Ingenius. Revista de Ciencia y Tecnología

Analysis of the Hfo-1234ze as an Ecological Alternative In Domestic Refrigeration

Resumen La refrigeración de alimentos es un proceso esencial en los hogares, por lo que un refrigerador doméstico se convierte en un electrodoméstico indispensable. Siendo este uno de los mayores consumidores de energía eléctrica y de contaminación por el refrigerante que ocupa para su funcionamiento, es importante buscar alternativas que mejoren este proceso. En este estudio se pretende implementar un HFO, el R12354ze, como alternativa ecológica en la refrigeración doméstica, en respuesta a las demandas ambientales para reducir el cambio climático y el deterioro de la capa de ozono. Mediante un análisis termodinámico y de transferencia de calor con simulaciones del ciclo de refrigeración y el comportamiento del fluido en el intercambio de calor utilizando software especializado y CFD, se presenta al HFO como una alternativa aceptable logrando parámetros de refrigeración en rango entre 5 % - 8 % de diferencia con refrigeradores comunes utilizados actualmente, con un costo ambiental de hasta un 99 % más bajo, sin alterar su eficiencia energética. Aprovechando las propiedades del HFO en el ciclo de refrigeración se logra mejorar el coeficiente de desempeño del ciclo de refrigeración en un 12%.

Abstract Food refrigeration is an essential process in homes, and thus a home refrigerator becomes an indispensable appliance. Being this one of the biggest consumers of electrical energy and contamination due to the refrigerant used for its operation, it is important to look for alternatives that improve this process. This study aims to implement the HFO, R12354ze as an ecological alternative in domestic refrigeration, in response to environmental demands to reduce climate change and deterioration of the ozone layer. Through a thermodynamic and heat transfer analysis, simulating the cooling cycle and the behavior of the fluid in heat exchange using specialized software and CFD, the HFO is presented as an acceptable alternative achieving cooling parameters which are between 5% and 8 % different from common refrigerators currently used, with an environmental cost up to 99% lower, without altering their energy efficiency. Taking advantage of the properties of the HFO, it is possible to improve the coefficient of performance of the cooling cycle by 12%.

Impact of oversampling algorithms in the classification of guillain-barré syndrome main subtypes

Resumen El síndrome de Guillain-Barré es un trastorno neurológico donde el sistema inmune del cuerpo ataca al sistema nervioso periférico. Esta enfermedad es de rápida evolución y es la causa más frecuente de parálisis del cuerpo. Existen cuatro variantes de SGB: polineuropatía desmielinizante inflamatoria aguda, neuropatía axonal motora aguda, neuropatía axonal sensorial aguda y síndrome de Miller-Fisher. Identificar el subtipo de SGB que el paciente contrajo es determinante debido a que el tratamiento es diferente para cada subtipo. El objetivo de este estudio fue determinar cuál algoritmo de sobremuestreo mejora el rendimiento de los clasificadores. Además, determinar si balancear los datos mejoran el rendimiento de los modelos predictivos. Aplicamos tres métodos de sobremuestro (ROS, SMOTE y ADASYN) a la clase minoritaria, utilizamos tres clasificadores (C4.5, SVM y JRip). El rendimiento de los modelos se obtuvo mediante la curva ROC. Los resultados muestran que balancear el dataset mejora el rendimiento de los modelos predictivos. El algoritmo SMOTE fue el mejor método de balanceo en combinación con el clasificador JRip para OVO y el clasificador C4.5 para OVA.

Abstract Guillain-Barré Syndrome (GBS) is a neurological disorder where the body’s immune system attacks the peripheral nervous system. This disease evolves rapidly and is the most frequent cause of paralysis of the body. There are four variants of GBS: Acute Inflammatory Demyelinating Polyneuropathy, Acute Motor Axonal Neuropathy, Acute Sensory Axial Neuropathy, and Miller-Fisher Syndrome. Identifying the GBS subtype that the patient has is decisive because the treatment is different for each subtype. The objective of this study was to determine which oversampling algorithm improves classifier performance. In addition, to determine whether balancing the data improves the performance of the predictive models. Three oversampling methods (ROS, SMOTE, and ADASYN) were applied to the minority class. Three classifiers (C4.5, SVM and JRip) were used. The performance of the models was obtained using the ROC curve. Results show that balancing the dataset improves the performance of the predictive models. The SMOTE Algorithm was the best balancing method, in combination with the classifier JRip for OVO and the classifier C4.5 for OVA.

