Ingeniería y Ciencia

A propósito de la revisión por pares y el factor de impacto

Properties and Applications of Extended Hypergeometric Functions

In this article, we study several properties of extended Gauss hypergeometric and extended confluent hypergeometric functions. We derive several integrals, inequalities and establish relationship between these and other special functions. We also show that these functions occur naturally in statistical distribution theory.

En este artículo estudiamos varias propiedades de las funciones hipergeométrica de Gauss extendida e hipergeométrica confluente extendida. Derivamos varias integrales, desigualdades y establecemos relaciones entre estas y otras funciones especiales. También mostramos que estas funciones ocurren naturalmente en la teoría de distribuciones estadísticas.

A Mathematical Model for Social Security Systems with Dynamical Systems

In this paper it is proposed a mathematical approach based on dynamic systems to study the effect of the increase in the Social Security normal retirement age on the worker and on the dynamics of retiree populations. In order to simplify this initial effort, the proposed model does not include some economic variables, such as wage growth, earnings or productivity. Here, we employ numerical simulations of the model to investigate the dynamics of the labor force under different demographic scenarios. Analysis of this type of model with numerical simulations can help government economic planners make optimal strategies to sustain pension systems and forecast future trends of pensioner and worker populations.

Este artículo propone una primera aproximación matemática basada en los sistemas dinámicos para estudiar el efecto del aumento de la edad de jubilación de la Seguridad Social de los trabajadores y la dinámica de las poblaciones de jubilados. El modelo propuesto no incluye diversas variables económicas como el crecimiento salarial, los ingresos y la productividad con el fin de obtener un primer enfoque poco complejo. Las simulaciones numéricas del modelo se utilizan para investigar la dinámica de la fuerza de trabajo utilizando diferentes escenarios demográficos. El análisis de este tipo de modelos con simulaciones numéricas puede ayudar a los planificadores económicos de los gobiernos a generar las estrategias óptimas para mantener el sistema de pensiones y obtener pronósticos sobre las poblaciones de pensionistas y trabajadores.

A Metaheuristic Algorithm for the Location Routing Problem with Heterogeneous Fleet

Este artículo considera el problema de localización y ruteo con flota heterogénea (LRPH, por sus siglas en inglés), en el cual se busca determinar los depósitos a ser abiertos, los clientes a ser asignados a cada depósito, y las rutas a ser construidas para satisfacer las demandas de los clientes, considerando una flota de vehículos con capacidad diversa y costos de utilización asociados. El objetivo es minimizar la suma de los costos asociados con la apertura de depósitos, los costos de los vehículos utilizados, y los costos variables directamente relacionados con las distancias recorridas. En este artículo, se propone un algoritmo metaheurístico basado en una búsqueda tabú granular para la resolución del problema. Experimentos computacionales en instancias adaptadas de la literatura, muestran que el algoritmo propuesto es capaz de obtener, en tiempos computacionales razonables, soluciones de alta calidad demostrando su efectividad.

This paper considers the Location-Routing Problem with Heterogeneous Fleet (LRPH), in which the aim is to determine the depots to be opened, the customers to be assigned to each open depot, and the routes to be performed to fulfill the demand of the customers by considering a heterogeneous fleet with different capacities and associated costs. The objective is to minimize the sum of the cost of the open depots, of the used vehicle costs, and of the variable costs related with the distance traveled by the performed routes. In this paper, it is proposed a metaheuristic algorithm based on a granular tabu search to solve the LRPH. Computational experiments on adapted benchmark instances from the literature show that the proposed approach is able to obtain, within short computing times, high quality solutions illustrating its effectiveness.

