Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Editorial

Mapping of clay soils by remote sensing in the area of Mers El Kébir, Algeria

ABSTRACT The identification of clay soils is of great importance for the construction industry. Indeed, this type of soil presents an economic interest related to the exploitation of its clayey materials. Furthermore, the assessment of the potential for differential ground movement through the dryness of the soils and their rehydration is also an important issue to identify in order to reduce the swelling-shrinking hazard. The region of Mers El Kébir located in northwest Algeria, is at risk of this phenomenon because it is known for its marly clay compositions. Mapping this type of soil using satellite imagery offers an alternative to the engineering practice of establishing soil mineralogy, based on X-ray diffraction analysis, which is expensive and time-consuming. The objective of this research is to use ASTER satellite images to map different clay minerals. This analysis is based on remote sensing of spectral signatures corresponding to illite, kaolinite, and montmorillonite.The study of satellite images of the Mers El Kébir region validates the methodology developed, which could be used to help in the development and planning of new infrastructures adapted to the different types of soil.

RESUMEN La identificación de suelos arcillosos es de gran importancia para la industria de la construcción. En efecto, este tipo de suelo tiene relación económica con la explotación de sus materiales arcillosos. Además, la evaluación del potencial de movimiento diferencial del suelo a través de la sequedad de los suelos y su rehidratación también se requiere identificar para reducir el riesgo de expansión y contracción. La región de Mers El Kébir, ubicada en el noroeste de Argelia, está expuesta a este fenómeno porque es conocida por sus composiciones de arcilla margosa. El mapeo de este tipo de suelo utilizando imágenes satelitales ofrece una alternativa a la práctica de ingeniería de establecer la mineralogía del suelo; basada en el análisis de difracción de rayos X, que es costoso y lleva mucho tiempo. El objetivo de esta investigación es utilizar imágenes del satélite ASTER para mapear diferentes minerales arcillosos. Este análisis se basa en la detección remota de firmas espectrales correspondientes a ilita, caolinita y montmorillonita. El estudio de imágenes de satélite de la región de Mers El Kébir valida la metodología desarrollada que podría utilizarse para ayudar en el desarrollo y planificación de nuevas infraestructuras adaptadas a los diferentes tipos de suelo.

Effect of addition of MWCNTs to a mineral lubricant on Diesel engine performance

ABSTRACT In this research, a diesel engine lubricant, modified with Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) was evaluated. Carboxylic group functionalized MWCNTs were dispersed in 15W40 mineral oil for Diesel engines and retaining ring and cylinder sleeve materials from F300 diesel engine were used for tribological tests. The Nanofluid (0.1 0.5 and 1% wt.) rheological behavior was characterized. Nanolubricants with 1% wt and base oil were evaluated on a Pin-on-Disk test. Results suggest both wear rate and coefficient of friction reduction when MWCNTs are used, while no significant rheological properties changes were observed.

RESUMEN En este trabajo se evaluó un lubricante aditivado con nanotubos de carbono multicapa (MWCNTs) para motores diésel. Se emplearon MWCNTs funcionalizados con grupos funcionales (carboxílicos) y se dispersaron en un aceite mineral para motores diesel 15W40. Se usaron materiales para pruebas de desgaste y fricción de anillos retenedores y camisa de un motor diésel estacionario F300. Se caracterizo el comportamiento reológico de los nanofluidos aditivados (0.1 0.5 y 1 % wt.) Se evaluó el comportamiento tribológico del lubricante base y el nanofluido a 1 % en una máquina de ensayos tipo pin-on-disk. Los resultados sugieren una disminución del coeficiente de fricción con la aditivación de MWCNTs, mientras que la reología del lubricante no presenta un cambio significativo en sus propiedades.

Subgrade soil stabilization using marine debris: A literature review

ABSTRACT The use of different marine residues found in the great biodiversity of the Peruvian coast, such as crushed mollusk shells or fan shells, can be used as mechanical stabilizers for clay soils due to a change in granulometry. In this article, we reviewed 70 research studies indexed in different databases such as Scopus, Scielo, Ebsco, Proquest, Springer Link, and ScienceDirect, whose publication has not exceeded seven years, with the objective of carrying out a systematic review of the use, effect and influence of marine debris as soil stabilizers. For this purpose, the analyses of the mechanical and also physical properties of such mixtures in different marine debris were reviewed compared to the various types of stabilizers currently used. These evaluated results indicate, that the Pacific razor clam shell offers a lower bearing capacity compared to the fan shell when stabilizing clayey soil. However, the shredded output of both types of marine debris can meet the need for clay subgrade stabilization. Based on the review, it was determined that the addition of different types of shredded marine debris reduces water absorption by capillarity, increasing the resistance and bearing capacity of the soil.

