Enfoque UTE

Análisis de datos y herramientas aplicadas al modelado y simulación de un sistema fotovoltaico en Ecuador

Abstract: This paper presents a research that was carried out for the management of a photovoltaic system in a Microgrid, with applications and the use of tools applied to modeling and computational simulation in the Microgrid laboratory implanted in the facilities of the University of Cuenca (Ecuador). Additionally, through the use of automatic learning techniques, the behavior of the photovoltaic system has been modeled in the study area based on radiation and temperature with very good results. In addition, several applications can be made in real engineering studies such as feasibility, performance analysis, energy estimation, educational models, etc.

Resumen: En el presente trabajo, se realizó una investigación para la gestión de un sistema fotovoltaico en un Microrred, con aplicaciones y el uso de herramientas aplicadas al modelado y simulación computacional en el laboratorio de Microrred implantado en las instalaciones de la Universidad de Cuenca (Ecuador). Además, mediante el uso de técnicas de aprendizaje automático, el comportamiento del sistema fotovoltaico se ha modelado en el área de estudio en función de la radiación y la temperatura con muy buenos resultados. Además, se pueden realizar varias aplicaciones en estudios de ingeniería reales, como la viabilidad, el análisis del rendimiento, la estimación de la energía, los modelos educativos, etc.

Solución eficiente del control predictivo no lineal basado en modelo mediante un método de enumeración restringida

Abstract: This work presents an alternative method to solve the nonlinear program (NLP) for nonlinear model predictive control (NMPC) problems. The NLP is the most computational demanding task in NMPC, which limits the industrial implementation of this control strategy. Therefore, it is important to consider algorithms that can solve the nonlinear program, not only in real time but also guaranteeing feasibility. In this work, the restricted enumeration method is proposed as alternative to solve the NLP for NMPC problems, showing successful results for pH control in a sugar cane process plant. This method enumerates in restricted way a set of final control element possible positions around the current one. Next, it tests all positions in that set to find the best one, taken as the optimization solution.

Resumen: Este trabajo presenta un método alternativo para resolver los problemas de programación no lineal (NLP) del control predictivo no lineal basado en modelo (NMPC). La NLP es la tarea más exigente en computación en NMPC, lo que limita la implementación industrial de esta estrategia de control. Por lo tanto, es importante tener en cuenta los algoritmos que pueden resolver la programación no lineal, no solo en tiempo real sino también garantizando la viabilidad. En este trabajo, se propone el método de enumeración restringida como alternativa para resolver el problema de la NLP en NMPC, mostrando resultados exitosos para el control del pH en una planta de procesamiento de caña de azúcar. Este método enumera de forma restringida un conjunto de posibles posiciones del elemento final de control alrededor de la posición actual. Luego, prueba todas las posiciones en ese conjunto para encontrar la mejor acción de control, tomada como la solución de optimización.

Control ADRC Predictivo utilizando LMI

Abstract: On recent times Active Disturbance Rejection Control has drawn both the attention of industrial and scientific community due to its capability to handle uncertainties and nonlinearities without using an explicit model of the system; on this paper a modification of the ADRC algorithm is presented, first an Extended State Predictor is calculated and later, a controller is built using the LMI approach, the proposal is evaluated through simulations on the Cayley-Rodriguez representation of the Monoaxial satellite.

Resumen: En tiempos recientes, el Control Activo por Rechazo de Perturbaciones (o ADRC por sus siglas en Ingles) ha despertado el interés tanto de la comunidad científica como industrial debido a su capacidad de manejar incertidumbres y no linealidades sin necesitar un modelo explícito del sistema. En este trabajo se presenta una modificación del algoritmo ADRC, primero se construye un Predictor de Estados Extendido para luego, construir el controlador utilizando las Desigualdades Lineales Matriciales, la propuesta es evaluada a través de simulaciones sobre la representación del satélite monoaxial de Cayley Rodriguez.

Control disparado por eventos para un robot manipulador de tres GDL

Abstract: In the classical approach of Time-Triggered Control (TTC), the control signal is updated at each sampling time as well as the system states to be controlled, which could imply a redundancy in the computational calculation as well as in the transfer of information in the regulation objective. On the other hand, the Event-Triggered Control (ETC) approach performs the same task in an asynchronous way, i.e,, it only updates the control signal when a performance requirement is violated and the states are updated at each sampling time. This reduces the amount of computational calculation without affecting the performance of the closed loop system. For this reason, in the present work the ETC is developed for the stabilization of a manipulator robot with three Degree of Freedom (DoF) in the joint space where a Lyapunov Control Function (LCF) is proposed to formulate the event function (e¯), which indicates whether or not is required the control signal updating. Simulation results show the reduction of the updates compared with a TTC.

