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EDITORIAL

Monitoring Algorithm for Electrical Variables Implementing Blockchain and Python

ABSTRACT Objective: This article presents a blockchain application in power systems using electrical variable monitoring delivered by a simulated relay. Methodology: The electrical variables are verified, compared, and uploaded to a blockchain network created by a network of servers. These are responsible for uploading, validating, and exporting information to the algorithm. This study is carried out by means of the Python programming language. Results: An algorithm capable of integrating these variables from a simulated relay is created, as well as four servers in charge of taking the relay signals every minute, validating that they are unique in the blockchain and uploading them. The first node that completes this task uploads its identification and the information of the relay. Once obtained, the information processing times are approximately 10 seconds. Conclusions: It is concluded that the algorithm is capable of decentralizing the information collected by the servers in times equal to or greater than one minute, which can be very useful when saving information. In applications such as control by the network operator, it falls short by having times higher than or equal to one minute. It should be taken into account that, for the development of a blockchain with a greater number of equipment, it is advisable to use machines with high levels of processing and much greater RAMs. These characteristics would allow the algorithm to run smoothly and in the shortest time possible. Financing: Universidad Distrital Francisco José de Caldas

RESUMEN Objetivo: Este artículo presenta una aplicación blockchain en sistemas de energía que emplea el monitoreo de variables eléctricas entregado por un relé simulado. Metodología: Las variables eléctricas se verifican, comparan y cargan en una red blockchain creada por una red de servidores; estos son responsables de cargar, validar y exportar información al sistema. Este estudio se realiza a través del lenguaje de programación Python. Resultados: Se crea un algoritmo capaz de integrar estas variables desde un relé simulado, así como 4 servidores que se encargan de tomar las señales del relé cada minuto, validando que son únicas en la blockchain y subiéndolas. El primer nodo que completa esta tarea carga su identificación y la información del relé. Una vez obtenida, los tiempos de procesamiento de la información son aproximadamente 10 segundos. Conclusiones: Se concluye que el algoritmo es capaz de descentralizar la información recolectada por los servidores en tiempos iguales o mayores a un minuto, lo que puede ser de gran utilidad a la hora de guardar información. En aplicaciones como el control por parte del operador de red, se queda corto al tener tiempos mayores o iguales a un minuto. Se debe tener en cuenta que, para el desarrollo de una cadena de bloques con una mayor cantidad de equipos, es recomendable utilizar máquinas con altos niveles de procesamiento y memorias RAM mucho más grandes. Estas características permitirían que el algoritmo funcionara sin problemas y en el menor tiempo posible. Financiamiento: Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Branch Optimal Power Flow Model for DC Networks with Radial Structure: A Conic Relaxation

Abstract Objective: This work involves a convex-based mathematical reformulation of the optimal power flow problem in DC networks. The objective of the proposed optimization model corresponds to the minimization of the power losses throughout all the network branches considering a convex conic model that ensures finding the global optimum solution. Methodology: This work is split into three stages. The first stage presents the mathematical model of optimal power flow for DC networks and all the geometric features that make it non-convex. The second stage presents the convex reformulation from a second-order conic relaxation. The third stage shows the main characteristics of the DC system under study, as well as the optimal solution of the power flow problem and its comparisons with some methods reported in the specialized literature. Results: The numerical validations demonstrate that the proposed convex optimal power flow model obtains the same solution as the exact model of the problem with an efficiency of 100%, which is in contrast with the variability of the results that are presented by the metaheuristic techniques reported as comparison methodologies. Conclusions: The proposed second-order conic relaxation ensured the convexity of the solution space and, therefore, the finding of the optimal solution at each execution, in addition to demonstrating that, for optimal power flow problems in DC networks, the numerical performance is better than most of the comparative metaheuristic methods and that the solution provided by the proposed relaxation is equivalent to that provided by the exact model.

