De Ingenieria Research Articles

Special Issue on JITEL 2013 Best Papers

This editorial introduces the twelve best papers selected for this special issue from the XI Jornadas de Ingenieria TELematica (JITEL 2013) –XI Conference on Telematics Engineering-, held from 28 to 30 October 2013, in Granada (Spain).

Competencias específicas solicitadas al recién egresado de ingeniería industrial por el sector servicios en Bogotá.

<p class="Default">A nivel mundial, el estudio de competencias es abordado por profesionales y organismos de diferentes disciplinas que tienen interés en mejorar o actualizar los procesos educativos. De ahí que el semillero de investigación DIGESOR de la línea “Diseño y Gestión de las Organizaciones”, adscrita al grupo de investigación GINTECPRO del Programa de Ingeniería Industrial de la Universidad El Bosque, consideró relevante la identificación de los requerimientos y percepciones actuales en lo que refiere a las <em>competencias específicas solicitadas al recién egresado de Ingeniería Industrial por el sector servicios en Bogotá. </em>Para el estudio se consultaron documentos provenientes de: Tuning Project, Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET), Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), Consejo Nacional de Acreditación (CNA), Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería (ACOFI), entre otros. A partir de éstos se diseñó una herramienta que permite identificar las competencias específicas de mayor interés por parte de las empresas pequeñas, medianas y grandes del sector. La información obtenida muestra la incursión del recién egresado al sector servicios, los medios de búsqueda utilizados por los reclutadores, las competencias específicas requeridas por los empleadores, el nivel organizacional más desempeñado, las áreas organizacionales y los respectivos cargos del área principal ocupada por los profesionales. Los resultados son de utilidad para la reorientación de los currículos de la carrera de Ingeniería Industrial, impartidos por las Instituciones de Educación Superior. De esta manera, se promovería una alineación más pertinente del desempeño de los futuros egresados según las necesidades y expectativas del sector servicios.</p>

The importance of knowing the starting level of knowledge

The aim of this work is to demonstrate the importance of the fact that from the beginning of the course students and teachers identify what is the initial knowledge level and the level that students must reach at the end of the course. This is important for the student because it will demonstrate the importance of the continuous assessment (Bologne methodology) and in the other hand, for the teachers to know the initial level of their students. It can give influence to detect deficiencies and solve them to a well ending course. This helps a lot to students with an initial lack of knowledge of the subject. This study carries out specifically in the Chemistry subject in the degree of Ingenieria de Diseno Industrial y Desarrollo de Producto (Industrial Design Engineering and Product Development) at Escuela Universitaria de Ingenieria Tecnica Industrial (E.U.I.T.I.) of the Universidad Politecnica de Madrid (UPM).

El curso de conocimientos previos y la acción tutorial: reflexiones desde la práctica

RESUMENSe describen las acciones desarrolladas en la “Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Aeronáutica” (E.U.I.T.A.) de la “Universidad Politécnica de Madrid” (U.P.M.) para mejorar la calidad del proceso educativo de los estudiantes en su primer año en la universidad. Este proyecto incluye un curso de revisión de conocimientos antes del comienzo de las clases lectivas y un plan de acción tutorial durante este primer año. Se han realizado una serie completa de pruebas y entrevistas para medir su efectividad y se han comparado los resultados del grupo seleccionado con los del resto de alumnos de nuevo ingreso. Los resultados, han sido muy positivos, en especial a la hora de aumentar la motivación de los estudiantes en el estudio de las distintas asignaturas del primer curso.ABSTRACTThis document describes the activities developed in the “Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Aeronáutica” (E.U.I.T.A.) at the “Universidad Politécnica de Madrid” (U.P.M.) in order to improve the cuality of the educat process for students in their first university year. The related activities have included a knowledge review course before the beginning of the normal classes and a tutorial action plan during the full first year. A comprehensive set of tests and interviews have also been administered to measure the effectiveness actions in the selected student group compared with the rest of students in their first year. The results have been quite positive, especially in the area of motivating the students in the study of the different subjects of the first year.