Resumen: En el enfoque clásico de control disparado por tiempo (del inglés TTC), en cada instante de muestreo se actualiza de manera síncrona la señal de control así como los estados del sistema a controlar, lo que podría implicar en una redundancia en el cálculo computacional así como en la transferencia de información en el objetivo de regulación. Por otro lado, el enfoque de control disparado por eventos (del inglés ETC ) realiza la misma tarea de manera asíncrona, es decir, solo actualiza la señal de control cuando se viola algún requisito de rendimiento y los estados son actualizados en cada instante de muestreo. Esto reduce la cantidad de cálculo computacional sin afectar el rendimiento del sistema en lazo cerrado. Por tal motivo, en el presente trabajo se desarrolla el ETC para la estabilización de un robot manipulador en el espacio articular, donde la función de evento ( ), que indica si se requiere o no actualizar la señal de control, se basa en una Función de Control de Lyapunov (FCL), lo que asegura convergencia asintótica del error a cero. El ETC se verifica en experimentos en simulación, comparando los resultados con una estrategia de control realizada bajo el enfoque TTC.

Modelamiento de orden fraccional de un sistema no lineal electromecánico

Abstract: This paper presents a novel modeling technique for a VTOL electromechanical nonlinear dynamical system, based on fractional order derivatives. The proposed method evaluates the possible fractional differential equations of the electromechanical system model by a comparison against actual measurements and in order to estimate the optimal fractional parameters for the differential operators of the model, an extended Kalman filter was implemented. The main advantages of the fractional model over the classical model are the simultaneous representation of the nonlinear slow dynamics of the system due to the mechanical components and the nonlinear fast dynamics of the electrical components.

Resumen: Este artículo presenta una novedosa técnica de modelamiento dinámico no lineal, basada en derivadas de orden fraccional, para un sistema electromecánico de tipo VTOL. El método propuesto estudia la posibilidad de modelar dinámicamente el sistema electromecánico mediante ecuaciones diferenciales de carácter fraccional realizando una comparación con mediciones reales, de tal forma que con base en estas mediciones y un filtro de Kalman extendido, nosotros logremos estimar los parámetros fraccionales óptimos para los operadores diferenciales fraccionales. La ventaja principal del modelamiento fraccional con respecto al modelamiento clásico, radica en que el primero logra representar mejor las diferentes dinámicas lentas y rápidas presentes en los sistemas electromecánicos debidas a las componentes mecánicas y eléctricas respectivamente.

Diseño concurrente de un mecanismo de rehabilitación de miembro inferior

Abstract: The rehabilitation given by robotic systems is a choice for minimizing the recovery time of a patient and boost their muscular and skeletal capacity on a limb damaged. However, the high cost of these systems limits patients to receive these kind of treatments. The systems of one degree of freedom are a low cost alternative to health care and rehab at home. In this paper, the structural design of an 8-link mechanism for the rehabilitation of lower limbs is performed, based on the approach and solution of an optimization problem in which certain objectives are met, such as dimensional synthesis, and the minimizing of torque to make control easier.

Resumen: La rehabilitación proporcionada por sistemas de robóticos es una alternativa para minimizar el tiempo de recuperación del paciente y potenciar la capacidad musculo-esquelética de la extremidad afectada. Sin embargo, el alto costo de estos sistemas limita a pacientes a recibir su tratamiento. Los sistemas de un grado de libertad son una alternativa a bajo costo para el cuidado de la salud y la rehabilitación en el hogar. En este trabajo se realiza el diseño estructural de un mecanismo de 8 eslabones para la rehabilitación de miembros inferiores a partir del planteamiento y solución de un problema de optimización, en el cual se satisfacen objetivos como son la síntesis dimensional y la minimización el par motor para facilitar el control.

Análisis del Lugar Geométrico de las Raíces de Sistemas de Primer y Segundo Orden Retardados

Abstract: For finite dimensional linear system the root-locus method is well established however for the case of delayed systems the method has some problems due to the transcendental term involved. This work intends to illustrate the problems that arises when a root-locus diagram is performed as well as to develop a Matlab function that provides the root-locus diagram for delayed low order systems. In this way, some comments about the problems that should be tackled to obtain a generalization of the computational method for delayed systems with real m poles and n zeros

Resumen: Para los sistemas lineales de dimensión finita el lugar geométrico de las raíces es un método bien establecido, de cualquier manera para el caso de los sistemas retardados el método tiene algunos problemas debido al término de retardo involucrado. Este trabajo pretende ilustrar los problemas que surgen cuando se realiza el lugar geométrico, así como al desarrollar una función de Matlab que proporcione el lugar geométrico de las raíces para sistemas de bajo orden con retardo. De igual manera, se realizan comentarios acerca de los problemas que deberán ser considerados para obtener una generalización de un método computacional para sistemas con retardo con m polos y n ceros.

