Ingeniería y Desarrollo

Los pilos de las ingenierías

A technical-economic approach for distribution transformers sizing

En Colombia, la selección de la capacidad de los transformadores de distribución se realiza con base en la corriente con la que se calculan las acometidas y ramales alimentadores de las redes de baja tensión, lo cual trae como consecuencia un sobredimensionamiento. Este artículo presenta una metodología para la selección de los transformadores de distribución basada en criterios técnicos y técnico-económicos como una alternativa a las metodologías tradicionales derivadas de los lineamientos de la NTC 2050. Por el criterio técnico se asegura que el transformador operará en la zona de máxima eficiencia sin pérdida de vida útil por encima de la normal esperada. El criterio técnico-económico asegura una pérdida de vida dentro de lo normal esperado y un costo de inversión y operación del equipo menor, aunque el transformador opere por fuera de la zona de máxima eficiencia. Esta última alternativa es más atractiva para las empresas distribuidoras. La evaluación que realiza la metodología, sumada a la capacidad inherente de sobrecarga temporal de los transformadores, posibilita encontrar la capacidad del transformador con la cual se pueda atender de manera adecuada la demanda esperada con un menor costo de inversión y operación, además de mayor eficiencia a lo largo de la vida útil esperada del activo.

In colombia, distribution transformer ratings are selected upon the rated current flowing through circuits and branches feeding low-voltage networks. As a result, transformers turn out oversized. This paper shows a methodology for selecting distribution transformers based on technical and technoeconomical criteria as an alternative to current methodologies complying with NTC 2050. Whereas, technical criteria assure the operation of transformer within its maximum efficiency without loss of shelf life, the technoeconomical criteria balance a reasonable reduction of shelf life with a lower investment and service cost, even though the transformer is operating out of its maximun efficiency point. As a matter of fact, this later approach is of bigger interest for power distribution utilities. The propo-sed methodology, added to the overload capability of the transformers, allow to find the most suitable ratings in order to supply the expected demand, with lower investment and service costs and higher efficiency through the assets shelf life.

Study of the impact of discrepancies between production and distribution lot size on the service level

En este artículo se estudian posibles discrepancias que pueden ocurrir entre el lote de producción y el lote preliminarmente solicitado a producción por el área de logística y el impacto que estas discrepancias pueden tener en el nivel de servicio al cliente. Para esto se empleó la programación entera-mixta como estrategia metodológica. Se determinó que a pesar de que discrepar puede ocasionar faltantes o un impacto negativo en el servicio al cliente, no siempre debe asociarse la discrepancia con empeoramientos del nivel de servicio. Se encontró que incluso en escenarios de alto costo de faltante, con alto nivel de servicio, puede haber presencia de discrepancias beneficiosas que generan disminuciones en los costos con un nivel de servicio constante. Se concluyó que el concepto de integración entre producción y logística no implica necesariamente que un área va a estar subordinada a lo que otra área defina. Lo que se plantea es que la integración debe estar definida mejor en función del beneficio en el sistema global, marco donde la discrepancia puede tener algún protagonismo.

Discrepancies that may occur between the production lot size and the production lot preliminarily requested by the area of logistics and the impact that these differences may have on the level of customer service are studied in this paper. We used mixed integer programming as our methodological approach and we found that although lot sizing disa-greements may cause a negative impact on customer service, it should not always be associated with worsening in the service level. We found that even in scenarios of high shortage cost, with high level of service, beneficial discrepancies could appear, generating cost reductions with a constant service level. It was concluded that the concept of integration between production and distribution do not necessarily imply that any area should always do what the other define. Rather, the integration must be posed better in terms of the benefit in the global system, under which the discrepancy may have some important role.

