Ingenius. Revista de Ciencia y Tecnología

Rapid Convective Deposition at Nanoscale of Active Composite Materials for the Manufacture of Organic Field-Effect Transistors

Resumen Transistores orgánicos de efecto de campo basados en un material compuesto han sido fabricados por medio de la técnica de deposición convectiva rápida. La fabricación fue llevada a cabo bajo condiciones ambientales (aire, luz y humedad). En todos los casos, los transistores fabricados muestran un claro comportamiento de efecto de campo con características de semiconductor tipo-p, y exhiben movilidades en el orden de 10−2 cm2/V.s, totalmente comparables con transistores obtenidos por evaporación térmica del mismo material activo. La técnica de deposición demuestra que se pueden obtener dispositivos con alta reproducibilidad y que en todos los casos muestran una baja tensión umbral de alrededor 1 V. Por lo tanto, se demuestra que la deposición convectiva rápida puede ser usada para la fabricación de transistores orgánicos de efecto de campo sobre áreas amplias, con indicadores de reproducibilidad entre dispositivos y alta estabilidad en condiciones ambiente.

Abstract Organic field-effect transistors based on composite materials has been manufactured using the rapid convective deposition technique. The manufacturing was carried out under environmental conditions (air, light and humidity). All manufactured transistors show a typical field-effect behavior with features of a p-type semiconductor, and exhibit field-effect mobilities around 10-2 cm2/V.s, fully comparable with transistors manufactured using thermal evaporation of the same active material. The deposition technique demonstrates that devices may be manufactured with high reproducibility and in all cases with a low threshold voltage of approximately 1V. Therefore, it is demonstrated here that rapid convective deposition can be used to manufacture organic fieldeffect transistors on large surface areas, showing high reproducibility among devices and high stability at environmental conditions

Evaluation of an experimental induced ignition engine under different gasoline

Resumen El motor de combustión interna de encendido provocado es una máquina térmica que permite obtener una potencia mecánica a partir de la energía química de un combustible. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el desempeño de un motor de combustión interna mediante el balance de energía y exergía, bajo el uso individual de las tres gasolinas comercializadas en el Ecuador (súper, extra y ecopaís). La metodología experimental consistió en la puesta en marcha bajo el uso individual de las gasolinas hasta alcanzar su máxima potencia a una velocidad de giro del motor, donde se tomaron mediciones de temperatura, consumo específico del combustible y la relación aire combustible para un tiempo de tres minutos. Los resultados muestran una eficiencia energética de 11,31 % para gasolina súper, 10,75 % para gasolina extra y 10,39 % para gasolina ecopaís. En lo relacionado a la eficiencia exergética se estableció un 58,81 % para la gasolina súper, 58,89 % para la gasolina extra y un 59,19 % para la gasolina ecopaís. Los resultados permiten concluir que existe un potencial exergético de mejoramiento que puede ser una oportunidad para aumentar la eficiencia energética.

Abstract The internal combustion engine with provoked ignition is a thermal machine that enables obtaining mechanical power from the chemical energy of a fuel. The objective of this work was to evaluate the performance of an internal combustion engine through the balance of energy and exergy, under the individual use of the three types of gasoline sold in Ecuador (Super, Extra and Ecopais). The experimental methodology consisted of starting the engine with the individual use of gasoline until reaching its maximum power at engine speed, and taking measurements of temperature, specific fuel consumption and air-fuel ratio during 3 minutes. Results show an energy efficiency of 11.31% for the Super gasoline, 10.75% for the Extra gasoline and 10.39% for the Ecopais gasoline. Regarding exergy efficiency, 58.81% was established for the Super gasoline, 58.89% for the Extra gasoline and 59.19% for the Ecopais gasoline. Results enable us to conclude that there is an exergy potential for improvement that may be an opportunity to increase energy efficiency.

Convergence and nuances of Net Neutrality in South America.