Control MPC Tolerante a Fallos Para Calentador Eléctrico

Abstract: MPC Controllers are good achieving zero steady state error even if the controlled system is affected by disturbances. But MPC strategy by itself was not intended to endure proper operation under faulty conditions. Fault tolerant control consist of control algorithms, fault detection and compensation strategies. In this work a MPC controller is implemented using dynamic matrix control strategy. Also a model based residual generator is developed to detect fault occurrence. Artificial neural networks combined with band pass filter allows fault quantification to compensate the MPC behavior under faulty operation. The implemented compensation schema improved the controller's recovery time significantly.

Resumen: Los controladores MPC son buenos eliminando el error de estado estacionario aun si el sistema controlado es afectado por perturbaciones. Pero el MPC no fue pensado para mantener su desempeño bajo condiciones de falla por sí solo. El control tolerante a fallas se compone de algoritmos de control, estrategias de detección y compensación de fallas. En este trabajo se implementó un controlador MPC usando la estrategia de matriz dinámica junto con un generador de residuo basado en modelo para detectar la ocurrencia de una falla en el sistema controlado. La cuantificación de fallas se logró mediante el uso de Redes neuronales artificiales y un filtro pasa banda, lo cual permitió realizar una acción de compensación para mejorar el tiempo de recuperación del sistema ante una falla.

Modelado de la relación entre los estilos de aprendizaje y la calificación obtenida en un curso de nivel universitario

Abstract: Throughout this paper we seek to demonstrate the practicality of obtaining an approximate model of the relationship between a score that determines the learning styles of a student and the results obtained in a specific University-level lecture. The study considered the voluntary participation of over six hundred students from “Escuela Politécnica Nacional” of Ecuador (EPN). The Index of Learning Styles model was used to establish the various learning styles of the students. The analysis of the results considers the linear correlation and the correlation distance.

Resumen: Por medio de este documento se busca demostrar la factibilidad de obtener un modelo aproximado que describa la relación entre un puntaje asignado que caracteriza los Estilos de Aprendizaje de un estudiante y la nota obtenida en una materia de nivel universitario. Para este estudio se contó con la participación voluntaria de alrededor de seis cientos estudiantes de la Escuela Politécnica Nacional de Ecuador (EPN). El Índice de Estilos de Aprendizaje (ILS) se utilizó como modelo para obtener los estilos de aprendizaje de los estudiantes. Para el análisis se utilizó correlaciones lineares y distancia de correlación.

Controlador por modos deslizantes difuso para un robot planar accionado por cuatro cables

Abstract: Cable Direct Driven Robots (CDDRs) are a special class of parallel robots but they are formed by replacing all the supporting rigid links with cables. Compare with traditional robots, these robots are good candidates for performing a wide range of potential applications. A Planar CDDR model is considered in this paper since no rotational move and no moment resistance are required on the end-effector, all 4 cables convene in a single point and the end-effector is modeled as a point mass. The main goal of this paper is to present a new approach in control by developing a Sliding Mode Controller (SMC) with a Fuzzy-PI as sliding surface using Fuzzy logic toolbox in Matlab/Simulink. The tests performed were Step change reference test and Tracking trajectory test to observe the behavior of the cables during the trajectory and the end-effector movement. Simulation was carried out on Planar 4-Cable CDDR to prove the effectiveness of the proposed control law and the results were compared with a PI Controller and a conventional SMC in terms of integral square error (ISE) index. Only the kinematic model of Planar 4-Cable CDDR is considered in this paper.