Design and construction of a batch reactor with external recirculation to obtain biodisel from residual oil frying under subcritical conditions

Resumen Se diseña y construye un reactor discontinuo para obtener biodiésel a partir de aceite de fritura en condiciones subcríticas con la intención de reducir el tiempo de reacción al mínimo posible. El proceso de diseño se centra en la selección del material y la verificación de su resistencia mediante un análisis FEM a partir de un diseño experimental DOE. Se consideran tres niveles de presión, temperatura y espesor de pared, respectivamente, y un factor categórico material a dos niveles. Los resultados obtenidos permiten determinar que el material apropiado para la manufactura del reactor es acero inoxidable 304 con un factor de seguridad de diseño de 1. Para el proceso de construcción del sistema es necesario también la selección de todos los componentes complementarios. Las pruebas finales de funcionamiento muestran que es posible obtener el biocombustible en el reactor discontinuo con un grado de conversión del 88 % de manera segura en un rango de 5 a 8 minutos.

Abstract A batch reactor was designed and built to obtain biodiesel from frying oil under sub-critical conditions, with the purpose of reducing the reaction time to the minimum possible. The design process is focused on the selection of the material and the verification of its resistance by means of a FEM analysis from a Design of Experiments (DOE). Three levels of pressure, temperature and wall thickness, respectively, and a material categorical factor at two levels were considered. The results obtained were that the appropriate material for manufacturing the reactor is 304 stainless steel with a design safety factor of 1. For constructing the system it was also necessary to select all the complementary components. The final operation tests showed that it is possible to safely obtain the biofuel in the batch reactor with a degree of conversion 88%, in a range of 5 to 8 minutes.

Prediction algorithm of fuel consumption for anhydrous ethanol mixture in high-altitude cities

Resumen En la presente investigación se obtiene un modelo matemático de predicción del consumo específico de combustible en un motor ciclo Otto de 1,4 litros con inyección electrónica sin hacer modificaciones, al usar como combustible mezclas de gasolina con concentraciones a partir de 0 %, 25 %, 50 %, 75 % y 100 % en volumen de etanol anhidro. Para el análisis de los resultados se realizó un diseño de experimento de mezcla reticular simplex lattice, el cual se sometió a un ciclo de conducción urbano de la ciudad de Cuenca a 2558 m s. n. m., en un banco de potencia de rodillos. La adquisición de datos y la obtención del algoritmo fueron a través de un análisis de métodos estadísticos descriptivos. La validación del algoritmo se realizó por medio del análisis de residuos. Como resultado principal se cuenta con un modelo matemático, el que permite predecir el consumo de combustible del motor, para rangos de concentración de etanol del 0 % al 100 % en la gasolina sin la necesidad de realizar pruebas reales.

Abstract In the present research work, a mathematical model is obtained for predicting specific fuel consumption in a 1.4-liter Otto cycle engine with electronic injection without making modifications, when using as fuel gasoline mixtures with concentrations in volume of 0%, 25%, 50%, 75% and 100% of anhydrous ethanol. For the analysis of results, a simplex lattice reticular mixture experiment design was carried out, which was subject to an urban driving cycle in the city of Cuenca at 2558 m above sea level in a roller power bank. The data acquisition and the development of the algorithm were carried out through an analysis of descriptive statistical methods. The validation of the algorithm was performed through residual analysis. As a main result, there is a mathematical model that enables predicting the engine fuel consumption, for ranges of ethanol concentration from 0% to 100% in the gasoline without needing to conduct real tests.

