Ingeniería y competitividad

Analysis of the Recycling Sector in Intermediate Cities, Study Case - Neiva, Colombia

Abstract The economic activity of recycling belongs to an unfortunate and marginalized segment of society in Colombia. This fact translates in high rates of informality and a general perception about people that work in this activity, which come usually from extreme poverty, burdened by discrimination, drug addiction, and rejection. The goal of this research was to determine the most significant factors impacting levels of society and economics. For this purpose, we carried out a mixed analysis in the chain of the recycling sector in Neiva, an intermediate city. Because of the informality of waste pickers’ union, official information and field survey were conducted to identify the waste commercialization establishments. The collection and transportation process were identified, and a survey was applied to 50 waste pickers and ten recycling companies. Seventy-two percent of the population is constituted by male gender, older than 25 years, in an unsafe condition, and with labor intensity of 8 hours per day (average). On the other hand, forty percent of companies have labor-related personnel, which confirms a high level of informality in the sector. The most commercialized product is cardboard, and the vast majority only purchase and commercialize the material.

Resumen El reciclaje es una actividad del sector económico menospreciado y marginado en Colombia, con altos índices de informalidad, además de ser catalogado como un trabajo ejecutado por personas que viven en extrema pobreza, agobiados por la discriminación, drogadicción y rechazo. En este estudio se realizó una investigación en donde se abordó la cadena del sector económico del reciclaje en una ciudad intermedia como es el municipio de Neiva, con el propósito de determinar los factores de mayor impacto a nivel social y económico. Debido a la alta informalidad del gremio, se realizó un estudio de carácter mixto, que permitió cruzar la información oficial con un levantamiento en campo para identificar los establecimientos de comercialización de residuos. Se identificó el proceso de recolección y transporte de residuos, se aplicó una encuesta a 50 recuperadores y a 10 empresas de reciclaje. Se encontró que un 72% de la población pertenece al género masculino, con una población mayor de 25 años en condición de vulnerabilidad, en donde trabajan en promedio 8 horas al día; Por otro lado, se identificó que solo un 40% de las empresas cuenta con personal vinculado laboralmente, presentándose una alta informalidad en el sector, el producto de mayor comercialización es el cartón y la gran mayoría solo realiza compra y comercialización del material.

Analysis of computer attacks through Honeypots in the District University Francisco José de Caldas

Resumen El presente artículo es resultado del trabajo desarrollado para el diseño e implementación de Honeypots como una alternativa complementaria al esquema de seguridad informática existente en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, proyecto que a su vez contribuye en el análisis y detección de ataques a la seguridad de la red y demás elementos de tipo informático en la institución. Para el desarrollo de este artículo, trabajamos utilizando el ciclo PDCA (Planificar - Hacer - Verificar - Actuar). Es un modelo basado en la gestión de procesos y su mejora continua, con una aplicación simple y utilizada adecuadamente, puede ayudar mucho en la realización de actividades, tanto productivas como administrativas, de una manera más organizada y efectiva. Por lo tanto, la adopción del ciclo PDCA proporciona una guía simple para la gestión de actividades y procesos, la estructura básica de un sistema y es aplicable a cualquier organización. Después de la implementación de Cowrie y HoneyPy, fue posible identificar diferentes patrones y formas de ataque, guiando la configuración de un script en el servidor IDS (Intrusion Detection System), permitiendo con los registros almacenados crear reglas e implementarlo en Iptables. Este hecho permite que el servidor IDS se convierta en un nodo en una red de sensores que alimentan la base de datos globalmente para una investigación de los ataques en todas las computadoras conectadas y configuradas, obteniendo información para realizar un análisis complejo para el usuario final. El diseño de infraestructura con honeypots, implementado en la Universidad del Distrito Francisco José de Caldas, permite encontrar fallas de seguridad pertenecientes a los servidores de la universidad debido a ataques informáticos. Se diseñó una nueva distribución de red para registrar información sobre los diferentes ataques y permitir establecer soluciones efectivas.

