Revista Ingenierías Universidad de Medellín

PREDICTION OF THE QUALITY OF UNIVERSITY LIFE THROUGH DATA MINING TECHNIQUES

ABSTRACT The objective of this article is to measure through intelligent techniques, the quality of university life in a university population. In this investigation, a dependent variable called quality of university life is taken, as well as 10 independent variables: Academic load, economic resources, rela tionship with classmates, relationship with professors, curriculum, extracurricular activities, current housing, family relationships, emotional state and university environment. In the samplings of these variables, 127 surveys were carried out on university students of a public university located in the central region of Colombia. Subsequently, the most relevant variables were selected throughout statistical techniques, in order to establish a file to be analyzed through the decision tree classification algorithm J48from the Weka platform. The results show, with over an 80 % effectiveness, that the most influential variables in the quality of life of a university student are: University environment, current housing, emotional state, and relationships with professors. Finding a lot of times that the quality of university life can also depend of external variables to the university such as: Current housing and emotional state. These results are of great importance in the design of new university policies.

Resumen El objetivo de este artículo es medir a través de técnicas inteligentes el nivel de vida universitaria de una población universitaria. En esta investi gación, una variable dependiente llamada calidad de vida universitaria se toma en cuenta junto con 10 variables independientes: carga académica, recursos económicos, relación con compañeros de clase, relación con docentes, currículum, actividades extracurriculares, vivienda actual, relaciones familiares, estado emocional y entorno universitario. Para el muestreo de estas variables se llevaron a cabo 127 encuestas a estu diantes de una universidad pública ubicada en la región central del país. Subsecuentemente, las variables más relevantes fueron seleccionadas a través de técnicas estadísticas con el fin de establecer un archivo de análisis desde el algoritmo de clasificación de árbol de decisiones J48 de la plataforma Weka. EL resultado demuestra, con una efectividad de más del 80 % que las variables más influyentes en la calidad de vida universitaria son: entorno universitario, vivienda actual, estado emocional y relación con los docentes, encontrando, varias veces, que la calidad de vida también puede depender de variables externas a la universidad, tales como: vivienda actual y estado emocional. Estos resultados son de gran importancia en el diseño de las políticas universitarias por venir.

PRODUCTION OF SOLAR CELLS AND ESTIMATION OF ITS ELECTRICAL PARAMETERS FROM ITS EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION

ABSTRACT In this work, solar cells with Mo/CuInSe2/CdS/n+-ZnO structure were depo sited and experimentally characterized by the I-V curve. From these results, the electrical parameters were estimated fitting, theoretically, the curve to determine the most important variables. The estimation was carried out using the single and double diode models and comparing the curve that best fits. The estimated variables were photogenerated current (Iph), dark current of the diode (Is), series resistance (Rs), shunt resistance (Rp) and diode ideality factors (a1 and a2) according to each model of circuit taken for optimization. The adjustment of the current-vol tage (I-V) and power-voltage (P-V) curves achieved with the double diode model indicates that in the manufactured solar cells, interfacial states are present in the p-n junction, which decreases the efficiency of the device.

Resumen En este trabajo de investigación se depositaron y caracterizaron experi mentalmente celdas solares con estructura Mo/CuInSe2/CdS/n+-ZnO por su curva I-V. A partir de los resultados, los parámetros eléctricos fueron estimados adecuándose, teóricamente, a la curva con el fin de determinar las variables más importantes. La estimación fue llevada a cabo usando los modelos de un solo diodo y de doble diodo y comparando la curva que más se adecúa. Las variables estimadas fueron corriente fotogenerada (Iph), corriente del diodo en oscuridad (ls), resistencia en serie (Rs), resistencia en paralelo (Rp) y factores de idealidad del diodo (a1 y a2) de acuerdo con cada modelo de circuito tomado para optimización. El ajuste de las curvas corriente-voltaje (I-V) y de potencia-voltaje (P-V) logrado con el modelo de diodo doble indica que en las celdas solares manufacturadas los estados interfaciales están presentes en la juntura p-n, los cuales disminuyen la eficiencia del dispositivo.

