Ingeniería y Desarrollo

A model for supply chain planning: Supplier selection and quantity allocation in the case of fixed lot size

La globalización de los sistemas de producción ha llevado a las organizaciones a considerar la gestión de proveedores como una decisión estratégica. Existen una gran cantidad de investigaciones sobre la toma de decisiones relacionadas con la administración de los sistemas de aprovisionamiento y selección de proveedores. Sin embargo, la investigación en el caso de múltiples proveedores con diferentes características y atributos, que deben satisfacer una demanda con lotes de insumos de tamaño fijo es limitada. La demanda de este tipo es particular en algunos esquemas de producción por procesos, como es el caso de la industria alimentaria y farmacéutica. El objetivo de este artículo es llenar este vacío de investigación en la gestión de proveedores. La metodología empleada se basa en el desarrollo de un modelo de Programación Lineal Entera Mixta que optimiza la decisión de selección y asignación a proveedores en el caso de lotes fijos. La solución de un ejemplo numérico comprueba la aplicabilidad y utilidad del modelo. Además, se presenta un análisis de sensibilidad del modelo, realizando diferentes cambios en algunos de sus parámetros y se demuestra su sensibilidad a los diferentes escenarios. Los resultados muestran que el modelo es práctico y puede ser replicado fácilmente por organizaciones que compran sus insumos en lotes de tamaño predeterminado.

The globalization of production systems has led organizations to consider the supplier management function as a strategic decision. There is signifcant research work addressing decision making and supplier management. However, there is a lack of research in the case of multiple suppliers with different characteristics and attributes and able to satisfy a product demand defined by a fixed lot size. This kind of demand arises in production environments organized by processes such as the pharmaceutical and food industry. This research aims at fulfilling this lack of research in supplier management. The proposed methodology is based on the formulation of a Mixed Integer Linear Programming model for optimizing the decisions of supplier selection and order quantity allocation in the case of fixed lot size. A numerical example shows the applicability and usefulness of the proposed model. Furthermore, a sensitivity analysis shows that the model is sensitive to changes in parameters. Finally, the results also show that the model is practical and can be easily adapted by organizations that purchase products in fixed-size lots.

Evaluation of steel corrosion in cement mortars containing catalytic cracking catalyst residue (FCC)

En el presente artículo se analiza el desempeño frente a la corrosión de morteros de cemento adicionados con un residuo de la industria petroquímica en ambientes contaminados con cloruros (Cloruro de Sodio, NaCl 3.5%) y/o Anhídrido Carbónico, CO2 (3% CO2, 65% HR y 25°C). Se utilizó un residuo denominado catalizador usado de craqueo catalítico (FCC), procedente de una refinería colombiana; este material tiene un alto contenido de sílice y alúmina, morfología parcialmente amorfa y posee una alta reactividad. Para el estudio, se prepararon morteros de cemento Portland ordinario con el 12% de FCC como reemplazo de cemento, tanto simples como reforzados. Se evaluó el potencial y la corriente de corrosión y complementariamente, en los especímenes no reforzados, se determinó la absorción total, penetración de cloruros, resistividad y frente de carbonatación. A partir de los resultados, se concluye que la adición del 12% de FCC al cemento reduce la permeabilidad a cloruros y la susceptibilidad a la carbonatación del mortero en órdenes hasta del 50%, asi mismo genera un incremento del 128% en la resistividad del mortero. Los aceros embebidos en los morteros adicionados presentaron velocidades de corrosión más bajas, particularmente en presencia de iones cloruros.

In this article, the performance to the corrosion of cement mortars added with a petrochemical industry waste, in environments contaminated with chlorides (sodium chloride, NaCl 3.5%) and/or carbonic anhydride, CO2 (3% CO2,65% RH and 25 ° C), is analyzed. A waste, named catalyst catalytic cracking residue (FCC), from a refinery Colombian was used. This material has a high content of silica and alumina, partially amorphous morphology and a high reactivity. For the study, were prepared mortars from cement ordinary Portland with 12% of FCC as cement replacement, both simple and reinforced. The potential and corrosion current were evaluated. Additionally, in the unreinforced specimens, it was determined the total absorption, penetration of chlorides, carbonation front and resistivity. From the results, it concludes that the addition of FCC in mortars has a positive effect on the performance of these materials against the attack of chlorides and CO2, specifically a reduction of around 50% in chloride permeability and penetration CO2, and a 128% increase in the resistivity of the mortar. The corrosion values reported by blended mortars are lower than the reference sample, especially in presence of chlorides.

