuros. Se observó que DAF tiene un potencial considerable para el tratamiento de aguas residuales, así como para la utilización de residuos. La generación de grandes cantidades de lodos de DAF es una brecha para la producción de energía limpia, pues permite utilizar estos residuos para la producción de biogás.
 
Consideraciones para la fabricación de pantallas de protección facial por impresión 3D - Covid19
No full textA major challenge posed by the global crisis caused by the health contingency due to COVID-19 has been to design, manufacture, and distribute basic personal protective equipment among health professionals. The considerations described in this technical note are aimed at optimizing the design and digital manufacturing of 3D printed face protection shields composed of polylactic acid (PLA) headbands and transparent polymerizable vinyl chloride (PVC) film. The headband dimensions were determined by anthropometric parameters, thus establishing the distance to be used with glasses and mouthpieces without sacrificing the user’s peripheral vision. The behavior of the material was evaluated under different stresses using finite element analysis. As a result, the optimal values for layer height, line width, wall thickness, fill density, and print speed were defined. However, these parameters caused a decrease in production times. The face shields were sanitized before, during, and after the assembly process and subsequent packaging by immersion in 1% or 2% glutaraldehyde, which is a high-level disinfectant commonly used in hospitals and medical devices because of its bactericidal, fungicidal, virucidal, tuberculocidal, sporicidal, and prionicidal properties.Uno de los grandes retos que ha traído consigo la crisis mundial provocada por la contingencia sanitaria, debida a la COVID-19, ha sido el diseño, la fabricación y distribución de elementos básicos de protección para el personal médico y sanitario que hace parte de los equipos de salud. Las consideraciones aportadas por la siguiente nota técnica tienen el objetivo de optimizar el diseño y la fabricación digital de pantallas de protección facial de impresión en 3D, creando diademas en ácido poliláctico (PLA) y lámina de cloruro de vinilo polimerizable transparente (PVC). Bajo parámetros antropométricos se determinaron las dimensiones de la diadema, determinando así la distancia para su uso con gafas y tapabocas sin sacrificar la visión periférica del usuario. A través de análisis de elementos finitos, se evaluó el comportamiento del material frente a diferentes esfuerzos., Así se definieron variables óptimas de grosor para altura de capa, ancho de línea, grosor de la pared, densidad de relleno y velocidad de impresión. Se evidencia disminución en los tiempos de fabricación. Por otro lado, el proceso de desinfección se realizó antes, durante y después del proceso de ensamble y posterior empaquetado. La desinfección de las pantallas se realiza por método de inmersión en glutaraldehído al 1 % o 2 %, el cual es un desinfectante de alto nivel y es usado comúnmente en hospitales y dispositivos médicos puesto que tiene propiedades bactericidas, fungicidas, virucidas, tuberculicidas, esporicidas y prionicida
Identificación de parámetros y control adaptativo aplicado al péndulo invertido
No full textThis paper presents a methodology to implement an adaptive control of the inverted pendulum system; which uses the recursive square minimum method for the identification of a dynamic digital model of the plant and then, with its estimated parameters, tune in real time a pole placement control. The plant to be used is an unstable and nonlinear system. This fact, combined with the adaptive controller characteristics, allows the obtained results to be extended to a great variety of systems. The results show that the above methodology was implemented satisfactorily in terms of estimation, stability and control of such a system. It was established that adaptive techniques have a proper performance even in systems with complex features such as nonlinearity and instability.En este artículo se presenta una metodología que permite implemen-tar un control adaptativo del péndulo invertido; la cual utiliza el método de mínimos cuadrados recursivo para identificar un modelo dinámico digital de la planta y luego, con los parámetros estimados de la misma, sintonizar en tiempo real un control por reubicación de polos. La planta utilizada es un sistema inestable y no lineal. Esto combinado con las características adaptativas del controlador permite que los resultados obtenidos se puedan extender a una gran variedad de sistemas. Los resul-tados presentados muestran que la metodología descrita se implementó de manera satisfactoria en términos de estimación, estabilidad y control del sistema mencionado. Se pudo establecer que las técnicas adaptativas presentan un desempeño apropiado incluso en sistemas con característi-cas complejas como la no linealidad y la inestabilidad
Evaluación de tecnologías para la estabilización de suelos viales empleando intemperismo acelerado. Una estrategia de análisis de impactos sobre la biodiversidad
