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EDITORIAL

PID controller tuning using bacterial Quorum Sensing (QS)

ABSTRACT Objective: PID controllers are widely used to operate AC motors due to their simplicity and easy implementation. However, adjusting its parameters in search of an optimal scheme can be complex because it requires manual tuning by trial and error. This research aims to implement an optimized tuning scheme through a search based on the idealized behavior of a community of bacteria and its Quorum Sensing (QS). Methodology: A closed-loop system model with PID control considering disturbances is proposed in order to tune a disturbance-resistant controller. The response of the model is calculated using a search that mimics a simplified model of bacterial behavior. The scheme uses ITSE (Integral Time Squared Error) as the performance index. Results: The tuning resulting from the proposed scheme was evaluated by simulation and compared with tunings of the same model made by Root Locus and Genetic Algorithms (GA). The results showed a satisfactory response according the design criteria. Conclusions: Nowadays, PID controllers are still basic industrial control tools, particularly important in motor operation. The performance of these controls depends fundamentally on the design of their gain. In the case of complex plants, additional tools are required to facilitate PID tuning. We propose an intelligent and bio-inspired tuning scheme that demonstrates high performance in laboratory tests. Financing: University Francisco José de Caldas through the project 1-72-578-18.

RESUMEN Contexto: Los controladores PID son ampliamente utilizados para operar motores AC debido a su simplicidad y fácil implementación. Sin embargo, la sintonización de sus parámetros en busca de un esquema óptimo puede ser compleja debido a que requiere sintonización manual mediante prueba y error. El objetivo de esta investigación es implementar un esquema de ajuste optimizado mediante una búsqueda basada en el comportamiento idealizado de una comunidad de bacterias y su detección de quórum (Quorum Sensing, QS). Metodología: Se plantea el modelo del sistema en lazo cerrado con control PID considerando las perturbaciones con el objetivo de sintonizar un controlador resistente a ellas. La respuesta del modelo se calcula mediante una búsqueda que ¡mita un modelo simplificado de comportamiento bacterial. El esquema utiliza el ITSE (Integral Time Squared Error) como indice de desempeño. Resultados: La sintonización mediante el esquema propuesto fue evaluada mediante simulación y comparada con sintonizaciones del mismo modelo realizadas mediante Root Locus y Algoritmos Genéticos (GA). Los resultados mostraron una respuesta satisfactoria frente a los criterios de diseño. Conclusiones: Los controladores PID siguen siendo hoy en día herramientas básicas de control industrial, particularmente importantes en el manejo de motores. El desempeño de estos controles depende fundamentalmente del diseño de su ganancia. En el caso de plantas complejas se requiere de herramientas adicionales que faciliten la sintonización del PID. Nosotros proponemos un esquema de sintonización inteligente y bio-inspirado que demuestra un alto desempeño en pruebas de laboratorio. Financiamiento: Universidad Distrital Francisco José de Caldas a través del proyecto 1-72-578-18.

