Revista Digital Novasinergia

Computational numerical analysis of the support structure for a rainwater storage tank

Abstract: This study has examined the design proposal for a support structure for a rainwater storage tank, utilizing CAD/CAE software with computational numerical analysis. These tools predict how elements will behave under specific conditions without physical construction. The necessity arises from the importance of developing the entire rainwater harvesting system to offer a sustainable water supply alternative. To this end, a storage capacity of 500 liters was determined based on locally available plastic tanks, considering the dimensions and weight the structure needs to support. 3D modeling utilized a 50 mm (2 in) square steel pipe discretized through meshing. Validation of this process achieved a skewness of 0.2401 with 414 651 elements and 601 334 nodes, defining the corresponding initial and boundary conditions. Von Mises stress measured 189.5 MPa, below the yield limit for structural steel, with structural element deformation not exceeding 0.83 mm. Design validation was accomplished through safety factor analysis, yielding a value of 1.746, closely aligning with recommended values for support structures.

Resumen: Esta investigación ha evaluado la viabilidad de un diseño para una estructura de soporte destinada a un tanque de almacenamiento de agua pluvial. Se utilizó software CAD/CAE para llevar a cabo un análisis numérico computacional debido a que estas herramientas permiten predecir comportamientos de elementos sometidos a condiciones específicas, sin necesidad de construcción. La necesidad de este diseño surge de la importancia de desarrollar un sistema integral para la captación de agua de lluvia, como una alternativa sostenible para el suministro de agua. Se estableció una capacidad de almacenamiento de 500 litros, considerando los tanques plásticos disponibles en el mercado local, para determinar las dimensiones y la carga que la estructura debe soportar. El modelado tridimensional se realizó utilizando una tubería cuadrada de acero estructural de 50 mm (2 plg), la cual fue discretizada mediante un mallado. Este proceso se validó alcanzando skewness de 0.2401, con un total de 414 651 elementos y 601 334 nodos, y se definieron las condiciones iniciales y de contorno correspondientes. El esfuerzo de Von Mises obtenido fue de 189.5 MPa, lo cual está por debajo del límite de fluencia para el acero estructural. Además, la deformación en los elementos estructurales no superó los 0.83 mm. El diseño se validó mediante un análisis del factor de seguridad, el cual fue de 1.746, aproximándose al valor recomendado para estructuras de soporte.

Structural and kinematic analysis of the prototype of a folding work table

Abstract: In this investigation, a folding table was proposed to optimize space utilization in a workshop. Utilizing computer-aided design (CAD) software, we performed 3D modeling for each structural element and conducted a static table analysis under an established distributed load. Fixed supports were strategically placed at the contact area with the floor. Through computational simulation using the finite element method, a mesh consisting of 390 558 elements and 497 625 nodes was generated with an excellent mesh quality, characterized by a skewness of 0.2234. The analysis revealed a stress of 209.36 MPa, resulting in a safety factor of 1.84 when utilizing ASTM A36 structural steel as the material. To further validate the design, constraints, and displacements were configured, and a kinematic simulation was conducted to showcase the table's range of motion. This comprehensive study confirms the feasibility of the proposed folding table prototype.

Resumen: En esta investigación, se propuso el diseño de una mesa plegable para el aprovechamiento de espacio en un taller. Se utilizó un software CAD para el modelado 3D de cada elemento estructural y el desarrollo del análisis estático de la mesa sometida a una carga distribuida establecida, al colocar como apoyos fijos al área de contacto entre el suelo. Mediante la resolución del método de elementos finitos por simulación computacional, se generó un mallado con 390 558 elementos y 497 625 nodos, con una calidad de malla excelente al alcanzar un skewness de 0.2234, donde se obtuvo un esfuerzo de 209.36 MPa, consiguiendo un factor de seguridad de 1.84 al utilizar acero ASTM A36 como material. El estudio se complementó realizando la configuración de restricciones y desplazamientos para presentar una simulación cinemática del rango de movimiento de la mesa, de esta manera, se validó el diseño del prototipo de mesa plegable propuesto.