METHODOLOGICAL PROPOSAL TO ASSESS THE VULNERABILITY OF SOILS TO SALINIZATION IN FLAT AREA IRRIGATION DISTRICTS

ABSTRACT Soil salinization is one of the main constraints for food production. These processes occur mainly in irrigated areas, due to natural conditions and inadequate fertilization and irrigation practices. The objective of this article was to generate a model to identify and spatialize the levels of vulnerability to soluble phase salinization in the irrigation districts of Colombia as a complementary tool for the management of soil salinization risk. Two tools were integrated to achieve the objective. On the one hand, the multi-criteria analysis method called Analytic Hierarchy Process (AHP) was applied to assign weights to the analysis parameters and build the Soil Vulnerability to Salinization Index (SVSS), and on the other hand, geographic information systems (GIS) were applied to spatialize the analysis parameters and the SVSS, as well as to define the homogeneous vulnerability zones. Finally, the model was applied to a case study. The resulting model considered vulnerability parameters. The most important are Aridity Index, Soil Texture and Fertilization Practices. On a second level are Drainage Infrastructure and Depth of the Water Level. Other factors considered were Slope of the land, Irrigation Water Application Efficiency and Irrigation Water Distribution Pattern. In the case study it was found that 71.8 % of the territory presents Medium Vulnerability and 27.9 % High Vulnerability. The determining parameters of these results were the low efficiencies of irrigation water application, inadequate fertilization practices, clayey textures and lack of subsurface drainage systems.

Resumen La salinización de suelos es una de las limitaciones principales para la producción de alimentos. Estos procesos ocurren sobre todo en áreas irrigadas debido a las condiciones naturales y prácticas de irrigación y fertilización inadecuadas. El objetivo de este artículo fue el de generar un modelo para identificar y espacializar los niveles de vulnerabilidad a la salinización de fase soluble en la irrigación de distritos de Colombia como una herramienta complementaria para el manejo del riesgo de salinización de suelos. Dos herramientas fueron integradas para cumplir este objetivo. En pimer lugar, se aplicó el método de analisis multi criterio llamado Proceso Analítico Jerárquico (AHP en sus siglas en inglés) para asignar pesos a los parámetros de análisis y construir el Índice de Vulnerabilidad a la Salinización de Suelos (SVSS en sus siglas en inglés) y, en segundo lugar, se aplicaron sistemas de información geográfica (SIG) para espacializar los parámetros de análisis y el SVSS, así como para definir las zonas de vulnerabilidad homogéneas. Finalmente, el modelo se aplicó a un estudio de caso. El modelo resultante consideró los parámetros de vulnerabilidad. Los más importantes son Índice de Aridez, Texturas del Suelo y Prácticas de Fertilización. En un segundo nivel se encuentran La Infraestructura de Drenaje y la Profundidad del Nivel Freático del Agua. Otros factores fueron la Inclinación del terreno, Eficiencia de la Aplicación de Irrigación del Agua y el Patrón de Distribución Agua de Riego. En el estudio de caso se encontró que un 71.8 % del territorio presenta Vulnerabilidad Media y el 27.9 % una Alta Vulnerabilidad. Los parámetros determinantes de estos resultados fueron las bajas eficiencias de irrigación de agua, prácticas de fertilización inadecuadas, texturas arcillosas y la falta de sistemas de drenaje subsuperficiales.

Morphology of chars of bagasse-coal mixtures: effect of particle size and concentration of bagasse

RESUMEN En este trabajo se evaluó la morfología de carbonizados provenientes de mezclas de bagazo de caña de azúcar y carbón con concentraciones de bagazo de 0, 25, 50, 75 y 100 % p/p y tamaños de partícula -0.25 mm y -20 mm. Las muestras se alimentaron a un proceso de desvolatilización a 900 °C en un reactor tubular de arrastre (-0.25 mm) y un reactor de lecho fijo tipo batch (-20 mm). La morfología de los carbonizados se determinó a través de análisis de imagen. El área superficial se evaluó por medio de análisis BET para tamaño de partícula -0.25 mm. Los resultados mostraron que para tamaños de partícula -20 mm se obtuvieron efectos sinergísticos hacia la generación de morfologías reactivas (paredes delgadas + paredes gruesas) con el aumento de la concentración de bagazo. Se encontró que el carbón generó mayor concentración de morfologías tipo pared gruesa y sólido.

