Artículos


Editorial

Dear Colleagues:

The quality of a journal depends on several factors involving 3 groups of people with their independent but relevant roles: the authors, the reviewers and the editors. Peer review and editing is the key factor to improve the quality of publications. The reviewer is required to address detailed aspects of the paper under review and to resend his or her opinion on the paper. The editorial management is a crucial part of the publishing process. The editorial board begins action with the receipt of the manuscript, directs the various steps of evaluation, correction and re-submission, until a decision is made to accept or reject the paper.

Focusing on improving the quality of Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, we can expect to see improvements in the impact factor. Peer review has been, and will continue to be, an invaluable process in ensuring sound scientific publication, and the continuing growth of scientific knowledge and understanding. Reviewers should keep an open mind when approached to review a paper, to remember that they too will be dependent upon reviewers when submitting their own manuscripts, and to contribute where they can to the publication of high-quality science – both as authors and as reviewers.

We would improve even more submitting all the manuscripts in English, because the exclusive use of Spanish limits us to having Spanish or LatinAmerican referees only, even when they might not be the most appropriate specialists for the manuscript under consideration. Thus, from now on, we suggest that English be considered as the preferred language for submission of manuscripts to Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia. In this way, we will accomplish: to take advantage of the best researchers for improvement of our manuscripts; to attract the best specialists from all over the world to publish in Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia; to spread the results of our research beyond the Spanish scope.

To facilitate manuscript submission, a new online system will begin in the near future. Once this system is implemented, authors will be able to submit their papers through the journal’s web site and will also be able to track their status. Authors will receive the acknowledgement of receipt of their paper, the reviewers’opinions or the decision of the Editorial Board about acceptance or rejection. This method would substantially increase the number of received manuscripts. The more manuscripts we receive, the better: this will allow the Editorial Board to choose the ones with the highest quality; and this, in turn, will help to increase the impact factor of Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, which, in turn, will ultimately attract even higher quality papers.

Let’s then take further steps to reach international recognition of Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia.

Consuelo Montes de Correa
Editor in chief


Design, modeling, control and implementation of
a fuel cell generation system
Diseño, modelado, control e implementación de
un sistema de generación basado en una pila de
combustible

Carlos Andrés Ramos-Paja
Andrés Julián Saavedra-Montes
Roberto Giral
Julián David Vega Hincapié
Ramón Armando Rios Angel

Abstract

This paper proposes analytical expressions to support the design, modeling, control, and implementation of a fuel cell generation system based on power electronics. The system has been designed to ensure safe operating conditions for the fuel cell. The system protection constraints have been obtained by analyzing a detailed fuel cell model. The paper also proposes analytical expressions for designing a DC bus and its regulation system, which have been designed to ensure a voltage deviation between performance limits defined by the application. Finally, the analytical expressions, design procedures and control strategies have been implemented and experimentally validated interacting with the 1.2 kW NEXA Power Module, which is representative of the state of the art in fuel cell prototypes.

Keywords: Fuel cell, DC/DC switching power converter, safe operation conditions.

Resumen

Este artículo propone expresiones analíticas para el diseño, modelado, control e implementación de un sistema de generación basado en una pila de combustible y una interfaz de electrónica de potencia. El sistema fue diseñado para garantizar condiciones seguras de operación de la pila de combustible. Las restricciones de protección del sistema fueron derivadas a partir del análisis de un modelo detallado de la pila de combustible. El artículo también propone expresiones analíticas para el diseño de un bus DC y su sistema de regulación, los cuales fueron diseñados para garantizar una desviación de voltaje dentro de los límites de desempeño definidos por la aplicación. Finalmente, las expresiones analíticas, procedimientos de diseño y estrategias de control fueron implementadas y validadas experimentalmente interactuando con el sistema “1.2 kW NEXA Power Module”, el cual es representativo del estado del arte en prototipos de generación basados en pilas de combustible.

Palabras clave: Pila de combustible, convertidor de potencia DC/DC conmutado, condiciones de operación segura.

 

Decoupled control for internal combustion
engines research test beds
Control desacoplado para bancos de ensayo para
investigación en motores de combustión interna

José David López
Jairo José Espinosa
John Agudelo

Abstract

This article presents a solid and robust automation model which has been developed and implemented in two different research engine test beds which were instrumented, one for diesel and the other one for spark ignition engines. The model, programmed in Matlab, is based on transfer functions with a decoupled (two single input single output systems) independent proportional and integral action controller that allows setting the desired engine speed and torque under stationary operation conditions. It was implemented in a Freescale HC08 family microcontroller external to the PC in order to avoid the risk of losing control during undesirable communication delays on the computer.

The model has been validated in a wide range of engine operating modes, from low to high speeds and loads showing a good response. The first order transfer functions with delay have proven to be a good approximation even during the nonlinearities caused by turbocharger and electronic control unit incorporated in the engines. This low cost automation system has been tested for the last three years in a university engine laboratory showing a good performance.

Keywords: Engine test bed, automation, transfer function, decoupled controller

Resumen

En este artículo se presenta un modelo de automatización sólido y robusto, que ha sido desarrollado e implementado en bancos de ensayo debidamente instrumentados, usados para investigación tanto en motores diesel como de encendido por chispa. El modelo, programado en Matlab, está basado en funciones de transferencia con un controlador proporcional e integral desacoplado (dos sistemas de una entrada y una salida) que permite fijar las
condiciones de operación estacionarias de régimen y par motor deseadas. El modelo se implementó en un microcontrolador de la familia Freescale HC08 externo al computador, con el objeto de evitar el riesgo de pérdida del control por eventuales retardos en la comunicación con el computador.

El modelo ha sido validado en un amplio rango de modos de operación que van desde bajas hasta elevadas velocidades y cargas mostrando una respuesta apropiada. El uso de funciones de transferencia de primer orden con retardo probó ser una buena aproximación aún en presencia de las no linealidades generadas por el turbocompresor y la unidad de control electrónica de los motores. Este sistema de automatización de bajo costo ha sido probado durante los últimos tres años en un laboratorio de motores universitario mostrando excelente desempeño.

