Scielo RSS <![CDATA[Ingeniería, investigación y tecnología]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1405-774320110004&lang=es vol. 12 num. 4 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Procedimiento para la obtención de conteos rápidos a partir del PREP</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400001&lng=es&nrm=iso&tlng=es En el presente trabajo se realizó un procedimiento para encontrar muestras representativas del total de casillas instaladas en las elecciones federales a presidente de la República Mexicana de 2006 (conteos rápidos) en diferentes horas, tomando como base de datos el Programa de Resultados Electorales Preliminares (PREP), es decir, partiendo de una muestra no representativa se obtiene una muestra representativa de las elecciones federales. Por sus características de recolección de información, el PREP en las primeras horas no necesariamente forma un muestreo representativo de datos. Se observó que conforme aumenta el número de casillas utilizadas en los procedimientos de conteos, el error tiende a disminuir, de tal modo que 3 horas después de abrirse el Programa de Resultados Preliminares, la precisión del conteo reportado en el presente artículo, es mejor que la precisión lograda por el conteo rápido del Instituto Federal Electoral Mexicano. Con la aplicación del procedimiento de este trabajo, se incidirá en la minimización de costos, el aumento de la confiabilidad en el muestreo de casillas y sobre todo la aplicación de una forma precisa de distinción del candidato ganador, en elecciones federales y estatales, mucho antes de terminar el PREP.<hr/>Considering the Preliminary Electoral Results Program (PERP) as a database of the federal elections for president of the Mexican Republic, a methodology was developed in order to find representative samples of ballot boxes installed in the election's day (quick count) in different hours, due to its characteristics of gathering of information, the PREP in the first hours forms a non-representative sample of data. In a particular way, in the election of July 2, 2006, after 3 hours of opening the PREP, it was observed that the accuracy of the process of the quick counts was better than the one obtained by the IFE. Among other things, this allows to lower the cost, to increase the confidentiality of the ballot boxes used in the sampling and to distinguish in a precise moment the winning candidate long before PREP finishes. <![CDATA[<b>Modelación del envejecimiento de los pavimentos asfálticos con la metodología de la superficie de respuesta</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400002&lng=es&nrm=iso&tlng=es En la presente investigación se realizó la modelación del envejecimiento de una carpeta asfáltica por medio de la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR). Se elaboraron muestras cilíndricas tipo Marshall, que fueron colocadas en un horno bajo las condiciones de tiempo y temperatura establecidos por las condiciones ambientales de la región geográfica donde se construyen pavimentos asfálticos con el AC-20 de la Refinería Ing. Antonio M. Amor, los cuales fueron codificados en la MSR, con esto se determinaron los modelos que predicen el cambio de la estabilidad Marshall (ΔL) y del flujo (ΔF), así como la volatilización del material (VM). Además, se extrajeron muestras cilíndricas de una carpeta asfáltica piloto para determinar el error de modelación, observando que el material volatilizado predicho por el modelo VM fue muy cercano al real, no así para los modelos de ΔLy ΔF, posiblemente asociado a los factores ambientales que no fueron considerados al inicio de la investigación.<hr/>In this work, surface course aging was modeled by Response Surface Methodology (RSM). The Marshall specimens were placed in a conventional oven for time and temperature conditions established on the basis of the environment factors of the region where the surface course is constructed by AC-20 from the Ing. Antonio M. Amor refinery. Volatilized material (VM), load resistance increment (ΔL) and flow resistance increment (ΔF) models were developed by the RSM. Cylindrical specimens with real aging were extracted from the surface course pilot to evaluate the error of the models. The VM model was adequate, in contrast (ΔL) and (ΔF) models were almost adequate with an error of 20 %, that was associated with the other environmental factors, which were not considered at the beginning of the research. <![CDATA[<b>Determinación de los efectos parásitos capacitivos e inductivos, debidos a las pistas de una tarjeta de circuito impreso cuando se utiliza un filtro π</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400003&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este trabajo se presenta el cálculo de los efectos parásitos capacitivos e inductivos debidos a las pistas de una tarjeta de circuito impreso. Para encontrar sus valores y sus efectos, se desarrolló un programa en MatLab, validando los resultados con la solución del circuito eléctrico equivalente utilizando el programa comercial Serenade. En este trabajo de investigación se utilizó un filtro tipo π de segundo orden, el cual se implementó en una tarjeta de circuito impreso comercial de una sola cara.