RESUMEN El uso de los diferentes residuos marinos que se encuentran en la gran biodiversidad de todo el litoral peruano como es el caso de la concha de moluscos o concha de abanico trituradas, que pueden ser utilizadas como estabilizadores mecánicos para suelos arcillosos por cambio de granulometría. En este documento se revisaron 70 investigaciones indexadas en las diferentes bases de datos tales como Scopus, Scielo, Ebsco, Proquest, Springer Link y ScienceDirect, cuyo tiempo de antigüedad no excedió los 7 años, teniendo como objetivo realizar una revisión sistemática del uso, efecto e influencia de los residuos marinos como estabilizadores de suelos. Para ello se revisaron los análisis de las propiedades mecánica y también físicas de dichas mezclas en diferentes residuos marinos en comparación con los diversos tipos de estabilizadores que forman parte de la actualidad. Estos resultados evaluados indican en este caso, que la concha pico de pato nos ofrece una menor capacidad de soporte en comparación a la concha de abanico al realizar una estabilización en un suelo arcilloso. Sin embargo, los restos triturados en ambos tipos de residuos marinos logran satisfacer la necesidad de estabilizar la subrasante arcillosa. Finalmente, según la revisión realizada se concluyó que la adición de los diferentes tipos de residuos marinos triturados, logra cumplir con la disminución de la absorción de agua por capilaridad, aumentando la resistencia y capacidad portante del suelo.

Search-based reduction model for unit testing

ABSTRACT Software tests are fundamental in the reliability and quality of systems, contributing to their positioning in the market. Generating test data is a critical task, as exhaustive testing is costly in time and effort. An adequate design of the test cases, which contemplates a selection of adequate values, can detect a high number of defects. The effectiveness of the test cases is measured according to the number of errors they managed to detect. However, the proposals that address these issues with the use of heuristic algorithms focus on the reduction of generation time and different coverage criteria. This article presents a search-based optimization model for the generation of unit test suites that integrates different test case design techniques considering the significance of the values generated in the detection of errors. The significance of the paths is also taken into account, with the aim of obtaining test cases with greater potential to detect errors. The optimization model uses heuristic algorithms that maximize the coverage of the paths. The results of the experimentation are presented, which show that the proposal presented generates test suits with a high capacity to detect errors. For this, the effectiveness of the generated test suits to detect errors in the mutated code was evaluated.

RESUMEN Las pruebas de software son fundamentales en la confiabilidad y calidad de los sistemas, contribuyendo a su posicionamiento en el mercado. La generación de datos de prueba es una tarea crítica, ya que las pruebas exhaustivas son costosas en tiempo y esfuerzo. Un adecuado diseño de los casos de prueba, que contemple una selección de valores adecuados, puede detectar un elevado número de defectos. La significación de los casos de prueba se mide en función del número de errores que consiguen detectar. Sin embargo, las propuestas que abordan estos temas con el uso de algoritmos heurísticos se enfocan en la reducción del tiempo de generación y diferentes criterios de cobertura. Este artículo presenta un modelo de optimización basado en búsqueda para la generación de conjuntos de pruebas unitarias que integra diferentes técnicas de diseño de casos de prueba considerando la significación de los valores generados en la detección de errores. También se tiene en cuenta la significación de los caminos, con el objetivo de obtener casos de prueba con mayor potencial para detectar errores. El modelo de optimización utiliza algoritmos heurísticos que maximizan la cobertura de los caminos. Se presentan los resultados de la experimentación, que muestran que la propuesta presentada genera suit de prueba con una alta capacidad para detectar errores. Para ello se evaluó la efectividad de las suits de prueba generadas para detectar errores en el código mutado.