Algorithms for Table Structure Recognition

Resumen Las tablas son una manera muy común de organizar y publicar datos. Por ejemplo, en el Internet se halla un enorme número de tablas publicadas en HTML integradas en documentos PDF, o que pueden ser simplemente descargadas de páginas web. Sin embargo, las tablas no siempre son fáciles de interpretar pues poseen una gran variedad de características y son organizadas en diferentes formatos. De hecho, se han desarrollado muchos métodos y herramientas para la interpretación de tablas. Este trabajo presenta la implementación de un algoritmo, basado en campos aleatorios condicionales (CRF, Conditional Random Fields), para clasificar las filas de una tabla como fila de encabezado, fila de datos y fila metadatos. La implementación se complementa con dos algoritmos para reconocer tablas en hojas de cálculo, específicamente, basados en reglas y detección de regiones. Finalmente, el trabajo describe los resultados y beneficios obtenidos por la aplicación del algoritmo para tablas HTML, obtenidas desde la web y las tablas en forma de hojas de cálculo, descargadas desde el sitio de la Agencia Nacional de Petróleo de Brasil.

Abstract Tables are widely adopted to organize and publish data. For example, the Web has an enormous number of tables, published in HTML, embedded in PDF documents, or that can be simply downloaded from Web pages. However, tables are not always easy to interpret due to the variety of features and formats used. Indeed, a large number of methods and tools have been developed to interpreted tables. This work presents the implementation of an algorithm, based on Conditional Random Fields (CRFs), to classify the rows of a table as header rows, data rows or metadata rows. The implementation is complemented by two algorithms for table recognition in a spreadsheet document, respectively based on rules and on region detection. Finally, the work describes the results and the benefits obtained by applying the implemented algorithm to HTML tables, obtained from the Web, and to spreadsheet tables, downloaded from the Brazilian National Petroleum Agency.

Analisys of the efficiency of a conventional ventilated brake disc compared to a hyperventilated disc by machining

Resumen Este estudio tiene como finalidad rediseñar un disco de freno ventilado a un disco hiperventilado para comparar las diferencias de temperatura y distancias de frenado, para ello se instaló un sistema de monitoreo en el vehículo, que consistió en la implementación de dos sensores de temperatura ubicados cerca de cada disco y una tarjeta de adquisición de datos. Con la implementación de los discos hiperventilados se pudo disminuir la temperatura generada por la fricción del frenado. Se realizó el monitoreo de valores de temperaturas que se producen entre los discos al momento de frenar. Para obtener los valores de temperaturas de los discos de frenos, se realizaron pruebas de ruta con diferentes tipos de discos: discos ventilados en las dos ruedas frontales, discos hiperventilados en las dos ruedas frontales y discos mixtos. En los discos mixtos van un disco ventilado en rueda delantera derecha y uno hiperventilado en rueda delantera izquierda. Mediante visualización de datos en tiempo en los discos de freno se pudo concluir que los hiperventilados poseen una mejor disipación de calor ya que presentan una mejor ventilación. A partir de todos los resultados de las pruebas de rutas obtenidas, se pudo visualizar el comportamiento de temperatura en los discos al momento de frenar y se evidenció que los discos hiperventilados tienden a calentarse menos que los normales, llevando con esto a disminuir el tiempo y distancia de frenado.

Abstract Databases are usually the main targets of an attack, specifically for the information that they store, since, according to Druker, information is power. In this work vulnerability tests are performed of the database of an ERP software developed in APEX 5. For this purpose, FOSS tools are used to test and analyze vulnerabilities of databases, identifying that sessions used by ERP based on Oracle APEX are carried out randomly, and besides are generated again at particular times. It is therefore concluded that, with the tests applied and the updates of SQLMAP to the date of the experiment, it has not been possible to vulnerate the ERP software with SQL injection techniques. By displaying time data of the brake discs, it was possible to conclude that hyperventilated discs have better heat dissipation, since they have better ventilation. From all the results obtained on the route tests, it was possible to visualize the temperature behavior in the discs at the moment of braking and it was evidenced that hyperventilated discs tend to heat up less than normal discs, thus leading to a decrease in time and stopping distance.