Performance evaluation of software for the spectral analysis of speech signals in a MIPS based architecture

Speech recognition and algorithms for audio encoding/decoding are large and complex. Embedded systems tend to have limited resources, so in order to develop efficient speech analysis applications for these platforms, it is important to evaluate the performance of speech processing algorithms. This paper presents the performance evaluation of an application for speech signals analysis implemented in an embedded system based on the XBurst jz4740 processor, which has MIPS based instruction set architecture (ISA). Two versions of a speech signal analysis application were designed using two algorithms for the spectral data extraction: Fast Fourier Transform (FFT) and Linear Predictive Coding (LPC). The two versions were implemented in the embedded system. Finally, a performance evaluation of the two versions implemented on the embedded system is carried out, measuring the response time, memory footprint and throughput. The results show that the response time is less than 10 seconds for speech signals with less than 214 samples, and the memory footprint is less than 25% of the maximum capacity. For larger signals, the system reduces its performance and it reaches memory saturation for signals with around 216 samples.

Los algoritmos para el procesamiento de señales de voz son largos y complejos. Al momento de desarrollar aplicaciones de procesamiento de voz para sistemas embebidos, que suelen tener recursos limitados, es importante realizar una evaluación de desempeño de todo el sistema. Este articulo presenta la evaluación de desempeño de una aplicación para el análisis de señales de voz implementada en un sistema embebido basado en el procesador XBurst jz4740, que tiene un conjunto de instrucciones basado en la arquitectura MIPS. Se diseñaron dos versiones de la aplicación para el análisis de señales de voz, usando dos algoritmos para la extracción de información espectral: transformada rápida de Fourier y Codificación predictiva lineal. Finalmente se realizó una evaluación de desempeño de las dos versiones implementadas en el sistema embebido midiendo el tiempo de respuesta, el consumo de memoria y el volumen de trabajo. Los resultados muestran que las señales de voz con menos de 214 muestras tienen un tiempo de respuesta menor a 10 segundos, con un consumo de memoria menor al 25% del total disponible. Para señales con mayor número de muestras el sistema reduce su desempeño y para señales con cerca de 216 muestras el sistema alcanza saturación de memoria.

Testing environment for video streaming support using open source tools

Among the different technologies with important implications today in such areas as education, health and business, videostreaming is highlighted. This considering how this technology facilitates the access to multimedia content remotely, live or offline. The goal of this paper is to propose a test environment for the support of the video streaming service, using open source tools. Moreover, this work proposes, as part of the environment, a stress measurement tool (Hermes), which allows obtaining the response times to establish multiple RTSP connections to streaming servers. The methodology used in this work is divided into four phases: analysis of technologies and tools, configuration of the video streaming environment, design and implementation of Hermes, and finally tests. This methodology allowed the construction of the test environment and its evaluation, through the stress measurement tool Hermes. Finally, in this work we demonstrate how the proposed environment becomes a reference point for different application environments that require the implementation of a video streaming service.

Dentro de las tecnologias que hoy en dia tienen implicaciones importantes en ambitos como la education, la salud y el sector productivo, se destaca el videostreaming. Esto teniendo en cuenta las ventajas que esta tecnologia ofrece para el acceso a contenidos multimedia de manera remota, en vivo o fuera de linea. El objetivo de este articulo es proponer un entorno de pruebas para el soporte del servicio de videostreaming haciendo uso de herramientas libres. Asi mismo, este trabajo propone como parte de este "§ entorno, una herramienta para la medicion de estres llamada Hermes, la ^ cual permite obtener los tiempos de respuesta producto de las multiples conexiones RTSP a servidores de streaming. La metodologia usada para el desarrollo de este trabajo esta dividida en 4 fases: analisis de tecnologias y herramientas, configuration del entorno de videostreaming, diseno e implementacion de Hermes y pruebas. Esta metodologia permitio la construccion del entorno de pruebas y su evaluacion, a traves de la herra-mienta de medicion de estres Hermes. Finalmente, mediante este trabajo se demuestra como el entorno de pruebas presentado, se convierte en un punto de referencia para diversos entornos de aplicacion que requieran el montaje e implementacion del servicio de videostreaming.

