Scielo RSS <![CDATA[Ingeniería, investigación y tecnología]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1405-774320120001&lang=pt vol. 13 num. 1 lang. pt <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Mobile Telecare System for Real-Time Medical Emergency Care</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100001&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Este artículo describe un sistema móvil de teleasistencia médica para apoyar la atención de casos de emergencia, utilizando servicios de transmisión de signos vitales y videoconferencia en tiempo real. Así, en forma remota, los médicos especialistas pueden dar instrucciones precisas y oportunas a los paramédicos, con el propósito de mejorar la atención médica que recibe el paciente. Se analizan los aspectos técnicos de conectividad y factibilidad para la puesta en operación del sistema desde el punto de vista de cobertura inalámbrica, normatividad y tecnología actualmente disponibles en México, en donde los resultados obtenidos indican que la elección del servicio de comunicación inalámbrica es importante para soportar este servicio. Finalmente, se presentan resultados de la evaluación con diferentes tecnologías de comunicación inalámbrica y los retos e implicaciones en la adopción tecnológica por parte de los actores en la sala de emergencia y la unidad médica móvil, para que el sistema propuesto sea utilizado de manera eficiente en el entorno hospitalario.<hr/>This article describes a mobile medical telecare system installed in moving vehicles to support emergency cases, it provides videoconference and vital signs transmission services in real time. Thus remote specialist doctors can give accurate and timely instructions to the paramedics, saving time and improving patient care process. We present an analysis of the technical issues involving connectivity and feasibility to operate the system in a wireless environment considering the regulatory aspects currently existing in Mexico, where the results obtained indicate that the choice of wireless communication service is important to support this service. We present the evaluation results with different wireless communication technologies, and the challenges and implications of the adoption of technology are also discussed considering the elements involved in a hospital environment. <![CDATA[<b>Base-band Processing Model for Software Defined Radio, compatible with both IEEE802.11g OFDM and WCDMA standards in the Uplink</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100002&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Hoy en día, existe una diversidad de estándares de comunicación inalámbrica, como: WCDMA (UMTS), CDMA2000, IEEE802.11(a, b, g, n), HiperLAN/2, entre otros, de manera que ahora el usuario se enfrenta a la problemática de usar una terminal diferente para conectarse a cada red. Una solución para este problema es Software Defined Radio (SDR) (Hickling, 2004), el cual propone usar una terminal común para conectarse a todas las redes de comunicación, con la característica de implementar cada estándar por medio de software y dejando en hardware aquello que no pueda desarrollarse en software. El software se ejecutará en un dispositivo de hardware reprogramable, ya sea un procesador de propósitos generales, un procesador digital de señales, un FPGA o una combinación de los anteriores, permitiendo que la terminal pueda programarse, reprogramarse o adaptarse al estándar de comunicación disponible en el entorno (Platbrood et al., 2003). Este artículo describe los elementos y etapas necesarias en un modelo de radio programable SDR en banda base, capaz de conectarse a una radiobase compatible con el estándar de comunicación celular de tercera generación WCD-MA en su enlace de subida (UL) y a un punto de acceso (AP) de red inalámbrica compatible con el estándar IEEE802.11g/OFDM.<hr/>Nowadays there are a great diversity of Wireless Communication Networks standards, such as WCDMA (UMTS), CDMA2000, IEEE802.11(a, b, g, n), and HiperLAN/2, among others, this has generated the need for the user to get a different terminal to connect to each network. A solution to this problem is to use Software Defined Radio (SDR) technology (Hickling, 2004), which proposes a common terminal able to connect to any communication network, where each standard will be implemented mainly through software, letting for hardware just what could not be implemented by software. The software will be executed in a programmable hardware device, such as a general purpose microprocessor, a digital signal processor, a FPGA or a combination of these technologies, allowing the terminal to be programmed, reprogrammed or adapted to the communication standard available in the environment (Platbrood et al., 2003). This paper describes the elements and steps required in a programmable SDR model in baseband, able to connect to a third generation cellular standard (WCDMA) base station -in the uplink- and to communicate with an Access Point from an IEEE802.11g/OFDM Wireless LAN. <![CDATA[<b>Generic Electronic Board Design to Control 3-Phase Ac</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100003&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un manejador de potencia con controlador para un motor trifásico de costo reducido y con una amplia gama de aplicaciones