Evaluation of a fmcw radar as a teaching tool in the automotive and telecommunications engineering careers

Resumen En las últimas décadas los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) han evolucionado hasta estar disponibles en gran parte de los vehículos fabricados hoy en día; mantener actualizada la enseñanza en esta área es de vital importancia. Este artículo presenta un radar de onda continua modulado en frecuencia que trabaja en la banda de 24 GHz ISM. El propósito es evaluar su desempeño e idoneidad para usarse como herramienta didáctica en la enseñanza en las carreras de Ingeniería Automotriz y de Telecomunicaciones con énfasis en las asignaturas de Matemáticas y Telecomunicaciones con escenarios factibles de encontrar en los laboratorios universitarios. Para ello se describe el escenario de medición, así como el hardware, el firmware y un algoritmo genérico implementado en MATLAB basado en transformadas rápidas de Fourier para obtener mapas RangeDoppler que permiten junto con el algoritmo CFAR mejorar la detección de objetos al comparar con la detección a partir de un nivel fijo. Se presentan resultados que demuestran que la exactitud y precisión del radar se encuentran dentro de los parámetros para un radar de corto alcance para vehículos, encontrándose, además, una herramienta con gran potencial didáctico, con la cual los estudiantes pueden comprender las aplicaciones que hoy tienen las matemáticas en el ámbito de las telecomunicaciones, especialmente en radares que sirven a sistemas ADAS.

Abstract In recent decades, advanced driver-assistance systems (ADAS) have evolved to be available in much of the vehicles manufactured today; it is very important to keep teaching in this area up-to-date. This paper presents a frequency modulated continuous wave radar that works in the 24 GHz ISM band. The purpose of this work is to evaluate its performance and suitability to be used as a didactic tool in teaching in the automotive and telecommunications engi-neering careers with an emphasis on the mathematics and telecommunications subjects, under scenarios feasible to be found in university labs. For this pur-pose, the measurement scenario is described, as well as the hardware, firmware and a generic algorithm implemented in MATLAB based on fast Fourier transforms to obtain Range-Doppler maps that allow, in conjunction with the CFAR algorithm, to improve detection of objects when compared to the detection from a fixed level. The results presented demonstrate that the accuracy and precision of the radar are within the parameters for a short-range radar for vehicles, also finding a tool with great didactic potential with which students can understand today´s applications of mathematics in the field of telecommunications, especially in radars that serve ADAS systems.

Numerical simulation of the under-expanded flow in the experimental conical nozzle helios-x

Resumen Estudios numéricos del campo de flujo para toberas convergentes-divergentes con longitud de garganta, han reportado fluctuaciones del flujo con ondas de choque oblicuo en la sección de la garganta, para la condición de flujo sobre-expandido. Sin embargo, para otras condiciones del flujo, para un mismo tipo de tobera, el conocimiento es limitado. En el presente trabajo, el objetivo es determinar el comportamiento del flujo en la longitud de garganta y en la divergente, para una tobera cónica experimental clasificada como Helios-X, para la condición de flujo sub-expandido. Se realizaron simulaciones numéricas 2D del campo de lujo con el código ANSYS-Fluent versión 12.1, aplicando el modelo RANS. Se emplearon las ecuaciones gobernantes para el flujo compresible, conservación de la masa, cantidad de movimiento, energía y de estado; así como, para la turbulencia el modelo SSTk − ω de Menter y para la viscosidad en función de la temperatura la ecuación de Sutherland. En la sección de la garganta, adyacente a la pared,el flujo presentó fluctuaciones, en la simetría axial el flujo presentó una aceleración escalonada; en la sección divergente, el flujo se desaceleró en cierta región, sin embargo, el flujo salió de la tobera a velocidad supersónica ligeramente mayor de Mach 3. Se concluye que en la sección de la longitud de garganta se presenta un patrón de flujo, así como, en la sección divergente.

