Ciencia e Ingeniería Neogranadina

A COMPARATIVE ANALYSIS OF CEMENT PASTES ADDING A FLUID CATALYTIC CRACKING RESIDUE (FCC) AND METAKAOLIN (MK)

RESUMEN Este artículo es parte de un proyecto de investigación cuyo objetivo principal es evaluar el desempeño de un residuo de una refinería de petróleo, como adición al cemento Portland con el fin de establecer la viabilidad de su aplicación en materiales de construcción. Este residuo denominado catalizador usado a partir del proceso de craqueo catalítico (fcc) procede de las unidades de ruptura catalítica en lecho fluido y está compuesto principalmente por sílice y alúmina. Se analizó la hidratación en pastas de cemento adicionadas con el fcc, y se hizo una comparación con la adición de metacaolín (mk). Para realizar el estudio, se prepararon pastas de cemento Portland Ordinario (opc), adicionadas en porcentajes del 10 y 20% de fcc y mk como reemplazo de cemento. La actividad puzolánica de las adiciones y el tipo de productos de hidratación se determinaron mediante las técnicas de difracción de rayos X (drx) y del análisis termogravimétrico (tg/dtg). Como fases principales del proceso de hidratación en las pastas adicionadas con fcc se encontraron silicatos cálcicos hidratados (csh), aluminatos cálcicos hidratados (cah), y silico-aluminatos cálcicos (cash), productos similares a los obtenidos en pastas adicionadas con metacaolín.

ABSTRACT This paper is part of a research project where the performance as addition to the Portland cement of a residue from an oil company is assessed in order to establish viability of building materials. This waste -called Fluid Catalytic Cracking residue (fcc) - is derived from fluidized-bed, catalytic cracking units and its composition is primarily determined by alumina and silica. The hydration process of cement pastes adding fcc is analyzed but results are compared against metakaolin addition. Ordinary Cement Portland (opc) pastes were elaborated using 10 and 20 percent of fcc and mk as a weight cement replacement. The pozzolanic activity of additions and hydration products type were determined by X-ray diffraction (xrd) and thermo gravimetric analysis (tg/ dtg). The main phases in the fcc-blended cement system were calcium silicate hydrates (csh gel), calcium aluminate hydrates (cah) and calcium aluminosilicate hydrates (cash), akin to products based on metakaolin blended pastes.

EXPLORING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS TO ESTIMATE COMPRESSIVE STRENGTH OF STEEL FIBER-REINFORCED CONCRETE

RESUMEN En diseño y construcción de estructuras de concreto, la resistencia a la compresión a 28 días de curado es la especificación de control de estabilidad de la obra. La inclusión de fibras como reforzamiento de la matriz cementicia permite una ganancia en sus propiedades, además de obtener un material de alto desempeño. En las normativas, se plantean formulaciones predictivas de la resistencia a la compresión basadas en unos pocos parámetros de composición del concreto, tales como la relación agua/cemento y el contenido de cemento Portland. Por otra parte, también se han planteado métodos de diseños de concreto para definir la ponderación de sus materiales componentes, teniendo como referencia la resistencia a la compresión del concreto simple. Además, las redes neuronales artificiales, como un símil de las neuronas biológicas, han sido utilizadas como herramientas de predicción de la resistencia a la compresión en el concreto, también con referencia al concreto simple, sin reforzamiento con fibras. Los antecedentes en este uso muestran que es interesante desarrollar aplicaciones en los concretos reforzados con fibras. En el presente trabajo se elaboraron redes neuronales artificiales para predecir la resistencia a la compresión en concretos reforzados con fibras de acero. Los resultados de los indicadores de desempeño mostraron que las redes neuronales artificiales elaboradas pueden realizar una aproximación adecuada al valor real de la propiedad mecánica.