No full textRoad infrastructure construction generates direct impacts on biodiversity such as habitat fragmentation; death of animals by run over; deforestation, noise pollution and particulate matter; deterioration and depletion of natural resources due to the exploitation of sources of materials. Chemical stabilization is presented as a technical, economically and environmentally sustainable solution, which consists in the use of chemical additives to improve the engineering properties of the soil. This investigation evaluates different stabilization technologies under conditions of accelerated weathering, to establish its effect on performance and durability of road soils, as well as possible impacts on biodiversity compared to the use of traditional building materials. Seven chemicals were studied that were added on a soil previously characterized and classified. Specimens were compacted with the parameters obtained in the standard proctor and these specimens were subjected to continuous cycles of ultraviolet light (UVA) and condensation in QUV-SPRAY / 240 Accelerated Weathering Chamber at exposure times: 0, 108, 216, 324, 432 and 540 h. For each time, pH, conductivity, unconfined compressive strength and direct shear test were measured. The results obtained showed a good performance of the additive systems by presenting greater mechanical resistance with respect to the natural soil, this effect is especially greater in pozzolanic products. On the other hand, it is observed that when applying these products, the soil retains characteristics of the natural soil, lower emissions of particulate material and lower rates of heat absorption compared to a traditional pavement structure. The evaluation under conditions of accelerated weathering allows to estimate the long-term performance and the useful life of these materials; show advantages from an environmental and biodiversity conservation point of view, by mitigating impacts such as the edge effect by decreasing surface temperature conditions on roads.La construcción de infraestructura vial genera impactos directos sobre la biodiversidad como la fragmentación del hábitat; muerte de animales por atropellamiento; deforestación, contaminación por ruido y material particulado; y deterioro y agotamiento de recursos naturales por la explotación de fuentes de materiales. La estabilización química se presenta como una solución técnica, económica y ambientalmente sostenible, que consiste en el uso de aditivos químicos para mejorar las propiedades ingenieriles del suelo En esta investigación se evalúan distintas tecnologías de estabilización bajo condiciones de intemperismo acelerado, para establecer su efecto en el desempeño y durabilidad de suelos viales, así como posibles impactos sobre la biodiversidad en comparación con el uso de materiales tradicionales de construcción. Se estudiaron siete productos químicos que fueron aditivados sobre un suelo previamente caracterizado y clasificado. Se compactaron probetas teniendo en cuenta los parámetros obtenidos en el proctor estándar y estos especímenes se sometieron a ciclos continuos de luz ultravioleta (UVA) y de condensación en cámara de intemperismo acelerado QUV-SPRAY/240 a tiempos de exposición de 0, 108, 216, 324, 432 y 540 h. Para cada tiempo se midió pH, conductividad y resistencia a la compresión no confinada. Los resultados mostraron un buen desempeño de los sistemas aditivados al presentar mayores resistencias mecánicas respecto al suelo natural, destacándose los productos de naturaleza puzolánica. Por otra parte, se observa que, al aplicar estos productos, el suelo conserva características del suelo natural, menores emisiones de material particulado y menores tasas de absorción de calor respecto a una estructura de pavimento tradicional. La evaluación bajo condiciones de intemperismo acelerado permite estimar el desempeño a largo plazo y la vida útil de estos materiales; así como evidenciar ventajas desde el punto de vista ambiental y de conservación de la biodiversidad, por la mitigación de impactos como el efecto borde al disminuir condiciones de temperatura superficial en las carreteras
Estimación de características relevantes para el monitoreo de condición de motores de combustión interna a partir de señales de vibración
No full textCondition monitoring of Internal Combustion Engines (ICE) benefits cost-effective operations in the modern industrial sector. Because of this, vibration signals are commonly monitored as part of a non-invasive approach to ICE analysis. However, vibration-based ICE monitoring poses a challenge due to the properties of this kind of signals. They are highly dynamic and non-stationary, let alone the diverse sources involved in the combustion process. In this paper, we propose a feature relevance estimation strategy for vibration-based ICE analysis. Our approach is divided into three main stages: signal decomposition using an Ensemble Empirical Mode Decomposition algorithm, multi-domain parameter estimation from time and frequency representations, and a supervised feature selection based on the Relief-F technique. Accordingly, we decomposed the vibration signals by using self-adaptive analysis to represent nonlinear and non-stationary time series. Afterwards, time and frequency-based parameters were calculated to code complex and/or non-stationary dynamics. Subsequently, we computed a relevance vector index to measure the contribution of each multi-domain feature to the discrimination of different fuel blend estimation/diagnosis categories for ICE. In particular, we worked with an ICE dataset collected from fuel blends under normal and fault scenarios at different engine speeds to test our approach. Our classification results presented nearly 98% of accuracy after using a k-Nearest Neighbors machine. They reveal the way our approach identifies a relevant subset of features for ICE condition monitoring. One of the benefits is the reduced number of parameters.El monitoreo de condición de motores de combustión interna (MCI) facilita que las operaciones del sector industrial moderno sean más rentables. En este sentido, las señales de vibración comúnmente son empleadas como un enfoque no invasivo para el análisis de MCI. Sin embargo, el monitoreo de MCI basado en vibraciones presenta un desafío relacionado con las propiedades de la señal, la cual es altamente dinámica y noestacionaria, sin mencionar las diversas fuentes presentes durante el proceso de combustión. En este artículo, se propone una estrategia de análisis de relevancia orientada al monitoreo de MCI basado en vibraciones. Este enfoque incorpora tres etapas principales: descomposición de la señal utilizando un algoritmo de Ensemble Empirical Mode Decomposition, estimación de parámetros multi-dominio desde representaciones en tiempo y frecuencia, y una selección supervisada de características basada en Relief-F. Así, las señales de vibración se descomponen utilizando un análisis auto-adaptativo para representar la no-linealidad y no-estacionariedad de las series de tiempo. Luego, para codificar dinámicas complejas y/o no estacionarias, se calculan algunos parámetros en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Posteriormente, se calcula un vector de índice de relevancia para cuantificar la contribución de cada una de las características multidominio para discriminar diferentes categorías de estimación de mezcla de combustible y diagnóstico de MCI. Los resultados de clasificación obtenidos (cercanos al 98% de acierto) en una base de datos de MCI, revelan como la propuesta planteada identifica un subconjunto de características relevantes en el monitorio de condición de MCI
Competitividad nacional empresarial versus innovación
No full textDurante mis clases de Economía de la innovación, suelo preguntar a mis estudiantes lo siguiente: ¿Una empresa debe ser innovadora para ser competitiva y tener éxito en el mercado? La gran mayoría de ellos ofrece una respuesta afirmativa, por lo que les cuento la réplica a la misma que dio –en una entrevista radiofónica- el director de Coca Cola, restando importancia a la innovación: «mi empresa se dedica desde hace más de un siglo al mismo producto» (la Coca Cola se introduce en el mercado en 1888)
Modelo de Calidad de Servicio a Nivel de Enlace de Datos para Tráfico de Misión Crítica sobre Redes IEEE 802.11g en Modo Infraestructura
No full textThis article presents a synthesized review as state of the art of the study of QoS for mission-critical traffic in wireless local area networks that use the IEEE 802.11g protocol. This is to highlight previous research for their contribution will constitute a reference to guide a proposed new approach to ensuring the quality of service for this type of traffic using the above protocol. The review is based on academic and business items made during the current five years. As a result of this review it is evident that there have been many efforts to address the issue but there are still gaps in the characterization of mission-critical traffic and ensuring quality of service for the same, due the new applications and the large host of WiFi networks in business and government, which has led to increased demand for access channels and, therefore, a challenge to the progress already known, such as IEEE 802.1q.Este artículo presenta en forma sintetizada una revisión del estado del arte del estudio de la Calidad de Servicio para tráfico de misión crítica en redes de área local inalámbricas que utilizan el protocolo IEEE 802.11g. Esto con el fin de resaltar investigaciones previas que por su aporte se constituyan en un referente para orientar la propuesta de una nueva forma de abordar el aseguramiento de la calidad de servicio para este tipo de tráfico utilizando el protocolo mencionado. La revisión se basa en artículos académicos y empresariales elaborados durante el presente lustro. Como resultado de dicha revisión se evidencia que han sido muchos los esfuerzos para abordar el tema pero aún existen vacíos en la caracterización del tráfico de misión crítica y la garantía de la calidad del servicio para el mismo, debido a las nuevas aplicaciones informáticas y a la gran acogida de las redes WiFi en el ámbito empresarial y gubernamental; lo que ha generado un aumento en la demanda de los canales de acceso y, por ende, un desafío para los avances ya conocidos en la materia, tal como IEEE 802.1q
Plataformas de Laboratorio de Bajo Costo Basadas en el Protocolo ZigBee
No full textThis paper presents a low cost wireless communication platform, based on the ZigBee protocol. It is designed with the purpose to strengthen the use of information technology in the classroom. Guides laboratory practices are focused on developing undergraduate engineering students to the area of telecommunications. The platform structure is composed of: Labs custom designed, web tools embedded wireless communication system for data acquisition in real time, and the Human Machine Interface (HMI), which records analog data and digital. Este trabajo presenta una plataforma de comunicación inalámbrica, de bajo costo, basada en el protocolo ZigBee. Se ha diseñado con el propósito de fortalecer el uso de las tecnologías de la información en el aula de clase. Las guías de las prácticas de laboratorio a desarrollar están enfocadas a estudiantes de pregrado en ingeniería para el área de las telecomunicaciones. La estructura de la plataforma se compone de: Prácticas de laboratorio diseñadas a medida, herramientas web, sistema embebido de comunicación inalámbrica con adquisición de datos en tiempo real, e interface gráfica Human Machine Interface (HMI), la cual registra los datos de señales analógicas y digitales