Resumen: Los Robots accionados por cable (CDDR) son una clase especial de robots paralelos, pero se forman al reemplazar todos los enlaces rígidos de soporte por cables. En comparación con los robots tradicionales, estos robots son buenos candidatos para realizar una amplia gama de aplicaciones potenciales. En este documento se considera el modelo de un robot planar accionado por cables porque no se requieren movimientos de rotación, momentos de resistencia y los cables se reúnen en un solo punto conocido como efector final el cual se modela como una masa puntual. El objetivo principal de este documento es presentar un nuevo enfoque en el control mediante el desarrollo de un controlador por modos deslizantes (SMC) con una superficie deslizante difusa tipo PI utilizando Fuzzy logic toolbox en Matlab / Simulink. Las pruebas realizadas fueron: prueba de cambio de referencia y prueba de seguimiento de trayectoria para observar el comportamiento de los cables durante la trayectoria y el movimiento del efector final. La simulación se llevó a cabo en un robot planar accionado por cuatro cables para probar la efectividad de la ley de control propuesta y los resultados se compararon con un controlador PI y un SMC convencional en términos del índice de la integral del error cuadrático (ISE). Solo el modelo cinemático del CDDR de 4 cables planar se considera en este documento.

Control por modos deslizantes de un sistema de intercambio de calor: validación experimental

Resumen: El control por modos deslizantes (SMC, por sus siglas en inglés) es uno de los métodos de control robusto y no lineal, cuyo procedimiento sistemático de diseño proporciona una solución directa para la entrada de control. El método tiene varias ventajas tales como robustez contra perturbaciones externas y variaciones de parámetros impredecibles. En el presente trabajo se diseñan, validan y comparan dos técnicas de SMC convencionales que usan superficies deslizantes basadas en el error y en la integral del error, respectivamente, para un sistema de intercambio de calor compuesto de un calentador eléctrico de paso, cuyo objetivo de control es regular la temperatura del fluido a la salida del equipo, bajo la influencia de perturbaciones externas, tales como variaciones en el flujo y la temperatura de entrada del fluido, manipulando la corriente eléctrica que pasa por la resistencia del calentador. Los dos algoritmos de SMC son analizados mediante simulaciones numéricas y su desempeño se compara a través de la integral del valor absoluto del error y la integral del valor absoluto de la entrada de control, seleccionándose el mejor para ser probado experimentalmente. Los resultados experimentales indican que el SMC es capaz de cumplir el objetivo de control con un desempeño satisfactorio.

Abstract: Sliding modes control (SMC) is a nonlinear control method with a systematic design procedure that allows to obtain an explicit solution for the control input. This method has some advantages, such as robustness against external disturbances and unpredictable parametric variations. On this work, two conventional SMC techniques, one using the error and other using the error integral, are designed and validated in a heat exchange system composed of a single pass circulation electric heater, whose control objective is to regulate the output temperature of the fluid, under the influence of external disturbances, such as variations in the flow and inflow temperature, manipulating the electric current passing through the heater resistance. The two SMC algorithms are analyzed using numerical simulations and their performance is compared through the integral absolute error and the integral absolute control input, selecting the best one to be tested experimentally. The experimental results indicate that the SMC is capable of fulfilling the control objective with satisfactory performance.

El filtro extendido de Kalman en la estimación del estado dinámico de sistemas eléctricos de potencia

Abstract: The state estimation and the analysis of load flow are very important subjects in the analysis and management of Electrical Power Systems (EPS). This article describes the state estimation in EPS using the Extended Kalman Filter (EKF) and the method of Holt to linearize the process model and then calculates a performance error index as indicators of its accuracy. Besides, this error index can be used as a reference for further comparison between methodologies for state estimation in EPS such as the Unscented Kalman Filter, the Ensemble Kalman Filter, Monte Carlo methods, and others. Results of error indices obtained in the simulation process agree with the order of magnitude expected and the behavior of the filter is appropriate due to follows adequately the true value of the state variables. The simulation was done using Matlab and the electrical system used corresponds to the IEEE 14 and 30 bus test case systems. State Variables to consider in this study are the voltage and angle magnitudes.

Resumen: La estimación de estado y el análisis de flujo de carga son tópicos muy importantes en el análisis y control de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP). Este artículo describe la estimación de estados usando el Filtro Extendido de Kalman (EKF) y el método de Holt para linealizar el modelo del proceso y entonces calcular el índice de error del rendimiento del filtro como un indicador de su exactitud. Además, este índice de error calculado puede ser usado como una referencia en posteriores estudios de comparación entre diferentes metodologías usadas en la estimación de estados en SEP tales como el Unscented Filtro de Kalman, el Ensemble Filtro de Kalman, métodos de Montecarlo, y otros. Los resultados del índice de error obtenidos en el proceso de simulación están de acuerdo al orden de magnitud esperado y el comportamiento del filtro es adecuado ya que sigue adecuadamente al valor verdadero de las variables de estado. La simulación fue realizada usando Matlab y el sistema eléctrico usado corresponde a los sistemas de prueba IEEE de 14 y 30 barras. Las variables de estado a considerar en este estudio son la magnitud del voltaje.