Resumen El Internet se ha convertido en la plataforma definitiva para la convergencia, estrechamente asociada con las redes, la tecnología y los medios, debido a su arquitectura abierta y no discriminatoria. La convergencia en las telecomunicaciones es impulsada por ideas, ideologías y políticas de manera progresiva y cíclica, lo que genera más avances tecnológicos, cambios en el mercado, los negocios y las políticas. Como respuesta a la convergencia, la neutralidad en la red busca regular la relación entre los proveedores de servicios de Internet y los usuarios para evitar prácticas discriminatorias y asegurar un Internet abierto como plataforma de innovación, desarrollo económico y acceso a la información para todos. El objetivo de este trabajo es analizar el desarrollo de la convergencia en el sector de las telecomunicaciones y el avance de las políticas de neutralidad en la red en América del Sur, con cinco casos específicos utilizando un enfoque empírico cualitativo. Dentro de los hallazgos, se identifican diferentes enfoques para legislar la neutralidad en la red, controversias sobre los niveles de compromiso con los principios, ambigüedad para la aplicación efectiva de las reglas y acuerdos comerciales que en la práctica violan la neutralidad de la red.

Abstract The Internet has become the ultimate platform for convergence, closely associated with network, technology, and media, due to its open and nondiscriminatory architecture. Convergence in telecommunications is propelled by ideas, ideologies, and policies progressively and cyclically, bringing further technological advancement, market, business, and policy changes. As a response to convergence, net neutrality seeks to regulate the relationship between Internet service providers and users to avoid discriminatory practices and ensure the openness of the Internet as a platform for innovation, economic development, and access to information for all. The objective of this work is to analyze the development of convergence in the telecommunications sector and the progress of net neutrality policies in South America, with five specific cases using a qualitative empirical approach. Within the findings, we identify different approaches for legislating net neutrality, controversies concerning the levels of commitment to the principles, ambiguity for effective enforcement of the rules, and commercial arrangements that in practice violate net neutrality.

Support to the human talent subsystems, selection and recruitment from an expert system. Case study

Resumen La gestión de talento humano es un factor fundamental en el éxito de las organizaciones. La inclusión en el entorno laboral de las personas con discapacidad ha ayudado a potenciar sus cualidades y a aprovechar su talento. Muchos de los sistemas de gestión de talento humano carecen de directrices para el reclutamiento y selección de una persona con discapacidad, es por eso por lo que el presente trabajo muestra el estudio realizado a estos dos procesos indicando los factores que influyen en la asignación o no de un cargo, donde de cada candidato es considerando el nivel y tipo de discapacidad, nivel de estudios, experiencia, capacitación entre otros aspectos, enfocándose en la tarea de aplicar técnicas de aprendizaje supervisado que nos permitan clasificar a un candidato con discapacidad para un puesto de trabajo como apto o no y técnicas de aprendizaje no supervisado como el clustering que nos ayuda a definir patrones ocultos en los datos si los hubiera. El resultado obtenido del estudio nos presenta varias técnicas de clasificación y la selección de la más adecuada para el conjunto de datos en cuestión, igualmente mediante técnicas de aprendizaje no supervisado se determina cuántos clústeres representativos se identifican en los datos. No se busca que se integren las personas a través de las discapacidades, sino todo lo contrario, que se integren las personas por medio de la potencialidad de todas sus capacidades.

Abstract Human talent management is a key factor in the success of organizations. The inclusion of people with disabilities in the work environment has helped to enhance their qualities and harness their talent. Many of the human talent management systems lack guidelines for the recruitment and selection of a person with a disability, this is why this work shows the study carried out on these two processes indicating the factors that influence the allocation or not of a position, where for each candidate it is considered the level and type of disability, level of education, experience, training among other aspects, focusing on the task of applying supervised learning techniques that enable us to classify a candidate with a disability as suitable or not for a job, and unsupervised learning techniques such as clustering that helps us define hidden patterns in the data, if any. The result obtained from the study presents some classifications techniques and the selection of the most appropriate one for the available dataset. It is not sought to integrate people through their disabilities, but quite the opposite, to integrate people based on the potential of all their abilities.

Evaluation of the dynamic properties of a 2D-frame (MDOF) in a shake table

Resumen Hoy en día, el estudio de la dinámica estructural es fundamentalmente teórico con acceso a ciertas simulaciones vía software, sin embargo, este proyecto intenta que el estudiante pueda entender y observar de manera física las respuestas dinámicas de modelos experimentales. Estos modelos corresponden a pórticos planos de múltiples grados de libertad, que están sometidos a aceleración en la base, la cual es generada por una mesa vibratoria. Los resultados obtenidos se compararán con teóricos. Estos fueron obtenidos basándose en la descomposición modal y en el método de Newmark para el cálculo de la respuesta dinámica, considerando variación lineal en la aceleración de cada piso. La aplicación generada, ATH Dynamic Responses, proporcionó las respuestas teóricas, mediante una interfaz gráfica amigable para el usuario. Los modelos experimentales están constituidos por dos materiales: acero inoxidable (parantes) y láminas de acrílico (pisos), y fueron ensayados sobre una mesa vibratoria. La adquisición de datos se realizó mediante acelerómetros que se colocaron en cada piso y sobre la mesa vibratoria, fueron corregidos, tanto por línea base como con el filtro pasa bajo. Los resultados obtenidos muestran que la instrumentación con una mesa vibratoria y adquisición de datos con acelerómetros proporcionan valores muy similares a los teóricos en cuanto a respuestas dinámicas y propiedades modales.