Dimensional analysis of the hyperelastic behavior of the arterial blood vessel subject to a multiaxial stress state

Se aplicó la mecánica de sólidos hiperelásticos al estudio del comportamiento del tubo arterial, ya que es un medio consolidado en la comprensión de fenómenos de interés para los profesionales de la medicina y de la ingeniería biomédica. En el caso del órgano en cuestión, su estudio se realizó mediante el modelado como un recipiente cilíndrico de pared gruesa, donde la función de energía empleada permitió considerar aspectos microestructurales como la anisotropía y la dispersión de fibras de colágeno. En el problema de equilibrio estático en el que se implementa esta caracterización se representaron las capas media y adventicia de la pared arterial. La solución expedita del problema de valores en la frontera resultante es posible gracias a la asunción de un patrón de deformación de simetría axial. Se encontró que el factor de dispersión de fibras y los demás parámetros adimensionales del mismo orden de magnitud tienen el rol dominante en la rigidez radial del tubo arterial. Los resultados se presentan utilizando grupos adimensionales, lo cual facilita la interpretación rápida del efecto de los numerosos parámetros que emergen.

A study of the behavior of the arterial blood vessel was performed by resorting to the mechanics of hyperelastic solids, for this is a currently well-established means to understanding a number of phenomena of concern among physicians and biomedical engineers. As regards this organ, it was modelled as a thick walled cylindrical vessel where the material energy function comprised the characterization of microstructural features of the tissue, such as anisotropy and fiber orientation dispersion. The static equilibrium problem for implementing this model represented the adventitia and media layers of the arterial wall, while its solution was simple thanks to assuming an axisymmetric deformation pattern. It is found that the fiber orientation factor along with the other dimensionless quantities of the same order of magnitude had the most influence on the arterial blood vessel radial stiffness. These results were processed using dimensional groups, thereby facilitating interpretation in the light of the many parameters that the whole model considers.

A resource management system for transmission capacity enhancement in wireless mesh networks

With numerous active nodes in an 802.11-based wireless mesh network, operating on longer multi-hop routes, the total transmission capacity is limited and the overall network becomes unpredictable and less reliable. The presented work describes the next steps towards a more efficient resource management of a multi-radio node, in order to enhance the performance in this kind of networks. If non-overlapping channels are used for communication, the system enables an optimal usage of the available 802.11 spectrum. To manage bundles of multiple WLAN links between mesh neighbors, a modified node architecture and a novel middle-layer software module have been created. Hop-to-hop load balancing in a bundle is included in each node. In parallel, the inclusion of a distributed channel assignment protocol is foreseen. Packet scheduling is performed based on a set of pre-defined load balancing modes. The modes introduce awareness of current network conditions and cover a wide variety of requirements on mesh networks, from improved performance to robustness. Further inspiring technologies, like layer 2 forwarding and hop-to-hop priority queuing, have been tailored in the novel architecture. The achievement is a flexible platform that can be used for different purposes, ranging from a commercially oriented mesh backbone to spontaneously setting up wireless emergency networks. A set of simulator-driven measurements outlines the effectiveness of the multi-interface system.

La capacidad de transmisión en una red mallada inalámbrica basada en 802.11 es limitada, si hay numerosos nodos activos que operan en largas rutas de múltiples saltos. En este caso, la red global se vuelve impredecible y menos fiable. El trabajo presentado describe los próximos pasos hacia una gestión de recursos más eficaz de un nodo con múltiples radios, con la meta de mejorar el rendimiento en este tipo de redes. Si se utilizan los canales no solapados para la comunicación, el sistema permite un uso óptimo del espectro disponible en 802.11. Para gestionar los paquetes de múltiples enlaces WLAN (bundles) entre vecinos, se han creado una arquitectura modificada de un nodo y un novedoso módulo de capa media. El balanceo de carga de salto a salto dentro de un bundle se incluye en cada nodo. En paralelo, se prevé la inclusión de un protocolo distribuido de la asignación de canales. La distribución de paquetes se realiza basada en un set de modos de balanceo de carga predefinido. Estos modos introducen la consideración de las condiciones actuales de la red y cubren una amplia variedad de requisitos de las redes malladas; de un mejor rendimiento hasta robustez. Otras tecnologías inspiradoras, como el reenvío en la capa 2 y colas de prioridad entre múltiples saltos, se han adaptado a la nueva arquitectura. Se logró crear una plataforma flexible que se puede utilizar para diferentes propósitos, que van desde una red mallada orientada comercialmente, hasta la construcción espontánea de redes inalámbricas de emergencia. Para demostrar la efectividad del sistema multi-interfaz, se usó un conjunto de mediciones en un simulador.