<hr/>In this work the parasitic capacitive and inductive effects due to the strip lines in a printed circuit board are calculated. To find their values a MatLab code program was implemented and validated solving the electric equivalent circuit using the commercial software called Serenade. In this research a second order π-type filter was used in a commercial single-layer printed circuit board. <![CDATA[<b>Cocción de tabiques de arcilla en un horno solar de alta temperatura</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400004&lng=es&nrm=iso&tlng=es The firing process for clay-brick production in traditional kilns generates atmospheric pollution when industrial and domestic scrap is used as fuel. An alternative is presented here, using the solar energy for clay-brick firing. We are developing a system for clay-brick firing to reach temperatures between 900°C and 1050°C; these temperatures are sufficiently high to fire bricks or similar ceramic products. The present paper describes the design and characterization of the components of a solar furnace for clay-brick firing with inner chamber dimensions of 0.48 × 0.61 × 0.64 m. To convey the sunlight to the firing chamber, a heliostat with nine 1 × 1 m mirrors is used to send the rays of the sun to an off-axis parabolic concentrator that focuses the light on the entrance of the firing chamber. The heliostat has a solar-tracking system which makes primary and secondary adjustments to assure that the reflected solar radiation always arrives at the concentrator. The firing chamber contains a prismatic cavity that absorbs the solar radiation to generate the heat which is needed for baking the bricks inside the firing chamber.<hr/>El proceso de cocción para la producción de tabiques de arcilla en hornos tradicionales genera contaminación atmosférica cuando los desechos industriales y domésticos se usan como combustibles. Aquí se presenta una alternativa, utilizando la energía solar para la cocción de tabiques de arcilla. Estamos desarrollando un sistema para la cocción de tabiques de arcilla para alcanzar temperaturas entre 900°C y 1050°C; estas temperaturas son suficientemente altas para cocer tabiques o productos cerámicos similares. El presente artículo describe el diseño y caracterización de los componentes de un horno solar para la cocción de tabiques de arcilla con una cámara con dimensiones internas de 0.48 × 0.61 × 0.64 m. Para dirigir los rayos solares a la cámara de cocción, un helióstato con nueve espejos de 1 × 1 m se usa para enviar los rayos del Sol a un concentrador parabólico fuera de eje que concentra la luz en la entrada la cámara de cocción. El helióstato tiene un sistema de seguimiento solar que realiza los ajustes para asegurar que la radiación solar siempre llegue al concentrador. La cámara de cocción tiene una cavidad prismática que absorbe la radiación solar para generar el calor, el cual es necesario en la cocción de los tabiques dentro de la cámara de cocción. <![CDATA[<b>Análisis y evaluación de los modelos estadísticos para el diseño de circuitos integrados</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400005&lng=es&nrm=iso&tlng=es Los modelos estadísticos para circuitos integrados (CI) permiten estimar antes de la fabricación el porcentaje de dispositivos aceptables en el lote de fabricación. Actualmente, Pelgrom es el modelo estadístico más aceptado en la industria; sin embargo, se derivó de una tecnología micrométrica, la cual no garantiza confiabilidad en los procesos de fabricación nanométricos. Este trabajo considera tres de los modelos estadísticos más relevantes en la industria y evalúa sus limitaciones y ventajas en el diseño analógico, de manera que el diseñador tenga un mejor criterio en su elección. Además, se muestra cómo pueden utilizarse varios modelos estadísticos para cada una de las fases y propósitos de diseño.<hr/>Statistical models for integrated circuits (IC) allow us to estimate the percentage of acceptable devices in the batch before fabrication. Actually, Pelgrom is the statistical model most accepted in the industry; however it was derived from a micrometer technology, which does not guarantee reliability in nanometric manufacturing processes. This work considers three of the most relevant statistical models in the industry and evaluates their limitations and advantages in analog design, so that the designer has a better criterion to make a choice. Moreover, it shows how several statistical models can be used for each one of the stages and design purposes. <![CDATA[<b>Cambio climático global: una realidad inequívoca</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400006&lng=es&nrm=iso&tlng=es Durante varios años se ha discutido si existe un cambio climático global y, si lo hay, cuál es su causa. Una vez publicado el 4o. Reporte de Valoración del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, 2007) -el IPCC es parte de la Organización de las Naciones Unidas (ONU)- se precisó que hay un cambio climático global en desarrollo y la causa inequívoca que lo está produciendo es la actividad humana en el planeta Tierra, también se habló en el IPCC de las causas naturales por las cuales el planeta se está calentando. En el presente artículo, se da información relevante al cambio climático global en desarrollo y se mencionan algunas acciones que cada ser humano de este planeta puede implementar para mitigarlo, ya que es imposible detenerlo.