Special Bilingual Issue on Engineering in the Americas

As the ASCE’s first bilingual peer-reviewed technical journal publication, this special issue on engineering in the Americas represents a new era for ASCE publications. ASCE is a global organization with 15 international sections, 16 international groups, and thousands of international members. Through the publication of this bilingual issue, ASCE is developing a platform to collect and disseminate work on a global basis inmultiple languages. The hope is that this effort will pave the way for ASCE to develop other bilingual technical journal special issues and, eventually, journals dedicated to publishing in this format. This publication is a collaborative effort between many dedicated members of the civil engineering community. The ASCE International Activities Committee proposed the idea and made financial resources available for translations from the bequest of Robert B. Lea to support the “foreign relations activities” of the society. ASCE then partnered with the Pontificia Universidad Catolica de Chile and their journal, Revista Ingenieria de Construccion (RIC), to turn the idea into reality. The Journal of Construction Engineering and Management (JCEM) and RIC editorial staffs took on additional work to pursue this endeavor. The JCEM provided an exceptional stage for this bilingual issue test case. Civil and construction engineers throughout the Americas are dealing with similar challenges in design, construction, operations, and maintenance of capital facilities, as will be discussed this October when ASCE conducts its 144th Annual Conference in Panama. Similarly, construction researchers in North and South America are addressing these challenges with a variety of unique approaches. By breaking down the language barriers that can inhibit publication opportunities and hinder the dissemination of research, the JCEM has opened new doors for authors to publish their work. As the Department of Construction Engineering and Management of the Pontificia Universidad Catolica de Chile’s first collaborative peer-reviewed journal publication, this special issue represents a milestone in internationalization. Published since 1986 by the Department of Construction Engineering and Management of the Pontificia Universidad Catolica de Chile, RIC was the ideal platform for carrying out this effort because it has earned important international recognition, particularly among Latin American researchers. The collaboration agreement was the start, and the process then required a large number of peer reviewers from North and South America. This project became a reality only through this collaborative effort. To maintain the rigorous standards of the JCEM and RIC, a dual peer review process was undertaken through which authors from multiple countries were allowed to submit their work in their native language. Authors originally submitted papers in their native language for peer review. Accepted papers were then translated and reviewed again in the second language. Authors were required to address comments from both sets of reviewers. The papers were accepted for publication in this special issue only after being reviewed and approved by this dual review process. This special issue contains 14 pairs of papers that address a wide variety of research on engineering in the Americas. The articles cover an impressive scope of topics that are unified by their importance to the Americas. The issue publishes articles on earthquakes and the resulting structural responses, and others addressing knowledge management and sustainability. Construction design and methods, performance modeling, and reflections on how to improve engineering education are also included in this issue. We would like to thank Charles T. Jahren, who as Editor of JCEM in 2009, wholeheartedly supports this endeavored with the concurrence of Associate Editor (at the time) Jesus de la Garza and Senior Specialty Editor Carl Haas. The support of these individuals made this special issue possible. We would like to further thank Angela Cochran and Jennifer Parresol at ASCE journals, who worked tirelessly to overcome many obstacles in shepherding these first bilingual manuscripts through the peer review and publication process. We also thank Ximena Araya at RIC journals, who managed the Spanish peer review and translation process. As guest editors of this special issue, we hope that this journal breaks down barriers to publishing in multiple languages. We anticipate that this JCEM example will serve as a model of new avenues for authors to internationally disseminate their innovative research.

