Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Corrosion resistance improvement of steel AISI 4140 by using a titanium/titanium nitride multilayer coating syste

El acero 4140 se utiliza ampliamente en la fabricación de partes de máquinas con durezas entre 25-35 Rockwell C. Sin embargo, su vida útil se ve limitada por su baja resistencia al desgaste y a la corrosión. Con el fin de mejorar su comportamiento frente a la corrosión se depositaron multicapas de Titanio/Nitruro de Titanio (Ti/TiN) sobre substratos de acero 4140 mediante un sistema multi-blanco d.c. magnetrón sputtering a partir de un blanco de Ti de alta pureza (99,99%) en una atmósfera deAR/N2. Con el objeto de estudiar el efecto del número de capas sobre la velocidad de corrosión de las películas depositadas, se crecieron multicapas con 1, 5, 10, 15, y 20 bicapas de [Ti /TiN], manteniendo un espesor total constante de 3 μm en todas ellas. Las fases existentes y composición química de los recubrimientos fueron analizados mediante espectroscopía de difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDX) respectivamente. Las muestras de acero sin y con recubrimiento se caracterizaron además por Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS) y curvas de polarización Tafel. Se encontró que la velocidad de corrosión tuvo una disminución alrededor del 87% en el acero recubierto con 20 bicapas de Ti/TiN en comparación al acero sin recubrir y del 25% respecto a la muestra recubierta con 1 bicapa, lo cual evidencia el efecto positivo del incremento del período en las películas delgadas basadas en multicapas de Ti/TiN

Steel 4140 is widely used for fabrication of machines components with hardness between 25 and 35 Rockwell C (HRC). However, life time of this steel is limited by its low wear and corrosion resistance. In order to enhance its corrosion behavior, multilayer of Ti/TiN were deposited onto 4140 steel samples by d.c. reactive magnetron sputtering using a high purity titanium target (99.9) in anAR/N2 atmosphere. With the purpose to study the influence of the layer number on the rate of corrosion of deposited films, multilayer of [Ti /TiN] were growth with 1, 5, 10, 15 and 20 bilayers and a 3 μm constant thickness for all samples. The grown phases and chemical composition were analyzed by x-ray diffraction spectroscopy (XRD), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) respectively. Additionally, the uncoated and coated steel samples were characterized using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Tafels polarisation curves. A corrosion rate reduction of approximately 87% was found for the steel sample coated with 20 bilayers of Ti/TiN compared with the uncoated, and of 25% related to the sample coated with 1 bilayer. This evidences the positive effect of the period increase of the multilayered Ti/TiN thin films on their corrosion resistance.

Adhesion characteristics between keratin fibers and unsaturated polyester

En este trabajo se presentan los métodos y resultados utilizados para determinar las características de adhesión entre fibras de queratina y una matriz de poliéster insaturado. Las fibras fueron preparadas con varios tratamientos superficiales para determinar el efecto de estos en la adhesión a la matriz mediante: i) pruebas de desgarre de monofilamento, pull-out, como método directo de medición y ii) pruebas de tensión en laminados como método indirecto para estudiar, mediante microscopía electrónica SEM, la adhesión fibra matriz en la zona de fractura.

This work presents the methods and results employed to find the adhesion characteristics between keratin fibers and unsaturated polyester as matrix material. The fibers were conditioned prior to testing using four different methods in order to establish the effect of these treatments on the adhesion to the matrix by means of i) monofilament pull-out testing, as direct method; and ii) Lamina tensile tests as indirect method to analyze the adhesion in the fracture zone with the help of electron microscopy (SEM).

Treatment of industrial effluents of recalcitrant nature using ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation

En la actualidad diversas industrias presentan elevado potencial contaminante debido a que sus procesos productivos generan grandes volúmenes de efluentes de naturaleza refractaria. Estos efluentes son problemáticos, principalmente, por la presencia de compuestos recalcitrantes que son perjudiciales en plantas de tratamiento de aguas residuales (PTARs) que solo utilizan sistemas biológicos. Los procesos biológicos, generalmente, no remueven compuestos refractarios. Inclusive, en la mayoría de los casos, altas concentraciones de estos pueden inhibir el rendimiento o ser tóxicos para la biota que es responsable de la remoción de los contaminantes. Los Procesos Oxidativos Avanzados (POA) representan una alternativa tecnológica con un gran potencial para el tratamiento de efluentes de naturaleza recalcitrante. En este artículo se hace una revisión bibliográfica sobre la aplicación de procesos oxidativos avanzados: Ozono (O3), peróxido de hidrogeno (H2O2) y radiación ultravioleta (UV) para el tratamiento de efluentes industriales de naturaleza recalcitrante.