Palabras clave: Banco de ensayo de motores, automatización, funciones de transferencia, control desacoplado

 

Far field from near field measurements. An
approach to solve the inverse problem of
electromagnetic radiation via genetic algorithms
Campo lejano a partir de mediciones de
campo cercano. Una propuesta para resolver el
problema inverso de radiación electromagnética
con algoritmos genéticos

Arturo Rangel Merino
Roberto Linares y Miranda
José Luis López Bonilla


Abstract

In this paper the application of the Genetic Algorithms (GA) as a search method of a geometric configuration of elementary dipoles that solve the inverse problem of electromagnetic radiation are reported. The inverse problem of electromagnetic radiation appears as a new application in the electromagnetic compatibility area that allows estimating the far field radiation from near field measurements.

Keywords: Far field, near field, measurements, genetic algorithms

Resumen

En este artículo se reporta la aplicación de los Algoritmos Genéticos como método de búsqueda de una configuración de dipolos elementales que resuelven el problema inverso de radiación electromagnética. El problema inverso de radiación electromagnética aparece como una aplicación en el área de compatibilidad electromagnética para permitir estimar las radiaciones de campo lejano a partir de mediciones de campo cercano.

Palabras clave: Campo lejano, campo cercano, mediciones, algoritmos genéticos

 

Semantic assessment of similarity between raster
elevation datasets
Valoración semántica de la similitud entre
conjuntos de datos raster de elevación

Marco Moreno-Ibarra
Miguel Torres
Rolando Quintero
Giovanni Guzman
Rolando Menchaca-Mendez

Abstract

This paper describes a method to assess the similarity between digital elevation models (DEM), based on the comparison of the landforms. The method attempts to mimic the one commonly used by human beings, which consists of comparisons among the shapes that a human subject identifies in the landscape. To do so, semantic similarity measurements are applied over a hierarchy of concepts. Our method is composed of two stages: the Geomorphometric Analysis and the Semantic Analysis. The first stage aims to represent the topographic properties using one of the concepts of the hierarchy, depending on an analysis of the DEM. The second stage consists of comparisons among the concepts that characterize the landscape using a measure of semantic similarity. In this stage, two levels of semantic analysis are defined: local and global. The advantage of our method is that the interpretation of the results is simplified by means of a semantic processing.

Palabras clave: Semantic similarity, DEM, ontology, geomorphometric analysis, GIS

Resumen

Este artículo describe un método para evaluar la similitud entre modelos digitales de elevación (DEM) con base en la comparación de las formas del terreno. El método intenta imitar la forma en que el ser humano compara el paisaje, identificando las formas del relieve. Para ello, se aplican mediciones de similitud semántica sobre una jerarquía de conceptos. El método se compone de dos etapas: Análisis Geomorfométrico y Análisis Semántico. La primera consiste en representar las formas del terreno utilizando alguno de los conceptos de la jerarquía, en función del análisis al DEM. La segunda consiste en comparar los conceptos que caracterizan el relieve, utilizando una medida de similitud semántica. En esta etapa se definen dos niveles de análisis: local y global. La ventaja del método es facilitar la interpretación de los resultados, a través del procesamiento semántico.

Keywords: similitud semántica, MDE, ontología, análisis geomorfométrico, SIG

 

Solving the traffic assignment problem using real
data for a segment of Medellin’s transportation
network
Solución al problema de asignación del tránsito
para un segmento de la red vial de Medellín a
partir de datos reales

Carlos Alberto González Calderón
Guillermo González Calderón
John Jairo Posada Henao



Abstract

This paper is based on data obtained from most recent transportation studies done in the Metropolitan Area of Valle de Aburrá, city of Medellín and other 9 municipalities. The studies were based on an Origin/Destination Survey (2005), Analysis of bus routes (2006), and Mobility Master Plan (2006). This paper explains the process of writing a software application for a given network (Network of Medellin) that solves the deterministic user equilibrium problem. The software code was implemented in Visual Basic .NET®, supported by some operations using Microsoft Excel®, and hardcoded for a segment of the Medellin network. The user equilibrium distribution of flow was found by using the Frank-Wolfe algorithm. The applied algorithm was analyzed in some aspects such as number of iterations, convergence patterns, response time, as well as changes in network demand. The traffic assignment models were analyzed by using the algorithm during the P.M. peak hour (hour of highest traffic congestion). The analysis was compared with the results from the traffic assignment procedure using TransCAD® (well-known and used transportation demand software) for the 2005 database and it was found that the software is somewhat faster than the algorithm, but the latter could be a good tool for practitioners and students for modeling small networks.

Keywords: Traffic modeling, traffic assignment, Frank-Wolfe
algorithm

Resumen

Este artículo está basado en datos obtenidos en los más recientes estudios de transporte que se han realizado en el Área Metropolitana del Valle de Aburrá. (Medellín y otros 9 municipios). Estos estudios fueron la Encuesta Origen Destino (2005), análisis de las rutas de buses (2005) y el Plan Maestro de Movilidad (2006). En el artículo se explica el proceso utilizado para el desarrollo de una aplicación informática para resolver el problema determinístico de equilibrio de usuario en la red vial de Medellín. El código fue construido usando Visual Basic.NET ® y Microsoft Excel ® para la ejecución de algunas operaciones en un segmento de la red vial de Medellín. La distribución del flujo del equilibrio de usuario fue encontrada usando el algoritmo de Frank-Wolfe y fueron analizados algunos aspectos tales como número de iteraciones, patrones de convergencia, tiempo de respuesta y cambios en la demanda de viajes en la red. Los modelos de asignación del tránsito fueron analizados para las horas pico de la tarde. Se compararon los resultados de la asignación del tránsito del algoritmo desarrollado en este trabajo con los resultados de TransCAD ® para los datos del 2005 y fue encontrado que el software es un poco más rápido que el algoritmo, pero sin embargo éste último puede ser una buena herramienta para profesionales y estudiantes para la modelación de redes pequeñas.

Palabras clave: Modelación de tránsito, asignación del tránsito, algoritmo Frank-Wolfe

 

Análisis del comportamiento elasto-plástico de
grietas internas presurizadas en uniones soldadas
de tubos de acero bajo carbono
Analysis of the elastic-plastic behavior of
pressurized internal cracks in welded joints of
low carbon steel pipes

Martín Julián Fernández Cueto
Jorge Luis González Velázquez

Resumen

Se analizó el comportamiento elasto-plástico de áreas con grietas internas planas presurizadas. El análisis se efectuó desde el metal base (uniones soldadas de tubos de acero bajo carbono sometidos a presión interna) pasando por la zona afectada por el calor hasta el metal depositado. Se usó el programa comercial ANSYS 8.0 [MR] para la simulación en tres dimensiones de modelos geométricos de tubos con grietas internas presurizadas. Se consideró el endurecimiento cinemático y las propiedades reales del material para cada región, mediante elementos finitos con condiciones no lineales de deformación. Se determinaron las trayectorias de fractura y se obtuvieron expresiones que permiten calcular la presión en la grieta y en el tubo. Esto conduce a la fractura de la zona agrietada.

Keywords: comportamiento elasto-plástico, grietas coplanares, unión soldada, presión de falla

Abstract

It was analyzed the elastic-plastic behavior of areas with pressurized planar internal cracks extending from the pattern metal region in the heat affected zone to the welding metal in welding joints of low carbon pipes subject to internal pressure. Using the ANSYS 8.0[TM] software, three-dimensional simulation of geometrical models of pipes containing the internal pressurized cracks was performed. The finite element method with non linear strain conditions was employed, considering the kinematic hardening rule and the real material properties for every location. The fracture paths and expressions to calculate the pressure in the crack and in the pipe that lead to fracture of the cracked area were obtained.

Keywords:Elastic-plastic behavior, coplanar cracks, welding joints, failure pressure

 

Estudio de productividad en la soldadura del acero MIL A 46100 con los procesos GMAW y SMAW
Study of welding productivity for MIL A 46100
steel weldments produced using GMAW and
SMAW

David Mazuera Robledo
John Alberto Suárez Gómez
Jorge Enrique Giraldo Barrada

Resumen

Se realizó un estudio para determinar la productividad en la soldadura de un acero bajo especificación MIL A 46100 al usar cinco procedimientos de soldadura (WPS) diferentes empleando el proceso de soldadura por arco con protección gaseosa (GMAW) en modo mecanizado y el proceso de soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW). Para el proceso SMAW se utilizaron los electrodos E11018M diámetro de 2,4 mm y el electrodo E312-16 en diámetros de 2,4 y 3,2 mm. Para el proceso GMAW se usaron procedimientos con transferencias por aspersión y corto circuito. Las soldaduras con el proceso GMAW y el electrodo E312-16 de diámetro 3,2 mm fueron realizadas en un solo pase empleando respaldo de cobre, los demás procedimientos requirieron pulir la raíz de la junta antes de aplicar el segundo cordón. Se encontró que los WPS que utilizan el proceso GMAW son hasta cuatro veces más económicos que los procedimientos de SMAW y que los tiempos de producción de una junta con GMAW son del orden del 20% de los requeridos con SMAW, por tanto generan un potencial de aumento en la producción.

Palabras clave: GMAW (Gas Metal Arc Welding), SMAW (Shielding Metal Arc Welding), productividad, indicador de productividad

Abstract

A study was conducted to measure welding productivity for MIL A46100 specification steel joints welded following five different welding procedures (WPS) which used gas metal arc welding (GMAW), in mechanized mode, and shielded metal arc welding (SMAW). E110118M (2,4 mm in diameter) and E312-16 (2,4 and 3,2 mm in diameter) electrodes were used for SMAW. Spray and short circuit metal transfer modes were used for GMAW procedures. Single pass weldments were made using GMAW and SMAW (with E312- 16 φ 3,2 mm) procedures using copper baking plates; the remaining joints were done using two passes procedures needing root grinding prior to the second pass. It was found a cost reduction of up to 75% when GMAW procedures are used and the time for joint completion is reduced by nearly 80% when compared to the SMAW procedures leading to a potential increase in production rate.

Keywords: Gas metal arc welding, shielded metal arc welding, welding productivity, productivity measurement

 

Desarrollo de un algoritmo para la generación y
elección de soluciones de corte en la operación de
canteo y despuntado en aserraderos
Development of an algorithm to generate
and evaluate cutting solutions in edging and
trimming operations at sawmills

Francisco Vergara González
Felipe Baesler Abufarde
Mario Ramos Maldonado

Resumen

En este trabajo se desarrolló un algoritmo que integra las mejores prácticas aplicadas en los aserraderos y una metodología de análisis geométrico de líneas de corte. La aplicación fue programada en lenguaje C++, siendo alimentada con las dimensiones de las piezas deseadas de producir, sus respectivos precios y la geometría en 2-D de la tapa a cortar, generando como resultado una solución de corte en ancho y largo para tapa ingresada. Las soluciones obtenidas se compararon con un patrón que corresponde a soluciones entregadas por un equipo de corte “optimizado”, de un aserradero del sur de Chile. Cuatro tipos de soluciones se obtuvieron al ingresar la geometría de las tapas, la cual fue capturada con 4 pasos de lectura diferentes. Los resultados muestran que las soluciones obtenidas con paso de lectura 100 mm son en promedio un 4% superior al patrón, y muy superiores a las otras soluciones obtenidas con los otros 3 pasos.

Haciendo abstracción de las condiciones particulares de operación de cada método. Una comparación teórica de tiempos por método de solución, indica que los 77 milisegundos empleados por SISCORMAD, son significativamente inferiores a los 320 milisegundos obtenidos con programación dinámica, 890 milisegundos con enumeración exhaustiva, y 140 milisegundos obtenidos con método heurístico geométrico como tiempos de solución reportados por programación dinámica [6]. Esta característica hace muy atractivo al algoritmo desarrollo para ser empleado en futuras aplicaciones. Sin embargo, dada la naturaleza heurística de SISCORMAD, constituye solo una solución de alta calidad, pero no óptima.

Palabras clave: Tapa, algoritmo, heurística, solución de corte

Abstract

In this research work an algorithm that gathers the best procedures applied in sawmills was developed, along with a methodology based on cutting geometrical line analysis. This application was programmed under the C++ language, sizes objective board and its prices, and the 2-D slab geometry are the input data, obtaining length and width solutions for every slab. Its outcomes have been compared with a pattern that matches the solutions provided by an “optimized” cutting machine in a southern sawmill in Chile.
Four types of solutions were obtained when inputting slabs geometry, which was captured with four different reading steps. Outcomes show that solutions achieved with a reading width of 100 mm were 4% better in average than the pattern, and far better to other solutions achieved with the remaining 3 steps. Leaving aside the particular operating conditions of either method; a theoretical comparison of time by solution method, indicates that the 77 milliseconds SISCORMAD employed are significantly lower than those obtained with dynamic programming 320 milliseconds, 890 milliseconds with total enumeration, and 140 milliseconds obtained with geometric heuristic as solution times reported by [6 ]. This feature makes the developed algorithm very attractive for future applications. However, given the heuristic nature SISCORMAD, it is just a high quality solution, but not optimal.

Keywords: Slab, algorithm, heuristic, cutting solution

 

Nuevo factor para la caracterización de huecos de tensión
New factor for voltage sags characterization

Edwin García Quintero
Fernando Villada Duque

Diego Cadavid Carmona


Resumen

En el presente trabajo se plantea un nuevo factor que permite caracterizar cada hueco de tensión de manera individual, actuando como una reseña que lo identifica de manera unívoca. Para comprobar dicha caracterización se aplica el factor propuesto con otros reportados, como la energía no suministrada (contemplado en la norma IEEE P1564) que se utiliza ampliamente en la obtención de algunos índices importantes, a una serie de registros reales medidos sobre la red eléctrica y a otros obtenidos mediante simulaciones. También se analizan las repercusiones que tienen los huecos de tensión sobre el comportamiento de algunos elementos sensibles a ellos, con el fin de contrastar los resultados y superar algunas falencias presentadas por los factores de caracterización más utilizados actualmente. El nuevo factor propuesto puede ser útil para aplicaciones como obtención de índices, entre otros.

Palabras clave: Calidad de la energía, huecos de tensión, caracterización de huecos de tensión, índices de huecos de tensión

Abstract

A new factor which allows characterizing voltage sags in an individual way is presented in this paper. The factor acts revises and identifies voltage sags in a univocal way. In order to verify such characterization, the proposed factor is applied and compared with other reported factors, such as: not supplied energy (referred to in IEEE P1564 Norm) which is widely used for obtaining some important indexes for a series of real registrations measured on the electric network and to others obtained by simulations. The effect of voltage sags on the behavior of some sensitive elements is also analyzed. The idea is to contrast results and overcome some lacks presented by the most used characterization factors nowadays. The new proposed factor will be useful for obtaining indexes, among many other applications.

Keywords: Power quality, voltage sags, characterization of voltage sags, index for voltage sags

 

Pronóstico de la demanda de energía eléctrica horaria en Colombia mediante redes neuronales artificiales
Forecasting of hourly electric load in Colombia
using artificial neural networks

Santiago Medina Hurtado
Julián Moreno Cadavid
Juan Pablo Gallego
Valencia

Resumen

El pronóstico de la demanda de energía eléctrica de un país o un sector determinado es una tarea de suma importancia no solo desde el punto de vista operativo, sino también del comercial. En este artículo se propone un modelo de pronóstico para la demanda de energía eléctrica en Colombia a nivel horario de una semana completa, mediante una Red Neuronal Artificial. El modelo utiliza información histórica en forma de datos rezagados de la serie de tiempo de demanda, así como información de eventos calendario previamente identificados que producen cambios significativos en los patrones de la demanda de energía a lo largo del año, por otra parte, el modelo propuesto considera un rezago en la información disponible para realizar los pronósticos de alrededor de tres semanas. Tal modelo fue validado a partir de datos reales de consumo de carga para una región específica de Colombia. Los resultados obtenidos fueron contrastados con un modelo auto regresivo (AR) y un modelo auto regresivo con variables exógenas (ARX). Tales resultados fueron satisfactorios en términos de la disminución general del error de ajuste, así como del comportamiento durante períodos de tiempo atípicos los cuales son difíciles de pronosticar con modelos tradicionales.

Palabras clave: Pronóstico, demanda de energía eléctrica, redes neuronales artificiales

Abstract

The electric load forecasting of a country or a determined sector is a very important task not just from the operative point of view, but from the commercial. A Neural Network based full-week hourly electric load forecasting model is proposed for Colombia. This model uses historical information delays as well as previously identified date events which produce significant changes in the electric load patrons through the year, the model also consider a three weeks delay in the available information used in forecasts. The model was validated using real electric load data from a specific Colombian region. The results were compared with an auto-regressive model (AR) and an auto-regressive model with exogenous variables (ARX). The general error decay and the good approximation during the atypical time periods, which are difficult to forecast, make it a satisfying model.

Keywords: Forecasting, electric load, artificial neural networks

 

Análisis de bifurcaciones: Estudio comparativo
sobre un sistema generador aislado - barraje infinito
Bifurcation Analysis: Comparative study over a
single machine - infinite bus system

Sandra Milena Pérez Londoño1
Gerard OlivarTost

Fabiola Angulo García


Resumen

En este artículo se presenta la dinámica de un sistema simple conformado por un equivalente generador aislado conectado a un barraje infinito (denominado SMIB, por sus siglas en inglés Single Machine Infinite Bus), el cual presenta un limitador suave en el sistema de excitación. El sistema se somete a diversas condiciones de operación, con el fin de observar el comportamiento del mismo ante la aparición de bifurcaciones de codimensión-dos, específicamente la Zero-Hopf, que consigue ampliar la dinámica del sistema.

Palabras clave: Bifurcaciones, dinámica del sistema de potencia, estabilidad, limitador suave

Abstract

In this paper, the dynamics of a straightforward system which includes a single machine-infinite bus power system (SMIB) with soft-limits in the field excitation control is presented. The system is forced to operate under several conditions for studying its behavior close to codimension-two bifurcation points. We specifically consider the Zero-Hopf bifurcation, which contributes significantly to the system dynamics.

Keywords: Bifurcations, power system dynamics, stability, soft limiter

 

Análisis de las metodologías usadas en la
detección de posiciones dominantes en el
mercado de electricidad mayorista colombiano
Analysis of current practices for detecting
market power in colombia’s wholesale power
market

Camilo Gallego
Harold Salazar
Ramón Gallego

Resumen

En este trabajo se analiza el estado actual de las diferentes metodologías para determinar posiciones dominantes en el mercado eléctrico mayorista Colombiano. Se indica la existencia de una aproximación en el cálculo del Índice de Lerner (IL), principal métrica para estimar poder de mercado, que conlleva en algunos casos a presentarse sobrestimaciones o subestimaciones de este índice. Se proponen varias alternativas con el fin de demostrar distintas maneras para estimar el poder de mercado y subsanar las dificultades encontradas. Los resultados numéricos indican que es preciso revisar cuidadosamente la metodología vigente en el país.

Palabras clave: Posiciones dominantes, mercado eléctrico
colombiano, índice Herfindahl-Hirschmann (IHH), índice de Suministro Residual (ISR), Demanda Residual (DR), índice de Lerner (IL)

Abstract

The current practices for detecting market power in Colombia’s wholesale power market are discussed in this paper. A miscalculation of the Lerner Index, the most common measure of market power, leads to an overestimation or underestimation of market power. Different alternatives to calculate the Lerner Index are proposed in order to have a more accurate estimate of market power. Numerical results indicate that it is necessary to carefully review the current approach in Colombia.

Keywords: Market power, Colombia’s wholesale power market, Herfindahl-Hirschmann Index (IHH), Residual Supply Index (RSI), Residual Demand (RD), Lerner Index (LI)

 

Modelo de Localización dinámica de nodos
logísticos intermedios dentro de zonas seguras en
el contexto de logística focalizada
Dynamic Location Model of Intermediate nodes
within safety zones in focused logistics context

Dusko Kalenatic
Cesar Amílcar López Bello

Leonardo José González
Feizar Javier Rueda Velasco

Resumen

En este artículo se desarrolla un modelo matemático de programación entera mixta que apoya la decisión de localización de múltiples nodos logísticos intermedios en un horizonte temporal en función del desplazamiento de las unidades de combate (nodos de destino). El modelo permite realizar una propuesta de configuración dinámica de la red de suministro dentro del contexto de los sistemas logísticos militares, empleando para ello los conceptos de logística focalizada como última tendencia para su diseño y administración en los escenarios actuales de conflicto. Adicionalmente se presenta como novedad la inclusión de zonas seguras en la localización de los nodos, estas zonas se representan a través de restricciones espaciales que buscan ofrecer garantías de supervivencia, operatividad, continuidad del suministro y flexibilidad en ambientes hostiles.

Palabras clave: Logística focalizada, localización, logística operacional, zonas seguras

Abstract

This paper presents a mixed integer programming model for multiple logistics node location in order to support decision making processes as a function of combat units movement. The model let us to obtain a dynamic configuration for a supply network in operational logistics. With this purpose focused logistics concepts are employed as a last tendency for sustaining military operations. The model offers the possibility of use safety zones modeled as a spatial constrains which pretend to give warranties about survivability, operability, supplies continuity and flexibility in a hostile environment.

Keywords: focused logistics, location, operational logistics,
safety zones

 

Fabricación digital de modelos constructivos:
análisis de equipos y procesos
Digital fabrication of construction models:
analysis of equipments and procedures

Rodrigo García Alvarado

Resumen

Este trabajo plantea una clasificación preliminar de los equipos de fabricación digital, y sus usos posibles en el diseño y ejecución de edificios. Se propone la elaboración de modelos constructivos por cortadoras láser para estudiar posibilidades materiales e industriales. Luego, se plantean estrategias de diseño digital para la elaboración de estos modelos, y se expone el desarrollo de un programa interno en un software de modelación 3D. Finalmente se analizan algunas condiciones de los modelos ejecutados con esta implementación, verificando la revisión de aspectos constructivos en el diseño, así como de optimización e industrialización.

Palabras clave: Construcción, diseño, fabricación digital, modelos, cortadoras láser

Abstract

This paper sets out a preliminary classification of digital fabrication equipment and possible uses in the design and execution of buildings. It proposes the elaboration of construction models by laser cutters in order to study material and industrial possibilities. Digital design strategies for the execution of these models are set out, and the development of an internal script in 3D-modeling software is presented. Finally, several conditions of the elaborated models are analyzed, verifying the constructive issues review on design, as well as, optimisation and industrialization.

Keywords: Construction, Building design, digital fabrication,
models, laser-cutter

 

JMat – Herramienta remota de cálculo y
multiusuario para el aprendizaje basado en
problemas usando Matlab
JMat – Multiuser and remote calculation
software tool for the problem based learning
using Matlab

Bladimir Bacca Cortes
Eduardo Caicedo

José Ramírez


Resumen

JMat es una herramienta de cálculo basada en JAVA y EJS (Easy Java Simulations), con un esquema cliente / servidor, soporte multi–usuario y acceso remoto a Matlab. La aplicación está orientada a brindar a los usuarios una interacción con Matlab usando tres interfaces: Consola de Comandos, donde se invocan remotamente comandos de texto compatibles con Matlab. Espacio de Trabajo y Graficación, donde se mantiene un registro automático de las variables de usuario y se grafican individualmente. Funciones de usuario y Transferencia de Archivos, donde el usuario crea sus funciones, envía y recibe datos hacia y desde el servidor. JMat requiere un acceso a Internet, un servidor remoto donde esté instalado Matlab y un cliente (Navegador WEB o aplicación). No se requiere Matlab en el cliente. JMat está siendo usada actualmente en la Universidad del Valle en los cursos de Control Automático de Procesos, Control Inteligente, Redes Neuronales Artificiales, Procesamiento de Señales y Tratamiento Digital de Imágenes como herramienta para el aprendizaje basado en problemas empleando la plataforma de eLearning de la Universidad del Valle.

Palabras clave: JAVA, EJS, cliente / servidor, Matlab, remoto, multiusuario

Abstract

JMat is a software calculation tool developed on JAVA and EJS (Easy Java Simulations), client/server-based, multiuser support and remote access to Matlab. The main goal of the calculation software tool is to offer to remote users an interaction with Matlab using its three interfaces: Command Console, where users executes Matlab text commands; Work Space and Plotting, where automatically the remote user variables are stored and plotted individually; Functions and File Transfer, where users functions can be created, and data can be send or receive to and from a server. JMat requires an Internet access, a PC server with Matlab installed, and a client (WEB browser or stand-alone application). It is not necessary a Matlab on client side. Actually, JMat is being used at Universidad of Valle in courses like Automatic Process Control, Intelligent Control, Artificial Neural Networks, Signal Processing and Digital Image Processing as a tool for problem-based learning through the University of Valle’s eLearning platform.

Keywords: JAVA, EJS, cliente / servidor, Matlab, remoto, multiusuario

 

Reconstrucción tridimensional de deformaciones
mecánicas superficiales en platinas, basada en la
proyección de franjas
Three-dimensional reconstruction of superficial
mechanical deformations in metallic plates,
based on fringes projection

Diana Margarita Quintero Oliveros
Rodolfo Villamizar Mejía
Edward Yesith Mendoza


Resumen

En este artículo se presenta una metodología para la reconstrucción tridimensional de la superficie de platinas metálicas deformadas, a partir de técnicas no destructivas. Específicamente se utilizó el método óptico de proyección de franjas y el algoritmo de corrimiento de fase para reconstruir tridimensionalmente las superficies con deformaciones, de diferente color y textura. A partir de esta reconstrucción, y mediante tratamiento de imágenes, se realizó el dimensionamiento de la máxima profundidad, longitud y área de los mismos. Los resultados se compararon con las medidas obtenidas con elementos manuales. Con el modelo implementado se alcanzó una resolución de 14 mm (micrómetros) para un área de observación de 12x10 cm2, lo que hace pertinente su uso en la extracción de parámetros de profundidad, diámetro y área de defectos presentes por ejemplo en tubería de transporte de fluidos, para lo cual se podrían calcular adecuadamente parámetros asociados a su integridad usando una prueba no destructiva (END).

Palabras clave: Reconstrucción tridimensional, proyección de franjas, corrimiento de fase, ensayo no destructivo, desenvolvimiento de fase, fase continua

Abstract

This paper presents a methodology for three-dimensional reconstruction of deformed metallic surface plates, by using nondestructive techniques. Specifically, the fringe projection optic method and phase shifting algorithm were used for three-dimensional reconstruction of deformed surfaces with different color and texture. Based on this reconstruction and by using image digital processing, maximum depth, length and area of defect were measured. Resultant measurements were compared with those obtained by using manual elements. In the experiment, a resolution of 14 mm was obtained for an observation area of 12x10 cm2, which makes this approach appropriated for computing depth, diameter and area of defects present for example in oil pipes, and integrity parameters could be adequately computed by using a Nondestructive Testing (NDT).

Keywords: Three-dimensional reconstruction, fringe projection, phase shifting, nondestructive testing, phase unwrapping, continuous phase

 

Vendor Managed Inventory (VMI) en mipymes –
Agrocadena del plátano
Vendor Managed Inventory (VMI) in micro,
small and medium enterprises (MSMEs) –
Plantain agricultural-chain

Jovani Alberto Jiménez Builes
Juan Fernando Ramírez Patiño

Juan José González España


Resumen

Este artículo surge como resultado de una investigación en el tema de Vendor Managed Inventory (VMI) en la cadena productiva de deshidratados de plátano, compuesta por una planta deshidratadora (proveedor) y una granja porcina (cliente), incorporando el costo de transporte del producto como parámetro integral de los costos de inventarios, con el fin de examinar las prácticas de gestión de inventarios antes y después de la implementación de VMI. Se muestra inicialmente la contextualización de la cadena en el ámbito del sector y la agroindustria del plátano en Colombia. Posteriormente, se desarrolla el modelo de coordinación de inventarios, tomando como referencia el modelo propuesto por Yao, et al. [1], el cual se fundamenta en el modelo de lote económico de pedido (EOQ). Se realiza la modelación matemática en los escenarios sin VMI y con VMI, incorporando el costo de transporte del producto al costo total del manejo de inventarios. Los resultados muestran que la adopción de VMI genera ahorros para la cadena integrada y como el costo de transporte resulta ser un elemento individual relevante en la estructura de costos logísticos de la cadena estudiada.

Palabras clave: Inventario administrado por el proveedor, integración de la cadena de suministro, coordinación, costos logísticos, agrocadena del plátano

Abstract

This paper emerges as a research result of the Vendor Managed Inventory (VMI) issue to a dehydrated plantain productive chain, which is composed by a dehydrating plant (supplier) and a pig-raise farm (client), adding the product transport cost as an integral parameter to inventory cost, in order to examine the inventory process practice before and after establishing VMI. Initially a chain contextualization in the field sector and the Colombian plantain agro-industry is shown. Then, the inventory coordination model is formulated taking as reference the model proposed by Yao, et al. [1], which is based on the model of economic batch supplier order. According to the previous information, the mathematical model is then applied with VMI and without VMI, after that, the product transport cost is incorporated to the total cost of management inventory. The result shows that VMI adoption generates savings for the integrated chain and how the transport cost becomes a relevant individual element in the structure for logistics cost of the analyzed chain.

Keywords: Vendor managed inventory, supply chain integration, logistics cost, coordination, plantain agro-chain

 

El variograma y el correlograma, dos
estimadores de la variabilidad de mediciones
hidrológicas
Variogram and correlogram, two proposed
estimators of the hydrological variability
measurement

Alfonso Gutiérrez-López
Aldo I. Ramirez
Thierry Lebel
Oscar Santillán
Carlos Fuentes

Resumen

En este artículo se presenta el análisis de la precipitación diaria de cuatro estaciones climatológicas de Chiapas y Tabasco ubicadas en la cuenca de aportación de la planicie tabasqueña, en el período agosto a noviembre de 2007. En dicho período se generó la gran inundación de Villahermosa y sus alrededores. Los variogramas y correlogramas indican que las precipitaciones
producidas están en efecto fuera de su variación normal.

Palabras clave: Kriging, geoestadística, interpolación espacial,
inundación en Tabasco, precipitación diaria

Abstract

The analysis of daily precipitation data of four climate stations in the Mexican states of Chiapas and Tabasco is presented in this paper. The period from August to November of 2007 was selected because of the big flood that severely affected the city of Villahermosa and its surroundings. The variograms and correlograms indicate that the produced precipitations are in fact far from its normal variability.

Keywords: Kriging, geostatistical, spatial interpolation, Tabasco’s flood, daily precipitation

 

Características morfométricas de un lago de
plano inundable tropical (ciénaga Hoyo Los
Bagres, Colombia)
Morphometric features of a tropical flood plain
lake (Hoyo swamp Los Bagres, Colombia)

Yimmy Montoya Moreno
Fabio Vélez

Néstor Aguirre Ramírez

Resumen

En este artículo se presentan las características morfométricas de La ciénaga Hoyo Los Bagres (Colombia) y las predicciones de carácter teórico derivadas. La ciénaga se caracterizó como un sistema somero con un área considerable respecto al tamaño de la columna de agua, con forma de depresión cónica convexa sin puntos de inflexión en forma en V, con un amplio desarrollo de la línea de costa lo que genera una influencia alta de la cuenca sobre el ecosistema. Presenta un valor alto del fetch y del radio dinámico y una baja profundidad relativa, factores que en conjunto favorecen una amplia pista de acción para el viento, por lo que se espera una baja tendencia a la estabilidad térmica de la columna de agua (polimixis). Desde el punto de vista del estado trófico se la puede considerar como mesotrófica, ya que presenta bajos valores de transparencia y de coeficiente de atenuación lumínica. Presenta diferencias morfométricas respecto al sistema acuático del cual hace parte, por lo que se deduce que cada cuerpo dentro del complejo posee unas características propias, las cuales no quedan definidas con el estudio del cuerpo central.

Palabras clave: Morfometría, ciénaga tropical, batimetría, limnología física, Colombia

Abstract

In this paper the morphometric characteristics of Hoyo swamp’s in Los Bagres (Colombia) and the theoretical predictions made from these characteristics are presented. The swamp was characterized as a shallow system with a large area about the size of the water column, the shape of a convex conical depression without turning points in V shape, with a broad line development coast generating a high influence on the watershed ecosystem. It has a high value of the fetch and the dynamic radius and a low relative depth, factors which together foster wide track action for the wind, so that trend is expected to dip to the thermal stability of the water column (polimixis). From the standpoint of trophic state may be considered as mesotrophic floodplain, as it presents low values of transparency and light attenuation coefficient. It was found that it presents morphometric differences regarding water system which is a part, so it follows that each body within the complex has its own characteristics, which are not defined in the study of the central body.

Keywords: Morphometry, tropical wetland, bathymetry, physical limnology, Colombia

 

Proposal of indexes for fast voltage stability
evaluation of ac/dc transmission systems
Propuesta de indicadores para una rápida
evaluación de la estabilidad de tensión de
sistemas de transmisión ca/cd

Jorge Wilson González
Mohammed Rashwan
Hugo Alberto Cardona
Idi Amín Isaac
Gabriel Jaime López


Abstract

This paper develops voltage stability analysis of ac/dc systems using static and modal indexes. New indexes treatment is proposed to provide more information on requirements for specific network strengths in terms of voltage stability constituting a means to prevent potential issues of high voltage dc transmission system (HVdc), connected to weak ac nodes. The indexes are per unitized and compared for different short circuit ratios (SCR), in a modified IEEE 14 buses network, with a HVdc system connected to its weakest bus. The approach can assist as much for planning as for on-line monitoring of voltage stability in power systems including ac/dc nodes.

Keywords: Voltage stability, HVdc systems, weak networks, stability indexes, SCR

Resumen

En este artículo se desarrolla un análisis de estabilidad de tensión de sistemas ca/cd empleando indicadores estáticos y modales. Se propone un tratamiento novedoso para indicadores de estabilidad de tensión, con el fin de obtener una mayor información sobre los requerimientos en redes de variadas fortalezas, en términos de la estabilidad de tensión. El nuevo tratamiento se ofrece como un medio para prevenir potenciales problemas en redes de transmisión decorriente directa, High Voltage dc Transmission Systems (HVdc), conectados a nodos débiles. Los indicadores son convertidos a por unidad y comparados en diferentes relaciones de corto circuito, Short Circuit Ratios (SCR), en una red modificada tipo IEEE de 14 barras, la cual posee un sistema HVdc conectado en su barra más débil. Los alcances pueden servir tanto para planeamiento como para monitoreo en tiempo real de la estabilidad de tensión en sistemas eléctricos de potencia incluyendo nodos ca/cd.

Palabras clave: Estabilidad de tensión, sistemas HVdc, redes débiles, indicadores de estabilidad, SCR

 

Environmental economic dispatch with fuzzy and
possibilistic entities
Despacho económico ambiental con variables
difusas y posibilitas

Edgar Muela
Janneth Secue


Abstract

In this paper a fuzzy possibilistic model for Environmental Economic Dispatch is presented, in order to consider adequately some involved uncertain variables. The developed model can be viewed as an integrative focus where uncertainty is not considered like a simple decision making parameter but it is analyzed as a criterion decision. Here, a fuzzy possibilistic model looks for reflecting the imprecision, ambiguity, and vagueness present in the analyzed problem. Fuzzy sets and possibility theory are an alternative to do this, because they allow including this sort of imperfect information into the problem.

Keywords: Decision-Making, Environmental, Economic Dispatch, Fuzzy sets, Possibility theory

Resumen

En este documento se presenta un modelo difuso posibilista para el problema del Despacho Económico Medioambiental con el propósito de considerar adecuadamente algunas formas de incertidumbre. El modelo desarrollado puede ser visto como un enfoque integrador, donde la incertidumbre se considera no solo como un simple parámetro en la toma de decisiones, sino fundamentalmente como un criterio de decisión. El modelo propuesto busca presentar adecuadamente la imprecisión, la ambigüedad, y la vaguedad presente en el problema analizado sobre todo la proveniente de la variable ambiental. Los conjuntos difusos y la teoría de posibilidad son una alternativa para lograr este propósito, porque permiten incluir esta clase de información imperfecta en el problema.

Palabras clave: Despacho económico, medio ambiente, conjuntos difusos, teoría de posibilidad, toma de decisión

 

Inspección en aislamientos sintéticos
Inspection on polymeric insulators

Gerardo Montoya
Ramiro Hernández

Isaías Ramírez


Resumen

El presente trabajo describe las principales técnicas de inspección de aislamiento sintético usadas internacionalmente y particularmente en México. Se detallan los hallazgos de una inspección en México donde se encontraron degradaciones de la envolvente que alcanzaron el núcleo del aislamiento y que a simple vista no parecían importantes. Estas erosiones no fueron vistas con binoculares pero sí fueron detectadas con otras técnicas de inspección. A partir del daño encontrado, se describe el proceso de degradación electrolítica del núcleo y posibles alternativas de solución. Por otro lado, el daño sufrido por el núcleo justifica la solicitud de implementar la prueba de ácido como prueba de prototipo para el aislador sintético. En este trabajo se propone una metodología para llevar a cabo esta prueba.

Palabras clave: Aisladores sintéticos, mantenimiento, inspección

Abstract

This paper describes the main techniques used internationally to inspect polymeric insulators. One important experience on the inspection of polymeric insulators in Mexico is shown in detail. A housing degradation was not detected by binoculars, but it was found by other inspection techniques. From the damage found, the electrolytic degradation process on the rod is described. Alternative solutions to avoid the brittle fracture are also shown. On the other hand, the damage detected in the insulator rod shows the necessity to consider the acid test request as a prototype test to evaluate synthetic insulators. A methodology is also proposed for conducting this test.

Keywords: Polymeric insulators, maintenance, inspection

 

Experiencias en la repotenciación de
transformadores de potencia
Repowering of power transformers- experiences

Jaime Andrés Padilla
Héctor Cadavid
César Rincón
Juan Castro


Resumen

En este artículo se presenta la experiencia de repotenciación de un transformador de potencia de 20/25 MVA, 115/34,5 kV, Y/Y/D sumergido en aceite, al incrementar la potencia a 30/35 MVA. Después de un riguroso estudio se concluyó que la opción más eficiente consistía en rediseñar el transformador. Esta experiencia abarca los aspectos metodológicos, pruebas preliminares, rediseño del transformador y cambio del núcleo (construcción de los devanados principales y del devanado de compensación), pruebas finales en fábrica y validación de la metodología desarrollada. La implementación de la metodología se realizó a través de una herramienta computacional y la validación se realizó mediante ensayos en la planta de Industrias Explorer, Duitama, Colombia..

Palabras clave: Transformador, repotenciación, rediseño

Abstract

In this paper, an experience is presented showing repowering an oil-submerged power transformer. The most efficient option is the redesign and repowering a transformer 20/25 MVA, 115/34.5 kV, Y/Y/D to increase the power from 20 to 30/35 MVA. This experience considers methodological aspects, preliminary tests, redesign and construction of main winding and compensation winding; final tests factory and validation of the methodology were carried out.

The implementation of the methodology was conducted through a computational tool and the validation was conducted by testing at the factory laboratory of Industries Explorer, Duitama, Colombia.

Keywords: Transformers, power upgrade, redesign

 

La corrosión atmosférica en sistemas de
transporte de energía eléctrica: modelo de vida
útil y su remuneración en Colombia
Atmospheric corrosion revenue in Colombian
transmission system

Juan David Molina
Fernando Villada
Noé Mesa


Resumen

En el presente trabajo se describe y evalúa el mecanismo regulatorio implementado en Colombia para la remuneración de la corrosión atmosférica sobre la infraestructura de transmisión de energía eléctrica. Se presenta un modelo matemático utilizado para la representación de la corrosión atmosférica y la degradación de los materiales, al igual que la influencia de la vida útil técnica sobre la vida útil regulatoria. Se concluye que para zonas clasificadas como agresivas, el incremento de su administración, operación y mantenimiento (AOM) es superior al que se reconoce por contaminación salina.

Palabras clave: Corrosión atmosférica, regulación, gastos AOM, transmisión de energía

Abstract

This paper describes and evaluates the regulatory mechanism implemented in Colombia for the compensation of atmospheric corrosion on the infrastructure of electric power transmission. Its present the mathematical model used for representation of atmospheric corrosion and degradation materials, plus the
impact of the methodology, as well as the influence of the technical life to the regulatory life. It concluded that for areas classified as aggressive, the increase in AOM is higher than is recognized by salt contamination.

Keywords: Atmospheric corrosion, regulation, MOM costs, transmission system

 

Simulación para la evaluación de una propuesta
de remuneración del servicio de arranque
autónomo en Colombia
Simulation to asses a payment proposal for Black
Start service in Colombia.

Sandra Ximena Carvajal Quintero
Santiago Arango Aramburo


Resumen

Este artículo presenta una propuesta de remuneración para el Servicio complementario de Arranque Autónomo (SAA) en Colombia, la cual consiste en celebrar contratos bilaterales entre los agentes generadores y el administrador del Sistema Interconectado Nacional (SIN). La cantidad de Megawatios (MW) de autoarranque contratada depende de la demanda máxima y de la estabilidad de cada área operativa. Esta propuesta es analizada utilizando una técnica de simulación llamada Dinámica de Sistemas (DS) con el fin de encontrar las consecuencias en el comportamiento de los agentes generadores frente a esta propuesta remunerativa. Los resultados del modelo muestran que la duración de los contratos es fundamental para asegurar la participación necesaria en cada periodo de contratación.

Keywords: Arranque autónomo, dinámica de sistemas, restablecimiento del sistema de potencia, servicios complementarios

Abstract

This article presents a payment proposal for Black-Start Service (BSS), which consists of bilateral procurements between generators and the administrator of the National Interconnected System (SIN). The procurement of Black-Start’s MegaWatt (MW) depends on both the maximum demand and the stability of each operative area. This proposal is analyzed using System Dynamics (SD) in order to assess the impact on the behavior of the generators regarding the payment proposal. The simulation model has a time horizon of 20 years and includes the Contract Time (CT), the contract amount (AC), and the number of agents (NA). Model results show that the procurements duration is essential to ensure the necessary participation in each contract period.

Palabras clave: Ancillary services, black-start, power system restoration, system dynamics

 

 
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