Characterization of photovoltaic solar energy systems in a Colombian region

Objective: To establish a baseline about the solar photovoltaic energy systems installed in the department of Caldas, Colombia. Methodology: The solar photovoltaic installations were identified from secondary sources of information, followed by field visits to collect information on the characteristics of these systems. An evaluation instrument was designed consisting of 6 categories which was subsequently evaluated by expert peers. It was applied accompanied by interviews with owners of the identified systems. Results: 41 solar photovoltaic systems were identified and installed in 11 municipalities of Caldas. Data was collected from 28 installations with different characteristics. 50% of the solar photovoltaic systems are in the Central-South region of Caldas. 71% of the systems are mainly installed in the urban area; 64% correspond to small-scale isolated solar photovoltaic energy generation systems, with a maximum power of less than 600W. These installations have become a viable energy alternative for the region and are being used especially for lighting and the operation of household appliances in residences, hotels, restaurants, and educational institutions. Conclusions: Although regulations on solar energy installations had not been established, these systems have already been implemented in the department in a successful, but moderate, manner.

Metodología computacionalmente eficiente para resolver el despacho económico multiperiodo estocástico con restricciones de seguridad

Objetivo: Validar una metodología computacionalmente eficiente para resolver el problema de despacho económico multiperiodo estocástico con restricciones de seguridad. Metodología: Se utilizan factores lineales de sensibilidad para calcular flujos de carga de forma rápida y precisa. También se usa un método iterativo, que identifica y agrega como cortes de usuario, las restricciones de seguridad activas. Estas restricciones establecen la región factible de un modelo embebido dentro de un algoritmo Progressive Hedging, el cual descompone el problema principal en un conjunto de sub-problemas computacionalmente más tratables, al relajar las restricciones de acoplamiento entre escenarios. Resultados: Los resultados numéricos sobre el sistema IEEE RTS96, muestran que la estrategia propuesta entrega soluciones de alta calidad en bajos tiempos de cálculo. Conclusiones: La metodología propuesta permite solucionar el despacho económico multiperiodo estocástico seguro hasta 50 veces más rápido cuando se compara con su formulación extensiva.

Modelo multicriterio AHP-TOPSIS: una estrategia para evaluar alternativas de generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables

Objetivo: Evaluar el desempeño de tecnologías para la generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables en la costa caribe colombiana utilizando el modelo multicriterio AHP-TOPSIS. Metodología o método: La motivación para el desarrollo de este tema se fundamenta en la necesidad identificada por el sector energético de la región para identificar alternativas que permitan suplir las necesidades del consumo de energía regional, además de contribuir a una matriz energética nacional sostenible. Considerando que una determinada tecnología puede ser más viable, en base a la información disponible en la literatura especializada, el problema fue analizado teniendo en cuenta tres criterios: económico, ambiental y técnico. La metodología analítica adoptada se basa en la aplicación de métodos multicriterios híbridos AHP-TOPSIS. Resultados: Los resultados consolidados permitieron: (i) establecer un ranking de las distintas tecnologías para la generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables, siendo la energía Fotovoltaica aquella de mayor peso y la Energía Hidráulica la de menor peso; (ii) confirmar que el criterio económico es el más crítico al momento de evaluar el desempeño de una tecnología. De igual forma, se estableció que el riesgo de la inversión es el subcriterio más crítico de los nueve evaluados. Conclusiones: El trabajo permitió concluir que el dinamismo del mercado internacional, diversas políticas sustentables, así como la actual crisis política que repercute en los países latinoamericanos permiten explicar la inestabilidad de la economía en pro de invertir en alternativas tecnológicas. Razón por la cual, el criterio económico y el subcriterio relacionado al riesgo de la inversión fueron considerados los más críticos en el estudio realizado.

Nonlinear Analysis of Cable Net Structures

Objective: To present a methodology for implementing in MathCAD, a based on force densities for analytical form finding to three-dimensional cable net structures subjected to static loading. It is desired that the routines present a stability of the solution algorithm and fast convergence. Methodology: Theoretical background of the cable net structures behavior and FDM are first introduced. Then, a series of MathCAD routines are created to perform the nonlinear analysis of cable net structures. Finally, a well-documented cable net structure example found in the literature, and the results from a cable net software are used as a way to validate the output results provided by the created MathCAD routines. Results: The simulation results show that the proposed methodology implemented in MathCAD can accurately estimate the free nodes displacements and cable forces of 3D cable net structures subjected to vertical and horizontal static loading. Conclusions: This paper has demostrated that the propossed methodology is consistent when comparing with the results given in the reference paper and the used software. Stability of the algorithms is controlled and no numerical issues was presented during the analyzed examples thus, divergence complications were not found. The routines provided a clear way to visualize the assumptions, methods, and critical data obtained in the geometric analysis of cable net structures helping to overcome the inherit limitations of commercial packages.