Currently diverse industries have high pollution potential because their productive processes generate great volumes of refractory effluents. These effluents are problematic, mainly due to the presence of recalcitrant compounds that are detrimental in wastewater treatment plants using biological systems in their processes. In general, biological treatments do not remove refractory elements. Also, in most cases these compounds can inhibit the yield or are toxic for biota responsible to remove the polluting agents. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) represent a technological alternative with a great potential for treatment of no biodegradable effluents. In this paper a review of the use of advanced oxidatives processes: Ozone (O3), peroxide of hydrogen (H2O2) and ultraviolet radiation (UV) is presented applied to the treatment of recalcitrant effluents.

Physical chemistry water variation of the swamp El Eneal, Sanguaré natural reserve municipality of San Onofre-Sucre, Colombia

Entre mayo del 2003 y abril del 2004, en la ciénaga El Eneal, municipio de San Onofre-Sucre, se midieron los perfiles de temperatura del agua, oxígeno disuelto, pH, conductividad eléctrica y salinidad a través de un diseño nictemeral. Se encontró que el sistema es un ambiente completamente mezclado desde el punto de vista térmico debido a la acción de los vientos, de su morfología y de su ubicación cerca de la línea costera. También, se halló que esta ciénaga costera es un ambiente oligohalino en época seca; sin embargo, la mayor parte del tiempo el sistema puede considerarse como un ambiente limnético. En épocas prolongadas de sequía, la salinidad alcanzó su valor máximo de 3,4 ppm, lo cual podría constituir un factor limitante para comunidades de organismos estrictamente limnéticos.

Profiles of water temperature, dissolved oxygen, pH, electrical conductivity and the salinity were measured in the swamp El Eneal municipality of San Onofre, Sucre, following a nictemeral design between May/2003 and April/2004. It was found that the system is completely mixed from the thermal point of view due to the action of the wind, in combination with the morphology and its location near the coastal line. It was also found that this coastal swamp is oligohalin, nevertheless most of the time the system can be considered as a limnetic system. During prolonged droughts, the salinity reached its maximum value of 3.4 ppm, which could become a limited factor for communities of strictly limnetics organisms.

Institutionality around the carbon markets and the mechanisms established by the Kyoto Protocol

El artículo presenta un acercamiento a las instituciones y regulaciones derivadas de la UNFCCC y el Protocolo de Kioto. Se analiza el comportamiento de los mercados de reducción de emisiones en sus ya casi tres años de funcionamiento, especialmente la inestabilidad de los precios en los diversos mercados europeos y su relación con los CER, estos últimos emitidos gracias a los proyectos provenientes del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) desarrollados en los países en vías de desarrollo. Se establecen los alcances y limitaciones del MDL y finalmente se concluye acerca de las perspectivas de estos mercados y sus oportunidades.

This article presents an approach to the institutions and regulations derived from the UNFCCC and the Kyoto Protocol. It is analyzed the performance of emission reductions markets during its three years of operations, mainly the instability of prices in European markets and their relationships with CERs, which are issued because of the projects from de Clean Development Mechanism (CDM) from developing countries. The article also establishes the achievements and limitations of CDM as well as the perspectives of these markets and its opportunities.