Abstract At present, the study of structural dynamics is mainly theoretical with access to certain simulations through software, however, this project attempts that the student may understand and physically observe the dynamic responses of experimental models. These models correspond to 2D - frames with multiple degrees of freedom that are subjected to acceleration in the base; this acceleration is generated by a Shake Table II, and the results obtained will be compared with theoretical results. These theoretical results were obtained based on modal decomposition and Newmark’s method for calculating the dynamic response, considering the linear variation in the acceleration of each floor. The application developed, ATH Dynamic Responses, provided the theoretical responses through a graphical interface friendly for the user. The experimental models are constituted by two materials: stainless steel for frame legs and acrylic sheets for floors; these were tested on a Shake Table II”. The data was acquired using accelerometers that were placed in each floor and in the shake table, and they were corrected both by baseline and with the low pass filter. The results obtained show that the instrumentation with the Shake Table II and the data acquisition with accelerometers provide results similar to the theoretical ones regarding dynamic responses and modal properties.

Influence of the Zinc Chromate coating on the corrosion of ASTM A-500 and galvanized A-500 steel exposed into a salt fog corrosion chamber

Resumen En esta investigación se ha analizado la influencia del recubrimiento de cromato de zinc en la corrosión del acero ASTM A-500 y A-500 galvanizado expuesto en una cámara de niebla salina acorde a la norma ASTM B117. Se realizaron dos métodos de limpieza superficial antes de la aplicación del recubrimiento, según las normas SSPC-SP-3 y SSPC-SP-5, una limpieza mecánica y otra con chorro presurizado. Las probetas se introdujeron en la cámara con tiempos de exposición de 200, 250 y 350 h. Se utilizaron diferentes equipos para registrar información que fue utilizada en el cálculo de la velocidad de corrosión. Con evaluaciones visuales, utilizando las normas ASTM D-610 y ASTM D-714, se determinó el grado de corrosión de las probetas y la frecuencia de ampollas, respectivamente. Se comparó los materiales sin recubrimiento y los dos métodos de limpieza superficial. Los resultados obtenidos han demostrado que el acero galvanizado presentó una menor velocidad de corrosión.

Abstract In this research work it has been analyzed the influence of the Zinc chromate coating on the corrosion of ASTM A-500 and galvanized A-500 steels exposed in a salt spray corrosion chamber, according to the ASTM B117 Standard. Two surface cleaning methods were used prior to applying the coating, considering the SSPC-SP-3 and SSP-SP-5 standards, namely a mechanical cleaning and a blast cleaning. The samples were put into the chamber with exposure times of 200, 250 and 350 h. Different equipment were used for recording the information that was used to calculate the corrosion rate. Through visual assessments according to the ASTM-D610 and ASTM D-714 standards, the corrosion degree and the blistering frequency, respectively, were determined. The materials without coating and coated after the two surface cleaning methods were compared. The results obtained have demonstrated that galvanized steel exhibited a lower corrosion rate.

Transfer Learning for Binary Classification of Thermal Images

Resumen La clasificación de imágenes térmicas es un aspecto clave en el sector industrial, debido a que suele ser el punto de partida en la detección de fallos en equipos eléctricos. En algunos casos, esta tarea se automatiza mediante el uso de técnicas tradicionales de inteligencia artificial, mientras que en otros, es realizada de manera manual, lo cual puede traer consigo altas tasas de error humano. Este artículo presenta un análisis comparativo entre once arquitecturas de transfer learning (AlexNet, VGG16, VGG19, ResNet, DenseNet, MobileNet v2, GoogLeNet, ResNeXt, Wide ResNet, MNASNet y ShuffleNet) mediante el uso de fine-tuning, con la finalidad de realizar una clasificación binaria de imágenes térmicas en una red de distribución eléctrica. Para ello, se dispone de una base de datos con 815 imágenes, divididas mediante la técnica tipo hold-out 60-20-20 y validación cruzada con 5-folds, para finalmente analizar su rendimiento mediante el test de Friedman. Luego de los experimentos, se obtuvieron resultados satisfactorios con exactitudes superiores a 85 % en diez de las arquitecturas previamente entrenadas. Sin embargo, la arquitectura que no se entrenó previamente presentó una exactitud baja; concluyéndose que la aplicación de transfer learning mediante el uso de arquitecturas previamente entrenadas es un mecanismo adecuado en la clasificación de este tipo de imágenes, y representa una alternativa confiable frente a técnicas tradicionales de inteligencia artificial.