Optimal Relocation of Distribution Transformers Using the Multiobjective Optimization Algorithm NSGA II

En este artículo se presenta una metodología para la reubicación óptima de transformadores en sistemas de distribución. El problema es formulado como un modelo de optimización multiobjetivo de tipo no lineal entero, en el cual se consideran costos de inversión y operación, y el beneficio obtenido por concepto de activos reconocidos por cargos por uso según lo estipulado en la Resolución CREG 097 de 2008. El modelo es resuelto mediante el algoritmo de optimización multiobjetivo NSGA II. Para verificar la validez de la metodología se emplea un sistema de distribución real, perteneciente a una electrificadora en Colombia, en el cual se consideran transformadores de distribución monofásicos y trifásicos. Los resultados obtenidos en comparación con el caso en que no se considera la reubicación de transformadores de distribución, reflejan la importancia de esta metodologia y sus beneficios para los operadores de red, y además sirve como herramienta de soporte para el cumplimiento de las normativas establecidas por entes reguladores que definen la cargabilidad adecuada de los transformadores de distribución.

This paper presents a methodology for optimal relocation of transformers in distribution systems. The problem is formulated as an optimization model of multiobjective non-linear integer type, which considers investment and operating costs, and the benefit of the concept of assets to be recognized by usage charges as stipulated in Resolution CREG 097 of 2008. The model is solved using the multiobjective optimization algorithm NSGA II. To check the validity of the methodology, a real distribution system belonging to an electric utility in Colombia is used, which takes into account both single and three phase distribution transformers. The results compared with respect to the case without considering the relocation of distribution transformers, reflect the importance of this methodology and its benefits to the distribution companies, and serves as a support tool for compliance with the standards set by regulatory bodies that define the appropriate chargeability of distribution transformers.

Overall Description of Wind Power Systems

This paper presents a general overview of the main characteristics of the wind power systems, also considerations about the simulation models and the most used Maximum Power Point Tracker (MPPT) techniques are made. Some simulation results are shown and conclusions about the work are given.

Este artículo presenta una visión general de las principales características de los sistemas eólicos, también se hacen consideraciones acerca de modelos para simulación y sobre las técnicas Maximum Power Point Tracker (MPPT) más utilizadas. Algunos resultados de simulación se presentan y se dan conclusiones al respecto.

Evaluation Radioelectric Spectrum Occupancy in Bogota-Colombia

Este artículo describe los detalles y resultados de una campaña de medición de espectro, que tuvo lugar en Bogotá (Colombia) desde Marzo a Diciembre de 2012. El estudio incluye el análisis de ocupación de las bandas de frecuencias que van desde 54 MHz a 6 GHz. Las mediciones se ordenan de acuerdo a las diferentes bandas y servicios, a fin de proveer una visión clara de los ciclos de trabajo típicos asociados a diferentes tecnologías. Los resultados sugieren que la utilización actual del espectro es todavía muy baja, incluso en una densa área urbana.

This paper describes the details and results of a spectrum occupancy measurement campaign, which took place in Bogota (Colombia) from March to December 2012. The study includes the analysis of occupation of frequency bands ranging from 54 MHz to 6 GHz. Measurements are sorted according to different bands and services, to provide a clear vision into the typical duty cycles associated to different technologies. Results suggest that the use of the current spectrum is still very low, even in a dense urban area.

Computational Study of Allotropic Structures of Carbon by Density Functional Theory (DTF)

In this paper using Density Functional Theory (DFT), the principal carbon allotropic crystalline structures (Diamond, graphite, nanotube y fullerene C60) were simulated. The results showsdiamond sp3 bonds formation between carbon atomsand low reactivity, indicating low probability of lateral compound formation and high mechanical properties. Interplanar weakness was evidentin graphite structure, which is related to solid lubrication process.Carbon-Carbon metallic bonds and polarizations at the edges of the structure were observed in Armchair Carbon Nanotube, stabilizing the systemwhich allowsthe nanotube continuous growth. In fullerene C60 structureaFaraday nano-gauge behavior was confirmed, together withlow probability of interatomic polarization, indicating high structural stability. Besides Total Energy (TE) and Nuclear Repulsion Energy (NRE) values were used to perform energetic comparisons between different structures, allowing the study of electronic stability and their relationship to mechanical properties.