Computer simulation of long bone development: A model of endochondral ossification

Casi todos los huesos del cuerpo se forman a partir de soportes cartilaginosos en los que se produce un crecimiento del mismo combinado con un proceso de osificación que se extiende desde el centro del hueso hasta sus extremos, en un proceso denominado osificación endocondral. En este período de la morfogénesis del tejido óseo los principales factores que controlan el proceso son bioquímicos, siendo la influencia mecánica mucho menor. En este trabajo se presenta un modelo que permite simular este proceso de crecimiento y osificación del hueso prenatal controlado fundamentalmente por un bucle interactivo inhibidor-activador, en el que se han identificado la hormona paratiroidea (PTHrP) y el Indian Hedgehog (Ihh), mediante la utilización de ecuaciones de reacción-difusión. La utilización de estas ecuaciones en combinación con la simulación del proceso proliferativo y de crecimiento de las células de cartílago (condrocitos) permiten simular con bastante exactitud el proceso de crecimiento de un hueso largo, prediciendo incluso la aparición de los centros secundarios de osificación en la epífisis.

Some bones of the body are constituted by cartilaginous supports in which growth is produced both with the ossification process that extends from the center of the bone towards its borders in a process so called endochondral ossification. In this period of bone tissue morphogenesis the factors controlling the process are mainly biochemical, and the mechanical influence is much lower. This paper presents a simulation model using reaction-diffusion equations for the growth and ossification process in the prenatal bone. It is primarily controlled by an interactive inhibitor-activator loop associated with the parathyroid hormone (PTHrP) and the Indian Hedgehog (Ihh). These equations in combination with the simulation of the proliferative process and the cartilage cell growth (chondrogenesis) lead to a quite accurate simulation of the growth process of a long bone, even predicting the development of secondary ossification centers in the epiphysis.

Sensitivity analysis for the positioning of electrodes in surface electromiography (semg)

La electromiografía de superficie se utiliza actualmente en los laboratorios de análisis de movimiento, gracias a la facilidad de colocación de los electrodos y por su carácter no invasivo. Esta expansión genera una variación en los protocolos aplicados en cada laboratorio creando resultados de difícil comparación [1]. En el presente estudio se realiza un análisis de sensibilidad de la colocación de electrodos bipolares sobre los músculos: vasto lateral VL, vasto medial VM y recto femoral RF perteneciente al cuadriceps. Se halla el mayor valor RMS de la señal ante los factores de estudio designados tales como: a. la posición longitudinal de electrodo, b. la orientación del electrodo y c. el ángulo de extensión de la rodilla. Las pruebas se realizan ante la máxima contracción voluntaria de una fuerza isométrica. Se concluye que existe una diferencia significativa entre la orientación y la distancia con la señal EMG para los tres músculos. La mejor orientación de los electrodos es de 0º para el VL, 70º para el VM y -20º para el RF. La mejor distancia es de 22,59 ± 2,84% para el VL, 29,44 ±1,88% para el VM y 66,28 ± 0,38% para el RF, medido desde el ápice de la rótula.

The surface electromyography is widely used in laboratories of movement analysis due to its easy manipulation and its noninvasive character. However, this extended use generates a variation in the protocols and produces difficult to compare results [1]. In the present study, an analysis of sensitivity for the positioning of bipolar electrodes is made on three muscles of the quadriceps: vastus lateralis (VL), vastus medialis (VM) and rectus femoris (RF). The three main factors of the study are: a. the longitudinal position of electrode, b. the orientation of electrode and c. the angle of extension of the knee. Additionally, the response factors are the maxima force and the RMS of the EMG signal. The tests were made for maxima voluntary contraction (MVC) during an isometric force. We conclude that there are differences in the EMG signal when the electrodes are in different position and orientation. The best distance for the electrodes is 22.59 ± 2.84% for the VL, 29.44 ± 1.88% for the VM and 66.28 ± 0.38% for the RF from the apex of the patella. The best orientation of the electrodes is 0ºfor the VL, 70ºfor the VM and -20ºfor the RF.

Electric Activity Model of Cardiac Cells

En este artículo se simula el potencial de acción ventricular mediante el modelo matemático desarrollado por Luo y Rudy; este modelo contiene 22 canales iónicos representados por ecuaciones diferenciales no lineales, lo cual nos permite demostrar mediante el desarrollo de simulaciones basadas en los mismos, que la longitud del ciclo básico (Basic Cycle Length, BCL) cambia el valor máximo de la derivada máxima de potencial de acción (Vmax). Por otra parte, se puede demostrar que la duración del potencial de acción (Action Potential duration, APD) es afectada.