Plataforma virtual para el mando local y remoto de un brazo robótico de apoyo para la educación en ingeniería

En este artículo se presenta el diseño e implementación de una plataforma virtual, que permite la simulación y mando local y remoto del brazo robot tipo SCARA llamado UV-CERMA, presente en el Laboratorio de Robótica de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle, el robot UV-CERMA ha estado subutilizado desde hace algunos años debido a lo obsoleto de su sistema de control. La plataforma, enfocada con los lineamientos de educación en ingeniería está compuesta por dos aplicaciones que permiten la simulación y el mando y control locales y remotos para el robot, una de las aplicaciones se programó haciendo uso del paquete de National Instruments LabVIEW y la otra aplicación se realizó por medio de software libre, por medio del lenguaje de código abierto Java, ambos desarrollos implementan los modelos cinemático directo y cinemático inverso, un módulo para la planificación y ejecución de trayectorias, otro módulo para el monitoreo de variables y un modelo 3D del robot. Para la manipulación del robot se tiene una interfaz con un joystick, que lo hace más versátil. Las aplicaciones se comunican al robot real mediante una tarjeta de adquisición de datos de National Instruments NI USB-6211, y para el mando remoto la plataforma cuenta con una arquitectura cliente/servidor usando sockets TCP/IP.

La formación integral del estudiantado de ingeniería a través de la educación continua

Recibido 4 de octubre de 2013 • Corregido 29 de octubre de 2013 • Aceptado 6 de noviembre de 2013El presente artículo aborda un tema prioritario para la formación del estudiantado en general y en particular para los futuros ingenieros e ingenieras. A pesar de que en los últimos años se ha abordado con frecuencia esta temática; aún son insuficientes las propuestas en el caso del estudiante de ingeniería. El objetivo de este artículo es fundamentar teórica y empíricamente las potencialidades que posee la educación continua como una de las áreas fundamentales que poseen las facultades de ingeniería para la formación integral de sus estudiantes. Se muestran resultados preliminares de un proyecto de investigación solicitado por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, a partir de la necesidad de perfeccionar el proceso formativo de los estudiantes con un enfoque integral. Se expone la justificación del estudio y se presentan algunos de los resultados obtenidos en la fase exploratoria.

Special issue on nonlinear modeling, estimation and control of biological systems

Dynamic modeling, state estimation and control are nowadays central techniques in the design, analysis, and optimization of bioprocesses in the industry, particularly with the increased importance of Process Analytical Technologies (PAT). The aim of this special issue is to account for some recent developments in the field by presenting a collection of ten articles written by distinguished colleagues who enthusiastically responded to our idea of dedicating a special issue to this subject. The first paper by David et al. develops a nitrogenbackboned model of wine-making in standard and nitrogen-added fermentations. Nitrogen has a strong impact on the key bio-mechanisms involved during the grape-must fermentation, but also on the synthesis of flavour markers determining the aromatic profile of the wine. This paper presents a dynamical mass balance model describing the main physiological phenomena involved in standard batch fermentations, i.e., consumption of sugar and nitrogen and synthesis of ethanol. It also includes nitrogen compounds such as hexose transporters. Moreover, a common practice in wine-making is the addition of nitrogen during the fermentation to boost and shorten the process duration. A tractable representation of this boost effect is, therefore, developed as an extension of the first model. It is apparent that yeast makes a different use of nitrogen depending on the fermentation stage at which the addition is effected, balancing the regrowth of biomass and the synthesis of supplementary hexose transporters. These models are validated in line with experimental evidence deduced from extensive experimental studies. Microalgae are often seen as a potential biofuel producer. To predict achievable productivities in the so-called raceway culturing system, the dynamics of photosynthesis has to be taken into account. In particular, the dynamical effect of inhibition by an excess of light (photoinhibition) must be represented. In the second paper by Hartmann et al., a model considering both photosynthesis and growth dynamics is proposed. This model involves three different time scales. The response of this model to fluctuating light with different frequencies is studied by slow–fast approximations. Therefore, three different regimes are identified, for which a simplified expression of the model can be derived. These expressions give a hint on productivity improvement, which can be expected by stimulating photosynthesis with a faster hydrodynamics. The lack of sensors for some relevant state variables in fermentation processes can be coped by developing appropriate software sensors. In the third paper by Acuna et al., various Artificial Neural Network (ANN) and Support Vector Machine (SVM) models are compared when acting as software sensors of biomass concentration for a Solid-Substrate Cultivation (SSC) process. In particular, Nonlinear AutoRegressive models with eXogenous variables (NARX) and Nonlinear AutoRegressive Moving Average models with eXogenous variables (NARMAX) are considered. Results show that NARMAX-SVM outperforms the other models with a symmetric mean absolute percentage error, also called SMAPE index, under 9 for a 20 % amplitude noise. In addition, NARMAX models perform better than NARX models under the same noise conditions because of their better predictive capabilities as J. A. Moreno Instituto de Ingenieria, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Cd. Universitaria, CP 04510 Mexico, D.F., Mexico e-mail: JMorenoP@ii.unam.mx