Computational tool for analysis of ferroresonance in transformers

En este artículo se presenta una herramienta computacional llamada FerroUV que permite evaluar el fenómeno de ferroresonancia en transformadores de distribución conectados con cables de potencia apantallados. Debido a la complejidad de la ferroresonancia, se requiere del uso de herramientas de simulación y datos muy especializados para su análisis, lo cual dificulta una rápida evaluación. Dado que actualmente existen pocas herramientas computacionales enfocadas al análisis de la ferroresonancia, FerroUV se presenta como una herramienta computacional alternativa que facilita el estudio de este fenómeno, con el objetivo de determinar los mecanismos para evitar o reducir los riesgos asociados a la ferroresonancia. FerroUV integra tres grandes componentes: una base de datos local a través de MySQL para la consulta de los parámetros de configuración de los elementos bajo estudio; una poderosa capacidad de cálculo matemático y una intuitiva interfaz de usuario que permite el fácil ingreso de los parámetros de interés y la entrega de resultados útiles para tomar decisiones apropiadas.

This paper presents a computational tool named FerroUV which is capable of evaluating ferroresonance phenomenons in distribution transformers connected by shielded power cable. Due to the complexity of the ferroresonance phenomenon, analysis requires the use of simulation tools, as well as, highly specialized data clusters, which hinders its rapid assessment. Since there are currently few commercial tools aimed to analysis of ferroresonance, FerroUV is presented as an alternative computational tool that facilitates the study of this phenomenon. FerroUV integrates three high level components: a local database (DB) implemented on MySQL which is useful to query the configuration parameters of the elements under study; a powerful mathematical computing capability and an intuitive user interface which allows easy input of specific parameters, thus obtaining useful results in order to make appropriate decisions which avoid or reduce the risk of damage due to the phenomenon of ferroresonance.

Influence of the thermodynamics model on the prediction of GHGs separation by distillation

La predicción de las propiedades termodinámicas de los Gases de Efecto Invernadero (GEI) es el primer paso para proponer rutas de transformación de estos compuestos en productos de valor agregado. En el presente documento se analiza la influencia del modelo termodinámico en el cálculo del equilibrio de fases sobre los resultados en la predicción de la separación de GEl's. Las ecuaciones de estado empleadas para el cálculo del equilibrio de fases de 11 mezclas (CO2-CO-N2O-SO2), todas correspondientes a los gases obtenidos en procesos de combustión, fueron la ecuación de Peng-Robinson, Predictive Soave-Redlich-Kwong y Perturbed Chain - Statistical Associating Fluid Theory. Con el fin de complementar el análisis se calculó el equilibrio de fases de las mezclas binarias y ternarias que resultan de la combinación de los cuatro componentes. Posteriormente, se utiliza el diseño conceptual y las herramientas de termodinámica topológica para predecir los resultados de la separación de las mezclas, por destilación, empleando los tres modelos termodinámicos nombrados anteriormente. Los resultados indicaron que la presencia y concentración de monóxido 22de carbono en las mezclas de GEI fueron factores determinantes a la hora de predecir el equilibrio de fases, los cuales afectaron los cálculos de la etapa de separación.

The prediction of thermodynamic properties can be considered as the first stage of the mitigation processes proposals. In this paper, the influence of phase equilibrium calculations over separation performance was analyzed, using Greenhouse Gases (GHG) mixtures. Eleven GHG mixtures (CO2-CO-N2O-SO2) were analyzed through the Peng-Robinson, Predictive Soave-Redlich-Kwong and Perturbed Chain - Statistical Associating Fluid Theory thermodynamic models. After, topologic thermodynamics tool and conceptual design were used to predict the results of distillation separation. The thermodynamic analysis was completed with the calculations of binary and ternary phase equilibrium. The results showed the carbon monoxide concentration as issue in simulation procedure and, therefore, it affected separation calculations.

**Image analysis for automatic feature estimation of the Mangifera indica fruit**

Determination of fruit features such as weight, level of maturity and level of spots is an essential step to fulfill export requirements. This paper presents a methodology to estimate these characteristics from a set of images obtained from mango fruits. The methods for determining the level of maturity and level of spots showed an overall accuracy above 90%, while the error margin for the weight determination process did not exceed 6 grams.