<hr/>During several years, a long discussion has taken place over the reality of global climate change phenomenon and, if there is one, what could be its cause. Once the 4th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climatic Change (IPCC, 2007) -IPCC is part the United Nations Organization (UN)- was published, it was stated that there is a developing global climatic change and that the cause is unequivocally related with the human activity in the planet Earth. In this paper, relevant information is given about the development of global climatic change issues and some actions are mentioned that each human being of this planet can implement to mitigate it, since it has been accepted that it's impossible to stop it. <![CDATA[<b>Segregación inherente en medios granulares</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400007&lng=es&nrm=iso&tlng=es Se presenta un estudio de la segregación inherente existente en medios granulares por el efecto de la dimensión relativa de los distintos granos. Se utiliza un modelo numérico para la simulación geométrica de estructuras granulares. Tanto para la simulación como para el estudio de las estructuras granulares se hace un amplio uso de la teoría de probabilidad. Las partículas se idealizan con círculos (modelo 2D) y esferas (modelo 3D). Se simulan materiales de granulometría estrictamente uniforme, bimodal (dos tamaños) y continua. Se proponen dos variables para medir la segregación que permiten apreciar los efectos de las variables granulométricas. En estructuras uniformes se observa la presencia de una estructuración espontánea. En las bimodales y continuas, la segregación depende principalmente de la relación entre los diámetros máximo y mínimo de las partículas. Se señalan algunas implicaciones prácticas que la segregación puede tener en los problemas de la geotecnia y otras disciplinas.<hr/>A study of the inherent segregation within granular media due to the relative size of the different particles is presented. A numerical model is used to simulate granular structures. For both simulation and granular structures evaluations, probability theory is widely used. Particles are idealized by disks (2D model) and spheres (3D model). Strictly uniform grain size materials, bimodal (two particle sizes) and continuous are simulated. Two variables representing segregation and allowing appreciating the grain-size parameters effects are considered. In uniform materials, the presence of spontaneous structuring is observed. In bimodal and continuous materials, inherent segregation mainly depends on the ratio between maximum and minimum diameters of particle. Some practical implications of inherent segregation in geotechnical problems and other disciplines are remarked. <![CDATA[<b>Estudio geológico y geofísico de la ladera sur del corte del mirador Hidalgo en Ciudad Juárez, Chihuahua</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400008&lng=es&nrm=iso&tlng=es Los riesgos geológicos están asociados a procesos que reflejan el carácter dinámico del medio natural. La mayoría de las veces estos procesos han alcanzado un punto de equilibrio o estabilidad. Sin embargo, en ocasiones la actividad humana interfiere en la naturaleza, modificando las condiciones existentes de equilibrio de los macizos rocosos, liberando de forma súbita enormes fuerzas asociadas a la energía potencial acumulada durante millones de años. En este estudio se analiza el efecto antrópico de desequilibrio inducido sobre la Sierra de Juárez como consecuencia de uno de los cortes (mirador hidalgo) practicado sobre la misma para dar paso a obras de infraestructura vial. El enfoque aplicado consistió en integrar mediante un Sistema de Información Geográfica (SIG), mapas topográficos de alta resolución, análisis de terreno, mapeo geológico, tomografías eléctricas resistivas (TER) y sondeos electromagnéticos en el dominio del tiempo (TEM) para dimensionar el grado de afectación que el Mirador Hidalgo representa en términos de un Índice de Susceptibilidad Geológica (ISG). A partir de los resultados obtenidos se propone una serie de acciones inmediatas que deben considerarse para evitar que esta obra cause daños a la infraestructura y/o pérdida de vidas humanas.<hr/>Geologic risks are associated to the different processes inherited by the dynamic condition of the natural environment. Often, these processes have reached a natural state of equilibrium or stability. Nevertheless, in some instances human activity interferes with the natural order, modifying the existing equilibrium or balance state. Such is the example of some geologic rock outcrops, originally generated under pressure and temperature conditions, different from the ones found at the surface of the earth. These outcrops, when subjected to surface atmospheric conditions experience a sudden release of large forces associated to the potential energy accumulated over long periods of time (thousands to millions of years). The goal of this study is to focus on the anthropogenic disequilibrium induced over a segment of the Sierra de Juarez, consequence of the removal of large rock masses in the construction of a scenic point (Mirador Hidalgo) and a traversing highway (Camino Real). The applied methodology consisted in the integration through a Geographic Information System (GIS) of high-resolution topographic maps, terrain analysis, geologic mapping, electric resistivity tomography and time domain electromagnetic soundings as a mean to evaluate the potential hazard that the Mirador Hidalgo represents in terms of an arbitrary Geologic Susceptibility Index (GSI). Based on the obtained results, a series of immediate actions are proposed, which are to be considered in order to avoid continuing damage to the highway infrastructure as well as the potential loss of human