en la industria. El diseño y construcción del prototipo del manejador se realizó empleando el estándar genérico para diseño de tarjetas impresas IPC2221. El manejador propuesto se compone de dos etapas, la primera es la etapa de control en la que se incluye microcontrolador de función específica para control de motores, y la segunda es la etapa de potencia manejada con transistores de compuerta aislada (IGBT) como elementos de conmutación. Esta propuesta forma parte de un proyecto, que tiene como principal objetivo proponer una metodología que coadyuve a mejorar la calidad en los prototipos electrónicos que se desarrollan en ambientes académicos; de manera que estén más acordes con los estándares que exige la industria, facilitando la vinculación universidad-industria, en lo que respecta a la colaboración tecnológica en el ámbito de la automatización y el control.<hr/>This work presents the design and development of a low-cost power manager with controller for a 3-phase AC induction motor, with a wide range of industrial applications. The prototype drive design and development was made using the generic standard on printed board design IPC2221. Power manager consists of two stages. First is control stage, which includes an induction motor control-specific micro-controller. Second is power stage, with IGBTs as switching elements. This design is part of a wider project whose main objective is to advance a methodology to assist the quality improvement of academia-developed electronic prototypes. It is expected that these prototypes will be aligned with industrial standards, facilitating the industry-university connection regarding technological collaboration in the automation and control domain. <![CDATA[<b>Analytical Model to Describe the Thermal Behavior of a Heat Discharge System in Roofs</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100004&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt En el presente estudio se propone un modelo analítico que describe el comportamiento térmico de un sistema de descarga de calor en techo, cuando las superficies que lo componen no son translucidos. Dicho modelo surge a partir de un balance térmico realizado a un sistema de descarga de calor en techos. Para validarlo, se realizaron dos corridas experimentales en un prototipo que permite simular el comportamiento térmico de un sistema de descarga de calor en techo y se compararon los resultados medidos con los calculados por el modelo analítico propuesto. Se encontró que, el comportamiento térmico del modelo analítico es similar al comportamiento térmico del prototipo experimental, se detectó una variación despreciable entre los valores arrojados por ambos modelos (la diferencia de temperaturas puede estar ocasionada por la obtención del coeficiente convectivo de transferencia de calor, del cual no se han encontrado estudios que definan su comportamiento con exactitud) por lo que se puede considerar que el modelo analítico propuesto puede emplearse para simular el comportamiento térmico de un sistema de descarga de calor en techos cuando las superficies que lo conforman son opacas.<hr/>The present study proposes an analytical model which describes the thermal behavior of a heat discharge system in roof, when the surfaces that constitute it are not translucent. Such a model derives from a thermal balance carried out to a heat discharge system in roofs. To validate it, an experimental prototype that allows simulating the thermal behavior of a heat discharge system in wall and roof was used, and the results were compared to those obtained with the proposed analytical model. It was found that the thermal behavior of the analytical model is similar to the thermal behavior of the experimental prototype; a worthless variation was detected among their respective outcome (The difference of temperatures can be caused by the heat transfer coefficient, of which no studies defining its behavior accurately have been found). Therefore, it can be considered that the proposed analytical model can be employed to simulate the thermal behavior of a heat discharge system in roofs when the surfaces that constitute it are opaque. <![CDATA[<b>Analysis and Design of a Dish/Stirling System for Solar Electric Generation with a 2.7 kW Air-Cooled Engine</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100005&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Este trabajo presenta un modelado matemático, la simulación y diseño de un sistema de generación eléctrica termosolar de disco parabólico con motor Stirling de 2.7 kW enfriado directamente por aire. El modelo utilizado para el concentrador, la cavidad y el motor Stirling, fueron validados satisfactoriamente con datos experimentales. Con base en un estudio paramétrico se realizó el dimensionamiento de los componentes del motor. El estudio realizado muestra que conforme se incrementa la capacidad del sistema, la eficiencia global se ve limitada por la potencia requerida por el ventilador, dado que el diseño del enfriador necesita retirar mayores cantidades de calor aumentando el flujo de aire, sin afectar las condiciones internas del proceso (flujo másico del gas de trabajo y dimensiones internas del mismo). El sistema fue optimizado obteniendo una eficiencia global de conversión de energía solar a eléctrica de 26.7%. Este estudio muestra que el uso de un motor Stirling enfriado directamente por aire es potencialmente atractivo para la generación de energía eléctrica en bajas capacidades.