Abstract This article is the result of the work developed for the design and implementation of Honeypots as a complementary alternative to the existing computer security scheme at Universidad Distrital Francisco José de Caldas as a project that also contributes to the analysis and detection of attacks to the network security and the elements of computer type in the institution. For the development of this article, we worked using the PDCA cycle (Plan - Do - Check - Act). It is a model based on process management and continuous improvement of them, with a simple application and used properly, can help a lot in the realization of activities, both productive and administrative, in a more organized and effective way. Therefore, adopting the PDCA cycle provides a simple guide for the management of activities and processes, the basic structure of a system and it is applicable to any organization. After the implementation of Cowrie and HoneyPy, it was possible to identify different patterns and ways to attack, guiding the configuration of a script in the IDS (Intrusion Detection System) server, allowing with the stored logs to create rules and implement it over Iptables. This fact allows become the IDS Server a node into a network of sensors feeding the database globally for an investigation of the attacks on all connected and configured computers, obtaining information to make a major analysis for the final user. The design of infrastructure with honeypots, implemented at the District University Francisco José de Caldas allows finding security failures belonging to university's servers due to computing attacks. A new network distribution was designed for registering information about the different attacks and enabling effective solutions to be apply to the university.

Finite Element Analysis of a Transtibial Prosthesis for a Paralympic Cyclist

Abstract Currently, finite element analysis techniques are used to reduce costs in the manufacturing process of sports prostheses. This study primarily focuses on the finite element analysis of a design for a transtibial prosthesis for a paralympic cyclist, integrating the biomechanics of an athlete with a double leg amputation below the knee with two prostheses categorized before the Union Cycling International (UCI) with a C-3 disability and the characteristics of the terrain and the dynamic model. The analysis employing finite elements aims to evaluate the static and dynamic behavior of the proposed design when subjected to competition in the track-cycling category. As a result of this analysis, mechanical aspects, such as static forces, buckling, frequency, fatigue, free fall, impact, and aerodynamics, can be evaluated to verify that the design of the proposed transtibial prosthesis meets an adequate aerodynamic profile and its mechanical characteristics are suitable to be used in a high-performance Paralympic cycling competition.

Resumen En la actualidad se emplean técnicas de análisis por elementos finitos para reducir costos en el proceso de fabricación de prótesis deportivas. Este estudio particularmente se centra en el análisis por elementos finitos de un diseño para una prótesis transtibial de un ciclista paralímpico, en el que se integra la biomecánica de un atleta con amputación en ambas piernas por debajo de la rodilla, con dos prótesis categorizado ante la Unión Ciclista Internacional (UCI) con una discapacidad de grado C-3, considerando características del terreno y el modelo dinámico. El análisis por medio de elementos finitos tiene como objetivo evaluar el comportamiento estático y dinámico del diseño propuesto cuando se somete a una competencia en la categoría de ciclismo de pista. Como resultado de este análisis, se pueden evaluar aspectos mecánicos como: esfuerzos estáticos, pandeo, frecuencia, fatiga, caída libre, impacto y aerodinámica, permitiendo verificar que el diseño de la prótesis transtibial propuesto cumple con un perfil aerodinámico idóneo y sus características mecánicas para ser utilizada en una competencia de ciclismo paralímpico de alto rendimiento.

Inhibitor formulated with linseed mucilage (Linum usitatissimum) for mineral scales precipitation control

Abstract A linseed-based inhibitor (Linum usitatissimum) was developed that would control the scale precipitation applying experimental trials. The linseed gel was initially extracted by a hydrolysis process and then different inhibitors were formulated at 30, 40 and 50 %m/V concentrations. In order to study the physicochemical characteristics of each product and the linseed gel. A synthetic water was formulated and a sample of production water from the Oritupano oilfield was collected, they were characterized by physicochemical tests. Subsequently, the inhibition efficiency of the formulated product was evaluated, considering NACE TM 0374-2007, at different doses (10, 55 and 100 ppm). The 50 %m/V inhibitor was the most efficient, obtaining efficiency values between 59% and 95.67% for the production water and 36.67% and 92.22% for the synthetic water, showing that at higher concentration, the efficiency increases. Finally, an analysis of variance (ANOVA) was applied between the formulated inhibitors and a commercial reference inhibitor, obtaining a behavior quite similar to the standard inhibitor and demonstrating its efficiency. Concluding that linseed gel-based inhibitors were efficient in mineral scales and salt precipitation inhibition, because in some cases they showed greater efficiencies than the commercial product evaluated.