Optimization of the slope design in surface mining using the finite element method

Resumen: El objetivo de este estudio es desarrollar un diseño final para el Talud Noroeste de la Mina Cuajone (Perú) utilizando el cálculo del factor de seguridad (FS) mediante métodos de elementos finitos, planteando que este método permite una evaluación más precisa de la estabilidad del talud. La metodología incluyo la caracterización geológica y geotécnica del talud mediante mapeo de campo, análisis de muestras y pruebas de laboratorio. Se creo un modelo tridimensional usando el software Phase2 para simular la interacción entre la geometría del talud y las condiciones operativas, realizando un análisis de estabilidad bajo diferentes cargas y perturbaciones. Los resultados indican que el método de elementos finitos proporciono una evaluación detallada del factor de seguridad y del ángulo interrampa (IRA). En la zona sur (sección A-A'), se determina que un IRA de 43° genera un FS de 1.1. En la zona norte (sección B-B'), se recomienda un IRA de 38° para lograr un FS de 1.57. Los hallazgos son fundamentales para garantizar la seguridad y eficiencia operativa en la mina, ya que un diseño de talud inadecuado podría comprometer la integridad de la infraestructura y la seguridad de los trabajadores. La aplicación de métodos avanzados como el análisis de elementos finitos y la consideración de factores como el IRA y el factor de perturbación permite una evaluación precisa de la estabilidad del talud y la implementación de medidas de estabilización efectivas para gestionar los riesgos y desarrollar soluciones de refuerzo específicas según la configuración geotécnica del talud.

Abstract:This study aims to develop a final design for the Northwest Slope of the Cuajone Mine (Peru) by calculating the factor of safety (FS) using finite element methods, proposing that this method enables a more accurate assessment of slope stability. The methodology included geological and geotechnical characterization of the slope through field mapping, sample analysis, and laboratory testing. A three-dimensional model was created using Phase2 software to simulate the interaction between slope geometry and operational conditions, conducting a stability analysis under different loads and disturbances. The results indicate that the finite element method detailedly evaluated the safety factor and the inter-ramp angle (IRA). In the southern zone (section A-A'), it was determined that an IRA of 43° generates an FS of 1.1. In the northern zone (section B-B'), an IRA of 38° is recommended to achieve an FS of 1.57. These findings are essential for ensuring operational safety and efficiency at the mine, as an inadequate slope design could compromise infrastructure integrity and worker safety. Advanced methods, such as finite element analysis and considering factors like IRA and disturbance factors, allow for a precise slope stability assessment and effective stabilization measures to manage risks and develop specific reinforcement solutions according to the slope's geotechnical configuration.

Impact of large language models on quality and efficiency of code generation: Systematic Literature Review

Resumen: Los Modelos de Lenguaje de Gran Tamaño (LLM) están revolucionando la eficiencia y automatización en la generación de código de programación. Este trabajo tiene como objetivo proporcionar una visión general del estado del arte de estos modelos y su aplicación específica en la programación. La metodología permitió identificar 549 publicaciones iniciales, cribadas en fases sucesivas hasta seleccionar 27 artículos clave para el análisis cualitativo. Los resultados muestran que los LLM mejoran significativamente la calidad del código generado, optimizan la productividad de los programadores y apoyan el aprendizaje mediante herramientas como ChatGPT, Codex y GitHub Copilot. El análisis destaca que el 66,7% de los artículos revisados se publicaron en el 2024, reflejando el creciente interés en este campo. Estados Unidos lidera la investigación con 11 publicaciones, seguido de Países Bajos y Suiza. Los estudios seleccionados se filtraron para generar una síntesis crítica que evalúa la calidad y aplicabilidad de los LLM en la escritura y depuración de código. Esta revisión analiza las principales ventajas de los LLM, como la mejora en la productividad y la generación de código optimizado. Sin embargo, también aborda desafíos como la precisión y el riesgo de errores o código no seguro. Los LLM pueden mejorar significativamente la calidad del código generado. También pueden facilitar la curva de aprendizaje de los nuevos programadores. No obstante, se resalta la necesidad de mantener una supervisión humana rigurosa para garantizar la fiabilidad de las soluciones generadas por los modelos.