Risk Analysis Of Firm Energy Coverage In Colombia In The Medium Term

RESUMEN Objetivo: Al considerar la vulnerabilidad del sector eléctrico colombiano al cambio climático y los posibles riesgos que pueden presentarse como: incumplimientos en obligaciones de energía firme (OEF) por las unidades de generación, los atrasos de proyectos de generación con energía firme comprometida (caso Hidroituango entre otros) y la disponibilidad de energía firme en el mercado, implican un riesgo sistémico para la provisión de energía eléctrica a mediano plazo. Por tanto, este artículo realiza un análisis de riesgo con base en las previsiones y consideraciones aplicadas en documentos técnicos oficiales y resoluciones vigentes de la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) en el balance de demanda y OEF a mediano plazo, con el fin de determinar el riesgo existente y las acciones que la entidad debe realizar para mitigarlo. Metodología: A través del estudio sistemático de documentos técnicos y resoluciones recientes de la CREG, se llevó a cabo una reconstrucción de los balances de obligaciones de energía firme (OEF) y demanda proyectada a mediano plazo (cinco vigencias desde 2018 - 2019 hasta la 2022 - 2023) con información proveniente de operador del sistema eléctrico (XM), con el fin de llevar a cabo análisis basados en dos (2) escenarios considerados en documentos técnicos de la CREG relacionados al tema (Doc. CREG 050-2018 y Doc. CREG 0752018), determinando así las fuentes de riesgo y las medidas adoptadas al respecto. Resultados: Acorde con los escenarios planteados y al análisis de riesgo realizado en este artículo, se observó que la cantidad de OEF actual, en especial para el segundo escenario planteado, requiere toda la energía firme para el cargo por confiabilidad (ENF!CC) base que pueda ofrecer Hidroituango, a pesar de ser un proyecto con atrasos y que probablemente no pueda ingresar para las vigencias donde hay riesgo de desabastecimiento, por lo cual es pertinente solicitar una subasta de reconfiguración para esas vigencias. Conclusiones: Se confirma la alta probabilidad de riesgo de desabastecimiento para la última vigencia bajo estudio (2022-2023) en los dos (2) escenarios propuestos por la CREG, dado el nivel de ENFICC incrementales (ENF!CC con riesgo de oportunidad) y por la disponibilidad de energía firme disponible para satisfacer la demanda, en especial por las OEF adquiridas por el proyecto Hidroituango. (déficit de 2500 GWh-año y 4550 GWh-año respectivamente). Financiamiento: Universidad Autónoma de Occidente.

ABSTRACT Objective: When considering the climate change vulnerability of the Colombian electricity sector and the possible risks that may arise, such as: non-compliance with firm energy obligations (FEO) by generation units, delays in generation projects with firm energy commitments (the Hidroituango case, among others) and the availability of firm energy in the market, imply a systemic risk for the provision of electricity in the medium term. Therefore, this article performs a risk analysis based on the forecasts and considerations applied in official technical documents and current resolutions of the Energy and Gas Regulation Commission (CREG) in the demand balance and OEF in the medium term, in order to determine the existing risk and the actions that the entity must take to mitigate it. Methodology: Through the systematic study of recent technical documents and resolutions of the CREG, a reconstruction of the balances of firm energy obligations (FEO) and projected demand in the medium term (five periods from 2018 - 2019 to 2022 -2023) was carried out with information from the electricity system operator (XM), in order to carry out analyses based on two (2) scenarios considered in CREG technical documents related to the subject (Doc. CREG 050-2018 and Doc. CREG 075-2018), thus determining the sources of risk and the measures adopted in this regard. Results: According to the proposed scenarios and the risk analysis carried out in this article, it was observed that the current amount of OEF, especially for the second proposed scenario, requires all the firm energy for the base reliability charge (ENF!CC) that Hidroituango can offer, in spite of being a project with delays and that probably cannot enter for the periods where there is a risk of lack of supply, for which reason it is pertinent to request a reconfiguration auction for those periods. Conclusions: The high probability of shortage risk for the last term under study (2022-2023) is confirmed in the two (2) scenarios proposed by the CREG, given the level of incremental ENFICCs (ENF!CC with opportunity risk) and by the availability of firm energy available to meet demand, especially by the OEF acquired by the Hidroituango project (deficit of 2500 GWh-year and 4550 GWh-year respectively). Financing: Universidad Autónoma de Occidente

Permittivity experimental determination as a frequency function

ABSTRACT Objective: To determine the behavior of dielectric permittivity of class II ceramic capacitor in function of frequency up to 10MHz. Context: in telecommunications and high frequency circuits is necessary to take into account the diminishing of permittivity on dielectrics of ceramic capacitors with the frequency growth, two quantitative methods are proposed to determine this behavior. Method: First, the impedance meter bridge FLUKE PM5306 was used in the frequency range from 10^2 Hz to 10^5 Hz; and second, a novel low-cost electronic circuit for the frequency range between 10A4 Hz to 10A7. Results: The results from the circuit were validated using the impedance meter bridge RLC FLUKE PM 6306. The measure of the complex capacitance from three capacitors and their loss tangent were obtained. Conclusions: The capacitance decreasing with the increment of the frequency was observed in the impedance meter bridge and the implemented circuit, finding a convergence between both methods in the common frequency region.