Abstract Numerical studies of the flow field for convergentdivergent nozzles with throat length, have reported fluctuations of the flow with oblique shock waves in the throat section, for the overexpanded flow condition. However, for other flow conditions, for the same type of nozzle, knowledge is limited. In the present work, the objective is to determine the behavior of the flow in the throat length and in the divergent, for an experimental conical nozzle classified as Helios-X, for the underexpanded flow condition. 2D numerical simulations of the flow field were performed with the ANSYS-Fluent version 12.1 code, applying the RANS model. The governing equations for compressible flow, conservation of mass, momentum, energy, and state were used; as well as, for turbulence, the Menter SSTk − ω model and for the viscosity as a function of temperature the Sutherland equation. In the section of the throat adjacent to the wall the flow exhibited fluctuations; in the axial symmetry the flow showed a stepped acceleration; in the divergent section the flow slowed in a certain region; however, the flow exited the nozzle at a supersonic speed slightly greater than Mach 3. It is concluded that in the throat length section there is a flow pattern, as well as in the divergent section.

Reduciendo la brecha de seguridad del IoT con una arquitectura de microservicios basada en TLS y OAuth2

Resumen El Internet de las cosas es una de las tendencias más prometedoras en la actualidad. La rapidez de su adopción, sin embargo, ha provocado ciertas brechas críticas en la seguridad de los sistemas involucrados. Este proyecto analizó el problema de seguridad de una manera amplia, pero enfocándose en entornos de tipo hogar inteligente, donde el uso de dispositivos con tecnologías ampliamente heterogéneas genera problemas en la autenticación con múltiples servicios, y en la confidencialidad de los datos, si la red llegara a verse comprometida. Para atacar estos problemas, se juntaron tecnologías de última generación como OAuth2 y TLS, entre otras, junto a una metodología arquitectural de microservicios de acoplamiento ligero, para generar una arquitectura IoT segura y de amplio alcance, respaldada y validada por una implementación de referencia. La división en capas funcionales permite que tanto los dispositivos y sensores fijos como aquellos móviles, puedan acoplarse al sistema de manera transparente y fluida. El esquema de seguridad estructurado en tres niveles incrementales permite que cada equipo pueda integrarse al que mejor se adapte tanto a sus recursos computacionales como al tipo de información que debe entregar o consumir. Los resultados muestran la flexibilidad de la solución y la solidez del esquema de seguridad presentado.

Abstract The Internet of Things has emerged as one of the most promising trends today. The speed of its adoption, however, has caused certain gaps. Amongst the most critical there is the one related with the security of the systems involved. This project addressed the security problem in a broad way but focusing on smart-home environments, where the use of devices with widely heterogeneous technologies and multiple services, generates problems with authentication and with the confidentiality of the data, if the network is compromised. To tackle these problems, state-of-theart technologies such as OAuth2 and TLS, among others, were put together, along with an architectural methodology of lightly coupled microservices. As a result, a secure and broad range IoT architecture was built, backed up and validated by a reference implementation. The division into functional layers enables both fixed and mobile devices and sensors, to get connected into the system transparently and fluently. The security scheme structured in three incremental levels enables a better device integration, at the level that best adapts to its computing resources and the type of information it shares. The results show the flexibility of the solution and the robustness and novelty of the security scheme presented.

Vulnerability analysis with sqlmap applied to APEX5 context

Resumen Las bases de datos son usualmente los principalesobjetivos de un ataque, específicamente por la información que en ella reside, ya que, de acuerdo con Druker, la información es poder. En este trabajo se realizan las pruebas de vulnerabilidad de la base de datos de un software ERP desarrollado en APEX 5. Para ello, se utilizan herramientas FOSS de prueba y análisis de vulnerabilidades de bases de datos, identificando que las sesiones que utiliza ERP basada en Oracle APEX son realizadas de manera aleatoria y que, además, son nuevamente generadas en determinados momentos. Se concluye que, con las pruebas aplicadas y las actualizaciones de SQLMAP a la fecha del experimento, no se ha conseguido vulnerar el software ERP con técnicas de inyección SQL.