Abstract: Large Language Models (LLMs) are revolutionizing efficiency and automation in programming code generation. This study aims to provide an overview of these models' state-of-the-art and specific programming applications. The methodology enabled the identification of 549 initial publications, screened through successive phases to select 27 key articles for qualitative analysis. The results show that LLMs significantly improve the quality of generated code, enhance programmer productivity, and support learning through tools such as ChatGPT, Codex, and GitHub Copilot. The analysis highlights that 66.7% of the reviewed articles were published in 2024, reflecting a growing interest in this field. The United States leads research with 11 publications, followed by the Netherlands and Switzerland. The selected studies were filtered to generate a critical synthesis evaluating the quality and applicability of LLMs in code writing and debugging. This review examines the main advantages of LLMs, such as increased productivity and optimized code generation. However, it also addresses challenges like accuracy issues and the risk of generating errors or insecure code. LLMs can significantly enhance generated code quality and facilitate new programmers' learning curve. Nevertheless, the need for rigorous human oversight is emphasized to ensure the reliability of the solutions generated by these models.

Incidence of Portoviejo soils in typical building considering dynamic soil-structure interaction

Resumen:En el Ecuador tradicionalmente los ingenieros estructurales, diseñan las estructuras considerando bases empotradas, asumiendo rigidez infinita del suelo, lo que es una metodología poco apegada a la realidad, debido a que el suelo presenta deformaciones cuando es sometido a fuerzas externas, la investigación parte de la hipótesis de que la inclusión de la interacción suelo-estructura causa siempre la reducción de la respuesta sísmica, por lo que el estudio consideró un edificación aporticada de hormigón armado, de forma rectangular vista en planta, de cuatro niveles típica de unidades educativas, con la finalidad de que esta fuera sometida a análisis tradicionales frente a análisis con características propias de sitio, se utilizó espectros tomados de la microzonificación sísmica de Portoviejo, específicamente de las microzonas M2, M3 y M4 siendo estas clasificadas como suelo tipo D, frente al espectro de la NEC-15 para suelo D. Para la inclusión de los efectos interacción suelo-estructura se desarrolló bajo las metodologías del ASCE 41 y Gazetas, logrando así determinar la influencia de la interacción suelo-estructura, misma que es de suma importancia ya que permite la obtención de estructuras optimizadas, debido a que acorde al tipo de suelo sobre el cual se plantee el análisis, la demanda puede reducir como aumentar considerablemente, es decir para sitios con mayor rigidez (Microzona M2, M3) las solicitaciones sísmicas se reducirán. Para el caso de suelos blandos (Microzona M4) las solicitaciones sísmicas aumentarán, por esto un análisis basado en características propias de sitio más la inclusión del análisis interacción suelo-estructura debería siempre ser comprendido al momento de diseñar una edificación.

Abstract:In Ecuador, structural engineers traditionally design structures by considering embedded bases and assuming infinite soil stiffness. This methodology does not accurately reflect reality, as soil deforms when subjected to external forces. The research is based on the hypothesis that including soil-structure interaction always reduces the seismic response. To test this hypothesis, a reinforced concrete frame building, rectangular in shape with four levels and typical of educational units, was analyzed. The study compared traditional analysis methods to those incorporating site-specific characteristics, using spectra from the seismic microzonation of Portoviejo. Specifically, spectra from microzones M2, M3, and M4, all classified as type D soil, were compared to the NEC-15 spectrum for type D soil. The effects of soil-structure interaction were included using ASCE 41 and Gazetas methodologies. This analysis determined the influence of soil-structure interaction, which is crucial for optimizing structures. Depending on the type of soil on which the analysis is conducted, the demand can significantly reduce or increase. For sites with greater rigidity (Microzones M2 and M3), seismic stresses will be reduced. Conversely, for soft soils (Microzone M4), seismic stresses will increase. Therefore, an analysis based on site characteristics, plus the inclusion of soil-structure interaction, should always be applied when designing a building.