Los Avatares de los Museos de Ciencia a Través de los Tiempos: Breve Estado de la Cuestión
No full textThis paper is part of the research project Communicating Science and Technology: A Proposal for the City of Medellin, developed by the Research Group on Science, Technology and Society –CTS– of the Instituto Tecnológico Metropolitano. This project presents a preliminary review of the way communication and science has taken place in science and technology museums from Greek times, through Renaissance, to modern times and also covering postmodern and coming future museums.This tour shows the transformations undergone by science and technology museums in their search for more efficient communication processes. In the same line, they also try to stop excluding general society and to gain spaces that ludicly benefit a closer relation between science and technology where interactivity plays an important role to understand science and technology and to buildattitudes and values that are expressed in the citizens’ opinionand participation.Este artículo corresponde a la investigación La comunicación de la ciencia y la tecnología: Una propuesta para la ciudad de Medellín, del grupo de investigación en Ciencia, Tecnología y Sociedad –CTS– del Instituto Tecnológico Metropolitano, en él se presenta una revisión preliminar acerca de cómo ha sido la comunicación de la ciencia y la tecnología en los museos de CyT, desde la época de los griegos, pasando por el Renacimiento para llegar a la Modernidad y continuar con los museos postmodernos y los del futuro próximo.En este recorrido se evidencian las transformaciones de los museos de CyT en su búsqueda por ser más eficiente en los procesos de comunicación y, en esa medida, dejar de ser excluyente de la sociedad en general, y ganar espacios que propicien el acercamiento a la ciencia y la tecnología de una manera lúdica, donde la interactividad ocupe un papel importante para su comprensión y para la formación de actitudes y valores que tomen expresión en la opinión y participación ciudadana
Modelo de aprendizaje automático para la evaluación del recurso solar primario en Colombia
No full textThis work introduces a Machine Learning (ML) model designed to predict solar radiation in diverse cities representing Colombia's climatic variability. It is crucial to assert that the amount of solar energy received in a specific region is directly related to solar radiation and its availability, which is influenced by each area's particular climatic and geographic conditions. Due to the high variability and resulting uncertainty, various approaches have been explored, including the use of numerical models to estimate solar radiation. The primary objective of this study was to develop and validate an ML model that accurately predicts solar radiation in cities. The methodology employed was specific to data treatment and ML model development. It was structured into three fundamental stages: clustering, estimation, and response, considering that the model is based on historical data. The obtained results were assessed using appropriate statistical definitions, not only determining the model's efficiency in terms of prediction but also considering interactions between data for the approximation and prediction of solar radiation. In this context, it is crucial to emphasize that the research contributes to understanding solar radiation in Colombia. This study underscores the importance of developing ML models to predict solar radiation, emphasizing the need to consider the country's climatic diversity. The results obtained, following the model's application, provide valuable information for comprehending and anticipating the availability of this primary resource.En este trabajo se presenta un modelo de Aprendizaje Automático (ML por sus siglas en inglés) diseñado para predecir la radiación solar en diversas ciudades que representan la variabilidad climática de Colombia. Destaca afirmar, que la cantidad de energía solar recibida en una región específica está directamente relacionada con la radiación solar y su disponibilidad, la cual se ve afectada por las condiciones climáticas y geográficas particulares de cada área. Ante la alta variabilidad e incertidumbre resultante, se han explorado diversos enfoques, entre ellos, el uso de modelos numéricos para estimar la radiación solar. El objetivo principal de este estudio fue desarrollar y validar un modelo ML que permita predecir con precisión la radiación solar en las ciudades. La metodología empleada fue propia del tratamiento de datos y desarrollo de modelos ML. Se estructuró en tres etapas fundamentales: agrupamiento, estimación y respuesta, al tener en cuenta que el modelo está estructurado con base en datos históricos. Los resultados obtenidos fueron evaluados mediante definiciones estadísticas apropiadas, que no solo determinaron la eficiencia del modelo en términos de predicción, sino que también consideraron las interacciones entre datos para la aproximación y predicción de la radiación solar. En este sentido, es crucial señalar que la investigación contribuye al entendimiento de la radiación solar en el contexto colombiano. Este estudio subraya la importancia de desarrollar modelos ML para predecir la radiación solar, destacando la necesidad de considerar la diversidad climática del país. Los resultados obtenidos, tras la aplicación del modelo, proporcionan información valiosa para comprender y anticipar la disponibilidad de este recurso primario