Abstract The classification of thermal images is a key aspect in the industrial sector, since it is usually the starting point for the detection of faults in electrical equipment. In some cases, this task is automated through the use of traditional artificial intelligence techniques, while in others, it is performed manually, which can lead to high rates of human error. This paper presents a comparative analysis between eleven transfer learning architectures (AlexNet, VGG16, VGG19, ResNet, DenseNet, MobileNet v2, GoogLeNet, ResNeXt, Wide ResNet, MNASNet and ShuffleNet) through the use of fine-tuning, in order to perform a binary classification of thermal images in an electrical distribution network. For this, a database with 815 images is available, divided using the 60-20-20 hold-out technique and cross-validation with 5-Folds, to finally analyze their performance using Friedman test. After the experiments, satisfactory results were obtained with accuracies above 85 % in 10 of the previously trained architectures. However, the architecture that was not previously trained had low accuracy; with this, it is concluded that the application of transfer learning through the use of previously trained architectures is a proper mechanism in the classification of this type of images, and represents a reliable alternative to traditional artificial intelligence techniques.

Simplified Model of a Grid-Connection Interface Based on Power Electronic Converter for Grid Studies in Dynamic Regime

Resumen El cambio de paradigma experimentado por los sistemas eléctricos a nivel mundial ha propiciado una participación masiva de nuevos agentes energéticos: generación, almacenamiento y consumo. En la mayoría de los casos, estos agentes están dotados de convertidores electrónicos de potencia (CEP) para verter su energía a la red. Esta realidad ha impulsado el desarrollo de modelos analíticos muy sofisticados y detallados de CEP para estudiar el impacto de su interacción con la red en un entorno de simulación. No obstante, cuando se trata de estudiar redes de gran dimensión o con sus componentes desagregados, la enorme carga computacional requerida para simular un modelo detallado podría suponer una limitante para la realización de tales estudios. En este artículo se propone el diseño de un modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en CEP, útil para estudios de red mediante MATLAB/Simulink®. El modelo está concebido para representar, con una precisión numérica razonable, el comportamiento dinámico que tendrían ciertas variables eléctricas de interés de un modelo detallado y, al mismo tiempo, para conseguir una reducción significativa del tiempo de cómputo. Un análisis comparativo de los resultados numéricos, las dinámicas generadas y el tiempo de convergencia de los dos modelos permite validar la propuesta. Estos hitos conseguidos permiten cumplimentar los objetivos planteados en esta investigación.

Abstract The paradigm change experienced by worldwide power systems has led to a massive participation of new energy agents: generation, storage, and consumption. In most cases, these agents are equipped with power electronic converters (PEC) to incorporate their energy to the grid. This reality has motivated the development of highly sophisticated and detailed PEC analytical models that accurately represent their dynamics and enable to study their impact on the grid in a simulation environment. However, when it comes to studying large-scale power systems or with all their components disaggregated, the huge computational burden required to simulate a detailed model could make these studies unfeasible. This paper proposes the design of a simplified model of a grid-connection interface based on PEC for power system analysis using MATLAB/Simulink®. The model is designed to represent, with reasonable numerical accuracy, the dynamic behavior of certain electrical variables of interest that would produce a detailed model and, at the same time, to achieve a noticeable reduction in the computation time. A comparative analysis of the numerical results, the dynamics generated, and the convergence time achieved by the two models enable to validate the proposal. These milestones make it possible to fulfill the objectives of this research.