Guest Editorial: Special Issue for the 8º Congreso Nacional de Ingeniería termodinámica-8 CNIT-2013 (The 8th National Congress of Engineering Thermodynamics)

Editorial of the 8o Congreso Nacional de Ingenieria termodinamica-8 CNIT-2013, hosted by the University of Burgos (Spain) by 19-21 June 2013.

A propósito de Aibi: ¿qué estamos haciendo en investigación en la Universidad de Santander?

Aceptando honroso la invitación para presentar este primer número de la Revista de Investigación de Administración e Ingeniería de la Universidad de Santander, Sede Cúcuta, parece oportuno, aprovechando la provocadora y alegórica significación de su denominación, referenciar la apuesta que decididamente nuestro Rector, el Dr. Jaime Restrepo Cuartas, ha venido refrendando en torno a la investigación como garantía de Calidad y de Responsabilidad Social de lo que hacemos y cómo lo hacemos en la Universidad de Santander.

Composition Estimator Design for Industrial Multicomponent Distillation Column

bDep. de Ingenieria de Procesos e Hidraulica, UAM, Apdo. 55534, 09340 Mexico, D.F. Mexico roberto.baratti@dimcm.unica.it The problem of on-line estimating on the basis of temperature measurements the distillate NC4 impurity in an industrial IC4/NC4 splitter (operating at Saras refinery at Sarroch in Italy) is addressed. The application of the adjustable model-based Geometric Estimation approach yields a dynamic data processor that adequately performs the estimation task in the light of a prescribed estimation tolerance with a scheme that is considerably simpler than the Extended Kalman Filter (EKF) employed in previous studies. The implementation of the proposed estimator with experimental data shows that distillate NC4 impurity can be inferred with an uncertainty similar to the one of off-line occasional determinations.

Elaboración y especificaciones técnicas del pisco peruano tercera etapa-planta prototipo

El presente proyecto de investigación aplicada; tiene como objetivo definir las especificaciones técnicas de un producto de bandera como es el pisco peruano. La importancia de esta investigación, radica en el hecho que por ser la producción de pisco en el Perú mayormente artesanal y de poca tecnología, ésta no garantiza niveles estándar de calidad, composición y producción. Este trabajo contempla asimismo la obtención de un proceso estándar para la elaboración de aguardiente de uvas denominado Pisco, con pruebas de investigación a nivel de Reactor Prototipo, el desarrollo de producto a nivel comercial denominado Pisco UNI y la obtención de una Patente de Invención. Los resultados obtenidos a través de un trabajo multidisciplinario; con participación de investigadores y empresarios de instituciones como la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de San Marcos; UNMSM; el Centro de Innovación de la Vid; CITEvid y Bodega y Viñedos La Caravedo de Ica, fueron satisfactorios, obteniéndose un proceso estándar que garantiza la elaboración de un producto de calidad y protegido además con una Patente de Invención. Asimismo, el proyecto tuvo como objetivo suministrar herramientas de innovación tecnológica a los estudiantes de la Facultad de Ingeniería Química y Textil de la UNI; FIQT, a fin que puedan aplicarlos en el desarrollo de su carrera o en la creación de su propia empresa o fuente de trabajo, como una alternativa de desarrollo luego que egresen de la universidad.