En este artículo se simularon las principales estructuras alotrópicas del carbón (diamante, grafito, nanotubos y fulereno C60), utilizando la Teoría de Funcionales de Densidad (DFT). Para el diamante los resultados mostraron la formación de enlaces tipo sp3 y baja reactividad química, indicando baja probabilidad de formar otros compuestos y altas propiedades mecánicas. En la estructura del grafito se observó evidente debilidad interplanar, la cual está relacionada con los procesos de lubricación sólida. Se observaron enlaces metálicos carbón-carbón y polarizaciones en las esquinas de la estructura del nanotubo tipo armchair, estabilizando la estructura y permitiendo el crecimiento del nanotubo. En la estructura del fulereno C60 se confirmó el comportamiento nano jaula de Faraday, junto con baja probabilidad de polarización interatómica, indicando alta estabilidad estructural. Además, se utilizaron los valores de la energía total (TE) y la energía de repulsión nuclear (NRE) para realizar comparaciones energéticas entre diferentes estructuras, lo que permitió el estudio de la estabilidad electrónica y su relación con las propiedades mecánicas.

Application of a Model of Balance Population in a Ball Mill in the Cement Industry

En este artículo se estudia un molino rotatorio continuo para la industria del cemento. Precisamente, se emplea un modelo de balance poblacional, utilizando como ecuación constitutiva una ley de desgaste constante, con el objetivo de obtener: la distribución másica de bolas en el molino, el consumo total de acero de las bolas y el flujo de entrada de bolas para la recarga del molino en el estado estacionario. La base de datos se obtuvo aplicando la prueba de bola marcada a escala industrial, en un molino de la compañía Argos S.A.

This article studies a continuous rotary mill for the cement industry. Specifically, a model is used population balance, where a law constant wear is the constitutive equation, in order to obtain: the distribution mass of the ball in mill, the total consumption of steel of the balls and the inlet flow of balls for the recharge in steady state.The database was obtained applying the Ball test marked industrial scale in a rotatory mill of the Argos SA company.

Methodologies to Improve the Mechanical Properties of Structural Concrete with Recycled Aggregates

En este artículo se presentan los resultados del análisis de dos metodologías propestas para disminuir las diferencias en la resistencia mecánica de hormigones fabricados con altos porcentajes de árido reciclado con respecto a un hormigón tradicional. Las metodologías fueron aplicadas a hormigones estructurales fabricados con un 40% de áridos reciclados y se compararon los resultados obtenidos con un hormigón de control. El primer método consistió en aumentar la cantidad de cemento en la mezcla del hormigón en razones de 2,5% hasta llegar a un 10 %. El segundo método consistió en aplicar un procedimiento de desgaste a los áridos reciclados con el efecto de disminuir la cantidad de mortero adherido. Se evaluaron diferentes grados de desgaste. Los resultados obtenidos muestran que, a largo plazo, ambas metodologías resultan beneficiosas obteniéndose, en todas las muestras realizadas, resistencias mecánicas equivalentes a las del hormigón de control.

This paper presents the analysis of results about two methodologies proposed to reduce the differences of mechanical properties presented in recycled concrete made with high percentages of recycled aggregate in respect to a control concrete. Two methodologies were applied to structural concrete with a 40% of recycled aggregates and the results were compared with a control concrete. The first method consisted in increase the amount of cement added in the manufacture of recycled concrete from 2.5% to 10%. The second method consisted of applying an abrasion to the recycled aggregates to decrease the amount of mortar adhered. This method has allowed evaluating the behavior of concrete manufactured with recycled aggregates with different degrees of abrasion. The results show that long-term mechanical properties of the concrete manufactured with both methodologies are similar to control concrete.

Mechanical Strength Optimization of Alkali-Activated MK/GBFS Binary Cements Through the Response Surface Methodology

El presente artículo muestra la modelación y optimización de la resistencia a la compresión de un conglomerante no convencional libre de cemento Portland, el cual fue producido a partir de la activación alcalina de una mezcla binaria de un metacaolín (MK) y una escoria siderúrgica de alto horno (GBFS). Como factores de estudio se consideró una relación GBFS/(GBFS/MK) entre 0,0-0,8 y una relación molar total SiO2⁄Al2O3 entre 2,8-4,2. La relación SiO2⁄Al2O3 fue ajustada a través de la contribución del precursor (MK+GBFS) y el activador alcalino. La evaluación estadística mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) mostró un efecto significativo entre la relación molar SiO2=Al2O3 y el contenido de GBFS sobre la resistencia a compresión. Complementariamente se desarrolló una caracterización microestructural a través de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. La incorporación de GBFS incrementó la cinética de reacción y la formación de una estructura más densa y compacta. Estos nuevos productos de reacción le otorgaron al material un mayor desempeño mecánico comparado con los constituidos con un 100% de MK.