RESUMEN Contexto: En telecomunicaciones y los circuitos en alta frecuencia es necesario tener en cuenta la disminución de la permitividad de los dieléctricos en capacitores cerámicos con el aumento de la frecuencia, se proponen 2 métodos cuantitativos para determinar el comportamiento. Método: Primero se utilizó el puente medidor de impedancias FLUKE PM6306 en el rango de frecuencias entre 10^2 Hz hasta 10^5 Hz, y segundo, un circuito electrónico novedoso de bajo costo para frecuencias entre 10A4 Hz hasta 10A7 Hz. Resultados: Se validaron los resultados obtenidos con el circuito contrastándolo con el puente de impedancias RLC FLUKE PM6306. Se obtuvo la medición de la capacitancia compleja de tres diferentes condensadores, así como la tangente de pérdidas asociada. Conclusiones: Se observó la disminución de la capacitancia con el aumento de la frecuencia a través del puente de impedancias, así como con el circuito implementado, encontrando convergencia entre los dos métodos en la región común de frecuencia.

Fuzzy techniques for environmental impact assessment in hydrocarbons transportation in Colombia

RESUMEN Objetivo: El propósito del trabajo fue aplicar técnicas difusas para que sean usadas como metodologías para reducir la incertidumbre y la subjetividad. Metodología: Para este artículo, debido a la magnitud de los impactos ambientales, solo se presentan los resultados de aplicar las técnicas difusas sobre la acción susceptible de producir impactos (ASPI) desmonte y descapote, perteneciente a la etapa de construcción del proyecto construcción y operación de la interconexión Caño Limón-Guafita Cruce Subfluvial Río Arauca. Los resultados fueron validados a través de la metodología de Conesa. Resultados: Se encontraron diez impactos que afectaron los medios físico, biótico y socioeconómico y cultural; y los componentes geología y geomorfología, suelos, hidrogeología, agua, atmósfera, flora, fauna, y aspectos arqueológicos. Al incorporar los conjuntos de números difusos, estos se agruparon en cuatro grandes categorías: muy posiblemente moderado, con tres impactos; posiblemente severo, con dos impactos; posiblemente moderado, con tres impactos; y poco posiblemente severo, con dos impactos. Con la metodología propuesta, el 40% de ellos resultaron ser severos (poco posiblemente y posiblemente), y el porcentaje restante, moderados (posiblemente y muy posiblemente); mientras que con Conesa no se presentaron impactos severos, los impactos moderados representaron el 30 %, y en su gran mayoría, fueron valorados como irrelevantes. Conclusiones: La metodología propuesta resalta las debilidades de la metodología convencional, debido a la poca subjetividad al momento de valorar los impactos, lo cual facilita la toma de decisiones. Por tanto, esta metodología modela con mayor exactitud la interacción proyecto/ ambiente ajustada a escenarios más reales. Financiamiento: Unidades Tecnológicas de Santander.

ABSTRACT Objective: The objective of the work was to apply fuzzy techniques to be used as one of these methodologies to reduce uncertainty and subjectivity. Methodology: For this article, due to the magnitude of the environmental impacts, we only present the results of applying the fuzzy techniques on the action susceptible to produce impacts (ASPI) "clearing and stripping", belonging to the construction stage of the Project Construction and Operation of the interconnection Caño Limón-Guafita Crossing Sub-River Arauca. The results were validated using Conesa's methodology. Results: Ten impacts were found that affected the physical, biotic and socioeconomic and cultural environments; and the components geology and geomorphology, soils, hydrogeology, water, atmosphere, flora, fauna, and archaeological aspects. By incorporating the fuzzy sets numbers, they are grouped into four broad categories: very possibly moderate with 3 impacts; possibly severe with 2 impacts; possibly moderate with 3 impacts; and little possibly severe with 2 impacts. With the proposed methodology, 40% turned out to be severe (little possibly and possibly), and the remaining percentage, moderate (possibly and very possibly); while with Conesa there are no severe impacts, moderate impacts represented 30%, and the great majority were valued as irrelevant. Conclusions: The proposed methodology highlights the weaknesses of conventional methodology, due to the lack of subjectivity when assessing impacts, which facilitates decision-making. Therefore, this methodology models more accurately the project-environment interaction adjusted to more real-life scenarios. Financing: Unidades Tecnológicas de Santander.