Potencial de plantas acuáticas para la remoción de coliformes totales y Escherichia coli en aguas servidas

Resumen: En el Ecuador, muchas comunidades dependen del agua superficial no tratada como la principal fuente de agua potable y estas se encuentran contaminadas con coliformes fecales y Escherichia coli. El objetivo de esta investigación fue encontrar plantas acuáticas con potencial de remover E. coli y coliformes totales de agua contaminada. Se realizaron muestreos en: el Río Guayas, el Recinto Aguas Frías y el Estero Peñafiel donde se seleccionaron las especies: Azolla caroliniana Willd, Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L., Salvinia auriculata Aubl. y Lemna minor L. Las plantas se reprodujeron in vitro y se realizaron bioensayos para verificar su capacidad de remover E. coli y coliformes. También se determinaron los parámetros fitoquímicos: temperatura, pH y sólidos totales disueltos. Los ensayos se realizaron por triplicado en agua con fertilizante y se inoculó una cepa de referencia E. coli ATCC25922. Al transcurrir siete días se determinó la carga bacteriana remanente y se obtuvo un porcentaje de remoción de E. coli en comparación al control del 99% para A. caroliniana, E. crassipes y Lemna sp., mientras que para P. stratiotes y S. auriculata fue del 100% (p = 0.027). Una vez evidenciado el potencial de estas especies para remover las bacterias, se realizaron ensayos con aguas servidas en los cuales S. auriculata y A. caroliniana lograron el 100% de remoción de las coliformes y E. coli (p = 0.003). Se sugiere el uso de S. auriculata y A. caroliniana para el tratamiento de las aguas.

Abstract: In Ecuador, most communities rely on non-treated surface water as their main drinkable water source. In most cases, the water source is contaminated with fecal coliforms and Escherichia coli. This research is intended to find aquatic plants with the ability to remove the overall coliforms and E. coli from contaminated water. Aquatic plants were taken in Rio Guayas, Recinto Aguas Frias and Estero Peñafiel, and the following species were selected to carry out the experiment: Azolla caroliniana Willd, Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L., Salvinia auriculata Aubl. and Lemna minor L. specimens of these plants were grown in vitro to verify their capacity and ability to remove E. coli and the coliforms using a bioassay method. Physico-chemical parameters were also tested, such as: temperature, PH levels and total dissolved solids. This experiment was developed in water and using a method inoculating a referential E. coli ATCC25922 strain. After 7 days the remaining bacterial percentage was determined, and it was noted a capacity of 99% of E. coli removal for A. caroliniana, E. crassipes and L. minor, and 100% for P. stratiotes and S. auriculata (p = 0.027). Once the potential of bacterial removal of these plants were proved, test were executed in wastewater, resulting in a 100% removal of coliforms and E. coli for S. auriculata and A. caroliniana (p = 0.003). After the results obtained in this experiment, it is recommended to use S. auriculata and A. caroliniana as a strategy for treatment and removal of bacteria from contaminated water.

Parámetros de calidad de cuatro tipos de formulaciones a base de Trichoderma asperellum y Purpuricillium lilacinum

Resumen: El género Trichoderma y en menor grado Purpureocillium, han sido estudiados ampliamente por sus propiedades como microorganismos benéficos y su eficacia en el control de enfermedades. Sin embargo, la eficacia biológica, no es la única medida que se considera al momento de formular un microorganismo; la viabilidad, la pureza y la concentración en la formulación, son características importantes para asegurar el éxito en campo. El propósito de este estudio fue probar distintos tipos de formulaciones (gránulos, polvos, líquidos) registrar su comportamiento en el tiempo, utilizando las variables viabilidad, concentración y pureza para seleccionar las mejores formulaciones en función de estos parámetros. Como resultado se obtuvo que los bioformulados a base de T. asperellum presentaron mayor estabilidad durante el almacenamiento, siendo más estables las formulaciones sólidas secas en comparación con los productos líquidos. En los formulados para P. lilacinum, se observó que la presentación de polvos mojables muestran la concentración y la estabilidad más alta en el tiempo.