The present article shows the compressive strength modeling and optimization for a non-conventional binder free of clinker, which was produced by the alkali activation of a binary mixture of metakaolin (MK) and a granulated blast furnace slag (GBFS). A GBFS/(GBFS+MK) ratio between 0,0 and 0,8; and the overall SiO2⁄Al2O3 molar ratio from 2,8 to 4,2 were considered as the main factor of this study. Sodium hydroxide and sodium silicate were used as alkali activator. The overall SiO2⁄Al2O3 molar ratio corresponds to the silica and alumina contribution from the precursor (MK+GBFS), as well as the alkali activator used. The statistical assessment through response surface methodology (MSR) showed a considerable effect between the SiO2⁄Al2O3 molar ratio, GBFS content and the compressive strength. Complementary, a microstructural characterization of the materials produced through X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was performed. The GBFS inclusion leads to an increasing of reaction kinetic and the formation of a more compact structure. These new reaction products gives to the material a higher mechanical performance than those based on a 100% of MK. The study shows the performance prediction in materials with 7 days of curing through the adjustment of some design criteria in order to obtain a binder with a particular mechanical performance.

Assesment of the Mechanical Variability of Rock Slabs by Means of Non-Destructive Tests

En este artículo se describe una campaña sistemática de ensayos no-destructivos con el martillo esclerométrico Schmidt-L, que se hizo en una placa de sodalita de 0, 05m de espesor en un área cuadrada de 2, 0m de lado. Esta investigación reveló que la roca ornamental estudiada tiene -en lo que se refiere a su resistencia mecánica- una variabilidad inherente al tipo de material en sí y también una variabilidad relativa a su posición espacial; ésta última con claros signos de una dirección preferencial. Estas variabilidades se detectaron por la aquí propuesta campaña de ensayos y el uso de la geoestadística; conclusiones que son útiles para el control de calidad de placas de material rocoso destinadas para fines ornamentales.

In this article it is described a systematic test campaign -with the Schmidt- L-type rebound hammer- that was performed at a Sodalite slab of 0.05m thick in a square area of 2.0m of side. This research revealed that the studied ornamental rock has an inherent variability by it-self, in respect to their mechanical strength; and also a spatial variability related to their position, this last with a clear sign of a preferential direction. These variabilities can be detected with the proposed test-campaign and the use of geostatistics; whose conclusions are useful for the the quality control of rock-material-slabs used for ornamental purposes.

Analytic and Heuristic Methodologies for Solving the Resource Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP): a review Part 1

En este artículo se enuncian y describen los métodos de solución más relevantes para el Problema de la Programación de Proyectos con Recursos Restringidos, RCPSP. Se realiza una revisión crítica del estado del arte basado en los trabajos más significativos publicados en la literatura académica sobre el tema. Primero se explican varios métodos de solución exactos y se detallan sus principales ventajas y desventajas, donde se menciona que los mejores algoritmos exactos para la solución de este problema, son los métodos de ramificación y acotamiento o Branch and Bound. Posteriormente, se presentan diversos métodos heurísticos, especialmente aquellos que se han implementado para problemas de secuenciación.

This paper presents and describes the most relevant methods for the solution of the Resource Constrained Project Scheduling Problem, RCPSP. A critical review of the state of the art, based on the most signicant papers published in the academic literature on this topic is carried out. First, several exact methods of solution are shown and their main advantages and disadvantages are explained; the Branch and Bound methods, considered as the best exact algorithms for solving this problem, are described. Subsequently, several heuristic methods, especially those that have been implemented for sequencing problems, are considered.