Costs analysis of electric generation from renewable sources in the Colombian electricity system

En este trabajo se realiza un análisis financiero mediante el modelo de costo total, con el fin de valorar el impacto económico que implica la integración de energías renovables en el sistema eléctrico colombiano, teniendo en cuenta que su infraestructura actual se basa en el recurso hídrico. El alto potencial del país para la implementación de energías renovables, específicamente la eólica y biomasa, explica la necesidad de proponer diferentes escenarios de generación eléctrica y realizar un análisis a los costos de capital, fijos, variables y externos teniendo en cuenta la experiencia y, por ende, la curva de aprendizaje. Se alcanzan conclusiones acerca de la viabilidad para la implementación de nuevas tecnologías para el futuro energético del país.

In this paper a cost analysis by means the Total Cost Model is performed, in order to valuate the economic impact involved in the integration of renewable energies in the Colombian electric system, considering that its infrastructure is based on the water resource. The high potential of the country to implement renewable energy, particularly wind and biomass, explains the need to propose different scenarios for electricity generation and makes analysis of their capital, fixed, variable and external costs taking into account the experience (learning curve). Conclusions about the feasibility of implementing new technologies for the energy future of the country are reached.

Determination of physical parameters applicable for scale-up of NaA zeolite synthesis from aluminosilicate gels

Se estudió el efecto de parámetros físicos que influyen en la preparación de la zeolita NaA, a fin de determinar condiciones favorables para realizar el escalamiento de esta síntesis. Partiendo de una mezcla de síntesis con composición fija y cristalización a 80 °C se estudiaron los siguientes parámetros: orden y velocidad de agregado de las soluciones de partida, velocidad y tiempo de agitación de la mezcla de síntesis, agitación durante la cristalización, tiempo de cristalización y reciclo del licor madre separado en la filtración. Las muestras fueron identificadas mediante difracción de rayos X (DRX), caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (MEB) y se determinó su capacidad de adsorción de agua. La adición rápida y simultánea de las soluciones de partida, usando menor tiempo y velocidad de agitación de la mezcla de síntesis, resultan las condiciones más favorables para la obtención de zeolita A en el sistema estudiado. La agitación durante la cristalización disminuye el tiempo de calentamiento de la mezcla y aumenta la velocidad de cristalización, y se obtiene una zeolita de alta cristalinidad y pureza a 1 hora. Se comprobó la factibilidad de usar el licor madre como solución alcalina para la síntesis, significando esto un ahorro de reactivos.

It was studied the effect of physical parameters that influence NaA zeolite preparation, in order to determine favorable conditions for scaling this synthesis. The study was done from a mixture of fixed composition and crystallization at 80°C. Physical parameters such as, order and speed of adding the initial solutions, speed and stirring time of the synthesis mixture, stirring during crystallization, crystallization time and recycling of mother liquor separated during the filtration, were studied. The samples were identified by X-ray diffraction (XRD), characterized by scanning electron microscopy (SEM) and water adsorption capacity was determined. The best preparation conditions found were the rapid and simultaneous addition of initial solutions, because it originates a lower preparation time of the synthesis mixture. The stirring during crystallization produces a reduction of heating time into the mixture, and an increase of crystallization rate. A zeolite with high crystallinity and purity can be obtained in 1 hour. Also, it was proved the feasibility of using mother liquor as alkali solution for the synthesis, representing a saving of reagents.