ABSTRACT By designing and building concrete structures, the compressive strength achieved at 28-day curing typically represents the stability control specification of any work. Furthermore, reinforcing fibers into the cement based matrix has allowed a gain to their properties, as well as a high performance material. Technical literature states predictive formulations of compressive strength of concrete in function of a few composition parameters, such as water/cement ratio and the Portland cement. Also, there are formulations to find the proportion of the raw materials to get a defined compressive strength, specifically non-reinforced ordinary concrete. Besides artificial neural networks as a metaphor of biological neurons have been used as a tool to predict concrete compressive strength. The experience in this application shows an increasing interest to develop applications using fiber-reinforced concrete. In this paper, an artificial neural network has been developed to predict the compressive strength of steel-fiber-reinforced-concrete. The results prove that developed artificial neural networks may perform an adequate approximation to the actual value of the mechanical property.

MECHANICAL & PHYSICAL PROPERTIES OF SOLID, MASONRY CERAMIC BRICKS

RESUMEN El presente artículo es el resultado de evaluar las propiedades mecánicas de los ladrillos macizos cerámicos fabricados a mano en el municipio de Ocaña, aplicando en primera instancia ensayos de caracterización física de la arcilla empleada como materia prima, para luego realizar pruebas de control de calidad no destructivas y destructivas de los ladrillos de mampostería que se seleccionaron entre los diferentes chircales o unidades productivas del sector, utilizando para tal fin, la norma técnica Colombiana NTC-4017 [16], 2, que permitieron conocer las características y propiedades de los materiales que integran los elementos estructurales, analizando principalmente el módulo de elasticidad y la resistencia a la compresión, como parámetros que influyen en forma directa en la rigidez de la edificación y que concuerdan con las investigaciones de Hemant B. et al [11] y Takeuchi C. [20], bajo el Código Colombiano de Construcción Sismo Resistente de 2010 (NSR-10) [4].

ABSTRACT This paper results of evaluating mechanical properties of hand-made, ceramic solid bricks in Ocaña town, after applying physical characterization tests of clay used as a raw material for subsequent non-destructive & destructive quality control testing selected from different brickworks or production units. That test was based on "Methods for masonry sampling and testing units and other products clay", a Colombian technical standard NTC-4017 [16], which let to know material characteristics and properties of structural elements by analyzing mainly elastic and compressive strength module as parameters with direct influence upon building stiffness (see Hemant B. et al [11] y Takeuchi C. [20]) covered by Colombian Earthquake Resistant Construction Code, 2010 (NSR-10) [4].

ALTERNATIVES TO STRENGTHEN VALUATION OF RECYCLABLE MATERIAL AT SOLID-WASTE MANAGEMENT PLANTS IN SMALL TOWNS

RESUMEN En Colombia, las plantas de manejo de residuos sólidos (PMRS) han ganado espacio en la gestión de residuos sólidos municipales en pequeñas localidades. Sin embargo, aunque se consideran ambientalmente deseables, se cuestiona su rentabilidad. En este artículo se proponen opciones para fortalecer la valorización de la fracción reciclable de los residuos sólidos municipales (RSM), tomando como referencia tres poblaciones del Valle del Cauca. Para tal fin, se analizaron la composición de los residuos, el funcionamiento de las PMRS y el mercado de los productos. Los reciclables, además de alcanzar proporciones mayores al 13,7% de los RSM, constituyen la línea de producción de mayor rentabilidad en las PMRS; y su valorización, que contribuye a resolver problemas prioritarios en estas localidades como falta de empleo y manejo inadecuado de los RSM, puede generar beneficios económicos.

ABSTRACT Colombian solid-waste management plants -SWMP- have been increasingly included in solid-waste management of specific small towns. However, although they are environmentally desirable their profitability has been questioned. This paper includes options to strengthen the valuation of a recoverable fraction of municipal solid waste -MSW- using as a reference three towns of Valle del Cauca. To carry out this project, the solid waste composition, the SWMP functioning and the product market were analyzed. Recyclable materials, besides reaching proportions higher than 13.7 percent of MSW are the most profitable line by SWMP. Their valuation, besides contributing to solve priority problems of these towns, such as unemployment and inadequate MSW management has a potential economy payback.