Modelagem Numérica do Potencial Hidrodinâmico e do Transporte de Sedimentos na Praia do Cassino e no Entorno dos Molhes da Barra de Rio Grande (RS), Utilizando o Modelo SMC

Recent advances in the study of sediment hydrodynamics in coastal regions make it possible to investigate the mechanisms that determine the sediment transport, and also the rates that rule this transport. However, quantitative analysis in this kind of study involves considerable uncertainties, because the phenomena involved in sediment transport in coastal environments present complex patterns, both as regards hydrodynamics and in sediment dynamics. Thus, the use of numerical models that describe/simulate the morphological evolution of the coastal environment based on the study of sediment transport at the site is an alternative that presents a high potential to evaluate sediment dynamics in complex environments. The purpose of this study is to evaluate the dynamics of sediment transport at Cassino Beach in the state of Rio Grande do Sul. For this purpose, the Coastal Modeling System (CMS) was used. It is a numerical tool developed by the Grupo de Ingenieria Oceânica y de Costas (GIOC), at Universidad de Cantabria, Spain. The results obtained in the study show that the numerical model applied is appropriate for the study area and that thus it allows understanding the sand transport pattern using wave scenarios corresponding to the summer/spring and autumn/winter periods

Diseño, construcción e instalación de un túnel de viento para pruebas de pequeños aerogeneradores diseño, construcción e instalación de un túnel de viento para pruebas de pequeños aerogeneradores

El presente artículo está referido al diseño, construcción y puesta en funcionamiento de un Túnel de Viento de circuito abierto, instalado en el Laboratorio de Energía de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UNI, el mismo que sirve para investigación y pruebas experimentales de aerogeneradores modelo, realizando evaluaciones para la mejora del sistema de orientación, seguridad de turbina y optimización del generador eléctrico de imanes permanentes. Este Túnel fue instalado en Julio del 2008, por acción específica de Convenio entre la Facultad de Ingeniería Mecánica, FIM-UNI y SOLUCIONES PRACTICAS-ITDG, como parte de las investigaciones conjuntas en el desarrollo y optimización de pequeños aerogeneradores para la electrificación de poblaciones rurales aisladas del Perú. El túnel consta básicamente de tres partes: el colector, la cámara de estancamiento y el difusor; los cálculos de diseño se realizaron empleando las ecuaciones de flujo compresible. Como resultado del adecuado diseño, se obtuvo que el túnel alcanza una velocidad máxima de ensayo de 15 m/s con el modelo de prueba, velocidad más que suficiente para los ensayos requeridos.

OPTIMIZACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LOS REGULADORES Y SERVOMECANISMOS PID

Se presenta el procedimiento empleado para la obtencion de nuevas ecuaciones para la sintonizacion de controladoresPID optimizando el criterio IAE, validas para valores de -0,05 ≤ tm/t ≤ 2,0.Se compara el comportamiento de un sistema de control como regulador y como servomecanismo utilizandodiferentes metodos de sintonizacion y se muestra la bondad de las nuevas ecuaciones de sintonizacion paraplantas dominadas por el tiempo muerto.Se ilustra con un ejemplo como, mediante una mejor identificacion del modelo del proceso, es posible determinarparametros del controlador que proporcionen indices de desempeno cercanos al optimo.Palabras clave: controladores PID, sintonizacion

Development of a Biogas Fuel Supply System for an Internal Combustion Engine

ABSTRACT A supply system of dual biogas/gasoline is proposed for a small spark ignited internal combustion (SIIC) engine. This work comprehends the design, manufacturing and testing of the fuel supply system, including the devices to maintain the constant engine speed at all loads. For the development of the carburetor—mixing device, the authors have employed a mathematical model to optimise its geometry, with the aim of reducing the pressure losses and maintaining an adequate fuel/air ratio. Moreover, this work shows the experimental results carried out at Institute of Internal Combustion Engines—at Universidad Nacional de Ingenieria (UNI) in Peru, using a 6 kW, one cylinder, stationary engine. With respect to original gasoline engine, with the biogas fired engine, the team was able to achieve a drastic reduction in toxic emissions.