In order to simulate the guinea pig ventricular action potential we used the mathematical model developed by Luo and Rudy. This model contains 22 ionic channels represented by non linear differential equations. The mathematical models give us a tool to demonstrate through the simulation, how the (Basic Cycle Length) BCL changes the normal value of Vmax and the Action Potential duration (APD).

Electromagnetic interference on medical equipments due to wireless communication devices

En este artículo se presentan los efectos de las interferencias electromagnéticas radiadas, producidas por algunos equipos de comunicación inalámbrica, en equipos médicos utilizados para monitorear o mantener la vida de un paciente. Para esto, primero se midió el nivel de campo eléctrico producido por cuatro teléfonos celulares y un radioteléfono a diferentes distancias de los equipos. Luego se evalúo el comportamiento de 16 equipos médicos cuando fueron expuestos a los campos electromagnéticos medidos previamente. Los resultados de estas pruebas mostraron que una gran cantidad de los equipos médicos bajo estudio presentaron alguna alteración funcional con diferentes niveles de severidad. Igualmente se encontró, que algunos equipos no cumplieron lo establecido en el estándar IEC 60601-1-2, el cual establece los límites de pruebas de inmunidad que deben soportar los equipos médicos.

In this paper the effects of the radiated electromagnetic interferences produced by some wireless communication devices on medical equipments that monitor or support a patients life are presented. First, it was measured the electric field level produced by four cellular phones and one walkie-talkie at different distances from the devices. Afterwards, it was evaluated the behavior of 16 medical equipments when they were exposed to the electric fields measured previously. The results showed that a significant number of the medical equipments tested presented some functional alteration with different levels of severity. Likewise, it was found that some medical equipments were interfered at electric field values below immunity test levels established by the international standard IEC 60601-1-2.

Fingerprint Recognition Using Local Features

El reconocimiento de huellas dactilares es uno de los métodos más populares usados con mayor grado de éxito para la identificación de personas. La huella dactilar tiene características únicas llamadas minucias, las cuales son puntos donde los bordes terminan o se dividen. Los sistemas de identificación que usan patrones biométricos de huella dactilar se denominan AFIS (Sistema de Identificación Automático de Huella Dactilar). En este trabajo se realizó un sistema para reconocimiento de huella dactilar usando combinación de Transformada Rápida de Fourier (FFT) con Filtros de Gabor para aclarar la imagen y después un novedoso método para el reconocimiento usando características locales.

Fingerprint recognition is one of the most popular methods used for identification with greater degree of success. The fingerprint has unique characteristics called minutiae, which are points where a curve track finishes, intersect or branches off. Identification systems using fingerprints biometric patterns are called AFIS (Automatic Fingerprint Identification System). In this work a method for Fingerprint recognition is considered using a combination of Fast Fourier Transform (FFT) and Gabor Filters for image enhancement and later a novel method of recognition using local features.

Typical demand curvs of electric power for the residential, commercial and industrial sector of Medellin, using artificial neural networks and algorithms of interpolation

Uno de los principales problemas para modelar el consumo de energía eléctrica en un lugar determinado, consiste en la extracción del conocimiento cuando éste se encuentra almacenado en grandes volúmenes de información como, por ejemplo, registros históricos. De acuerdo con esta representación, cada hecho ocurrido y registrado está compuesto por una pareja de componentes (t, P) en donde t representa el tiempo en el que se registro la muestra y P representa la potencia eléctrica consumida en ese instante. El registro diario cuenta con N casos que representa cada una de las parejas de estímulo respuesta conocidas. El objetivo de este trabajo consiste en hallar una función que permita mapear el vector de variables de entrada t al vector de variables de salida P. donde F es una función cualquiera, en este caso el consumo de energía eléctrica. Su modelamiento con Redes Neuronales Artificiales (RNA) es un Perceptron Multi Capa (PMC). Otra forma de modelarlo es usando Algoritmos de Interpolación (AI).