Abstract: The genus Trichoderma and to a lesser extent Purpureocillium, have been studied extensively for their properties as beneficial microorganisms and their effectiveness in disease control. However, biological efficacy is not the only parameter considered when formulating a microorganism; viability, purity and concentration in the formulation are important characteristics to ensure success in the field. The aim of this study was to access different types of formulations (granules, powders, liquids) to record their behavior over time, using the variables viability, concentration and purity to select best formulations based on these parameters. As a result, it was obtained that the bioformulates based on T. asperellum showed greater stability during storage, with dry solid formulations being more stable in comparison with liquid products. In terms of the P. lilacinum formulations, it was observed that the presentation of wettable powders showed the highest concentration and stability over the time.

Análisis de macroinvertebrados bentónicos e índices biológicos para evaluar la calidad del agua del Río Sardinas, Chocó Andino Ecuatoriano

Resumen: Se realizó un análisis de la entomofauna acuática del Río Sardinas, en las épocas lluviosa y seca de 2018, usando macroinvertebrados como bioindicadores ambientales, los mismos que fueron recolectados con red Surber, red de patada y colecta manual, en cinco puntos a lo largo del río. En laboratorio fueron clasificados e identificados a niveles de clase, orden y familia. Se analizó su riqueza (S) y abundancia (N), así como la calidad ambiental aplicando los índices BMWP/Col, EPT y un Análisis de Componentes Principales PCA. Se recolectaron un total de 526 individuos pertenecientes a 5 clases, 13 órdenes y 38 familias; 31 en época lluviosa y 30 en época seca. La familia más abundante en lluvias fue Leptophlebiidae, 34 especímenes (12,8%); en la estación seca, la más representativa fue Chironomidae con 45 individuos (17,2%). En la estación lluviosa el punto 2 tuvo mayor riqueza S15. En la estación seca P1, S18. Los puntos P4 - P5 presentaron mediana calidad (BMWP/Col=69-94) y un EPT de 56 en lluvias y 38 en estación seca. En este estudio se determinó el estado ecológico del Río Sardinas con base a su abundancia, riqueza, índices BMWP/Col, EPT y la influencia de los parámetros físico-químicos mediante un PCA.

Abstract: An aquatic macroinvertebrates community analysis was made at Sardinas River, in the rainy and wet seasons of April and July, 2018, using macroinvertebrates as environmental bioindicators, these were collected with Surber net, kick net and hand collection, in five points along the river. In laboratory they were classified and identified as class, order and family. They were studied by analysis of richness (S) and abundance (N). The environmental quality was determinate applying the BMWP/Col, EPT indices and Principal component analysis. A total of 526 individuals belonging to five class, 11 orders and 36 families were collected, 31 families in rainy season and 30 in dry season. The most abundant family in rainy season was Leptophlebiidae, 34 specimens, 12,8%. In dry season, the most representative was Chironomidae with 45 individuals, 17.2%. In rainy season the points 2 had greater richness S15 and in the dry season P1, S18, P3 - P5 presented medium quality water (BMWP/Col = 69-94) and an EPT of 56 wet season and 38 dry season. This study determined the ecological status of Sardinas river through abundance, richness, BMWP/Col, EPT index and Physico-chemical parameters using a PCA.

Descubriendo patrones de comportamiento entre contaminantes del aire: Un enfoque de minería de datos

Resumen: La contaminación atmosférica afecta tanto a la salud humana como al medio ambiente. Por esta razón, gestores ambientales y urbanos centran sus esfuerzos en el monitoreo de contaminantes del aire. En ese contexto, es necesaria información completa de apoyo al proceso de toma de decisión a fin de mejorar la calidad de vida en zonas urbanas. Por lo tanto, es importante obtener conocimiento tanto de niveles de concentración de los contaminantes como de asociaciones entre estos. Basado en el proceso estándar Cross-industry para minería de datos, el presente artículo presenta un enfoque que lleva a identificar correlaciones e incidencias entre los contaminantes más nocivos en la Región Andina: Ozono, Monóxido de carbono, Dióxido de azufre, Dióxido de nitrógeno y Material Particulado. El presente artículo también describe un experimento usando un conjunto de datos de la estación de monitoreo de la ciudad de Cuenca, Ecuador ubicada en la Región Andina. Los resultados muestran que el enfoque propuesto es efectivo para extraer conocimiento útil de apoyo a la evaluación de la calidad del aire en zonas urbanas. Además, este trabajo proporciona un punto de partida para futuras aplicaciones de minería de datos en el contexto de contaminación atmosférica en la Región Andina.