Control and administration of data in a gold and silver underground mine

RESUMEN Objetivo: El objetivo de este trabajo es mostrar cómo el uso de un sistema de control de producción que registra y gestiona las operaciones mineras, enfocado en el seguimiento y control de los equipos, procesos y activos, mejora la eficiencia del sistema de información de una empresa, de modo que tenga un soporte adecuado. Metodología: En este trabajo se utiliza el software Pitram versión 1.0, desarrollado por la empresa Micromine, que permite detectar las falencias en el sistema de información del área de producción en una pequeña mina subterránea de oro y plata, ubicada en Argentina. La metodología consistió en cinco pasos fundamentales: a) capacitación, b) recolección de datos, c) ingreso de datos al sistema, c) validación del modelo y d) análisis y resultados. Resultados: Se obtuvo una mayor cantidad y variedad de datos con respecto a la información que registraba la empresa al momento de realizar el presente trabajo, que fueron propicios para tomar decisiones sobre el control de insumos, seguimiento de equipos primarios, seguimiento de operarios de equipos primarios, cálculo de KPI y control de objetivos. Además, se optimizó la administración de los datos, lo que significó la disponibilidad de estos en todo momento, menor cantidad horas hombres en el manejo de datos, menor consumo de recursos de almacenamiento, mayor seguridad, etc. Conclusiones: El software implementado satisfizo la necesidad de información de la empresa, al minimizar la incertidumbre y reducir la posibilidad de cometer errores que podrían causar pérdidas económicas. Además, permitió mejorar la eficiencia operativa y optimizar la distribución de recursos, y así, una mejor rentabilidad.

ABSTRACT Objective: The objective of this work is to show how the use of a production control system that records and manages mining operations, focused on the monitoring and control of equipment, processes and assets, improves the efficiency of a company's information system, so that it has adequate support. Methodology: This work uses Pitram software version 1.0, developed by the company Micro-mine, which allows detecting the flaws in the information system of the production area in a small underground gold and silver mine, located in Argentina. The methodology consisted of five fundamental steps: 1. Training, 2. Data collection, 3. Data entry to the system, 4. Validation of the model, 5. Analysis and results. Results: A greater amount and variety of data were obtained that were conducive to making decisions about input control, monitoring of primary equipment, monitoring of operators of primary equipment, calculation of KPI and control of objectives. In addition, data management was optimized, which meant their availability at all times, fewer man hours in data management, lower consumption of storage resources, greater security, etc. Conclusions: The software implemented was able to meet the company's information need by minimizing uncertainty and reducing the possibility of making mistakes that could cause economic losses. In addition, it improved operational efficiency and optimized the distribution of resources, achieving better profitability.

Stakeholder analysis in the framework of the Agrópolis Santander Magdalena Medio Project

RESUMEN Objetivo: La construcción y funcionamiento de un proyecto de transformación urbana y territorial precisa de la participación de socios estratégicos, generar consensos y alianzas a largo plazo. De esta manera, este trabajo expone la realización de un análisis de los actores del sector agropecuario que permita identificar un conjunto de actores claves y anticipar sus posibles alianzas y conflictos en el largo plazo, y soporte la propuesta de un modelo de trabajo colaborativo. Metodología: Este trabajo sigue la metodología Mactor, el uso del software Mactor© versión 5.1.2-2003/2004, la revisión de la literatura de los artículos publicados en la base de datos Scopus con una ventana de tiempo abierta, y los aportes realizados por los aliados del proyecto Agrópolis Mactor resultantes de los talleres realizados. Resultados: Se identificaron nueve actores claves, de los cuales tres son catalogados de alto poder: cámaras de comercio, los medios de comunicación y el PNUD. Por su parte, el análisis del gráfico de divergencias entre actores evidencia la ausencia de oposiciones respecto al cumplimiento de los objetivos del sistema en estudio que conduce al establecimiento de posibles alianzas en torno al proyecto. Conclusiones: Existe una gran oportunidad de alineación por parte de los actores para la conformación de alianzas estratégicas que propicien la ejecución de proyectos en torno a la consecución de los objetivos del proyecto como un territorio innovador en temas asociados al sector del agro. Financiamiento: Universidad Industrial de Santander.