One of the main problems for modeling the electric power consumption in a certain place is the extraction of the knowledge when it is stored in big volumes of information like for example historical registrations. According with this representation, each fact happened and registered consists of a couple of components (t, P) where t represents the time of sample registration and P the electric power consumed at that time. The daily registration has N cases that each of the well-known stimulus-answer couples represents. The objective of this work is to develop a function that allows finding the vector of entrance variables t to the vector of exit variables P. F is any function, in this case the electric power consumption. Their modeling with Artificial Neural Netwok (ANN) is Multi a Perceptron Layer (PMC). Another form of modeling it is using Interpolation Algorithms(AI).

Two dimensional packing problem using a hybrid constructive algorithm of variable neighborhood search and simulated annealing

En este trabajo, se modela el empaquetamiento de rectángulos con base en divisiones del área disponible, se utiliza una codificación de árbol binario para disponer las piezas de forma que se garantice el corte de tipo guillotina y se propone un algoritmo dividido en tres etapas que trabajan con estrategias individuales inspiradas en algoritmos de vecindad variable, recocido simulado y técnicas constructivas para lograr la solución del problema. Se comparan las respuestas obtenidas con base en la función objetivo que cuantifica el área utilizada y el porcentaje de utilización del material disponible para cincuenta casos de prueba de la literatura especializada frente a sus respectivas respuestas reportadas obteniéndose excelentes resultados

In this work, the packing of rectangles is modeled based on divisions of the available area, a binary tree codification is used to arrange the pieces so that the guillotines type cutting is guaranteed. A three stages algorithm with individual strategies inspired by algorithms of variable neighborhood search simulated annealing and constructive techniques are used to obtain the solution of the problem. The results obtained are compared using the objective function and percentage used of available area with fifty test cases of the specialized literature and their respective wellknown answer with excellent results.

Study and modeling of KR 6 KUKA robot

Este trabajo despliega el estudio y modelamiento del robot KUKA KR 6, del laboratorio de robótica de la Universidad Federal de Río de Janeiro UFRJ, presenta el modelo CAD, los modelos cinemáticos directo e inverso y el modelo dinámico, en el modelo cinemático directo se utilizan matrices homogéneas; para su obtención, en el modelo cinemático inverso se utiliza el método de la ecuación cuadrática, en el modelo dinámico se usan las ecuaciones de Euler; Lagrange, empleando matrices homogéneas y teniendo en cuenta los efectos inerciales por medio del tensor de inercias, el cual se determinó con la ayuda de herramientas CAD, también se presenta el jacobiano del manipulador, necesario para el control cinemático. El trabajo se plantea como la primera etapa, para el control del robot KUKA KR 6, y propone la implementación del modelo cimemático inverso en un DSP de la familia Texas Instruments, analizando su desempeño.

This work presents the study and modeling of KUKA KR 6 Robot, of robotics laboratory of Federal University of Rio de Janeiro, show the CAD model, the direct and inverse kinematics models and the dynamical model, the direct kinematical model is based in the use of homogeneous matrix, the inverse kinematics use the quadratic equations model, the dynamical model is based in the use of Euler - Lagrange equations, using homogeneous matrix and having in a count the inertial tensor, which one was found with help of CAD tools, is presented the jacobian of manipulator needed for the kinematical control. The work is the first stage for the control of KUKA KR 6 Robot and proposes the implementation of inverse kinematical model in one DSP of Texas Instruments family, analyzing his performance.

Column Generation Algorithm: A revision from its application to the Student Assignation Proble

El algoritmo de generación de columnas (GC) se cita usualmente como alternativa para la solución de problemas de optimización de gran escala; este artículo aborda la presentación de dicho algoritmo en el contexto de la asignación de cupos escolares en el sistema de educación pública del distrito de Bogotá. Se discuten algunas de las falencias evidenciadas en la puesta en práctica del algoritmo, presentando estrategias para enfrentarlas. Se ilustra además, la forma como la generación de columnas se acopla dentro del algoritmo Branch and Price para dar solución a problemas de mayor complejidad.

The Column Generation Algorithm (CGA) is commonly cited in the bibliography as alternative to solve large scale optimization problems. This article deals with the description of the GC algorithm in the context of the student assignation to the public schools. kSome of the weaknesses and shortcomings encountered in the implementation and application to a real problem are discussed and some strategies to sort it out are presented. This workpointed out how the CGA could be used within a general Branch and Price procedure to solve problems with additional constrains.