ABSTRACT In this work, the char morphology from coal-sugarcane bagasse with con centrations of 0, 25, 50, 75 and 100 % w/w and particle sizes -0.25 mm and -20 mm was evaluated. The samples were fed to a devolatilization process at 900 °C in a tubular drop reactor (-0.25 mm) and a batch-type fixed bed reactor (-20 mm). The morphology of the char was determined through image analysis. The surface area was evaluated by BET analysis for particle size -0.25 mm. The results showed that for particle sizes -20 mm synergistic effects were obtained towards the generation of reac tive morphologies (thin walls + thick walls) with the increase in bagasse concentration. It was found that coal generated a higher concen tration of thick and solid wall morphologies.

USE OF GEOTHERMAL ENERGY IN THE FOOD INDUSTRY: A REVIEW

ABSTRACT This paper aims to make a bibliographic literature review about the current and potential uses of geothermal energy within the food industry, which uses a third of the world's energy during production in all the processes involved. Fossil fuels are the most common sources for generating electrical energy for the food industry. However, it is known that they cause adverse environmental effects such as atmospheric pollution, ecosystem disturbances and natural resource depletion. Due to the lack of published studies about this subject, this review was carried out using different databases. Of the 77 documents published between 2010 and 2020, more than 70 % of them were written in English by researchers from 67 institutions from around the world. These documents allow us to analyze a sample of countries where the implementation of geothermal energy has a greater advance in processes implementing geothermal energy in the food industry; such as heating and cooling systems for the dryingof fruits and vegetables, and producing various foods, achieving energy coverage close to 10 % in this industry.

Resumen Este artículo tuvo como objetivo realizar una revisión bibliográfica sobre el estado actual de la energía geotérmica en la industria alimenticia, la cual usa una tercera parte de la energía mundial para la producción en todos sus procesos involucrados. Los combustibles fósiles son una de las fuentes comunes para la generación de energía eléctrica para la industria alimenticia. Sin embargo, es bien sabido que éstas causan efectos adversos ambientalmente tales como polución atmosférica, perturbación de ecosistemas y agotamiento de recursos naturales. Debido a la falta de estudios publicados sobre este tema, esta reseña fue llevada a cabo usando distintas bases de datos. De los 77 documentos publicados entre 2010 y 2020, más del 70 % de ellos fueron escritos en inglés por investigadores de 67 instituciones alrededor del mundo. Estos documentos permiten analizar una muestra de países en los que la implementación de la energía geotérmica tiene un gran avance en procesos que implementan la energía geotérmica en la industria alimenticia, tales como calentar y mantener sistemas de refrigeración para el secado de frutas y vegetales y la producción de varios alimentos, alcanzando una cobertura energética cercana al 10 % de esta industria.

Drought threat assessment in the department of Cordoba, Colombia

Resumen La escasez hídrica en zonas con precipitaciones abundantes a causa de sequías resulta ser, en cierto sentido, contradictorio; sin embargo, los efec tos de dicha situación pueden llegar a tener consecuencias dramáticas en la productividad y desarrollo de las comunidades. Este trabajo evaluó la amenaza por sequía en el departamento de Córdoba, Colombia, mediante el Índice Estandarizado de Precipitación (SPI), para un escenario crítico definido por las intensidades máximas de eventos con ocurrencia de dos años de retorno, utilizando la información de 40 estaciones meteorológicas; evaluando el SPI a escalas de 3 y 6 meses y caracterizando dicho índice en términos de intensidad, duración, frecuencia y magnitud. Los resultados muestran la ocurrencia de sequías de intensidad moderada, con frecuencia de 58 % y 56 % a escala trimestral y semestral respectivamente, resultando en amenaza por sequía en categorías media y alta para algunas zonas del departamento; lo cual indica que, si bien sobre la zona de estudio se registran abundantes precipitaciones, se puede presentar escasez del recurso en el largo plazo provocado por sequías.