Resumen Objetivo: Este trabajo plantea una reformulación matemática de naturaleza convexa del problema de flujo de potencia óptimo en redes de corriente continua (DC). El objetivo del modelo de optimización propuesto corresponde a la minimización de las pérdidas de potencia en todas las ramas de la red considerando un modelo cónico convexo que garantice el hallazgo de la solución óptima global. Metodología: Este trabajo está dividido en tres etapas: la primera presenta el modelo matemático de flujo de potencia óptimo para redes DC y todas las características geométricas que lo hacen no convexo; la segunda presenta la reformulación convexa a partir de una relajación cónica de segundo orden; la tercera etapa presenta las principales características del sistema DC bajo estudio, además de la solución óptima del problema de flujo de potencia y sus comparaciones con algunos métodos reportados en la literatura especializada. Resultados: Las validaciones numéricas demuestran que el modelo de flujo de potencia óptimo convexo propuesto encuentra la misma solución el modelo exacto del problema y tiene una eficiencia del 100%, lo cual contrasta con la variabilidad de resultados que presentan las técnicas metaheurísticas reportadas como métodos de comparación. Conclusiones: La relajación cónica de segundo orden propuesta garantizó la convexidad del espacio de soluciones, y, por tanto, el hallazgo de la solución óptima en cada ejecución. Además, demostró que, para problemas de flujo de potencia óptimo en redes DC, tiene el mejor desempeño numérico que la mayoría de los métodos metaheurísticos comparativos; y que la solución provista por la relajación propuesta es equivalente a la proveída por el modelo exacto.

Using Environmental Education and Healthy Housing as Strategies for Household-Level Prevention of COVID-19

ABSTRACT Context: The COVID-19 is the most recent global health concern that affects human health mainly the respiratory system with more than 170 million people affected by the virus worldwide. Also, Latin America has been emerging as an epicenter of contagion, and transmission is gradually increasing among the communities in each of the countries analyzed. The infection of more than 30 million people in Latin America supposes the construction of new models and habits of public health that promote attitudes to reduce the number of cases and mortality. Method: A proposal was defined based on three frameworks and models-the principle of healthy housing promoted by the Panamerican Health Organization, the four types of knowledge transfer without memorization proposed by the OECD, and the theory of social constructivism (in which knowledge is built from a present reality). This proposal is aims to help a community to understand the health risks present at home so that they can prevent the spread of the virus COVID-19 through the use of good practices. Results: The proposal shows categorized risk factors at home that increase the possibility of contagion of COVID- 19 and getting infected; also, it presents possible solutions to these factores, which focus on good practices of healthy housing to improve habitability and prevent diseases that also allow the virus to spread. Conclusions: It is necessary to implement strategies that humanize public health problems and that in turn include the knowledge that the field of engineering can contribute to solve these problems. In addition, these strategies must emerge from practical work focused on the community. An example of this is the proposal for good practices for healthy housing to prevent the spread of the COVID-19 virus.

RESUMEN Contexto: El COVID-19 es el problema de salud global más reciente que afecta la salud humana principalmente el sistema respiratorio con más de 170 millones de personas afectadas por el virus en todo el mundo. Asimismo, América Latina se ha venido perfilando como un epicentro de contagio, y la transmisión va aumentando paulatinamente entre las comunidades de cada uno de los países analizados. La infección de más de 30 millones de personas en América Latina supone la construcción de nuevos modelos y hábitos de salud pública que promuevan actitudes para reducir el número de casos y la mortalidad. Método: Se definió una propuesta basada en tres marcos y modelos: el principio de vivienda saludable promovido por la Organización Panamericana de la Salud, los cuatro tipos de transferencia de conocimiento sin memorización propuestos por la OCDE y la teoría del constructivismo social (en la que se construye el conocimiento) de una realidad presente). Esta propuesta tiene como objetivo ayudar a una comunidad a comprender los riesgos para la salud presentes en el hogar para que puedan prevenir la propagación del virus COVID-19 mediante el uso de buenas prácticas. Resultados: La propuesta expone factores de riesgo categorizados en el hogar que aumentan la posibilidad de contagio y de contagiarse de COVID-19; además, presenta posibles soluciones a estos factores, las cuales se enfocan en buenas prácticas de vivienda saludable para mejorar la habitabilidad y prevenir enfermedades que también permiten la propagación del virus. Conclusiones: Es necesario implementar estrategias que humanicen los problemas de salud pública y que a su vez, incluyan los conocimientos que el campo de la ingeniería puede aportar para solucionar estos problemas. Además, estas estrategias deben surgir de un trabajo práctico centrado en la comunidad. Un ejemplo de ello es la propuesta de buenas prácticas de vivienda saludable para evitar la propagación del virus COVID-19.

Homogenization Analysis in Particle Boards with Rice Husk Reinforcement

ABSTRACT Objective: To morphologically analyze, by means of scanning electron microscopy (SEM), agglomerated boards made from rice husk and Hidropul 400, as well as boards made from wood fibers and glue. Methodology: For each 7,3 x 3,6 x 1,5 cm test piece, two samples were taken from the external and internal sections of each one of the boards to be analyzed. Thin-layer graphite coatings were made to each one of them, and, by means of SEM, micrographic shots were obtained in the range from 50x to 2000x. Results: It was evidenced that the panel made from rice husk had damage to its internal structure due to its porosity, the waxy layers of its coating, the high presence of silica, and the presence of water inside the adhesive, showing irregularities in adhesion between particles and low mechanical properties. Conclusions: Although the studied rice husk panel did not achieve the adequate structural properties, it has great applications for interior design. Additionally, due to its porous structure, its potential as a sound-absorbing material is considered. In the same way, the material can be improved by pre-treating the husk or combining it with other, more woody plant fibers such as wood waste, bamboo, coconut fiber, among others.