Resumen Se desarrolló un inhibidor a base de linaza (Linum usitatissimum) que controlara la precipitación de incrustaciones a nivel experimental. Para ello inicialmente se extrajo el gel de linaza mediante un proceso de hidrólisis y a partir de éste se formularon los distintos inhibidores con concentraciones de 30, 40 y 50% m/V, estudiándose así las características fisicoquímicas de cada producto y del gel de linaza. Se formuló un agua sintética y se recolectó una muestra de agua de producción proveniente del campo Oritupano, las cuales fueron caracterizadas mediante pruebas fisicoquímicas. Posteriormente se evaluó la eficiencia de inhibición del producto formulado, considerando la norma NACE TM 0374-2007, a las dosis de 10, 55 y 100 ppm, resultando ser el inhibidor de 50% m/V el más eficiente, arrojando valores de eficiencia comprendidos entre 59% y 95.67% para el agua de producción y de 36.67% y 92.22% para el agua sintética, dando a demostrar que a mayor concentración aumentaba la eficiencia. Para finalizar, se aplicó un análisis de varianza ANOVA entre los inhibidores formulados y un inhibidor comercial de referencia, obteniendo un comportamiento bastante similar al inhibidor patrón y demostrando su eficiencia. Concluyendo que los inhibidores a base de gel de linaza resultaron ser eficientes en la inhibición de incrustaciones minerales y la precipitación de sales, debido a que, en algunos casos, presentaron eficiencias mayores que el producto comercial evaluado.

Luminescence at low temperature in pure ZnO phosphors

Abstract In this paper, samples of pure ZnO were prepared through solid-state chemical reaction, and optical spectral properties were investigated at low temperature. It was found that the strong broad band emission was shifted to the blue side with increase of temperature. It is tentatively attributed to the change of local electric field from electric dipoles, orientation of which is sensitive to temperature. The ultraviolet sharp lines observed at low temperatures are assigned to bound excitons and their phonon replicas.

Resumen En este estudio se prepararon muestras de ZnO puro a través de reacción química en estado sólido y se investigó las propiedades ópticas del material a bajas temperaturas. Se encontró que la banda ancha de emisión se corrió hacia el azul con el incremento de la temperatura. Esto es atribuido tentativamente al cambio del campo eléctrico local de los dipolos eléctricos, la orientación de los cuales es sensitiva a la temperatura. Las estrechas líneas en el ultravioleta observadas a bajas temperaturas son asignadas a excitones ligados y sus réplicas de fonones.

The mechanical engineer’s role in times of pandemic

Municipal wastewater reuse as a strategy for the prevention and water pollution control: Bolo and Frayle river basins (Colombia)

Resumen En este estudio se evaluó la implementación del reúso de agua residual municipal en agricultura, como una estrategia de prevención y control de la contaminación hídrica. Esta evaluación se desarrolló como un proceso metodológico de planificación del recurso hídrico superficial en las cuencas de los ríos Bolo y Frayle, principales fuentes hídricas de los municipios de Candelaria, Florida y Pradera ubicados en la cuenca Alta del río Cauca en el suroccidente colombiano. Dentro de los principales resultados del estudio se construyeron escenarios de planificación del recurso hídrico de manera participativa con los actores en las cuencas de estudio, que fueron evaluados con la herramienta de modelación QUAL2K. A través de la formulación de los escenarios y en un horizonte de 20 años, fue posible observar el mejoramiento de la calidad del agua de los ríos Bolo y Frayle bajo la implementación de escenarios de reutilización de las aguas residuales municipales. Evaluando esta estrategia, se observó que el Oxígeno Disuelto (OD) puede incrementarse en 5 mg/l y 2.5 mg/l en los ríos Bolo y Frayle respectivamente. Adicionalmente, con la implementación del reúso agrícola es posible obtener una reducción de la carga contaminante vertida del 94% y 62% para los ríos Bolo y Frayle respectivamente, en relación con la carga producida al final del horizonte de planificación (año 2036).