Abstract: Air pollutants affect both human health and the environment. For this reason, environmental managers and urban planners focus their efforts in monitoring air pollution. In this context, complete information is required to support the decision-making process to improve the quality of life in urban zones. Hence, it is important to extract knowledge not only on concentration levels but associations between air pollutants. Based on the Cross-industry standard process for data mining, this paper presents an approach which leads to identify correlations and incidence between the most harmful pollutants in the Andean Region: Ozone, Carbon monoxide, Sulfur dioxide, Nitrogen dioxide and, Particulate material. This paper describes an experiment using a real dataset from a monitoring station in Cuenca, Ecuador located in the Andean region. The results show that the proposed approach is effective to extract knowledge useful to support the evaluation of air quality in urban zones. In addition, this approach provides a starting point for future data mining applications for the analysis of air pollution in the context of the Andean region.

Evaluación del extracto obtenido como lixiviado de fibra de coco Cocos nucifera como bioestimulante en la remediación de un suelo contaminado con petróleo

Resumen: Se evaluó el uso del extracto obtenido como lixiviado de la fibra de coco (Cocos nucifera) como bioestimulante para la remediación de un suelo de sabana contaminado con petróleo pesado. Mediante procedimientos estandarizados, se obtuvieron las principales características del extracto, el petróleo y el suelo. El suelo se contaminó con 100 mL de petróleo pesado por kilogramo. Se establecieron cuatro unidades experimentales de 1 kg cada una, dejándose la primera como patrón sin tratamiento y tres tratadas con extracto en proporciones de 50, 100 y 150 mL, cada una con tres réplicas distribuidas al azar. Se dejaron las unidades en condiciones controladas de laboratorio y se determinó el porcentaje de aceites y grasas y el pH cada 7 días mediante las normas EPA 9071b y ASTM D4972, hasta cumplir con lo establecido en la norma venezolana Decreto 2635. Se concluyó mediante un análisis ANOVA Factorial, que tanto el volumen de extracto aplicado como el tiempo de exposición ejercen influencia estadísticamente significativa sobre los porcentajes de aceites y grasas y el pH con nivel de confianza de 95%. Todas las unidades de suelo tratadas con extracto alcanzaron el valor límite establecido en el Decreto 2635 a los 28 días.

Abstract: The use of the extract obtained as a leaching of the coconut fiber (Cocos nucifera) as a biostimulant for the remediation of a savanna soil contaminated with heavy oil was evaluated. Through standardized procedures, the main characteristics of the extract, oil and soil were obtained. The soil was contaminated with 100 mL of heavy oil per kilogram. Four experimental units of 1 kg each were established, leaving the first as a pattern without treatment and three treated with extract in proportions of 50, 100 and 150 mL, each with three replicates distributed at random. The units were left under controlled laboratory conditions and the percentage of oils and fats and the pH were determined every 7 days by means of the EPA 9071b and ASTM D4972 standards, until complying with the Venezuelan standard Decree 2635. It was concluded by means of a Factorial ANOVA analysis, that both the volume of extract applied and the exposure time exert a statistically significant influence on the percentage of oils and fats and the pH with 95% confidence level. All soil units treated with extract reached the limit value established in Decree 2635 at 28 days.

Análisis de la metodología para determinación de tarifas en servicio de transporte comercial de taxis convencionales y ejecutivos

Resumen: Un eficiente servicio de transporte permite a una sociedad progreso económico y mejora en la calidad de vida. Parte de la planificación es la determinación de tarifas para servicio de taxi, pues así se puede garantizar la rentabilidad del oferente y un buen servicio al usuario. En Ecuador, la Agencia Nacional de Tránsito establece una metodología que considera la oferta de kilómetros y los costos de operación. Sin embargo, dicha metodología no establece cómo levantar la información que alimenta al modelo, pudiendo este vacío generar sesgos y subjetividades. Este estudio busca detectar deficiencias en la metodología, y sugerir los cambios pertinentes como alternativa a la misma, para ello se considera un enfoque mixto, que no solo considere encuestas sino también instrumentación y tecnología para medir consumo de combustible, desgaste de neumáticos, distancia recorrida y número de pasajeros. Desarrollado el análisis de la metodología se propuso un nuevo enfoque de levantamiento de información; y para validar el mismo se aplicó a un cantón del país, con ello se pudo obtener tarifas que representan de mejor manera la realidad del sector en análisis.