La determinación de las características del fruto como el peso, grado de maduración y nivel de manchas es un paso importante para determinar los requerimientos necesarios establecidos para los procesos de exportación de este producto. Este trabajo presenta una metodología para determinar estas características a partir de un conjunto de imágenes obtenidas del fruto. Los métodos para la determinación del grado de maduración y el nivel de manchas mostraron una efectividad superior al 90% y un margende error inferior a los 6 gramos en la determinación del peso.

Innovative alternative of wineries wastewater treatment: mathematical modeling

Se presenta un tratamiento secundario alternativo para la depuración de efluentes líquidos de la industria vitivinícola. Para evaluar su eficiencia, se eligió como parámetro de referencia la Demanda Química de Oxígeno (DQO). El trabajo experimental se realizó en un reactor tubular constituido por un lecho fijo de grava, donde se analizó la influencia de emplear distintas granulometrías y caudales del efluente a tratar. Se observó una disminución entre el 16 y 54 % del valor de la DQO. La eficiencia del sistema mejoró al trabajar con caudales de efluentes a tratar menores y con un lecho constituido por partículas de menor tamaño. Se planteó un modelo analizándose distintas cinéticas del proceso de depuración de acuerdo a los valores experimentales obtenidos. Como resultado, se obtuvo una buena aproximación de los valores experimentales utilizando una cinética de reacción de orden seis.

A secondary alternative treatment for the wastewater depuration of the winery industry was evaluated. In order to determine their efficiency, oxygen chemical demands was chosen as reference parameter. The experimental work was performed in a tubular reactor consisting of a fixed bed of gravel, which analyzed the influence of using different particle sizes and flow of effluent to be treated. A decrease of oxygen chemical demands value was observed (between the 16 and 54%). Better decrease percentages of this parameter were obtained working with smaller effluents flows to try and with a bed constituted by smaller particles too. A mathematical model was developed, analyzing different kinetic of the purification process according to the experimental obtained values. As a result of this analysis, a good approach of the experimental values was obtained using a kinetics order equal to six.

Multivariate model for in-line monitoring of moisture content in a high shear mixer using near infrared spectroscopy

Wet granulation process in a high shear mixer is a complex unit operation widely used in the pharmaceutical and food industry where moisture content is a critical factor since it affects the growth of granules or particles. The granule size affects flow ability, drug delivery, and tablet hardness; therefore, it is important to monitor and to control the quantity of liquid in the mixer. In this work a mixer was equipped with a near infrared (NIR) spectrometer to monitor the moisture content during granulation. Initially, pharmaceutical excipients were homogenized in a mixer. Next, water was added to the powder mixture to initiate wet granulation, and NIR spectra were collected each minute. The aim of this work was to evaluate the near infrared spectroscopy as an in-line technique for monitoring the moisture content of pharmaceutical powders during wet granulation process in a laboratory-scale high shear mixer. The results confirm the ability of NIR spectrometer to take full in-line and off-line spectra of pharmaceutical powders at different levels of added binder. The multivariate model developed for determining the in-line spectra variation during granulation was capable of measuring the moisture content with high precision (0.207% w/w).

El proceso de granulación húmeda en un mezclador de alta cizalladura es una operación compleja ampliamente usada en la industria farmacéutica y alimentos, dónde el contenido de humedad es un factor crítico que afecta el crecimiento de los granulos o las partículas. El tamaño del gránulo afecta la capacidad de flujo, la liberación de droga y dureza de la tableta, por consiguiente, es importante monitorear y controlar la cantidad de líquido en el mezclador. En este trabajo un mezclador fue equipado con un espectrómetro de infrarrojo cercano (NIR) para monitorear el contenido de humedad. Inicialmente, los excipientes farmacéuticos se homogenizan en el mezclador. Luego, se agrega agua a la mezcla de polvos para iniciar la granulación húmeda, y tomar los espectros NIR cada minuto. El objetivo de este trabajo fue evaluar la espectroscopia infrarroja cercana como una técnica en línea para monitorear el contenido de humedad de polvos farmacéuticos durante el proceso de granulación húmeda en un mezclador de alta cizalladura a escala de laboratorio. Los resultados confirman la habilidad del espectrómetro de NIR para tomar espectros en línea y no en línea de polvos farmacéuticos en diferentes niveles de líquido agregado. El modelo multivariado desarrollado determinó el contenido de humedad en el proceso de granulación húmeda con alta exactitud de 0.207% w/w para espectros en línea.