IDENTIFYING PARAMETERS OF A CURVE MODEL NUMBER AND MONTHLY UNCERTAINTY AT BOGOTA UPPER BASIN

RESUMEN Los estudios hidroclimatológicos implican manejar grandes volúmenes de información que pueden presentar interrupciones en la longitud de sus periodos de registro, datos anómalos, datos inconsistentes o errores en la transcripción de los datos en bases informáticas. Así mismo, la red hidroclimatológica no necesariamente presenta la mejor distribución en una región determinada. Además, existen zonas en donde no hay estaciones que permitan una interpretación local de la variación temporal y espacial de las variables climatológicas. Por lo anterior, es necesario acudir a técnicas de exploración de la información para encontrar las series que representen de la mejor manera, el comportamiento de una variable determinada para su aplicación en los procesos de modelación que sean necesarios. En este documento se presenta el alcance de una investigación en el campo de la modelación hidrológica, cuyo eje es la búsqueda para identificar los parámetros del modelo del número de curva y desarrollar un análisis de incertidumbre bajo el marco metodológico Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (Glue), con el propósito final de establecer los niveles de incertidumbre en los protocolos de modelación lluvia-escorrentía mensual sobre sistemas de cuenca con información escasa. Para desarrollar esta investigación, se seleccionó la cuenca alta del río Bogotá como sistema hidrológico de exploración, dado que cuenta con información hidrológica y climatológica suficiente y adecuada para implementar el modelo y el seguimiento de la metodología Glue. Los resultados preliminares mostraron algunas dificultades del modelo para identificar algunos de sus parámetros. Sin embargo, la inclusión de un nuevo término en la base formal del modelo permitió visualizar la posibilidad de describir la dinámica de los sistemas de flujo de agua subterránea con la descripción del tipo, uso y cobertura del suelo con base en la selección rigurosa y adecuada del número de curva.

ABSTRACT Hydro-meteorological studies involve large data volumes that may have disruptions related to length of their record periods, wrong data, inconsistent data, or data transcription errors to be included in databases. Likewise a hydro-meteorological network not necessarily offers the best arrangement in a given region. There are also areas where there is not any station to give a local interpretation about time and spatial variation of meteorological variables. Therefore, it is required to have information exploration techniques in order to find series representing the behavior of a particular variable for its application by modeling processes, if required. This article reports a research scope of hydrologic modeling focused upon an identification of parameters of a curve number model and a development of an uncertainty analysis following the methodological standard Generalized Likelihood Uncertainty Estimation Glue) in order to establish the uncertainty levels of monthly rainfall-runoff modeling protocols upon hydrologic systems based on scarce information. To develop this research, Bogotá upper basin has been selected as the hydrologic system for exploration having enough and adjusted information to implement hydro-meteorological models and the Glue. Preliminary results exhibit some issues to identify other relevant parameters; however, inclusion of a new variable in the standard model illustrates the possibility to explain the groundwater systems related to description of type, usage and land cover based on a strict and convenient curve number selection.

VC AND NBC COATINGS PRODUCED BY TRD - AN ENVIRONMENTALLY CLEAN, INEXPENSIVE AND EFFECTIVE TECHNOLOGY

RESUMEN En este artículo se presentan los fundamentos del proceso de deposición por difusión termoreactiva (DTR), una técnica que permite producir recubrimientos duros de forma económica sin ser invasiva o agresiva con el medio ambiente. Se propone una metodología experimental para desarrollar recubrimientos de carburos de vanadio (VC), y carburos de niobio (NbC), sobre aceros aisi H13, utilizando en el proceso de fabricación DRT, bórax fundido, aluminio y ferroaleaciones a 1.020°C durante cuatro horas. Las muestras obtenidas fueron evaluadas utilizando difracción de rayos X (DRx), para identificar las fases y microscopía electrónica de barrido (sem), para medir el espesor y la homogeneidad de los recubrimientos producidos. La dureza fue obtenida usando microdureza knoop con una carga de 50 g y la resistencia a la corrosión fue determinada con técnicas electroquímicas, utilizando polarización potenciodímica. Los resultados confirmaron la presencia de recubrimientos de carburo de vanadio y carburo niobio con buena regularidad en el espesor, altas durezas y una mejora en la resistencia a la corrosión en comparación con el acero sin recubrimiento.