ABSTRACT Objective: The construction and operation of a project of urban and territorial transformation requires the participation of strategic partners, generate consensus and long-term alliances. In this way, this work exposes the realization of an analysis of the actors of the agricultural sector that allows to identify a set of key actors and anticipate their possible alliances and conflicts in the long term, and supports the proposal of a collaborative work model. Methodology: This work follows the MACTOR methodology, the use of the MACTOR software© version 5.1.2-2003 / 2004, the review of the literature of the articles published in the SCOPUS database with an open time window, and the contributions made by the allies of the Agrópolis MACTOR project resulting from the workshops held. Results: 9 key actors were identified, of which 3 of them are listed as high-power actors and are: Chambers of Commerce, the Media, and UNDP. On the other hand, the analysis of the divergence between actors graph shows the absence of oppositions regarding the fulfilment of the objectives of the system under study that leads to the establishment of possible alliances around the project. Conclusions: There is a great opportunity for the actors to align for the creation of strategic alliances that promote the execution of projects around the achievement of the project objectives as an innovative territory on issues associated with the agricultural sector. Financing: Industrial University of Santander

Unconventional technologies for the removal of lead present in wastewater: a 2010-2019 bibliographical review

RESUMEN Objetivo: El presente artículo de revisión tuvo como objetivo realizar una indagación bibliográfica de artículos científicos en revistas locales, nacionales e internacionales en el periodo de 2010 a 2019, con relación a las tecnologías no convencionales (biopolímeros, biorremediación y residuos agroindustriales) que se han empleado en la remoción de plomo (Pb), presente en aguas residuales sintéticas o industriales. Metodología: La investigación adoptó un modelo investigativo de corte cualitativo, de tipo exploratorio. Los aspectos metodológicos correspondieron a la indagación y elección de artículos científicos (para cada una de las tecnologías no convencionales seleccionadas) del periodo 2010-2019, teniendo como criterio palabras clave; posteriormente, se realizó un análisis de esos contenidos y se diligenciaron dos matrices realizadas en Excel. Resultados: La revisión bibliográfica permitió observar que: en primer lugar, con relación a las tecnologías no convencionales con mayor tendencia en investigación, empleadas en la remoción de plomo, se encuentran los residuos agroindustriales, seguidos por la biorremediación y por último los biopolímeros, para lo cual se hallaron y seleccionaron 19 para el primero, 13 para el segundo y 9 para el último. De igual forma, los países que han reportado resultados investigativos alrededor de las tecnologías no convencionales seleccionadas, corresponden a: China, Colombia, Corea, Egipto, España, Francia, India, Indonesia, Irán, Nigeria, Malasia, México, Perú, Romania, Serbia, Singapur y Zimbabue; en contraste, las publicaciones seleccionadas se encuentran en su gran mayoría ubicadas a nivel internacional. Por último, los porcentajes de remoción más alto del orden del 100 % se presentaron con los residuos agroindustriales (para lo cual se han investigado 24); seguido del 98 %, con la biorremediación (donde se han investigado algas rojas y seis cepas de bacterias), y finalmente, los biopolímeros, con 95,32 % (donde el quitosano, el almidón, la queratina, las conchas de caracol y las plumas, se han investigado). Conclusiones: Las tecnologías no convencionales con mayor tendencia en investigación y aplicación en matrices de aguas residuales industriales, de acuerdo con periodo 2010-2019, corresponden a los residuos agroindustriales; de igual forma, la mayoría de aguas residuales en las que han sido aplicados estos métodos corresponde a las sintéticas, lo que conlleva a exponer que estas deben comenzar a ser implementadas a nivel industrial o un pilotaje, para observar su eficiencia en la remoción de metales pesados, y de forma particular el plomo. Financiamiento: La investigación llevada a cabo no recibió financiación.