Supply chain optimization with stochastic parameters by using the sample average approximation method

Este artículo presenta el problema del diseño de una red de distribución de gran escala con parámetros estocásticos. La problemática central radica en la determinación de las decisiones de expansión o contracción de algunos de los eslabones de una red, teniendo en cuenta la variabilidad de la demanda. El problema se ha formulado como un modelo estocástico de dos etapas. Las decisiones de la primera etapa son de tipo estratégico; mientras que las decisiones de la segunda etapa son de tipo táctico. El modelo está basado en el caso de una compañía multinacional de alimentos que abastece a todo el territorio colombiano y varios mercados internacionales, dentro de los que se destacan Venezuela, Ecuador, Chile y algunos países de Centroamérica. La estrategia de solución adoptada es conocida como Sample Average Approximation (SAA). Dicha estrategia usa un esquema de aproximación por promedios muestrales para la solución de problemas estocásticos. Se presentan experimentos computacionales con diferentes tamaños de muestra. Los resultados obtenidos reflejan la importancia y eficiencia de la metodología propuesta como alternativa para el tratamiento de la variabilidad para redes de suministro de gran escala.

This paper presents a supply chain design problem with stochastic parameters for a large-scale company. The main problem consists to determine the decisions of expansion or contraction of some echelons by considering the variability of the demand. The problem is formulated as a two-stage stochastic model. The first-stage decisions are strategic, while the second-stage decisions are tactical. The model is based on a real-world case from amultinational food company, which suppliesthe Colombian territory and different international markets such as: Venezuela, Ecuador, Chile and some Central American Countries. The solution strategy adopted is known as Sample Average Approximation (SAA). This strategy uses an approximation scheme by sample averages for solving stochastic problems. Computational experiments with different sample sizes are presented. The results show the importance and efficiency of the proposed approach as analternative to the treatment of the variability for large-scale supply chains.

Behavior of mixtures asphalt prepared with asphalts and wax modification

El propósito principal de la investigación fue modificar asfaltos colombianos con ceras naturales para fabricar mezclas asfálticas tibias y establecer su comportamiento mecánico y dinámico. Las mezclas estudiadas corresponden a las denominadas curvas granulometrías md-10 y md-12 del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). El estudio inicio con la caracterización de los materiales a utilizar (granular, asfalto y ceras naturales), seguido de la determinación del porcentaje de adición de ceras y el contenido de asfalto óptimo para fabricar mezclas tibias. Posteriormente se fabricaron y compactaron las mezclas asfálticas a 110, 130 y 150°C para evaluar el efecto del asfalto modificado en su comportamiento mecánico y dinámico. Los ensayos utilizados para medir las propiedades de las mezclas asfálticas fueron la resistencia a la tracción indirecta, la resistencia conservada y los módulos resilientes. Del análisis de los resultados se estableció que las ceras naturales utilizadas reducen la viscosidad de los asfaltos y por ende las temperaturas de fabricación y compactación de las mezclas, reduciendo significativamente el consumo de energía y la generación de gases de efecto invernadero. De otra parte, se estableció que las propiedades mecánicas y dinámicas estudiadas a las mezclas asfálticas con asfalto modificado con ceras, son similares a las mezclas convencionales, estableciendo la viabilidad para su aplicación y uso.

The main purposeof the research was to modify Colombian asphalts with natural waxes to produce warm asphalt mixes and establish its mechanical and dynamic behavior. The studied mixtures correspond to the curves sieved curves called md-10 and md-12 according to the classification of the Instituto de Desarrollo Urbano (IDU). The studystarted characterizingthe used materials(granular aggregate, asphalt andnatural waxes), and following by determining the optimum percentagesofwaxandasphalt contentadded to prepare mixes.Subsequently, it was prepared and compacted warm asphaltic mixes using temperatures at 110, 130 and 150 °C to evaluate the effect ofmodifiedasphaltin its mechanical and dynamicbehavior. The used tests to measure the asphalt mixtures propertieswereindirecttensile strength, preserve strength and resilientmoduliresistant. The results of the analysis presents that the used natural waxes reduce the viscosity of the asphalts and as a result of this the temperature of preparation and compaction of the mixes drops which highly decrease the energy consumption during the preparation process. Therefore the generated greenhouse effect gases are also reduced. Moreover, other observation reveals that the mechanical and dynamic properties in asphalts mixes are similar to the conventional mixes which allow very good chances for its practical applications.