Abstract: An efficient transport service allows a society to have economic progress and improves quality of life. Part of this structure is the issue in the determination of pricing the service of it, thus, the incomes of the offeror and good service to the user can be guaranteed. In Ecuador, the National Traffic Agency establishes a methodology that considers the offer of kilometers and operating costs. However, this methodology does not establish how to get and analyse the information that feeds the model, this aspect can generate biases and subjectivities at the time to define the rate. This study seeks to detect deficiencies in the methodology and suggest the relevant changes as an alternative to it, for this a mixed approach is considered, which not only considers surveys but also instrumentation and hi-technology to measure fuel consumption, tire wear, distance traveled and number of passengers. Once the analysis of the methodology was developed, a new approach to information gathering was proposed; and to validate, an experiment was applied to a canton of the country, with this it was possible to obtain rates that better represent the reality of the sector under analysis.

Estudio del rendimiento dinámico de un motor Otto utilizando mezclas de dos tipos de gasolinas “Extra y Súper”

Resumen: En el presente estudio se determina el rendimiento de un motor ciclo Otto, utilizando gasolina Súper (92 octanos), Extra (87 octanos) y mezclas con estas dos gasolinas, la primera con 50%V de cada tipo, mientras que la segunda con un valor en volumen de 70% de Súper con 30%V de Extra. Se utilizó un dinamómetro para obtener las curvas de potencia y torque, la mezcla Súper 50%V con Extra 50%V obtuvo un mayor valor de potencia con 81.3 HP, la gasolina Súper obtuvo un mayor valor de torque con 89.2 lb-ft. Con las pruebas dinámicas en ruta se midió el consumo de combustible, resultando menor el consumo con la gasolina Súper. Mediante pruebas dinámicas con el equipo ASM y un analizador de gases, se midieron las emisiones de gases contaminantes (CO, CO2, HC y NOx). En el ciclo ASM 2525 se midió CO, HC y NOx siendo la gasolina Súper, Extra y la mezcla Súper 50%V con Extra 50%V respectivamente las menos contaminantes y en el ciclo ASM 5015 siendo la gasolina Súper, Extra y la mezcla Súper 70%V con Extra 30%V respectivamente las menos contaminantes. En la prueba estática de gases, las emisiones bajas resultaron con la gasolina Súper.

Abstract: The purpose of this study is to compare and examine the performance of an engine, using gasoline with 92 octanes (Super), 87 octanes (Extra) and two volume mixtures of these two types of gasoline, the first one had 50% of volume of each type, the second one had a volume value of 70% of Super with 30% of Extra. To evaluate the performance of the engine, a dynamometer was used to obtain the characteristics curves of power and torque, a gas analyzer was used to determine the level of emission of pollutant gases from the engine (CO, CO2, HC, y NOx), finally an homologated cycle was carried out to measure fuel consumption. The mixture of Super 50% with Extra 50% obtained a higher power value with 81.3 HP, the Super gasoline obtained a higher torque value of 89.2 lb-ft, in cycle ASM 2525, the CO, HC and NOx were measured, the Super gasoline, Extra gasoline and the mixture of 50% of each gasoline were the least polluting ones, in cycle ASM 5015, CO, HC and NOx were measured, Super gasoline, Extra and the Super 70%V mixture with Extra 30%V respectively were less polluting, in the static gas test the least polluting was Super.

Evaluación energética y exergética en un motor de combustión interna ciclo Otto de 1.6L

Resumen: El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el comportamiento de un motor de combustión interna de ciclo Otto mediante el balance de energía y exergía para la valorización de su rendimiento, considerando como caso de estudio un motor de 1.6 L. El cálculo energético se desarrolló en una ruta previamente caracterizada a una velocidad constante de 50 km/h y 90 km/h. Tras una investigación de tipo experimental, con base en observación y medición, además de métodos de inducción, deducción y síntesis, se determinó, dentro de las principales conclusiones, que el análisis del balance energético y exergético permite conocer el rendimiento real de un motor de combustión interna. Mediante este análisis, se determinó que el motor estudiado presenta un rendimiento energético promedio de 27.57 % para una velocidad de 50 km/h, mientras que el flujo de exergía total del sistema es 22 %, no existiendo diferencia significativa con los resultados de eficiencia a 90 km/h.

Abstract: This paper aimed to evaluate the behavior of an Otto Cycle internal combustion of a 1.6 L engine measuring its performance by the energy and exergy balance. The energy calculation was developed in a previously set route at a constant speed of 50 km/h and 90 km/h. It was determined, that the analysis of the energy and exergy balance contributes to recognize the performance of an internal combustion after the experimentation based on observation, measurement, methods of induction, deduction and synthesis. Also, it was resolved that the engine has an average energy efficiency of 27.57 % for a speed of 50 km/h, while the total exergy flow of the system is 22 %. Therefore, there is no significant difference with the efficiency results at 90 km/h.