lives. <![CDATA[<b>Elemento acústico de tres nodos para interacción fluido estructura basado en un principio variacional parametrizado</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400009&lng=es&nrm=iso&tlng=es Este artículo presenta una formulación en elementos finitos basada en un principio variacional parametrizado para resolver problemas planos de interacción fluido-estructura, utilizando los desplazamientos como variable de estado para formular el sólido y el fluido. La formulación no presenta modos espúreos de circulación, los cuales son comunes a las formulaciones en desplazamientos. Asimismo el parámetro de penalización no es aleatorio ya que se determina de acuerdo con un criterio energético. Por último la formulación no es sensible a la definición de la dirección normal en el contorno de la interfase sólido-fluido.<hr/>This article presents a finite element formulation based on a parameterized variational principle for solving plane problems of fluid-structure interaction using the displacements as state variable for both solid and fluid media. The circular spurious modes, typical of displacement formulations are avoided. The penalty parameter is not random because it is selected according to energy criterion. Finally the formulation is not sensible to the definition of the normal direction in the fluid-structure interface. <![CDATA[<b>Sistema basado en redes neuronales artificiales para el monitoreo de la herramienta en fresadoras CNC</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400010&lng=es&nrm=iso&tlng=es Most of the companies have as objective to manufacture high-quality products, then by optimizing costs, reducing and controlling the variations in its production processes it is possible. Within manufacturing industries a very important issue is the tool condition monitoring, since the tool state will determine the quality of products. Besides, a good monitoring system will protect the machinery from severe damages. For determining the state of the cutting tools in a milling machine, there is a great variety of models in the industrial market, however these systems are not available to all companies because of their high costs and the requirements of modifying the machining tool in order to attach the system sensors. This paper presents an intelligent classification system which determines the status of cutters in a Computer Numerical Control (CNC) milling machine. This tool state is mainly detected through the analysis of the cutting forces drawn from the spindle motors currents. This monitoring system does not need sensors so it is no necessary to modify the machine. The correct classification is made by advanced digital signal processing techniques. Just after acquiring a signal, a FIR digital filter is applied to the data to eliminate the undesired noisy components and to extract the embedded force components. A Wavelet Transformation is applied to the filtered signal in order to compress the data amount and to optimize the classifier structure. Then a multilayer perceptron-type neural network is responsible for carrying out the classification of the signal. Achieving a reliability of 95%, the system is capable of detecting breakage and a worn cutter.<hr/>Algunas empresas tienen como principal objetivo ofrecer a sus clientes productos de calidad, y esto es posible optimizando sus costos, reduciendo y controlando las variaciones en sus procesos de producción. Dentro de las industrias manufactureras el estado físico de las herramientas es muy importante, ya que de esto depende en gran medida la calidad del producto y la vida útil de la maquinaria. Actualmente existe en el mercado una gran variedad de sistemas de monitoreo para determinar el estado de los cortadores en las fresadoras; sin embargo, estos son costosos e inaccesibles para las empresas pequeñas y frecuentemente es necesario hacer modificaciones a la maquinaria para instalarlos. En este artículo se presenta un sistema de monitoreo con un clasificador inteligente que determina el estado de las herramientas de corte en una fresadora de Control Numérico por Computadora (CNC). El estado de los cortadores se detecta a través del análisis de las fuerzas de corte que se encuentran contenidas en las corrientes del motor del husillo. Algo importante en este sistema es que no utiliza sensores ni es necesario hacer modificaciones para adherirlo al proceso original. Para lograr la clasificación se aplican técnicas de procesamiento digital de señales, para eliminar los componentes de ruido y extraer los componentes de fuerza, se aplica a la señal original un filtro digital del tipo FIR. Después, se aplica una transformada Wavelet, con la finalidad de comprimir la información y optimizar el clasificador. Por último, una red neuronal del tipo perceptrón multicapa es la encargada de realizar la clasificación de las señales, alcanzando una confiabilidad del 95%. El sistema es capaz de detectar la ruptura y el desgaste del cortador. <![CDATA[<b>Detección de primitivas circulares usando un algoritmo inspirado en el electromagnetismo</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400011&lng=es&nrm=iso&tlng=es La computación basada en principios físicos recientemente ha ganado respeto en la comunidad científica. Esta área emergente, en poco tiempo ha logrado desarrollar un amplio rango de técnicas y métodos que han servido para resolver diversos problemas, considerados como complejos. Por otra parte, la detección automática de círculos en imágenes