Rapid assessment of mercury-contaminated sites through the Toxic Site Identification Program (TSIP). Colombia

ABSTRACT Mercury concentration measurements were compiled from 72 sites located throughout seven departments of Colombia using field information gathered from 2016-2021 by Pure Earth, an international non-profit organization, and secondary information from previously conducted studies. These measurements and other data such as type of contaminated resource (water, soil), resource use (fishing, agricultural, residential, and industrial), estimated at-risk population, and permissible contamination limits were entered into Pure Earth’s Toxic Site Identification Program (TSIP) database. Using information from the TSIP database, the Blacksmith Index, a contaminated site intervention prioritization index, was calculated for all 72 sites. After applying exclusion criteria to the sites for this study, the results show that approximately 55,095 people are affected by mercury contamination in 44 sites. Of these study sites, the site with the highest Blacksmith Index value and therefore, the highest health risk due to mercury contamination, is La Bocana in the department of Valle del Cauca.

RESUMEN El presente artículo busca mostrar el panorama de las concentraciones de mercurio estimadas por Pure Earth en Colombia con información de campo desde el año 2016 y ejecutado bajo la metodología TSIP (Toxic Site Investigation Program), identificando el recurso contaminado (agua o suelo) y el uso dado (agua-pesca, suelo-agropecuario, suelo-residencial, suelo-industrial); luego de la identificación de concentraciones, se realiza una caracterización de priorización de zonas por medio de la ecuación desarrollada por el Blacksmith Institute llamada Índice Blacksmith, que contempla variables como población en riesgo estimada, concentración de mercurio y límites permisibles según normas ambientales que rigen cada país. A partir de lo anterior, dentro de 72 sitios identificados se estima que la contaminación por mercurio afecta aproximadamente de 55,095 personas y que el departamento con el mayor riesgo por contaminación con mercurio se ubica en La Bocana, en Valle del Cauca.

Analysis and hydraulic improvement of a maturation pond using Computational Fluid Dynamics

ABSTRACT Especially in small communities, little attention is paid to the hydraulic characteristics of wastewater treatment systems. Motivated by this problem, and using the ANSYS fluid dynamics software, the hydrodynamic evaluation of the residual water flow in a rural plant maturation pond was carried out. For the stationary modeling of the velocity and turbulence fields, the standard k-ε model was used; and for transient modeling of virtual tracer transport, the species transport model without chemical reaction was used. Subsequently, the analysis of the distribution of retention times was carried out, in order to obtain the flow patterns that govern the hydrodynamics of the pond. The results revealed the presence of hydraulic short circuits, stagnant zones, and recirculations, due to design deficiencies and operating conditions over the years. Given this situation, and by bibliographic recommendation, new modified geometries were proposed with longitudinal and transverse baffles at 70 and 90% in relation to the width and length of the pond. As a result, the hydraulic characteristics improved notably in all cases; however, the models configured at 90% achieved higher efficiency.

RESUMEN Especialmente en pequeñas comunidades, se presta poca atención a las características hidráulicas de los sistemas de tratamientos de aguas residuales. Motivado en esta problemática, y empleando el paquete fluidodinámico de ANSYS, se realizó la evaluación hidrodinámica del flujo de agua residual en un estanque de maduración de una planta rural. Para la modelación estacionaria de los campos de velocidad y turbulencia, se empleó el modelo estándar k-ε; y para la modelación transitoria del transporte del trazador virtual, se utilizó el modelo de transporte de especies sin reacción química. Posteriormente, se elaboró el análisis de la distribución de los tiempos de retención, a fin de obtener los patrones de flujo que gobiernan la hidrodinámica de la laguna. Los resultados revelaron la presencia de cortocircuitos hidráulicos, zonas estancadas y recirculaciones; en consecuencia, a deficiencias de diseño y condiciones operativas a través de los años. Ante esta situación, y por recomendación bibliográfica, se propusieron nuevas geometrías modificadas con deflectores longitudinales y transversales al 70 y 90% en relación al ancho y longitud del estanque. Producto de ello, las características hidráulicas mejoraron notablemente para todos los casos; sin embargo, los modelos configurados al 90% alcanzaron mayor eficiencia.