<hr/>This paper presents a mathematical modeling, simulation and design of a solar power system of a parabolic dish with an air-cooled Stirling engine of 2.7 kW. The model used for the solar concentrator, the cavity and the Stirling engine were successfully validated against experimental data. Based on a parametric study, the design of the components of the engine is carried out. The study shows that as system capacity increases, the overall efficiency is limited by the power required by the fan, since the design of the cooler needs greater amounts of heat removal by increasing the air flow without affecting the internal conditions of the process (mass flow of working gas and internal dimensions of the same). The system was optimized and achieves an overall efficiency of solar to electric energy conversion of 26.7%. This study shows that the use of an air-cooled Stirling engine is potentially attractive for power generation at low capacities. <![CDATA[<b>The Effect of Saturation on the Slope Sliding in the San Juan de Grijalva Comunity, Chiapas</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100006&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Algunos taludes que permanecen estables durante muchos años pueden presentar deslizamientos cuando ocurre un período de lluvia extraordinaria. En este fenómeno intervienen no sólo las características litológicas, geométricas y mecánicas del talud, sino también el régimen de lluvia-evaporación-infiltración del sitio. En este artículo se analiza la estabilidad de un talud en la comunidad San Juan de Grijalva, municipio de Ostuacán, Chiapas, el cual presentó un deslizamiento durante un período de lluvias intensas. El volumen de este deslizamiento fue de más de 5 millones de metros cúbicos de suelo y ocasionó la obstrucción del cauce del río Grijalva. De este talud se obtuvieron sus características estratigráficas y geométricas y se realizó un muestreo inalterado para determinar las características mecánicas del material del talud. En el análisis de estabilidad se consideró la variación de la cohesión provocada por el humedecimiento y con ello se pudo observar cómo el factor de seguridad del talud evoluciona con el contenido de agua del cuerpo del talud. Mediante el análisis de la infiltración de agua de lluvia y de la estabilidad del talud ha sido posible reproducir el proceso de falla.<hr/>A number of slopes that have been stable during many years may fail when an extraordinary rain period occurs. This phenomenon involves not only the lithology, the geometric and the mechanical characteristics of the slope but also the rain-evaporation-infiltration regime of the site. In this paper, the stability of a slope in the comunity of San Juan de Grijalva, Ostuacán, Chiapas (Mexico) that failed during an intense raining period is analyzed. The volume of this slide was over 5 millions of cubics meters of soil and it produced the obstruction of the Grijalva river. The stratigraphic and geometric properties of the slope were determined and undisturbed samples were obtained in the site to determine the mechanical properties of the material. The stability analysis considered the variation of the cohesion of the soil caused by wetting and it was possible to observe the evolution of the safety factor with the water content of the material. Through the analysis of the rain infiltration and the stability of the slope, it has been possible to reproduce the failure process. <![CDATA[<b>Quadrature Slotted Surface Coil Pair for Magnetic Resonance Imaging at 4 Tesla</b>: <b>Phantom Study</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100007&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt A coil array was composed of two slotted surface coils forming a structure with two plates at 90°, each one having 6 circular slots and is introduced in this paper. Numerical simulations of the magnetic field of this coil array were performed at 170 MHz using the finite element method to study its behaviour. This coil array was developed for brain magnetic resonance imaging to be operated at the resonant frequency of 170 MHz in the transceiver mode and quadrature driven. Numerical simulations demonstrated that electromagnetic interaction between the coil elements is negligible, and that the magnetic field showed a good uniformity. Phantom images were acquired with our coil array and standard pulse sequences on a research-dedicated 4 Tesla scanner. In vitro images showed the feasibility of this coil array for standard pulses and high field magnetic resonance imaging.