ABSTRACT This paper offers basics of thermo-reactive deposition/diffusion process (TRD), a technique that may produce inexpensive and non-invasive or aggressive hard coatings to the environment. We proposed an experimental methodology to develop coating of vanadium carbide (VC) and niobium carbide (NbC) on steel aisi H13. Coatings were deposited along with a mixed of aluminum, ferroalloys and borax at 1020°C for 4 hours. Samples were tested using X-ray diffraction (xRD) to identify the relevant phases and scanning electron microscopy (sem) in order to measure thickness and homogeneity of coatings produced. Hardness status was obtained using Knoop microhardness with 50g load, but corrosion resistance was measured by anodic polarization using dynamic power. Finally, results have verified the presence of niobium and vanadium carbide coating with good thickness homogeneity, higher hardness and corrosion resistance compared to uncoated steel.

A BACKSTEPPING CONTROL FOR SCARA ROBOT BASED ON PARAMETRIC UNCERTAINTY

RESUMEN Uno de los principales problemas en el control por modelo de referencia es que las dinámicas no modeladas, la incertidumbre paramétrica y el acoplamiento dinámico, afectan el desempeño del sistema de control. Este artículo presenta una estrategia de control bajo el enfoque back-stepping, con el fin de garantizar en primera instancia la estabilidad en lazo cerrado del sistema de control de un manipulador Scara de 4° de libertad, y en segunda instancia generar un sistema que sea robusto ante incertidumbres paramétricas, sin presentar grandes esfuerzos de control.

ABSTRACT One of the typical problems of model-based control strategies is impact on control system performance due to non-modeled dynamics, parametric uncertainty and dynamic coupling. This paper offers a control strategy under a back stepping approach in order to ensure stability into a closed loop of a 4-dof Scara manipulator, and also to generate a system with robustness against parametric uncertainties, without increase control efforts.

AN IMAGE AMMUNITION TEXTURE RECOGNITION - A CONTRIBUTION TO AN AUTOMATIC WEAPON IDENTIFICATION

RESUMEN Debido al contacto entre el interior del cañón y el proyectil durante el disparo de un arma de fuego, quedan impresas marcas sobre la superficie del proyectil. Estas marcas son características de cada tipo de arma, y más aún, pueden ser interpretadas como su "huella digital". Tradicionalmente, la identificación de armas con base en el cotejo o comparación de proyectiles, realizadas por los peritos en balística, es una actividad difícil que consume mucho tiempo. La actividad consiste en observar con un macroscopio de comparación, dos proyectiles: el patrón y el incriminado. El objetivo es hallar similitudes entre las marcas que presentan los dos, y determinar si provienen o no de la misma arma. La tarea de identificación demanda el uso de computadoras debido a la cantidad de casos judiciales que implican armas de fuego. En este trabajo se presenta un método para obtener una representación bidimensional de las regiones de interés en las superficies de los proyectiles percutidos, procedimiento que en este trabajo, será llamado "desenvolver" la superficie; después, se usa un método para dotar de características cuantitativas dichas imágenes; por último, el soporte estadístico para mostrar las diferencias entre clases de armas incluidas en el experimento.

ABSTRACT Due to a contact between the barrel and projectile as a firearm triggered, markings are printed on surface of a projectile. These marks are typical of each firearm and may be interpreted as a 'firearm fingerprint'. Typically, a firearm identification based on bullet's surface matching is time consuming and consists of two bullets (involved and standard ones), both matched under microscope comparison by experts in order to establish whether they are from the same firearm. The identification task demands computer aids due to a number of court cases involving firearms. This paper offers a method to get a bi-dimension representation of a fired bullet surface along with a method to provide quantitative features of those images. Finally, a statistical support to show differences between analyzed firearms is included.