ABSTRACT Water scarcity in areas with abundant rainfall due to drought is, in a sense, contradictory; however, the effects of such a situation can have dramatic con sequences on the productivity and development of communities. This work, derived from a finished research and financed with resources of the authors, evaluated the threat by drought in the department of Cordoba, Colombia, by means of the Standardized Index of Precipitation (SPI), for a critical scenario defined by the maximum intensities of events with occurrence of two years of return, using the information of 40 meteorological stations; evaluating the SPI to scales of 3 and 6 months and characterizing this index in terms of intensity, duration, frequency and magnitude. The results show the occurrence of droughts of moderate intensity, with frequency of 58 % and 56 % in quarterly and semestral scale respectively, resulting in threat by drought in medium and high categories for some areas of the department; which indicates that, although on the study area there are registered abundant rainfalls, it can be presented scarcity of the resource in the long term caused by droughts.

USE OF THE DEEGAN-PACKEL POWER INDEX TO OPTIMIZE ACCES IN LAN NETWORKS WHIT BLP TECHNOLOGY

Abstract A LAN network is considered as a scenario in which the nodes regularly have the need to transmit, which generates a constant dispute to access the medium, and BPL (Broadband Power Line) networks are no exception. BPL technology is characterized by using the electrical network as a means of transmission and for this it makes use of several standards, IEEE 1901 among them, due to its wide acceptance. Based on the growth in the demand for new services and to offer acceptable levels of QoS (Quality of Service), IEEE 1901 operates a hybrid medium access mechanism, supported by CSMA/CA and TDMA. However, this strategy has shown little efficiency when increasing the number of nodes in the network, be cause only one of the nodes can transmit at a time. This article proposes a medium access mechanism on OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), based on weighted voting game theory and supported by the Deegan-Packel power index, in order to optimize access. in the time and frequency domain, improving network performance and allowing multiple nodes to transmit simultaneously.

Resumen Una red LAN es considerada como un escenario en el cual los nodos tienen la necesidad recurrente de transmitir, lo cual genera una disputa constante ara acceder al medio, y las redes BPL (Broadband Power Line) no son una excepción. La tecnología BPL se caracteriza usar las redes energéticas como medios de transmisión y para esto usa varios están dares, estando el IEEE 1901 entre ellos, debido a su amplia aceptación, Basados en el crecimiento de la demanda de estos nuevos servicios y para ofrecer niveles aceptables de QoS (Calidad del Servicio en sus siglas en inglés), el IEEE 1901 opera un mecanismo híbrido de acceso al medio soportado por CSMA/CA y TDMA. Sin embargo, esta estrategia ha mostrado muy poca eficiencia al incrementarse el número de nodos en la red, ya que solo puede haber un nodo transmitiendo al mismo tiempo. Este artículo propone un mecanismo de acceso al medio en OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), basado en juegos de votación ponderada y soportado por el índice de poder Deegan-Packel con el fin de optimizar el acceso en el tiempo y frecuencia del dominio, mejorando así el desempeño de la red y permitiendo que múltiples nodos transmitan simultáneamente.

EVALUATION OF FAULTS IN THE SQUIRREL CAGE THREE-PHASE INDUCTION MOTORS

Abstract Induction motors have played a central role in the techno-economic de velopment of modern industries and electric power generation. However, the presence of recurring failures hinders a cost-effective performance and leads to catastrophic damage. Therefore, the present study proposed an assessment to investigate the influence of two types of failures in induc tion motors, namely failure due to broken bars in the rotor and defects in the connection between the rotor bars and the end ring. Accordingly, a three-phase induction motor was evaluated under different failure conditions that modified the operational torque and rotational speed. The results indicated that both types of failures magnify both the core and copper power losses by up to 13.3 % and 8 %, respectively, compared to the healthy condition. On the other hand, an efficiency reduction between 1.94 % to 3.41 % is an indication of failure progression. Finally, the appearance of harmonics 3 and 7, and the intensified magnitude of harmonic 5, represent a clear sign of failure occurrence related to rotor bars and defects in the connection to the end ring. In conclusion, the proposed methodology proved to be an adequate tool to predict failure appearance, which has a direct impact on extending the lifetime of induction motors.