<hr/>Se presenta un arreglo de antenas transceptoras operado en cuadratura, se construyó con dos antenas superficiales con 6 ranuras circulares y separadas por un ángulo de 90°. El campo magnético de este arreglo de antenas se simuló de manera numérica a la frecuencia de 170 MHz, empleando el método de elemento finito. El arreglo de antenas se desarrolló para aplicaciones de la imagenología del cerebro por resonancia magnética a la frecuencia de 170 MHz. Las simulaciones numéricas mostraron que la interacción electromagnética entre los elementos es nula, y muestra una buena uniformidad de campo. Se generaron imágenes de fantoma con el arreglo de antenas, usando secuencias de pulsos estándar con un sistema de 4 Tesla dedicado para hacer investigación. Las imágenes en vitro muestran la factibilidad de este tipo de arreglos de antenas con secuencias de pulsos estándar para imagenología por resonancia magnética de altos campos. <![CDATA[<b>Analogy to Derive an Extended Pythagorean Theorem to <i>"N"</i> Dimensions</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100008&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Este artículo demuestra que es posible extender el teorema de Pitágoras a "N" dimensiones. Esta demostración se basa principalmente en el álgebra lineal, sobre todo en el producto vectorial en "N" dimensiones.<hr/>This article demonstrates that it is possible to extend the Pythagorean Theorem to "N" dimensions. This demonstration is mainly done based on linear algebra, especially in the vector product of "N" dimensions. <![CDATA[<b>Surface and Sliding Wear Behaviour of Different Coatings and Steels</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100009&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt In this work, the sliding wear behaviour of the coatings TiN, CrN and WC/C applied on steel substrates was studied using a reciprocating wear test machine. All tests were carried out in dry conditions, at room temperature (20-23°C and 45%-50% relative humidity). The average sliding velocity was 0.08 m/s and an amplitude of 2 mm was used. The applied loads were 11.76 N (Po = 1.74 GPa) and 7.84 N (Po = 1.52 GPa). Optical microscopy was used to observe the characteristics of wear scars and spalls and possible causes of their formation. The variation of the friction coefficient against the number of cycles was obtained. This was used to determine more precisely the time (number of cycles) where the coating presented the first signs of wear, in addition Energy Dispersive X-ray analysis (EDS) was performed, as well as Scanning Electron Microscopy (SEM) and hardness tests on the wear traces, which reinforced the previous observations. Thus it was possible to know the wear life of different coatings and possible causes of variation. Increasing the load was an important factor in the variation of wear life results. But it is also important to consider other factors such as surface roughness and thickness of coatings.<hr/>En este trabajo se estudió el comportamiento en desgaste por deslizamiento de los recubrimientos de TiN, CrN y WC/C aplicados sobre sustratos de acero. Las pruebas se realizaron con una máquina reciprocante en condiciones secas a temperatura ambiente (20-23°C y 45%-50% de humedad relativa). Se empleó una velocidad promedio de 0.08 m/s y una amplitud de 2 mm. Las cargas aplicadas fueron de 11.76N (Po = 1.74 GPa) y de 7.84 N (Po = 1.52 GPa). Se realizó microscopía óptica para observar las características de las zonas de desgaste y sus posibles causas de formación. Se obtuvo gráficamente la variación del coeficiente de fricción con el número de ciclos. Estos datos se emplearon para determinar con mayor precisión el momento donde se presentaron las primeras señales del desgaste, adicionalmente se realizaron análisis por Difracción de rayos X (EDS), así como Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y microdureza, que reforzaron las observaciones previas. Fue posible conocer la duración de los recubrimientos y las cusas de su variación. El incremento en la carga de trabajo fue un factor importante en la variación de la vida al desgaste. Sin embargo, es importante considerar otros factores tales como la rugosidad y el espesor de los recubrimientos. <![CDATA[<b>Effect of the Surface Texture on Friction Thrust Bearing Performance</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100010&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt En este trabajo se presenta un modelo teórico que establece relaciones entre las condiciones de operación de un cojinete de empuje, su micro-topografía acondicionada y el coeficiente de fricción, cuando opera en condiciones de Lubricación Hidrodinámica (HL). Entre los resultados más sobresalientes obtenidos en una exploración efectuada con el modelo están: la construcción de un mapa donde se caracteriza el desempeño de estos componentes y la obtención de algunas relaciones entre diversos grupos adimensionales, los cuales muestran que es factible ampliar el régimen de lubricación hidrodinámica de este tipo de cojinetes mediante el acondicionamiento artificial de sus superficies.<hr/>This paper shows a theoretical model which stablishes relations among the operational conditions of a thrust bearing, its conditioned microtopography and the friction coeficient when it works under Hydrodynamic Lubrication conditions. Among the most outstanding results obtained from an exploration made with the model are: building of a map where the performance of these components is characterized and the obtention of some relations among several adimentional groups that show the possiblility to enhance the hydrodynamic lubrication regime for this sort of bearings by artificial conditioning of their surfaces. <![CDATA[<b>Optimization of a Hydrocarbon Bioremediation System at Laboratory Scale</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100011&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt El objeto de este trabajo fue