Performance of Recommendation ITU-R P.1812-3 Model in the Propagation Loss Prediction for Digital Terrestrial Television in Caracas (Venezuela) and Belem (Brazil)

El éxito de la operación de un sistema de telecomunicaciones depende principalmente de una previa y adecuada planificación y dimensionamiento (PyD) del mismo; proceso que incluye la selección del modelo que permita predecir con la mayor precisión posible las pérdidas de propagación en el sistema, parámetro clave en la estimación de su cobertura. Para ello es necesario contar con mediciones locales que hagan posible determinar si uno o más de esos modelos estiman dicha cobertura con la deseada precisión. En el caso específico de la Televisión Digital Abierta (TDA), uno de los modelos de propagación de reciente publicación y que considera un significativo número de factores para la estimación en cuestión es el de la Recomendación ITU-R P.1812-3, cuya aplicación ha sido escasamente abordada en la literatura y menos aun para TDA. En este trabajo se evalúa el desempeño del referido modelo en la predicción de pérdidas de propagación arrojadas por sistemas TDA en las ciudades de Caracas (Venezuela) y Belém (Brasil); para lo cual se dispone de mediciones de campo realizadas en ambas localidades. Dicho desempeño es comparado con el arrojado por otros modelos de propagación mediante el MSE (Mean Square Error), con los que se ha obtenido mejores resultados especialmente en Caracas.

The successful operation of a telecommunication system depends mainly on a previous and suitable planning and dimensioning (P&D) of the same one. This process includes the selection of model to predict as accurately as possible the system propagation path loss, which is an imperative parameter in the estimation of his coverage. For the specific case of Digital Terrestrial Television (DTT), one of the more recently proposed propagation models considers a significant number of factors to estimate the losses, and it is the Recommendation ITU-R P.1812-3; however, its implementation has not been fully discussed in literature for regular broadcasting systems and even less for DTT. In this paper, the performance of above-mentioned model, for predicting propagation losses on DTT systems in the cities of Caracas (Venezuela) and Belem (Brazil), is evaluated by comparing model estimation results with field measurements realized in both localities. The performance is also compared with other propagation models by means of Mean Square Error (MSE). Results have shown that best results are obtained for the Caracas city.

Review of state of the art vehicle routing problem with pickup and delivery (VRPPD)

En este trabajo se realiza una revisión bibliográfica del estado del arte del problema de ruteo de vehículos con entregas y recogidas (VRPPD: Vehicle routing problem with pickups and deliveries). Se presenta una clasificación de las diferentes variantes del problema, y de los trabajos e investigaciones realizados sobre el tema según sus autores, los modelos utilizados y los métodos de solución usados. También se analizan las tendencias futuras en modelamiento y técnicas de solución. El VRPPD es un problema del tipo MILP (programación lineal entera mixta) que involucra cantidades enteras y continuas, y que resulta ser NP-Hard en problemas con un número mediano o grande de clientes. En la búsqueda se hace énfasis en las variantes del problema que involucran variables asociadas al medio ambiente, y en particular con la reducción del impacto de gases de efecto invernadero. La revisión observa lo publicado hasta el año 2016.

This paper presents a literature review of the state of the art vehicle routing problem with deliveries and collections (VRPPD: Vehicle Routing Problem with pickups and deliveries). Is performed a classification of the different variants of the problem, and the work and conducted research on the subject according to its authors, according to the models and the solution methods used. Also are analyzed future trends in modeling and solution techniques. The VRPPD is a problem of type MILP (Mixed Integer Linear Programming) involving whole and continuous quantities, and that turns out to be NP-Hard problems with a medium or large number of customers. The research does emphasis on variants of the problem involving variables associated with the environment, and in particular reducing the impact of greenhouse gases. The review notes that published until 2016.