Resumen Los motores de inducción han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo tecno-económico de las industrias modernas. No obstante, la presencia de fallos recurrentes dificulta un rendimiento rentable y conduce a daños catastróficos. Por lo tanto, el presente estudio propone una evaluación para investigar la influencia de dos tipos de fallos en los motores de inducción: fallos debidos a la rotura de barras en el rotor y los defectos en la conexión entre las barras del rotor y el anillo final. De tal forma, se evaluó un motor de inducción trifásico en diferentes condiciones de funcionamiento, modificando el par nominal y la velocidad de giro. Los resultados indicaron que ambos tipos de fallos magnifican las pérdidas de potencia entre un 8 % y 13,3 % en comparación con el estado sin falla. Por otra parte, una reducción de la eficiencia entre el 1,94 % y el 3,41 % es un indicio de la progresión de estos fallos. Por último, la aparición de los armónicos 3 y 7, y la intensificación de la amplitud del armónico 5 es un claro indicio de la aparición de fallos relacionados con las barras del rotor y los defectos en la conexión con el anillo de cierre. En conclusión, la metodología propuesta demostró ser una herramienta adecuada para predecir la aparición de fallos lo cual repercute en la prolongación de la vida útil de los motores de inducción.

Corrosion Behavior of Flame Sprayed Cr₂O₃ Coatings on Carbon Steel in Chloride Solutions

ABSTRACT Cr2O3 coatings were deposited on carbon steel through the flame spraying technique using two types of flames (neutral and oxidizing). The protective and morphological characteristics of the coatings were determined. The coatings had layer thickness values of 114 and 214gm for oxidizing and neutral samples, respectively. Porosity percentages of 4.5 % and 2.5 % were determined, where the neutral sample presented the greatest porosity due to the insufficient fusion of the oxide particles during the process, resulting in the formation of a heterogeneous and less compact layer. Microcracks and pores were found on the surface and cross-section of the coatings, due to the thermal expansion generated during the solidification process. The coating protective capacity was evaluated by electrochemical techniques over 672 hours in a 3.5 %wt NaCl saline solution. The results evidenced that the coatings manufactured with the oxidizing flame presented more corrosion resistance compared to those prepared with the neutral flame. The corrosion products were more evident in the neutral flame coatings, because of the diffusion mechanisms from the substrate to the surface coating through the interconnected pores. Finally, the wettability of the sodium chloride solution in the Cr2O3 coatings was measured by the contact angle technique, finding that the oxidizing flame coatings exhibited a higher angle contact value (64.8°) in contrast to the neutral flame coatings (35°).

Resumen Los recubrimientos de Cr2O3 fueron depositados en un acero al carbono a través de la técnica de rociado térmico, usando dos tipos de llamas (neutra y oxidante). Se determinaron las características protectoras y morfológicas de los recubrimientos. Los recubrimientos mostraron espesores de capa con valores de 114 y 214 gm para las muestras depositadas con llamas neutra y oxidante, respectivamente. Se determinaron los porcentajes de porosidad de 4,5 y 2,5 %, en donde la muestra que se depositó con la llama neutra presentó la mayor porosidad debido a una fusión insuficiente de las partículas de óxido durante el proceso, resultando en la formación de una capa menos compacta y heterogé nea. Las microgrietas y los poros se encontraron en la superficie y en la sección trasversal de los revestimientos debido a la expansión térmica generada durante el proceso de solidificación. La capacidad protectora de los recubrimientos fue evaluada a partir de técnicas electroquímicas por 672 horas en una solución salina 3,5 %wt NaCl. Los resultados evidenciaron que los revestimientos ela borados con la llama oxidante presentaron una mayor resistencia a la corrosión en comparación con aquellos elaborados con la llama neutra. Los productos de corrosión fueron más evidentes en los recubrimientos con llama neutra debido a los mecanismos de difusión desde el sustrato a la superficie recubierta a través de los poros interconectados. Finalmente, la humectabilidad de la solución de cloruro de sodio en los recubrimientos de Cr2O3 fueron medidos por medio de la técnica de ángulo de contacto, encontrando que los revestimientos de llama oxidante mostraron un mayor ángulo de contacto (64,8 °) en contraste con los recubrimientos de llama neutra (35 °).