optimizar los parámetros de humedad, temperatura y relación de nutrientes para estimar la posibilidad de aplicar la técnica de biorremediación en un suelo contaminado con hidrocarburos. Para esto se realizó una caracterización inicial del suelo contaminado en función de sus características físicas y químicas, su cantidad de microorganismos heterótrofos y degradadores de hidrocarburos. También se estudió la concentración del contaminante por método gravimétrico y por cromatografía gaseosa. Para optimizar humedad y temperatura se trabajó en microcosmos con humedades de 3%, 10%, 15% y 20% y temperaturas de 5°C, 15°C, 28°C y 37°C, realizando un seguimiento de la mineralización de los hidrocarburos midiendo el CO2 producido. Para optimizar la relación de nutrientes se diseñaron microcosmos diferentes que fueron monitoreados por consumo de oxígeno y por determinación de hidrocarburos por cromatografía gaseosa. Las relaciones C:N:P estudiadas fueron 100:20:2, 100:10:1, 100:5:0,5 y 100:1:0,1. Los resultados obtenidos indican que la mineralización de hidrocarburos fue óptima para humedades de 10% a 20% y a temperaturas de 25°C a 37°C con valores de producción de CO2 de 3000 a 4500 mgCO2 kg-1. La relación óptima C:N:P fue de 100:1:0,1 en la que se observó el mayor consumo de oxígeno y la remoción de 83% de los hidrocarburos totales determinados por cromatografía gaseosa, con 78% y 89% de eliminación de los hidrocarburos n-alcanos y poliaromáticos, respectivamente.<hr/>The aim of this study was to optimize the parameters of moisture, temperature and ratio of nutrients to estimate the possibility of applying the technique of bioremediation in a soil contaminated with hydrocarbons. For this, an initial characterization of contaminated soil was made according to their physical and chemical characteristics and the number of heterotrophic and hydrocarbon degraders bacteria. Also the contaminant concentration by gravimetric method and by gas chromatography was studied. To optimize moisture and temperature, microcosms with moisture of 3%, 10%, 15% and 20% and temperatures of 5°C, 15°C, 28°C and 37°C were used. The monitoring of the mineralization of hydrocarbons was performed by measuring the CO2 produced. To optimize the ratio of nutrients, different microcosms were designed and were monitored by oxygen consumption and by determination of hydrocarbons by gas chromatography. The C:N:P relationships studied were 100:20:2, 100:10:1, 100:5:0,5 and 100:1:0,1. The results indicate that the mineralization of hydrocarbons was optimal for moisture of 10% to 20% and temperatures of 25°C to 37°C with CO2 production values of 3000-4500 mgCO2 kg-1. The optimal C:N:P ratio was 100:1:0,1 in which the highest oxygen consumption was and the elimination of 83% of total hydrocarbons determined by gas chromatography with 78% and 89% of n-alkanes and polyaromatic hydrocarbons elimination, respectively. <![CDATA[<b>Transmission Interferences Level Measurement for Digital Audiobroadcasting Signals Transmitted on Hybrid Mode</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432012000100012&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Una de las estrategias más importantes para impulsar la introducción de la radiodifusión digital en estaciones comerciales se basa en el uso de la actual infraestructura de transmisión analógica para enviar señales tanto analógicas como digitales a través de un mismo medio y rango de frecuencias, utilizando un adecuado esquema de modulación. Este modo de transmisión, denominado "modo híbrido", se basa en el uso de las frecuencias de guarda entre frecuencias activas de transmisión analógica para el envío de señales digitales. Sin embargo, cuando las estaciones transmisoras utilizan frecuencias adyacentes con guardas de protección mínimas entre ellas, la información digital puede estar sujeta a una fuerte interferencia. En este trabajo se analiza el comportamiento de los estándares AM In Band-On channel (AM IBOC) y Digital Radio Mondiale (DRM) transmitiendo en modo híbrido desde frecuencias adyacentes, se realiza una simulación para calcular el nivel de interferencia y se detallan las implicaciones del fenómeno y sus posibles soluciones, tomando como ejemplo el caso de tres estaciones comerciales de la Ciudad de México.<hr/>One of the most important strategies developed to boost the commercial introduction of new digital radiobroadcast standards is based on the use of the present AM transmission infrastructure to send both analog and digital signals over the same medium and range of frequencies through a suitable scheme of modulation. This mode of transmission is denominated "hybrid mode", and is based on the use of the keeper range of frequencies between carriers of analogical transmission to send the digital signals. However, radiobroadcast over adjacent frequencies with minimal guard intervals between them could generate interference on the digital information under certain circumstances. In this work the transmission of both In Band - On Channel (AM IBOC) and Digital Radio Mondiale (DRM) digital standards, broadcasting in hybrid mode from adjacent frequencies is analyzed through the use of models, and the implications of the phenomenon and its possible solutions are concluded, taking as example the case of three commercial stations nowadays operating in Mexico City.