Membrane stiffness coefficients for masonry modeling in reinforced concrete buildings

Resumen:Se investiga el impacto de los muros de mampostería confinada de ladrillo y bloque en la respuesta sísmica de estructuras de hormigón armado comúnmente utilizadas en viviendas de la región. Utilizando una combinación de técnicas de modelado de diagonales equivalentes y elementos tipo "Shell", se encontraron los factores de rigidez de membrana de los muros de mampostería. Los resultados obtenidos con ambos enfoques de modelado fueron comparados y ajustados iterativamente y muestran picos en porcentajes de abertura del 5% y del 25%. Dichos factores dependen del tipo y porcentaje de abertura, tipo de mampostería, y luz del pórtico, con reducciones que van del 80% al 90%. El análisis reveló cambios significativos de aproximadamente 25% en el centro de rigidez durante los ciclos sísmicos iniciales debido a la presencia de muros de mampostería confinada. Este comportamiento puede generar efectos torsionales y daños estructurales graves, incluyendo el colapso. El modelado de los muros de mampostería como diagonales de compresión permitió comprender mejor su contribución a la resistencia a cargas laterales. Los factores de rigidez de membrana obtenidos para los elementos tipo “Shell” proporcionan una herramienta valiosa para modelar con precisión la mampostería confinada en estructuras de hormigón armado, lo que ayuda en la mejora del diseño y la evaluación sísmica de estructuras de viviendas, aumentando su seguridad y resiliencia ante eventos sísmicos.

Abstract:The impact of confined masonry walls made of brick and block on the seismic response of reinforced concrete structures commonly used in regional housing is investigated. The membrane stiffness factors of the masonry walls were determined using a combination of equivalent diagonal modeling techniques and Shell elements. The results obtained from both modeling approaches were compared and iteratively adjusted, showing peaks at wall opening percentages of 5% and 25%. These factors depend on the type and percentage of opening, type of masonry, and frame span, with reductions ranging from 80% to 90%. The analysis revealed significant changes of approximately 25% in the center of rigidity during the initial seismic cycles due to confined masonry walls. This behavior can induce torsional effects and severe structural damage, including collapse. The masonry walls modeled as compression diagonals allowed a better understanding of their contribution to the lateral load resistance. The membrane stiffness factors obtained for Shell elements provide a valuable tool for accurately modeling confined masonry in reinforced concrete structures, improving seismic design and evaluation of housing structures, thus enhancing their safety and resilience against seismic events.

Quality evaluation of technical specifications on civil works

Abstract:Technical specifications (TS) comprise all the items of a construction project. Each TS must have seven primary sections providing adequate and accurate information for the project's execution. However, construction delays and over costs have been reported as being generated by deficiencies in TS definition during the planning phase of the construction projects. Despite the project's effects, the quality of TS has been scarcely studied to establish its main failures. This research aimed to evaluate the quality of the TS in civil works based on the expectation-reality relationship. For this purpose, an on-site evaluation was carried out during working days in a total of 176 items being executed or recently executed in 30 projects located in Zone 3 of Ecuador. SPSS software was used to process and interpret data. The results show a 39.81% quality of the TS for the analyzed sample, which could cause the increase in cost and term that has been evidenced in many public construction contracts.