RESUMEN Objetivo: Analizar morfológicamente, por medio microscopía electrónica de barrido (SEM), tableros aglomerados elaborados con cascarilla de arroz e Hidropul 400, así como tableros elaborados a partir de las virutas de madera y pegamento. Metodología: Para cada cada probeta de 7,3 x 3,6 x 1,5 cm, se tomaron dos muestras en las secciones externas e internas de cada uno de los paneles a analizar. Se realizaron recubrimientos de capa fina de grafito a cada una de ellas y, mediante SEM, se realizaron tomas micrográficas en rangos de 50x a 2000x. Resultados: Se evidenció que el panel fabricado con cascarilla de arroz presentaba afectaciones en su estructura interna debido a la porosidad, las capas cerosas de su recubrimiento, la alta presencia de sílice y la presencia de agua dentro del adhesivo, mostrando irregularidades en adherencia entre partículas y bajas propiedades mecánicas. Conclusiones: Aunque el panel a base de cascarilla de arroz estudiado no obtuvo las propiedades estructurales adecuadas, tiene grandes aplicaciones para el diseño de interiores. Además, por su estructura porosa, se considera su potencial como material absorbente del sonido. De igual forma, se puede mejorar el material al hacer un pretratamiento de la cascarilla o combinarla con diferentes fibras vegetales más leñosas como desperdicios de madera, bambú, fibra de coco, entre otros.

Method for the assessment of a feedback control strategy on the power grasp functionality with a prosthetic robotic hand

Resumen Objetivo: En el diseño de una prótesis de mano robótica surgen variedad de problemáticas para las cuales existen múltiples soluciones propuestas en la literatura. Una de las problemáticas es la selección de una estrategia para el control automático del movimiento de la mano. Entre las funcionalidades de una prótesis, la de agarre de poder es una de las más importantes. Dada la gran cantidad de propuestas en cuanto técnicas de control para el agarre de poder, el diseñador se enfrenta al dilema de cuál de ellas es la más adecuada para su diseño particular. Aunque hay métricas para cuantificar la calidad del agarre, las que se han propuesto abordan diversos aspectos de manera independiente, lo cual no permite tomar una decisión acerca de la mejor opción para el caso particular. En este trabajo se propone un método para calcular un indicador compuesto que permite la evaluación del desempeño de técnicas de control en el agarre de poder, con base en las siguientes métricas individuales que evalúan diferentes aspectos en la ejecución del agarre de poder: la fuerza del dedo, la fuerza del agarre, la eficiencia del agarre, el tiempo de ciclo de agarre, la resistencia al deslizamiento, el error de seguimiento y el sobreimpulso de la respuesta transitoria. Gracias al método propuesto en este trabajo, se da respuesta a la pregunta: "De varias opciones de control a probar, ¿cuál ofrece un mejor desempeño funcional?". Metodología: Se adoptó un conjunto de métricas con las cuales obtener datos cuantitativos relacionadas con la calidad del agarre de poder y con el desempeño del objetivo de control para gobernar la prótesis. Posteriormente, se calcularon métricas individuales seleccionadas para cada una de las técnicas de control de agarre a evaluar, sobre un entorno virtual, constituido por una mano robótica y un objeto a agarrar. Luego se construyeron dos indicadores compuestos para obtener una valoración cuantitativa de la calidad del agarre a partir de un análisis estadístico, y se contrastaron los resultados contra las métricas individuales utilizadas. Resultados: Se planteó un método para la construcción de un indicador compuesto que permitiera la evaluación del desempeño de técnicas de control, en agarres de poder en manos robóticas. Al implementar dicho método, se encontraron los mejores valores de desempeño en controladores híbridos. Conclusiones: En este trabajo se sugiere una alternativa tendiente a facilitar la toma de decisiones del diseñador en cuanto a la técnica de control más adecuada, entre varias disponibles, para el logro del agarre de poder con una prótesis específica. El método busca construir un indicador compuesto que agrupa variadas métricas para evaluar funcionalidad particular de agarre, y también para cuantificar el logro de seguimiento de consignas, facilitando la toma de decisiones acerca de la incidencia de la técnica de control en el logro del objetivo final. Financiamiento: Este trabajo fue financiado por la Universidad del Cauca, en el marco del programa de Maestría en Automática.