Abstract In this study, the implementation of municipal wastewater reuse in agriculture was assessed as a strategy for the prevention and water pollution control. A methodological process was developed for water resources planning in the Bolo and Frayle river basins. These rivers are located in the Upper Cauca River basin in Colombia, and they are the main water resources of Candelaria, Florida and Pradera municipalities. Among the main results of the study, scenario-based planning for 20-year horizon was developed considering an active stakeholders’ participation. These scenarios were evaluated thorough the implementation of the water quality model QUAL2K. The results of the modelling showed improvement in the water quality of the Bolo and Frayle rivers by the implementation of municipal wastewater reuse strategy. The Dissolved Oxygen levels (DO) increased by 5 mg / L in Bolo River and 2.5 mg / L in Frayle River. In addition, with the implementation of the reuse in agriculture at the end of the planning horizon (year 2036), it is possible to obtain a reduction of the polluting load of 94% and 62% for the Bolo and Frayle rivers respectively.

75 years of the Faculty of Engineering and COVID-19

Development of an electrocoagulation equipment for wall paint wastewater treatment

Abstract This article describes the tests carried out to evaluate the process efficiency water treatment by electrocoagulation in construction paint wastewater. Electrocoagulation process consists of an electrolytic reactor, equipped with a current source and electrodes responsible for providing the destabilizing ions of colloidal particles, so that they replace the function of the chemical compounds used in conventional wastewater treatment. For the experimental design, we use drinking water and wall paint, in order to treat the solution by electrocoagulation in a treatment scale plant to compare the results before and after treatment, the variables to be measured are: dissolved oxygen (DO); turbidity; pH; conductivity; temperature; chemical oxygen demand (COD).After review the efficiencies obtained, we proceed to the development of an equipment treatment that can treat the wastewater from washing brushes and rollers to be reused again in the washing, avoiding contamination caused by washing tools after painting surfaces in construction processes.

Resumen El presente artículo, describe los ensayos realizados para evaluar la eficiencia del proceso de tratamiento de agua mediante electrocoagulación en agua residual de pintura de construcción. El proceso de electrocoagulación consiste en un reactor electrolítico, dotado de una fuente de corriente y electrodos encargados de aportar los iones desestabilizadores de partículas coloidales, de manera que reemplazan la función de los compuestos químicos que se utilizan en el tratamiento convencional de agua residual. Para el diseño experimental, se utiliza agua potable y pintura de pared, con el fin de someter la solución a tratamiento de electrocoagulación en una planta de tratamiento a escala, con la finalidad de hacer la comparación de los resultados antes y después del tratamiento, las variables medidas fueron: oxígeno disuelto (OD); turbidez; pH; conductividad; temperatura; demanda química de oxígeno (DQO). Después de revisar las eficiencias obtenidas, se procedió a la elaboración de un equipo de tratamiento que permita tratar el agua de lavado de brochas y rodillos para reutilizarse nuevamente en el lavado y evitar de esta manera la contaminación ocasionada por el lavado de brochas y rodillos al pintar superficies en los procesos de construcción.

Mitigating the COVID-19 spread: a challenge and an opportunity

Landfill leachate treatment by technological coupling of High Rate Anaerobic Pond-BLAAT^® and Subsurface horizontal flow constructed wetlands

Abstract Landfill leachate is a residual liquid with a great eco-toxicological potential that is generated as a product of the mixture of rainwater that is infiltrated in the buried solid waste, of assisted water by biochemical processes inside the landfill and of water content from the waste itself. Eco-technologies (constructed wetlands, algae ponds) have been used for landfill leachate treatment due to ecological and environmental advantages with quite promising results. In this sense, the present research carried out in 2015 in Presidente Landfill, San Pedro municipality, Valle del Cauca, Colombia, was oriented to evaluate at pilot scale the coupling technology Biorreactor High Rate Anaerobic Pond-BLAAT ® + constructed wetlands planted with polyculture of tropical species Colocasia, esculenta-Ce, Heliconia psittacorum-He y Gynerium sagittatum-Gs, for the treatment of landfill leachate under American tropical conditions. This work makes available a series of field data on the quality of raw leachate and effluent from each treatment technology, showing the performance of the coupling, which may contribute to the establishment of conditions and scenarios for the treatment of this in populations that have cultural and environmental conditions similar the area of this study.