Impacto económico del efecto de la contaminación del aire en la salud: Managua-Nicaragua (años 1996-2001)

Existe una relación positiva entre la contaminación del aire por partículas menores a diez micrómetros (PM10), partículas totales suspendidas (PTS) y ozono (O3), y la tasa de morbilidad en Managua de (4%, 8% y 30%) respectivamente. Los resultados del monitoreo de calidad del aire realizado por la Universidad Nacional de Ingeniería por medio del Centro de Investigaciones en Medio Ambiente, muestran que las PM10 y las PTS están fuera de los límites permisibles establecidos por la organización mundial de la salud (OMS), la Agencia de Protección Ambiental (EPA). Las personas con mayor afectación son los menores de 15 años y los mayores de 60.Esto provoca un gasto en salud pública en actividades curativas equivalente a 73 C$ por persona. De acuerdo a informes del Ministerio de Salud, anualmente llegan en promedio 30 mil casos por infecciones respiratorias agudas. Si usamos el 30% de la relación de PTS con la tasa de morbilidad, tendríamos 10 mil casos causados por la contaminación del aire. Desde 2001 no existe un programa de monitoreo de calidad del aire. Se necesitan 600 mil córdobas anuales para activar el programa y permitirnos aplicar la legislación 217. En nuestro estudio proponemos que de los 120 millones de córdobas anuales que recibe el sector transporte en subsidio, se le reste el daño ambiental que éste provoca a la población por contaminación del aire.Esto aportaría básicamente los 600 mil córdobas que se necesitan para activar el programa de calidad del aire. Esta política tendría un impacto de 1.60 C$/día por bus (menos de un pasajero al día). La segunda alternativa es gravar un impuesto al consumo de diesel de 10 centavos de córdoba una vez al año; preferiblemente en el mes de mayor consumo. Tomando como base las ventas de diesel, se recaudarían 4 millones de córdobas aproximadamente, dinero suficiente para el proyecto de calidad del aire y para satisfacer la demanda en medicamentos en los centros de salud en Managua.

George Housner: A Personal Remembrance (1910–2008)

George W. Housner, C F Braun Professor of Engineering, Emeritus, died after a short illness on November 10, 2008, just a few weeks before his 98th birthday. He was in the retirement home in Pasadena where he had lived for several years. For all of us who knew George, this marked the end of an era. Few people have guided and nurtured a field the way George led earthquake engineering over a period of several decades. He had a profound effect on many people and will long be remembered. His impact was so pervasive that he had earned the title of the ‘Father of Earthquake Engineering’. This article records some of my thoughts about this remarkable man.

Las Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs) Aplicadas a la Comprensión de Gráficos en Cinemática

The objective of the current study is to determine the impact of the use of Information and Communication Technologies (ICTs) to teach and learn in Engineering. It is analyzed how teaching strategies that involve technological resources foster comprehensible learning of the contents of Physics. This research serves to explore an experience with students of “Physics I” of the Facultad de Ingenieria y Ciencias Economico-Sociales, Universidad Nacional de San Luis (UNSL) in an environment where new technologies have been applied to facilitate the learning process. As a conclusion, the study aims at analyzing the use of technological resources as part of certain teaching strategies in face to face environments and their impact in understanding kinematics graphs. These physical phenomena are represented integrating images and experiences in real time.

Iron silicide wires patterned by Bi nanolines on the H/Si(001) surface: Spin density functional calculations

R. H. Miwa,1 W. Orellana,2 and G. P. Srivastava3 1Instituto de Fisica, Universidade Federal de Uberlândia, CP 593, CEP 38400-902, Uberlândia, MG, Brazil 2Departamento de Ciencias Fisicas, Facultad de Ingenieria, Universidad Andres Bello, Av. Republica 252, 837-0134, Santiago, Chile 3School of Physics, University of Exeter, Stocker Road, Exeter EX4 4QL, United Kingdom Received 3 October 2007; revised manuscript received 19 May 2008; published 11 September 2008