ABSTRACT Objective: In the design of a robotic hand prosthesis, a variety of problems arise for which there are multiple solutions proposed in the literature. One of them is the selection of a strategy for the automatic control of the movement of the hand. Within the functionalities of a prosthesis, the power grip functionality is one of the most important. Given the wide variety of proposals in terms of control techniques for power grip, the designer is faced with the dilemma of which of them is the most suitable for his particular design. Although there are metrics to quantify the quality of the grip, those that have been proposed address various aspects independently, which does not allow making a decision about the best option for the particular case. In this work, a method is proposed to calculate a composite indicator that allows the evaluation of the performance of control techniques in the power grip based on the following individual metrics that evaluate different aspects in the execution of the power grip: finger strength, grip strength, grip efficiency, grip cycle time, slip resistance, following error, and transient response overshoot. Thanks to the method proposed in this work, the question is answered: of several control options to be tested, which one offers better functional performance? Methodology: A set of metrics are adopted with which to obtain quantitative data related to the quality of the power grip and to the performance of the control target to govern the prosthesis; subsequently, selected individual metrics are calculated for each of the grip control techniques to be evaluated on a virtual environment, consisting of a robotic hand and an object to be grasped; then two composite indicators are constructed to obtain a quantitative assessment of the quality of the grip based on a statistical analysis, and the results are contrasted against the individual metrics used. Results: A method is proposed for the construction of a composite indicator, which allows the evaluation of the performance of control techniques, in power grips in robotic hands. By implementing this method, the best performance values were found in hybrid controllers. Conclusions: In this work, a method has been proposed to facilitate the decision-making of the designer regarding the most adequate control technique, among several available, to achieve the power grip with a specific prosthesis. The method seeks to build a composite indicator that groups together various metrics to evaluate particular grip functionality, and also to quantify the achievement of following instructions, facilitating decision-making about the incidence of the control technique in the achievement of the final objective. Financing: This work was supported by University of Cauca under the Master of Science in Automation program.

Walking speed characterization. Case study pedestrian bridge

Resumen Contexto: La variable macroscópica más importante del flujo peatonal es la velocidad de caminata, ya que permite analizar el comportamiento y las condiciones en que está operando una infraestructura. En el presente estudio se determinó si existe una diferencia estadísticamente significativa entre velocidades medias temporales para tres tipos de infraestructuras y dos tipologías de usuarios. Metodología: Se tomaron los tiempos que duraba un peatón en recorrer una distancia preestablecida en cada una de las tres infraestructuras contempladas: escaleras y plataforma de un puente peatonal, y una acera con pendiente del 0 %, localizadas en la ciudad de Tunja, Colombia, clasificando a los usuarios según sexo y sentido de circulación. Resultados: La velocidad media temporal en las escaleras, para las mujeres, es de 0,81 m/s en ascenso y de 0,72 m/s en descenso. En cuanto a los hombres, la velocidad media temporal fue de 0,81 m/s en los dos sentidos de circulación. En relación con la plataforma y la acera, se obtuvo que la velocidad media temporal de las mujeres es inferior a la de los hombres. Conclusiones: En el sentido de circulación ascenso se determinó que no hay una diferencia estadísticamente significativa, caso contrario a lo establecido para el sentido de circulación en descenso. Confrontando la velocidad media temporal determinada para las dos secciones del puente peatonal, con la velocidad media temporal de la acera, se estableció que hay una diferencia estadísticamente significativa, razón por la cual, es necesario caracterizar los comportamientos por separado en cada sección al momento de diseñar o de intervenir una infraestructura peatonal.

ABSTRACT Context: The most important macroscopic variable of pedestrian flow is walking speed, this analyzes the behavior and operating conditions of a facilitie. In the present study, we established whether there is a statistically significant difference between temporary mean speeds for three types of infrastructures and two types of users. Methodology: We measure the time it takes a pedestrian to travel a pre-established distance in each of the 3 contemplated facilities: stairs, platform of a pedestrian bridge and a sidewalk on a level grade located in the city of Tunja, Colombia, we classify to users according to gender and direction of circulation. Results: The mean temporal velocity on the stairs, for women, is 0.81 m / s upward and 0.72 m / s downward. As for men, the mean temporal velocity was 0.81 m / s in both directions of circulation. In relation to the platform and the sidewalk, we find that the temporal average speed of women is lower than that of men. Conclusions: In the upward movement direction, we find that there is no statistically significant difference between men and women, otherwise, to what is established for the downward movement direction. Comparing the temporal average speed determined for the two sections of the pedestrian bridge, with the temporary average speed of the sidewalk, we find that there is a statistically significant difference, which is why it is necessary to characterize the behaviors separately in each section at the time of designing. or do work at a pedestrian facility.