EDUCATIONAL VIDEO GAMES: THEORIES AND PROPOSALS FOR GROUP LEARNING

RESUMEN En este artículo se presenta el uso de video juegos multijugador que manejan actividades colaborativas como un instrumento educativo acorde con la era digital que vivimos, así como las bases que soportan dicha iniciativa. Este tipo de aplicaciones que se denomina Video Games- Supported Collaborative Learning (vgscl), pretende obtener las ventajas que se derivan de los tres pilares sobre los cuales se apoya la utilización de estas aplicaciones: el uso de videojuegos como elemento atractivo y motivador para un amplio porcentaje de la población en edad escolar, el aprendizaje implícito de conceptos ocultos en los retos y actividades del propio videojuego, y la aplicación de técnicas de aprendizaje colaborativo que permiten a los estudiantes desarrollar sus habilidades sociales mientras aprenden y obtienen un aprendizaje más efectivo.

ABSTRACT This paper presents the usage of multiplayer video games introducing collaborative activities as an educational tool in line with the digital age we are currently living as well as the basis underpinning this proposal. Such applications, called vgscl (Video Games - Supported Collaborative Learning) are intended to obtain the benefits derived from the three milestones on which they are based: usage of video games as an appealing and motivating tool for a big school-age population, the implicit learning of concepts hidden in the game challenges and activities, besides the application of collaborative learning techniques that allow students to develop their social skills as they learn and get a more effective learning.

A LINK BETWEEN AN AUTONOMOUS DEVICENET SCANNER AND SOFTWARE VIA MODBUS/TCP

RESUMEN Las redes industriales para automatización han experimentado un gran auge en los últimos años y DeviceNet es uno de los protocolos con mayor popularidad. En una red DeviceNet se identifican dispositivos esclavos, por lo general sensores y actuadores, y al menos, un dispositivo escáner encargado de configurar y administrar las transacciones en la red. El escáner debe comunicarse directamente con los dispositivos de la red DeviceNet y entregar la información recolectada a un dispositivo de mayor nivel jerárquico como un PLC o un PC. Aunque existen especificaciones y recomendaciones para elaborar un dispositivo esclavo DeviceNet, no hay una pauta clara de cómo implementar el maestro o escáner DeviceNet, ni tampoco para diseñar el enlace de comunicación entre el escáner y el equipo de control. En este artículo, se presenta un esquema de comunicación diseñado especialmente para soportar el intercambio de datos entre un escáner DeviceNet y una aplicación software residente en un PC.

ABSTRACT Industrial automation networks recently have boomed, including DeviceNet as one of the most popular protocols. In a DeviceNet network, slave devices usually sensors and actuators are identified, and at least a scanner in charge of configuring and managing network transactions. Such machine must communicate directly to other devices on DeviceNet network and deliver the collected information to send it to a higher hierarchical level equipment, such as a plc or a pcpc. Although there are specifications and recommendations to build a DeviceNet slave, there is not a clear pattern to implement the DeviceNet master or scanner nor a design of the communication link between the scanner and control equipment. In this paper we show a communication scheme specifically designed to support data exchange between a DeviceNet scanner and a software resident on a pc.

ASSESSMENT BY SOIL POLLUTION BORDERING BURIAL GROUNDS JARDINES DEL RECUERDO AND INMACULADA

RESUMEN Los cementerios son sitios para la disposición final de los cuerpos humanos que constituyen un foco de contaminación por los lixiviados que genera la descomposición cadavérica. Este material contiene sustancias peligrosas, como putrescina y cadaverina, microorganismos patógenos, metales pesados, isótopos radiactivos y dioxinas que pueden pasar a través del suelo y llegar a las aguas subterráneas. Como existe muy poca información sobre el tema, el trabajo consistió en tomar muestras del suelo en los cementerios Jardines del Recuerdo e Inmaculada (Bogotá) y en zonas aledañas, para determinar su pH, salinidad y contenido en amonio y nitratos, con el fin de analizar preliminarmente la incidencia de los lixiviados en la contaminación del suelo.

ABSTRACT Burial grounds are disposal sites for human bodies and a source of pollution due to leachate generated by decomposition of corpses. That material contains hazardous substances, such as putrescine and cadaverine, pathogens, heavy metals, radioactive isotopes and dioxins, which can pass through the soil and reach groundwater. Since there is very little information on this subject, our task was taking soil samples at cemeteries Jardines del Recuerdo and Inmaculada and surrounding areas in Bogota to determine its pH, salinity and ammonium and nitrates contents in order to analyze previously the impact of leachate on pollution of soil.