Influence of homogenization preceding to cold-rolling on the microstructure of the AA-3003

Resumen La aleación de aluminio AA3003 proveniente de colada continua posee una microestructura que afecta significativamente su uso potencial en aplicaciones de ingeniería. Este trabajo estudia los efectos de la homogeneización sobre la microestructura del AA3003 con trabajo en frío. Se estudiaron seis condiciones combinando las variables: condición inicial (con y sin homogeneizado) y cantidad de trabajo en frío. Se evaluaron todas las condiciones mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, combinadas con técnicas de electrones retrodispersados y espectroscopía de dispersión de rayos X. Los resultados sugieren que, para ambas condiciones iniciales, las fases secundarias presentes son Al6(Mn,Fe) y α-Al(Mn,Fe)Si. La homogeneización causó la disolución y precipitación de los dispersoides, la esferoidización de las partículas primarias y permitió que la variación del tamaño de las partículas secundarias fuese mínima durante el trabajo en frío. Además, se obtuvo que las fases secundarias están compuestas de partículas primarias y secundarias, que difieren en su contenido de Fe y Mn, lo que resulta en una relación Mn/Fe más baja para las partículas primarias (0,57 para la condición recibida y 0,80 para la condición homogeneizada), mientras que los dispersoides tienen una mayor relación Mn/Fe (1,56 después de la homogeneización). La homogenización aumentó la ductilidad y redujo la probabilidad de agrietamiento del material durante el trabajo en frío, lo cual se evidenció en los resultados obtenidos de resistencia, dureza y ductilidad.

Abstract The aluminum alloy AA3003 produced by a direct chill continuous casting process has a microstructure that significantly affects its potential use in engineering applications. This work studies the effects of the homogenizing heat treatment on the microstructure of AA3003 with cold working. Six conditions were studied, combining the variables initial condition (with and without homogenizing) and amount of cold working. All conditions were evaluated by means of optical and scanning electron microscopy, in combination with backscattered electrons and energy dispersive X ray spectroscopy techniques. Results suggest that for both initial conditions, the secondary phases present are Al6(Mn,Fe) and α-Al(Mn,Fe)Si, which vary in number, size, and shape. The homogenization caused the dissolution and precipitation of dispersoids, in addition to the spheroidization of primary particles, and minor variation of the size of secondary particles during cold working. Secondary phases are composed of primary and secondary particles, which differ in their Fe and Mn content, resulting in a lower Mn/Fe ratio for the primary particles (0,57 for the as-received condition and 0,80 for the homogenized condition), whereas the dispersoids have a higher Mn/Fe ratio (1,56 after the homogenization). Homogenization increased ductility and reduced the likelihood of cracking during cold working. This was evidenced by the results obtained for strength, hardness, and ductility.

Numerical analysis of flow pattern map of R600a in a collector/evaporator of a solar-assisted heat pump

Resumen En la presente investigación se detallan los mapas de patrones de flujo que se generan en una tubería horizontal de un colector/evaporador componente de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar, utilizando el refrigerante R600a como fluido de trabajo. El estudio se realizó en una tubería de 3,8 mm de diámetro interno y 1000 mm de longitud, las velocidades de masa variaron entre 197,59 y 267,26 kg·m−2 ·s −1, el flujo de calor entre 72,83 y 488,27 W·m−2 , durante las pruebas experimentales se presentó una radiación solar incidente entre 0 y 652,9 W·m−2 . Se consideró para el análisis la correlación de Wojtan, Ursenbacher y Thome, el modelo utilizado no requiere de cálculos iterativos, además, plantea un análisis detallado de las diferentes zonas presentes a lo largo de la tubería, evidenciando una mayor precisión en los resultados. Las zonas predominantes en los resultados de este estudio son intermitente, anular y secado, encontrados en las cinco pruebas, sin embargo, por las condiciones de trabajo en todas las pruebas a excepción de la prueba A, se encontró el flujo niebla y estratificado-ondulado.

Abstract This research work presents a detailed description of the flow patterns maps generated in a horizontal pipe of the collector/evaporator of a direct-expansion solar-assisted heat pump, using R600a refrigerant as working fluid. The study was performed in a pipe with an internal diameter of 3.8 mm and a length of 1000 mm, mass velocities varying between 197.59 and 267.26 kg·m−2 ·s−1 and heat flux between 72.83 and 488.27 W·m−2 ; during the experimental tests, an incident solar radiation between 0 and 652.9 W·m−2 was present. The Wojtan, Ursenbacher and Thome correlation was considered for the analysis and the model used does not require iterative calculations; moreover, it carries out a detailed analysis of the different zones present along the pipe. The predominant zones in this study are intermittent, annular and dryout, found in the five tests, however, due to the working conditions in all tests with the exception of test A, mist and stratified-wavy flow were found.