Effects of initial stress anisotropy on the onset of undrained instability for Guamo sand

ABSTRACT Undrained instability is a failure mode that has been observed in many sandy slopes. However, the highly anisotropic stress states caused by the geometry of the slope have not been duly considered from the experimental point of view. This article studies the influence of the initial stress anisotropy of laboratory specimens on the static undrained instability of the Colombian reference sand. Forty-five consolidated undrained triaxial tests were performed, prescribing combinations of different initial void ratios, mean confining pressure, and initial stress ratios. Experimental results allow concluding that: a. the size of the instability zone on the p ′ − q plane becomes smaller for larger initial anisotropic stress ratios; b. a novel undrained instability plane can be proposed in the p ′ − q − e space to set a boundary between stable and unstable undrained loading conditions; c. mean confining pressure plays a vital role in the estimation of undrained instability for Guamo sand samples under low and medium confining stresses; d. despite multiple factors that influence the onset of undrained instability, a relation can be derived between the undrained instability susceptibility of sandy slopes and the initial stress ratio η0.

RESUMEN La inestabilidad no drenada es un modo de falla que se observa en taludes de materiales granulares. Sin embargo, los altos estados de esfuerzos anisotrópicos inducidos por la geometría del talud han sido considerados marginalmente en los estudios de laboratorio. Este artículo analiza la influencia de la anisotropía inicial de esfuerzos en la inestabilidad estática no drenada para una arena colombiana de referencia. Se desarrollaron 45 ensayos consolidados no drenados controlando diferentes combinaciones de relaciones de vacíos iniciales, presión media de confinamiento y relaciones iniciales de esfuerzos. Los resultados experimentales permiten afirmar que: a. el tamaño de la zona de inestabilidad en el plano p ′ − q se hace más pequeño para relaciones iniciales de esfuerzos más altas; b. se propone un novedoso plano de inestabilidades no drenadas en el espacio p ′ − q − e, que permite establecer la frontera entre las condiciones estables e inestables para carga no drenada; c. la presión media de confinamiento juega un papel decisivo para la estimación de la inestabilidad no drenada de la arena del Guamo bajo esfuerzos de confinamiento bajos e intermedios ; d. se puede derivar una relación entre la susceptibilidad a la inestabilidad no drenada en taludes granulares y la relación inicial de esfuerzos η0.

Aerodynamic investigation of extremely efficient vehicles under side wind conditions

ABSTRACT A vehicle is more stable when the geometric center, center of gravity, and stagnation point are in line. However, the inflow direction and velocity magnitude of the operational environment of road vehicles are varying. This study aims to investigate the aerodynamic behavior of a water-drop-shaped vehicle under side wind conditions. Some essential aerodynamic performances of the vehicle are numerically and graphically analyzed at 0 deg, 10 deg, and 20 deg of side wind directions. The value of the coefficient of drag, drag force, coefficient of lift, and lift force exponentially increases as the yaw angle elevates. The lower part on the area of the front-wheel compartment becomes the critical location indicated by the results on pressure coefficient, friction coefficient, and total wall shear stress distribution along the vehicle surface. Increasing the side wind angle triggers more significant vortex regions generated around the wheel compartment and on the leeward side of the vehicle.

RESUMEN Un vehículo es más estable cuando el centro geométrico, el centro de gravedad y el punto de estancamiento están en línea. Sin embargo, la dirección de entrada y la magnitud de la velocidad del entorno operativo de los vehículos de carretera varían. Este estudio tiene como objetivo investigar el comportamiento aerodinámico de un vehículo con forma de gota de agua en condiciones de viento lateral. Algunas prestaciones aerodinámicas esenciales del vehículo se analizan numérica y gráficamente a 0 grados, 10 grados y 20 grados de las direcciones del viento lateral. El valor del coeficiente de arrastre, la fuerza de arrastre, el coeficiente de elevación, la fuerza de elevación aumenta exponencialmente a medida que se eleva el ángulo de guiñada. La parte inferior en el área del compartimento de la rueda delantera se convierte en la ubicación crítica indicada por los resultados sobre el coeficiente de presión, el coeficiente de fricción y la distribución total del esfuerzo cortante de la pared a lo largo de la superficie del vehículo. El aumento del ángulo de viento lateral desencadena regiones de vórtice más significativas generadas alrededor del compartimento de la rueda y en el lado de sotavento del vehículo.