Resumen:Las especificaciones técnicas (ET) se componen de todos los elementos de un proyecto de construcción. Cada una de las ET debe contar con 7 apartados básicos que proporcionen información adecuada y precisa para la correcta ejecución del proyecto. Sin embargo, se han reportado retrasos en la construcción y sobrecostos generados por deficiencias en la definición de ET durante la fase de planificación de los proyectos de construcción. A pesar de las afectaciones del proyecto, la calidad de las ET ha sido escasamente estudiada para establecer sus principales fallas. El objetivo de esta investigación fue evaluar la calidad de ET en obras civiles a partir de la relación expectativa-realidad. Para ello se realizó una evaluación in situ durante días hábiles en un total de 176 partidas que se encontraban ejecutando o que han sido ejecutadas recientemente en 30 proyectos ubicados en la Zona 3 del Ecuador. Para el procesamiento e interpretación de los datos se utilizó el software SPSS. Los resultados muestran un 39,81% de calidad en las ET para la muestra analizada lo que podría ser la causa del aumento en costo y plazo que se ha evidenciado en muchos contratos públicos de construcción.

Diagnosis of the socioeconomic-environmental perception of communities surrounding the Arenillas River Protected Forest Tahuín Dam

Resumen:El diagnóstico de la percepción comunitaria es un tipo de investigación que permite ofrecer información útil para la solución de problemas. El objetivo de este estudio fue evaluar la percepción socioeconómica y ambiental de las comunidades aledañas al BP Río Arenillas Presa Tahuín sobre la conservación de los recursos naturales y los servicios ecosistémicos que ofrece el bosque. La investigación tuvo carácter descriptivo, el método empleado fue la encuesta constituida conformado por 9 preguntas de tipo dicotómicas. La información fue procesada y tabulada en el programa de Microsoft Excel. Posteriormente, los datos fueron analizados mediante el programa estadístico SPSS versión 26 que permitió la determinación de las estadísticas descriptivas de medias, desviación estándar y error de la desviación. Los resultados revelaron mayor influencia en la respuesta de percepción por parte del género femenino adulto con estudio secundario para las 9 preguntas. El 69% de encuestados estuvo de acuerdo con lo establecido en el ámbito social, el 60% el ámbito económico y el 55% en el ámbito ambiental. Se concluye importante la reformulación estructural de las actividades dentro de los programas de conservación de bosques, para de esta manera avanzar hacia un modelo sostenible en el BP Río Arenillas Presa Tahuin.

Abstract:The diagnosis of community perception is a type of research that provides valuable information for problem-solving. The objective of this study was to evaluate the socioeconomic and environmental perception of the communities surrounding the Arenillas River BP Tahuín Dam on the conservation of natural resources and the ecosystem services offered by the forest. The research was descriptive, and the method used was a survey consisting of 9 dichotomous questions. The information was processed and tabulated in Microsoft Excel. Subsequently, the data were analyzed using the SPSS version 26 statistical program, which allowed the determination of the descriptive statistics of means, standard deviation, and error of deviation. The results revealed a significant influence in the perception response by the adult female gender with secondary education for the nine questions. Sixty-nine percent of respondents agreed with the social sphere, 60% with the economic sphere, and 55% with the environmental sphere. The structural reformulation of the forest conservation programs' activities is essential to advance toward a sustainable model in the Arenillas River BP Tahuin Dam.

Offline mobile application for the dissemination and revitalization of Malqui Machay's heritage

Resumen:El objetivo de la presente investigación, fue implementar una aplicación móvil offline para difundir y realzar el patrimonio de mil años de antigüedad de Malqui Machay del cantón La Maná, provincia de Cotopaxi, ubicada en una zona rural sin acceso a internet ni señal móvil. La investigación es de tipo descriptiva y de campo, la cual consideró utilizar la metodología Mobile-D, basada en la funcionalidad del software y la flexibilidad con sus fases de exploración, inicialización, producción, estabilización y pruebas. Se seleccionaron herramientas específicas compatibles con la plataforma Androide; entre ellas: Android Studio, XML, Java, SQLite y Mapbox. Para mejorar la experiencia del visitante se implementó Realidad Aumentada (RA) con plantillas deseñadas en CanvaPro; mientras que para procesar las funciones específicas del administrador y usuario Onboarding. La metodología Mobile-D, permitió que la implementación de la aplicación sea realizada en un tiempo de 10 semanas, donde se priorizó los requerimientos de los usuarios que coincidieron en un 94,7%, que la principal barrera era la falta de conectividad móvil, para lo cual se logró aplicar una aplicación funcional del trazado de rutas con referencias que contienen información detallada y que contribuye en la promoción, difusión y orientación del turismo del patrimonio cultural Malqui Machay.