Learning Strategy for Programming Supported by Meaningful Learning, Brain-Based Learning, and Aesthetic Disposition

ABSTRACT Objective: To analyze and establish if there is a relationship between the aesthetic distribution of elements on the board and its impact on the learning of computer programming. Methodology: This study was conducted in parallel between two groups per semester from 2015 to 2018. The aesthetic elements referred to in this research were applied in one of the groups, and these elements were removed in the other one. The research is qualitative, with a final quantitative component. Results: The results show a direct relationship between the learning of computer programming by students and the aesthetic disposition mentioned in this article. Conclusions: It is concluded that knowledge is more understandable and meaningful for the student when it is aesthetically distributed with the resources of the classroom, which facilitates storing knowledge in the long-term memory. Funding: Universidad Tecnológica de Pereira

RESUMEN Objetivo: Analizar y establecer si existe relación entre la disposición estética de elementos en el tablero y su impacto en el aprendizaje de la programación de computadores. Metodología: Este estudio se realizó en paralelo entre dos grupos por semestre del año 2015 al 2018. Los elementos estéticos referidos en esta investigación se aplicaron en un grupo, y dichos elementos fueron removidos en el otro. La investigación es de carácter cualitativo, con un componente final cuantitativo. Resultados: Los resultados evidencian una relación directa entre el aprendizaje de la programación de computadores por parte de los estudiantes y la disposición estética a la que se refiere este artículo. Conclusiones: Se concluye que el conocimiento es más comprensible y significativo para el estudiante cuando está estéticamente distribuido con los recursos del aula, lo cual facilita la ubicación del conocimiento en la memoria a largo plazo. Financiamiento: Universidad Tecnológica de Pereira

Taxonomy of Outsourcing Alternatives Through Systematic Literature Review

ABSTRACT Objective: To facilitate supply chain management and decision-making processes. The case of Latin America as an outsourcing option is analyzed to illustrate its application. Methodology: A taxonomy supported in Systematic Literature Review is presented to determine the logistics outsourcing strategy that a company or supply chain should develop, along with the alternatives of offshoring and nearshoring. To determine the decision criteria, a literature review is carried out and a characterization of the central criteria of the two strategies is provided. Results: The offshoring alternative usually provides benefits related to lower manufacturing costs and is ideal for mass production. On the other hand, nearshoring is focused on greater flexibility, which makes it ideal for products with a higher profit margin to exclusive markets. Conclusions: Currently, Latin America seems a great option for both offshoring and nearshoring, especially for the US, Canada, and European countries. To make this possible, governments and companies have to reformulate their political-private growth strategies focused on clear plans that promote the development of productive, logistical, technological, and innovation capacities, as well as the promotion of foreign investment, educational and scientific development, and the growth of regional demands. Financing: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC).

RESUMEN Objetivo: Facilitar la gestión de la cadena de suministro y los procesos de toma de decisiones. Se analiza el caso de América Latina como opción de outsourcing para ilustrar su aplicación. Metodología: Se presenta una taxonomía soportada en Systematic Literature Review para determinar la estrategia de outsourcing logístico que debe desarrollar una empresa o cadena de suministro, entre las alternativas de deslocalización y nearshoring. Para determinar los criterios de decisión, se realiza una revisión de la literatura y se proporciona una caracterización de los criterios centrales de las dos estrategias. Resultados: La alternativa de offshoring suelen brindar beneficios relacionados con mayores capacidades productivas que inciden en menores costos de fabricación, lo que la hace idónea para la producción de productos masivos. Las ventajas de nearshoring se centran en una mayor flexibilidad, lo que lo hace idóneo para la producción de productos con mayor margen de utilidad a mercados exclusivos. Conclusiones: Latinoamérica aparece en el momento como una gran opción tanto para offshoring como para nearshoring, especialmente para EE.UU., Canadá y los países Europeos. Para esto, los estados y las compañías deben reformular sus estrategias de crecimiento político-privado centrado en estrategias claras que promuevan el desarrollo de capacidades productivas, logísticas, tecnológicas y de innovación, el fomento a la inversión extranjera, el desarrollo educativo y científico, y el crecimiento de las demandas regionales. Financiación: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC).