Revista Politécnica

The Suitable Bioindicator for the Detection of Atmospheric Lead From an Experience in Cuenca, Ecuador

Resumen: La alteración ecosistémica debido a metales pesados es uno de los mayores problemas ambientales y de salud pública; generalmente se miden en aire, suelo y agua, pero en menor medida se conoce su incidencia sobre los seres vivos. Este trabajo se enfoca en la concentración de plomo tanto en el aire como en los bioindicadores miel y polen de abejas en Cuenca (Ecuador). Se tomaron muestras de partículas atmosféricas (PM10) en tres sitios de la zona urbana y muestras de miel y polen en 6 sitios distintos, con 3 repeticiones cada una. Se analizó la concentración de plomo mediante espectrofotometría de absorción atómica. En miel, el plomo encontrado está en un rango de 0,033 a 0,08 mg/kg, menor a los límites superiores según la norma del Servicio Nacional de Normalización del Ecuador (INEN): 1 mg/kg, y la norma europea 0,10 mg/kg. Las cantidades de plomo detectadas en polen no sobrepasan los 0,12 mg/kg, siendo inocuo para el consumo, pues, la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) establece que, el consumo máximo de plomo por individuo es de 0,214 mg al día. La densidad de plomo en partículas atmosféricas se estableció en una categoría de 1 x 10-7 a 9 x 10-7 ug/m3, entre los límites instaurados por la Organización Muncial de la Salud (OMS) de 1,5 ug/m3. Se concluye por el índice de Yuen que el polen es un mejor bioindicador de concentración por plomo que la miel y, que existen bajas ocurrencias de este metal en Cuenca, Ecuador.

Abstract: The ecosystem alteration due to heavy metals is one of the biggest environmental and public health problems; generally measured in air, soil and water, but their incidence on living beings is known to a lesser extent. This work focuses on the concentration of lead both in the air and in the bioindicators honey and bee pollen in Cuenca (Ecuador). Samples of atmospheric particles (PM10) were taken at three sites in the urban area and samples of honey and pollen at 6 different sites, with 3 repetitions each. Lead concentration was analyzed by atomic absorption spectrophotometry. In honey, the lead found is in a range of 0.033 to 0.08 mg/kg, less than the upper limits according to the standard of the National Standardization Service of Ecuador (INEN): 1 mg/kg, and the European standard 0.10 mg /kg. The amounts of lead detected in pollen do not exceed 0.12 mg/kg, being safe for consumption, since the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) establishes that the maximum consumption of lead per individual is 0.214 mg a day. The lead density in atmospheric particles was established in a category of 1 x 10-7 to 9 x 10-7 ug/m3, within the limits established by the WHO of 1.5 ug/m3. It is concluded from the Yuen index that pollen is a better bioindicator of lead concentration than honey and that there are low occurrences of this metal in Cuenca, Ecuador.

Smart Nut Dispenser for Customized Production in Industry 4.0

Resumen: Los sistemas tradicionales de producción y manufactura se basan en una producción en masa o en lotes donde los productos poseen las mismas características para todos los clientes. Ante los cambios en las tendencias tecnologías y requerimientos de los clientes, surge la producción personalizada, en la cual el cliente es una fuente de información para la línea de fabricación inteligente. En el presente trabajo, se diseña un dispensador inteligente de frutos secos con el cual los clientes puedan realizar el pedido seleccionando la cantidad en gramos de cuatro tipos de frutos secos. En el sistema se implementa una arquitectura de Internet de las Cosas (IoT) compuesta de tres capas: dispositivos, procesamiento y servicios en la nube. La capa de dispositivos utiliza sensores, actuadores, y mecanismos para la dispensación. La capa de procesamiento de datos en la niebla se realiza mediante las tarjetas electrónicas Arduino Mega y ESP8266. En la capa de servicios en la nube, se desarrolló las interfaces Web para clientes y administradores, estas interactúan permanentemente con una base de datos MySQL. En las pruebas se obtuvo un tiempo máximo de retardo de actualización de datos de 1,3 segundos, el tiempo promedio de llegada de un nuevo pedido fue de 1,7 segundos y un error promedio de 0.8 gramos en la dispensación. El dispensador posee características como flexibilidad al preparar el producto, conectividad, interacción constante con los usuarios, y actualizaciones de estado del sistema en tiempo real que lo integran a las tecnologías usadas en la Industria 4.0.

Abstract: Traditional production and manufacturing systems are based on mass or batch production where products have the same characteristics for all customers. Given the changes in technology trends and customer requirements, personalized production arises, in which the customer is a source of information for the intelligent manufacturing line. In the present work, an intelligent dispenser of mixed nuts is designed in which customers can place the order by selecting the quantity in grams of four types of nuts. The system implements an architecture of Internet of the Things (IoT) composed of three layers: devices, processing, and cloud services. The device layer uses sensors, actuators, and mechanisms in the dispensing system. The processing layer is done by fog computing with the Arduino Mega and ESP8266 electronic cards. In the cloud services layer, the Web interfaces for clients and administrators were developed, these interact permanently with a MySQL database. In the tests, the maximum data update delay time was 1.3 seconds, the average arrival time of a new order was 1.7 seconds, and an average error was 0.8 grams in dispensing. The smart dispenser has features that integrate it with the technologies used in Industry 4.0, such as: flexibility when preparing the product, connectivity, constant interaction with users, and real-time system status updates.

Experimental Evaluation of the Seismic Resistance of Reinforced Concrete Walls with Reduced Thickness in Low-rise Residential Buildings

Resumen: Actualmente en América Latina, la construcción regular de muros de hormigón armado para estructuras de hasta dos plantas es una analogía al método utilizado en los edificios de gran altura. Los muros están diseñados con una doble capa de malla de acero horizontal y vertical. Sin embargo, el uso de refuerzo de doble malla implica una cantidad de acero mucho mayor que la necesaria para los diseños de muros de estructuras de poca altura. Este estudio tiene como propósito realizar pruebas experimentales para evaluar el comportamiento sísmico de muros delgados de concreto armado con un solo refuerzo central. El plan experimental consideró una prueba de 6 muros en una proporción de 1:1. del WSL1 al WSL6, los muros tienen una longitud de 1600 mm (lw), una altura de 1600 mm (hw) y un espesor de 100 mm (tw), todas las muestras se construyeron con una viga superior para aplicar cargas horizontales y una viga inferior para sujetar los muros al suelo. Se ha observado a partir de ensayos experimentales que el comportamiento y falla de los muros se controla mediante el corte. La mayoría de las primeras grietas observadas en la muestra son grietas diagonales. Las variables estudiadas en el análisis de resultados fueron: cuantía de malla de refuerzo, tipo de acero (malla o refuerzo corrugado), cuantía de refuerzos de borde vertical. Además, se analizaron los resultados experimentales para evaluar el efecto del refuerzo de borde, cuantía de mallas soldadas, el tipo de acero y cuantía de armaduras convencionales.

Abstract: Currently in Latin America, the regular construction of reinforced concrete walls for structures up to two stories is analogous to the method used in high-rise buildings. The walls are designed with a double layer of horizontal and vertical steel mesh. However, the use of double mesh reinforcement involves a much larger amount of steel than necessary for low-rise structure wall designs. The objective of this study is to experimentally evaluate the seismic performance of thin reinforced concrete walls with a single central reinforcing mesh. The experimental plan considered a test of 6 walls in a 1:1 ratio. From WSL1 to WSL6, the walls have a length of 1600 mm (lw), a height of 1600 mm (hw), and a thickness of 100 mm (tw), all samples were constructed with a top beam to apply horizontal loads and a bottom beam to hold the walls to the ground. It has been observed from experimental tests that the behavior and failure of the walls are controlled by shear. Most of the first cracks observed in the sample are diagonal cracks. The variables studied in the results analysis were: amount of reinforcing mesh, type of steel (mesh or corrugated reinforcement), and amount of vertical edge reinforcements. Additionally, the experimental results were analyzed to evaluate the effect of edge reinforcement, amount of welded mesh, type of steel, and amount of conventional reinforcements.

Parametric Research of Granular Flow in Silos: A Micro- Mechanical Approach

Abstract: The study of granular materials stored in silos is traditionally conducted with postulates and definitions of the continuum mechanics. Specific interactions of the granular matter into the silo (e.g. contact forces or velocity) are not quantified in this theory. Considering this limitation, the purpose of this research is to study the granular flow of corn particles and their interactions during the silo discharge by means of micro-mechanical methodologies i.e., the discrete element method (DEM). DEM is a numerical technique that allows to model granular assemblies based on their mechanical, physical properties and interactions. In this study, assemblies constructed with representative particles of corn have been developed. Velocity profiles, stresses in the silo walls, force chains and deformations of the bulk are the generated outcomes after running the simulation cases. In conclusion, the repose angle of the stored material plays a starring role in the mechanical response of the granular matter in the silo. Wall stresses, force chains and deformations increased when the silo hopper is lower than the repose angle of the corn granular assembly (27°).

Resumen: El estudio del material granular almacenado en silos se lo ha realizado habitualmente con las formulaciones de la mecánica del medio continuo y los elementos finitos. Sin embargo, existen diversas limitaciones al cuantificar la interacción entre partículas y su comportamiento individual. Por lo tanto, se plantea la utilización del método del elemento discreto (DEM) para evitar las limitaciones intrínsecas de modelos continuos en el análisis del flujo de maíz (materia granular) durante los procesos de descarga en silos. El elemento discreto es una eficaz herramienta mecánico-computacional que permite modelar ensambles granulares al considerar sus propiedades físicas y mecánicas tanto al nivel individual como de conglomerado. En esta investigación, los ensambles diseñados son representaciones numéricas de granos de maíz almacenado en silos. Los resultados de las simulaciones se cuantifican en términos de perfiles de velocidad, cadenas de fuerza, esfuerzos en las paredes del silo, y deformaciones del conglomerado granular. Uno de los principales hallazgos de esta investigación es la importancia del ángulo de reposo del maíz en la descarga de silos ya que los esfuerzos, deformaciones y cadenas de fuerza varían dependiendo de este valor (27°).

Maximum Certainty Principle (N _max ) Theoretical Analysis of a New Probabilistic Invariant with Applications in the Study of Rainstorms in Quito-Ecuador

Resumen:

Abstract:

Supervision and Control System of Gas Dehydration Reboilers: Case of Trains A and B of the Muscar Complex

Resumen: El monitoreo y control del proceso de deshidratación de gas natural a través de los sistemas de supervisión y control de los rehervidores de deshidratación de gas son de gran importancia ya que facilita la eliminación de la humedad y otros contaminantes del gas para hacerlo apto para su uso. En este sentido, la presente propuesta proporciona un sistema de supervisión y control de deshidratación para los rehervidores de deshidratación de gas de la Planta Muscar de Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) que incluye la selección del controlador, el sistema de control, chasis y la integración de los diferentes componentes que la conforman. La automatización del proceso permite optimizar las condiciones del proceso de deshidratación, incluyendo la temperatura, la presión, el flujo de gas, el caudal de agua y los niveles de líquidos. Se desarrollaron las fases: visualizar, conceptualización y definir de la Guía de Gerencia de Proyectos de Inversión de Capital. La propuesta de la nueva arquitectura del sistema de supervisión y control de rehervidores de deshidratación de gas permite el monitoreo continuo de las condiciones del proceso de deshidratación, incluyendo la temperatura, la presión, el flujo de gas, el caudal de agua y los niveles de líquidos, así como también el incremento de los niveles de confiabilidad, minimización los accidentes inesperados y costo de mantenimientos correctivos.

Abstract: The monitoring and control of the natural gas dehydration process through the supervision and control systems of the gas dehydration reboilers are of great importance since it facilitates the removal of moisture and other contaminants from the gas to make it suitable for its use. In this sense, the present proposal provides a dehydration supervision and control system for the gas dehydration reboilers of the Muscar Plant of Petroleums of Venezuela S.A. (PDVSA) that includes: the selection of the controller, the control system, chassis and the integration of the different components that make it up. The automation of the process allows optimizing the conditions of the dehydration process, including temperature, pressure, gas flow, water flow and liquid levels. The visualize, conceptualize and define phases of the Capital Project Management Guide were developed. The proposed new architecture of the gas dehydration reboiler supervision and control system allows continuous monitoring of the dehydration process conditions, including temperature, pressure, gas flow, water flow and liquid levels, as well as increasing reliability levels, minimizing unexpected accidents and corrective maintenance costs.

Analysis of the Delay in the Transmission of Frame Sequence in Wireless Networks of Linear Sensors Using iACK

Resumen: La transmisión confiable con bajo retardo y baja potencia son parámetros que deben cumplirse en el diseño de redes inalámbricas de sensores lineales con múltiples saltos que operan con el protocolo IEEE 802.15.4. Para minimizar el retardo por procesamiento en el nodo debido a la confirmación de la recepción de la trama, se utiliza la confirmación implícita en lugar de la confirmación explícita manteniendo la misma confiabilidad, lo que permite minimizar los retardos de extremo a extremo en redes multisalto con topología lineal con cientos de nodos. Se analiza matemáticamente los retardos cuando un nodo tiene que transmitir o retransmitir secuencias de tramas en topologías lineales utilizando una confirmación implícita y explícita, y se los compara con los resultados obtenidos en un prototipo de red construido para tal efecto. El análisis revela que el uso de la confirmación implícita en la transmisión de secuencias de tramas en topologías lineales disminuye el retardo por procesamiento en el nodo sensor y el retardo de extremo a extremo.

Abstract: Reliable transmission with low delay and low power are parameters that must be met in the design of multi-hop wireless linear sensor networks that operate with the IEEE 802.15.4 protocol. In order to minimize the processing delay in the node due to the confirmation of the reception of the frame, the implicit confirmation is used instead of the explicit confirmation maintaining the same reliability, which allows minimizing the end-to-end delays in multi-hop networks with linear topology with hundreds of nodes. The delays are mathematically analyzed when a node has to transmit or retransmit frame sequences in linear topologies using an implicit and explicit confirmation, and they are compared with the results obtained in a network prototype built for this purpose. The analysis reveals that the use of implicit confirmation in the transmission of frame sequences in linear topologies decreases the processing delay at the sensor node and the end-to-end delay.

Ecological Quality of the Water Supply Basins in the City of Loja - Ecuador

Resumen: La calidad del agua superficial en cuencas con baja oferta y alta demanda de este recurso, debe evaluarse principalmente en países en desarrollo. Sin embargo, por la disponibilidad de recursos, únicamente se ha venido considerando a los parámetros fisicoquímicos para hacerlo, por lo que el relacionar elementos bióticos y abióticos permitirá conocer el estado ecológico, como una lectura más integral de la salud o calidad del ecosistema acuático. Por ello, el objetivo de este estudio fue estimar la calidad ecológica en microcuencas con diverso estado de conservación del suelo y que abastecen con agua para su potabilización en la ciudad de Loja al Sur del Ecuador. Para ello, fueron usados diversos índices bióticos, partiendo desde los más comunes como los índices de diversidad, el índice ABI (Andean Biotic Index) basado en el BMWP (Biological Monitoring Working Party), el EPT (Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera); y el índice de calidad de hábitat SVAP (Stream Visual Assessment Protocol). Los resultados de estos índices ubican a las tres microcuencas que abastecen actualmente de agua (San Simón, El Carmen y Mendieta) con buena calidad; sin embargo, no se deben descuidar sus condiciones de uso, manejo y conservación. Para las dos microcuencas restantes, se estimó una calidad de agua dudosa debido al impacto de ciertas actividades antrópicas que se presentan en ellas. Por esta razón, usar el índice de calidad ecológica (ICE) en cuencas abastecedoras de agua, puede ser muy útil para la gestión integral de cuencas, el ordenamiento territorial, o generar normativa por parte de los gobiernos autónomos descentralizados (GAD) con una visión más holística y prospectiva.

Abstract: The quality of surface water in basins with low supply and high demand for this resource must be evaluated, mainly in developing countries. However, due to the availability of resources, only the physicochemical parameters have been considered to do it, in order that relating biotic and abiotic elements will allow knowing the ecological status, as a more comprehensive reading of the health or quality of the aquatic ecosystem. Therefore, the objective of this study was to estimate the ecological quality in micro-basins with different soil conservation status and that supply water for its purification in the city of Loja in southern Ecuador. For this, various biotic indices were used, starting from the most common as diversity indices, the ABI (Andean Biotic Index) based on the BMWP (Biological Monitoring Working Party), the EPT (Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera); and the habitat quality index SVAP (Stream Visual Assessment Protocol). The results of these indices place the three micro-basins that currently supply water (San Simón, El Carmen and Mendieta), with good quality; however, their conditions of use, management and conservation should not be neglected. For the two remaining micro-basins, a doubtful water quality was estimated due to the impact of certain anthropic activities that occur in them. For this reason, using the ecological quality index (EQI) in water supply basins can be very useful for integral management watersheds, territorial ordering, or to generate regulations by decentralized autonomous governments (DAG), with a more holistic and prospective vision.

Modeling Cloud Infrastructure Provisioning: A Software-as-a-Service Approach

Abstract: Provisioning means making an infrastructure element, such as a server or network device, ready for use. DevOps community leverages the Infrastructure as Code (IaC) approach to supply tools for cloud infrastructure provision. However, each provisioning tool has its scripting language, and managing different tools for several cloud providers is time-consuming and error-prone. In previous work, we presented a model-driven infrastructure provisioning tool called ARGON, which leverages the IaC approach using Model-Driven Engineering. ARGON provides a modeling language to specify cloud infrastructure resources and generates scripts to support cloud infrastructure provisioning orchestration. Since ARGON runs in the Eclipse Desktop IDE, we propose to migrate from an ARGON Desktop to an ARGON Cloud as a Software-as-a-Service approach. On the one hand, we developed a domain-specific modeling language using JavaScript Frameworks. On the other hand, we used a Model-to-Text transformation engine through a REST web service to generate scripts. Finally, we carried out an example by modeling infrastructure resources for Amazon Web Services and then generating a script for the Ansible tool.

Resumen: Aprovisionar significa hacer que un elemento de la infraestructura, como un servidor o un dispositivo de red, esté listo para su uso. La comunidad DevOps aprovecha el enfoque de Infraestructura como Codigo (Infrastructure as Code, IaC) para proporcionar herramientas para el aprovisionamiento de infraestructura en la nube. Sin embargo, cada herramienta de aprovisionamiento tiene su propio lenguaje de secuencias de comandos, y administrar diferentes herramientas para varios proveedores de la nube lleva mucho tiempo y es propenso a errores. En trabajos anteriores, presentamos una herramienta de aprovisionamiento de infraestructura dirigida por modelos llamada ARGON, que aprovecha el enfoque de IaC mediante la Ingeniería de Software Dirigida por Modelos. ARGON proporciona un lenguaje de modelado para especificar los recursos de la infraestructura de la nube y genera scripts para apoyar la orquestación del aprovisionamiento de la infraestructura de la nube. Dado que ARGON se ejecuta en el IDE de escritorio Eclipse, proponemos migrar de un ARGON Desktop a un ARGON Cloud como un enfoque de Software-como-un-Servicio. Por un lado, desarrollamos un lenguaje de modelado especifico de dominio utilizando marcos de trabajo de JavaScript. Por otro lado, utilizamos un motor de transformación de modelo-a-texto a través de un servicio web REST para generar scripts. Finalmente, llevamos a cabo un ejemplo modelando recursos de infraestructura para Amazon Web Services y luego generamos un script para la herramienta Ansible.

Assessment of Parameters of the Generalized Extreme Value Distribution in Rainfall of the Peruvian North

Abstract: The maximum rainfall in the Peruvian north behaves seasonally, concentrating between the first months of the year, however, few studies have analyzed its distribution over time through an analysis of extremes. The objective of the research was to evaluate the parameters of location, scale and shape of the generalized extreme value distribution in maximum rainfall in the Peruvian north corresponding to the Pacific 5 and Pacific 6 hydrological regions. The maximum daily rainfall data available was collected in the climatic stations of both regions, considering a minimum number of 15 years of records per station and a filter based on statistical and visual analysis, for which 138 stations were established. Subsequently, the adjustments were applied to ordinary moments and to linear moments of the generalized extreme value distribution and two types of hypothesis tests were used for each region that helped to validate the similarities of each parameter in both regions. The results show significant differences only in the location parameter, while, when contrasting the altitude, average rainfall and maximum rainfall of each hydrological region it was determined that there are high correlations with the location and scale parameters. Finally, it is concluded that both hydrological regions, the scale and shape parameters show a good performance for both adjustments based on the applied hypotheses and the location parameter showed that the Pacific 6 hydrological region is rainier than the Pacific 5 hydrological region.

Resumen: Las precipitaciones máximas del norte peruano se comportan de una manera estacional, concentrándose entre los primeros meses del año, sin embargo, pocos estudios han analizado su distribución a lo largo del tiempo mediante un análisis de extremos. El objetivo de la investigación fue evaluar los parámetros de ubicación, escala y forma de la distribución generalizada de valor extremo en precipitaciones máximas del norte peruano correspondientes a las regiones hidrológicas Pacífico 5 y Pacífico 6. Se realizó la recolección de datos de precipitaciones máximas diarias disponibles en las estaciones climáticas de ambas regiones, considerando una cantidad mínima de 15 años de registros por estación y un filtro basado en el análisis estadístico y visual, por lo que se estableció 138 estaciones. Posteriormente se aplicaron los ajustes a momentos ordinarios y a momentos lineales de la distribución generalizada de valor extremo y se utilizó dos tipos de prueba de hipótesis para cada región que ayudaron a validar las similitudes de cada parámetro en ambas regiones. Los resultados muestran diferencias significativas sólo en el parámetro de ubicación, en tanto, al contrastar la altitud, precipitación media y precipitación máxima de cada región hidrológica se determinó que existen altas correlaciones con los parámetros de ubicación y escala. Finalmente, se concluye en que ambas regiones hidrológicas los parámetros de escala y forma muestran un buen desempeño para ambos ajustes a partir de las hipótesis aplicadas y el parámetro de ubicación demostró que la región hidrológica Pacífico 6 es más lluviosa que la región hidrológica Pacífico 5.