Study on Transportation Logistics Industry development under economics: The case of HCM, Vietnam

ABSTRACT The objective of this paper is to measure seven factors, including Labor, Capital & Scale, Physical Infrastructure, Information Technology Infrastructure, Institutions, Openness to the Economic Environment, and Emission. Furthermore, another objective is to assess which factors impact on Labor Productivity, Capital Productivity, and Gross Domestic Product (GDP) of the Transportation Logistics Industry in Ho Chi Minh. It will also assess how GDP is impacted by Labor Productivity and Capital Productivity. The Methodology used includes Cronbach’s Alpha, Exploratory Factor Analysis, Pearson Correlation and Multivariate regression. Highlight results are Transportation Logistics Industry’s Scale, such as total enterprises of Transportation Logistics Industry impacts on Labor Productivity at Sig. < .001 and Beta = 0.706, impacts on Capital Productivity at Sig. < .001 and Beta = 1.728, and impacts on Transportation Logistics Industry’s GDP at Sig. < .001 and Beta = 0.712, which impacts all in the positive direction. Besides, while Labor Productivity impacts in the same direction on GDP at Beta = 1.006 and Sig. < .001, Capital Productivity does not impact on GDP. Therefore, to develop Transportation Logistics Industry, there is a need to focus on Transportation Logistics Industry’s GDP by boosting its Labor Productivity. Also, there is a need to focus on the Transportation Logistics Industry’s Scale in the direction of increasing total enterprises is important and necessary.

RESUMEN El objetivo de este documento es medir siete factores, que incluyen mano de obra, capital y escala, infraestructura física, infraestructura de tecnología de la información, instituciones, apertura al entorno económico y emisiones. Además, otro objetivo consiste en evaluar qué factores impactan en la productividad laboral, la productividad del capital y el producto interno bruto (PIB) de la industria de logística de transporte en Ho Chi Minh. También evaluará cómo el PIB se ve afectado por la productividad laboral y la productividad del capital. La Metodología utilizada incluye el Alfa de Cronbach, Análisis Factorial Exploratorio, Correlación de Pearson y Regresión Multivariada. Los resultados destacados son la escala de la industria de la logística del transporte, como el impacto total de las empresas de la industria de la logística del transporte en la productividad laboral en Sig. < .001 y Beta = 0.706, impactos en la Productividad del Capital en Sig. < .001 y Beta = 1.728, e impactos en el PIB de la Industria Logística de Transporte en Sig. < .001 y Beta = 0.712, lo que impacta todo en sentido positivo. Además, mientras que la Productividad Laboral impacta en la misma dirección sobre el PIB en Beta = 1.006 y Sig. < .001, la Productividad del Capital no impacta en el PIB. Por lo tanto, para desarrollar la Industria de la Logística del Transporte, es necesario centrarse en el PIB de la Industria de la Logística del Transporte aumentando su Productividad Laboral. Además, es importante y necesario centrarse en la escala de la industria de la logística del transporte aumentando el total de empresas.

Influence of the pectin and cellulose on the performance of cross-flow microfiltration

ABSTRACT The cross-flow microfiltration (CFM) of fruit juices allows obtaining products of high quality by conserving their organoleptic characteristics and microbiological stability during storage. The effect of the main macro-compounds and the transmembrane pressure (TMP) on the process performance with model fluids was evaluated. The model fluids concentration varied between 0.25 and 0.75% for pectin and 0.04 and 0.08% for cellulose. To study the influence of transmembrane pressure (TMP) and concentration on the hydrodynamic properties of the fouling layer (K, C g ), diffusivity (D) and the boundary layer thickness (δ b ) the Box-Behnken design with three replicas in the center was used. It was found that the CFM process is efficient and commercially feasible when working at a constant TMP of 1.93 bar and at concentrations of pectin and cellulose of 0.25% and 0.0513%, respectively.

RESUMEN La microfiltración de flujo tangencial (MFT) de jugos de frutas permite obtener productos de buena calidad al conservar sus características organolépticas y estabilidad microbiológica durante el almacenamiento. En este trabajo se evaluó el efecto de los principales macro-compuestos y de la presión transmembrana (PTM) sobre el desempeño del proceso con fluidos modelo. Las concentraciones de los fluidos modelo, variaron entre 0,25 y 0,75% para pectina y 0,04 y 0,08% para celulosa. Se utilizó el diseño Box-Behnken con tres réplicas en el centro para estudiar la influencia de la presión transmembrana (PTM) y concentración sobre las propiedades hidrodinámicas de la capa de colmatación (K, C g ), difusividad (D) y espesor de la capa límite (δ b ) Se encontró que el proceso de MFT es eficiente y comercialmente factible cuando se trabaja a una PTM constante de 1,93 bar y a concentraciones de pectina y celulosa de 0,25% y 0,0513% respectivamente.