Resumen El lixiviado de relleno sanitario (LX), es un líquido con un gran potencial eco-toxicológico que se genera como producto de la mezcla de agua lluvia que percola por el relleno y tiene contacto con el residuo sólido (RS) allí depositado, agua producida de la biodegradación de los residuos y el agua propia que contienen los residuos. El uso de eco-tecnologías (humedales construidos, lagunas algales) por las grandes ventajas ecológicas y ambientales exhibidas, han comenzado a emplearse en el tratamiento de LX con resultados bastante alentadores. En este sentido, la presente investigación desarrollada en el relleno sanitario de Presidente, municipio de San Pedro, Valle del Cauca, Colombia en el 2015, estuvo orientada a evaluar a escala piloto el uso del acople eco-tecnológico Biorreactor Laguna Anaerobia de Alta Tasa BLAAT® + humedal construido (HC) sembrado con policultivos de las especies tropicales Colocasia esculenta-Ce, Heliconia psittacorum-He y Gynerium sagittatum-Gs, para el tratamiento de LX bajo condiciones del trópico americano. Este trabajo coloca a disposición una serie de datos de campo sobre la calidad del lixiviado crudo y del efluente de cada unidad de tratamiento, mostrando el desempeño del acople, lo que puede contribuir al establecimiento de condiciones y escenarios para el tratamiento de este en poblaciones que dispongan condiciones cultural y ambiental similares a la zona del presente estudio.

Solution of the Rachford - Rice equation by differential homotopy

Resumen Una estructura de cálculo numérico basada en un método clásico de homotopía diferencial acoplado a la sustitución sucesiva como una solución alternativa para la ecuación generalizada de Rachford-Rice (RR-G), aplicada en el cálculo de equilibrio de fase fue propuesta. La aplicación y validación de la estructura se probaron inicialmente utilizando sistemas hipotéticos de p fases p y N componentes y luego el método DH-SS se extendió a sistemas reales trifásicos con múltiples componentes en equilibrios Vapor-Líquido-Líquido (VLL), Vapor-líquido-sólido (VLS) y líquido-líquido-líquido (LLL). La Norma Euclidiana se consideró como el parámetro de análisis de velocidad de convergencia para comparar el rendimiento del método con el método Newton-Raphson-Broyden, usando un vector de inicialización hipotético, encontrando que la solución propuesta es estable y convergente para cualquier tipo de vector de inicio. La convergencia del método DH-SS es absoluta, la predicción para los sistemas reales evaluados es alta y presenta errores entre 1.9% para ELLL y 15.47% para EVLL. Estos resultados muestran la alta efectividad del método propuesto.

Abstract A numerical calculation structure based on a classical Differential Homotopy method coupled to Successive Substitution was proposed as a solution alternative for the generalized Rachford-Rice Equation (RR-G), applied in phase equilibrium calculation. The application and validation of the structure were initially tested using hypothetical systems of p-phases and N-components and after the DH-SS method was extended to three-phase real systems with multiple components in Vapor-Liquid-Liquid (EVLL), Vapor-Liquid-Solid (EVLS) and Liquid-Liquid-Liquid (ELLL) equilibria. The Euclidean Norm was considered as the convergence speed analysis parameter to compare the performance of method with Newton-Raphson-Broyden method, using a hypothetical initialization vector, finding that the proposed solution is stable and convergent for any type of starting vector. The convergence of DH-SS method is absolute, the prediction for the evaluated real systems is high and presented errors between 1.9% for ELLL and 15.47% for EVLL. These results shown the high effectivity of proposed method.