Abstract:This research aimed to implement an offline mobile application to disseminate and enhance the thousand-year-old heritage of Malqui Machay in the canton La Maná, Cotopaxi province, which represents a valuable ceremonial site, a vestige of the Panzaleo culture, located in a rural area without internet access or mobile signal. The research is of a descriptive and field type, which supports the historical importance of the connection with the final abode of Atahualpa to enhance the dissemination and accessibility of Malqui Machay. The Mobile-D methodology was applied based on software functionality and flexibility in its exploration, initialization, production, stabilization, and testing phases. Augmented Reality (AR), Onboarding for specific administrator and user functions, and templates designed in CanvaPro were implemented to improve the visitor experience. The application allowed the short-term implementation of an offline, location-based mobile application, which facilitated the tracing of a path with references containing detailed information and contributed to the promotion, dissemination, and orientation of tourism of the Malqui Machay cultural heritage, constituting an innovative solution to the technical and geographical challenges of the site.

Potato leaf disease classification using Vision Transformers

Resumen:La detección y clasificación de enfermedades en cultivos es crucial para el desarrollo y crecimiento del sector agrícola. El uso de técnicas tradicionales y el bajo nivel técnico aplicado al control de los sembríos generan grandes pérdidas para los agricultores. La visión por computadora aporta soluciones en este campo, no obstante, las investigaciones actuales se centran en el uso de redes neuronales convolucionales (Convolutional Neural Networks, CNNs), las cuales tienen una limitada capacidad para ubicar de forma precisa las características de mayor relevancia en una imagen. Para superar estas limitaciones, nuestro estudio propone un modelo de aprendizaje profundo basado en la arquitectura de Transformadores de Visión (Vision Transformers, ViT) para detectar y clasificar las enfermedades tizón temprano y tizón tardío en las hojas de papa. En esta investigación se evidencia cómo las técnicas de aumento de datos, ajuste fino y aprendizaje por transferencia permiten mejorar el rendimiento del modelo. El conjunto de datos para entrenamiento y prueba fue tomado de la plataforma PlantVillage. El reporte de métricas de evaluación del modelo propuesto alcanza una exactitud de 99.18% y un puntaje F1 de 98.7%. Los resultados demuestran un alto nivel de predicción en las enfermedades foliares de papa y evidencian la eficiencia de los mecanismos de atención. Se concluye que el modelo se consolida como una herramienta innovadora y funcional para los agricultores.

Abstract:Disease detection and classification in crops is crucial for the development and growth of the agricultural sector. Traditional techniques and the low technical level applied to crop control generate significant losses for farmers. Computer vision offers solutions in this field; however, current research focuses on using convolutional neural networks (CNNs), which cannot accurately locate the most relevant features in an image. To overcome these limitations, this study proposes a deep learning model based on the Vision Transformers (ViT) architecture to detect and classify early and late blight diseases in potato leaves. This research demonstrates how data augmentation, fine-tuning, and transfer learning techniques can improve the model's performance. The dataset for training and testing was taken from the PlantVillage platform. The report of the proposed model's evaluation metrics reaches an accuracy of 99.18% and an F1 score of 98.7%. The results demonstrate a high level of prediction in potato foliar diseases and evidence of the efficiency of attention mechanisms. It is concluded that the model is an innovative and functional tool for farmers.