ABSTRACT Objective: The objective of this review article was to carry out a bibliographic inquiry at the level of scientific articles in local, national and international journals in the period from 2010 to 2019, in relation to unconventional technologies (biopolymers, bioremediation, and agroindustrial waste) that they have been used in the removal of lead (Pb), present in synthetic and / or industrial wastewater. Methodology: The research adopted a qualitative, investigative model of exploratory type. The methodological aspects carried out corresponded to the inquiry and choice of scientific articles (for each of the unconventional technologies selected) in the period from 2010 to 2019, based on keywords; subsequently, an analysis of their content was carried out and two matrices performed in Excel were filled out. Results: The bibliographic review carried out allowed us to observe that: firstly, in relation to the unconventional technologies with the greatest tendency in research, used in the removal of lead, agroindustrial residues are found, followed by bioremediation and finally biopolymers, for which they found and selected 19 for the first, 13 for the second, and for the last nine. Similarly, the countries that have carried out and reported research results around the selected unconventional technologies correspond to: China, Colombia, Korea, Egypt, Spain, France, India, Indonesia, Iran, Nigeria, Malaysia, Mexico, Peru, Romania, Serbia, Singapore and Zimbabwe; in contrast, the selected publications are mostly located internationally. Finally, the highest removal percentages of the order of 100% were presented with agroindustrial wastes (for which 24 have been investigated), followed by 98% with bioremediation (where red algae and six strains of bacteria have been investigated) and finally, biopolymers, with 95.32% (where chitosan, starch, keratin, snail shells and feathers, have been investigated). Conclusions: The unconventional technologies with greater tendency in research and application in industrial wastewater matrices, according to the 2010-2019 period, correspond to agroindustrial waste; In the same way, the majority of wastewater in which these types of methods have been applied correspond to the synthetic ones, which leads to exposing that these must begin to be implemented at an industrial level or a pilot, to observe their efficiency in the removal of heavy metals, and particularly lead. Financing: The investigation carried out did not receive funding.

Sustainable development: a clarification of the debate

RESUMEN Contexto: El termino sustainable development se ha mantenido en el interés de expertos, organizaciones e instituciones gubernamentales, pero se presenta un debate de sus traducciones al español. El objetivo de este trabajo fue hacer una aclaración al debate de dicho término al español, mediante el análisis de su uso en el tiempo, geográfico y por disciplina. Método: A través de métodos no participativos de datos secundarios, se revisaron artículos de revistas científicas, libros especializados y bases de datos como Web of Science, Scopus, Taylor & Francis, Scielo, Redalyc, entre otras. Se emplearon herramientas informáticas como Google Trends y Google Ngram Viewer para analizar la variación de indicadores de evolución de interés de búsqueda y de producción científica. Resultados: Mediante la combinación de los métodos no participativos se consiguió determinar indicadores de interés general y de producción científica. Conclusiones: Los resultados revelaron que ambos términos se emplean de manera indistinta, se observa preferencia en el uso del término de desarrollo sostenible sobre el término desarrollo sustentable, tanto a lo largo del tiempo como en las disciplinas económica y ambiental.

ABSTRACT Context: The term sustainable development has remained in the interest of experts, governments and government institutions, but a discussion of its translations into Spanish is presented. The objective of this work was to clarify the debate on the term sustainable development in Spanish by analysing its use over time, geographically and by discipline. Method: Through the non-participatory methods of secondary data, databases and computer tools were analysed articles from scientific journals, specialized books and databases were reviewed such as Web of Science, Scopus, Taylor & Francis, Scielo, Redalyc, among others. Computer tools such as Google Trends and Google Ngram Viewer were used to analyse the variation of indicators of evolution of search interest and scientific production. Results: Through the combination of non-participatory methods, indicators of general interest and scientific production were determined. Conclusions: The results revealed that both terms are used indistinctly, preference is observed in the use of the term term desarrollo sostenido over the term desarrollo sustentable, both over time and in the economic and environmental disciplines.