se considera una tarea importante, es por esto que se han realizado un gran número de trabajos tratando de encontrar el detector de círculos óptimo. Este artículo presenta un nuevo algoritmo para la detección de primitivas circulares contenidas en imágenes sin la consideración de la transformada de Hough. El algoritmo propuesto está basado en un nuevo enfoque inspirado en principios físicos llamado: Electromagnetism-Like Optimization (EMO), el cual es un método heurístico que emplea algunos principios de la teoría del electromagnetismo para resolver problemas complejos de optimización. En el algoritmo EMO las soluciones se construyen considerando la atracción y repulsión electromagnética entre las partículas cargadas; dicha carga representa la afinidad que tiene cada partícula con la solución. El algoritmo de detección de círculos emplea una codificación de tres puntos no colineales, dichos puntos representan los círculos candidatos sobre una imagen que sólo contiene sus bordes. Empleando una función objetivo, el conjunto de círculos candidatos considerados como partículas cargadas, son operados por medio del algoritmo EMO hasta que logren coincidir con los círculos existentes en la imagen real. Los resultados experimentales en diversas imágenes complejas validaron la eficiencia de la técnica propuesta en cuanto a su exactitud, velocidad y robustez.<hr/>The Physic-inspired computation is becoming popular and has been acknowledged by the scientific community. This emerging area has developed a wide range of techniques and methods for dealing with complex problems. On the other hand, automatic circle detection in digital images has been considered as an important and complex task for the computer vision community that has devoted a tremendous amount of research seeking for an optimal circle detector. This article presents an algorithm for the automatic detection of circular shapes embedded into complicated and noisy images with no consideration of the conventional Hough transform techniques. The approach is based on a nature-inspired technique called the Electromagnetism-Like Optimization (EMO) which is a heuristic method following electromagnetism principles for solving complex optimization problems. For the EMO algorithm, solutions are built considering the electromagnetic attraction and repulsion among charged particles with a charge representing the fitness solution for each particle. The algorithm uses the encoding of three non-collinear points as candidate circles over an edge-only image. Guided by the values of the objective function, the set of encoded candidate circles (charged particles) are evolved using the EMO algorithm so that they can fit into the actual circles on the edge map of the image. Experimental results from several tests on synthetic and natural images with a varying range of complexity are included to validate the efficiency of the proposed technique regarding accuracy, speed, and robustness. <![CDATA[<b>Análisis de reflujo de flama en combustores tangenciales de flujo giratorio</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000400012&lng=es&nrm=iso&tlng=es La combustión ligera premezclada se utiliza ampliamente en los procesos de combustión debido a los beneficios que brinda en términos de buena estabilidad de flama y límites de extinción, aunado a la baja emisión de NOx. Sin embargo, el uso de nuevos combustibles y de flujos complejos han incrementado la preocupación por el reflujo de flama, especialmente para el uso de gas sintético (syngas) y mezclas altamente hidrogenadas. Por ello, en este artículo se describe un método práctico y numérico para el estudio del fenómeno a modo de reducir los efectos del reflujo de flama en un combustor piloto de tipo tangencial de flujo giratorio de 100 kW. Se usa gas natural para establecer la línea base de resultados y los efectos del cambio de diferentes parámetros. El fenómeno de reflujo de flama se estudia por medio de fotografía de rápida adquisición. El uso de un inyector central de combustible demuestra beneficios sustanciales en términos de resistencia al reflujo, eliminando estructuras coherentes que puedan aparecer en los canales de flujo. El gradiente de velocidad crítico de capa límite se utiliza para la caracterización, tanto con la fórmula original de Lewis y von Elbe como a través del análisis utilizando CFD e investigación de las condiciones de capa límite al frente de la flama.<hr/>Premixed lean combustion is widely used in Combustion Processes due to the benefits of good flame stability and blowoff limits coupled with low NOx emissions. However, the use of novel fuels and complex flows have increased the concern about flashback, especially for the use of syngas and highly hydrogen enriched blends. Thus, this paper describes a combined practical and numerical approach to study the phenomenon in order to reduce the effect of flashback in a pilot scale 100 kW tangential swirl burner. Natural gas is used to establish the baseline results and effects of different parameters changes. The flashback phenomenon is studied with the use of high speed photography. The use of a central fuel injector demonstrates substantial benefits in terms of flashback resistance, eliminating coherent structures that may appear in the flow channels. The critical boundary velocity gradient is used for characterization, both via the original Lewis and von Elbe formula and via analysis using CFD and investigation of boundary layer conditions in the flame front.