Condiciones acústicas en las aulas de clase: Una revisión de la literatura

Resumen Objetivo: Realizar una revisión de la literatura relacionada con normas y criterios utilizados en la acústica de las aulas de clase y las variables de estudio de tiempo de re verberación, inteligibilidad de la palabra y ruido de fondo. Metodología o método: Se realizó una búsqueda de artículos en la base de datos Scopus, publicados entre enero de 2015 y agosto de 2020, relacionados con la calidad acústica en las aulas de clase cuyas variables de estudio fueran el tiempo reverberación, inteligibilidad de la palabra y/o ruido de fondo. Posteriormente se estudió y analizó el contenido de cada uno de ellos. Resultados: La literatura recopilada mostró que el 31.1% de los estudios evaluaron el tiempo de reverberación y que así mismo, este es el parámetro que se incumple en mayor medida. Se identificó que la calidad acústica en las aulas de clase es predominantemente mala. El 37.8% de las causas de disconfort acústico en las aulas estuvieron asociadas a la ausencia de materiales de absorción acústica. Conclusiones: Se concluye que la cantidad de estudios en calidad acústica de los recintos educativos es significativa, y que éstos, muestran la necesidad de mejoras en los aspectos constructivos de las instituciones. Además, se encontró que la calidad acústica puede tener impactos en la percepción de bienestar y en la salud de los estudiantes y profesores. Se evidenció la utilización de métodos matemáticos como algoritmos y simulaciones para la identificación de mejoras en la acústica de los centros educativos.

Identificación modal de puentes segmentales mediante simulaciones numéricas de pruebas de vibración forzada con vehículos

Objetivo: Las condiciones topográficas y altas especificaciones técnicas de los recientes proyectos de infraestructura vial ejecutados por el gobierno colombiano ha impulsado la construcción de numerosos puentes segmentales. La Norma Colombiana de Diseño de Puentes – LRFD – CCP 14 no establece criterios específicos para la evaluación de puentes nuevos que permitan la evaluación estructural. Con el objetivo de fomentar la implementación de pruebas dinámicas en puentes segmentales se presenta un estudio de identificación de parámetros influyentes en la caracterización dinámica usando vibración forzada. Metodología: Con base en los parámetros identificados, se ejecutó un conjunto de simulaciones numéricas usando herramientas computacionales específicamente en análisis de historia tiempo para análisis de aceleraciones producto de circulación de vehículos pesados a distintas velocidades. Resultados: Se desarrolló un enfoque analítico para selección de velocidades de circulación para distintos tipos de vehículos de prueba. Conclusiones: lo que permite obtener un conjunto de variables óptimas como velocidad, peso, posición de impacto y frenado para la ejecución de pruebas de vibración forzada que permitan complementar los resultados que se obtienen de pruebas de vibración ambiental.

Optimización de los hiperparámetros de una máquina de regresión de soporte vectorial utilizando enjambre de partículas para el pronóstico de casos de COVID-19 en Bogotá

Objetivo: optimizar los hiperparámetros de una máquina de regresión de soporte vectorial mediante la adaptación de la metaheurística de enjambre de partículas para pronosticar la serie de tiempo del total de casos positivos acumulados de la reciente enfermedad COVID-19 en la ciudad de Bogotá, Colombia. Metodología: se plantea un algoritmo híbrido de regresión de soporte vectorial y optimización por enjambre de partículas para encontrar el valor óptimo de los hiperparámetros de una máquina de regresión de soporte vectorial que mejor rendimiento muestre en el pronóstico de la serie de tiempo. Se valida a través de una comparación de los valores reales con los predichos obtenidos por una máquina de regresión sin hiperparámetros optimizados, en términos de métricas de desempeño como el error cuadrático medio, error absoluto medio y coeficiente de determinación. Resultados: cualitativamente se verifica el rendimiento mediante los pronósticos obtenidos en la serie de tiempo; cuantitativamente, con un valor en el error cuadrático medio de 0,000045 y un coeficiente de determinación de 0,998884, el método propuesto presenta un mayor desempeño. Conclusiones: el algoritmo presentado y aplicado es útil para el pronóstico de series de tiempo; con este algoritmo se aporta al campo de investigación; finalmente se discute sobre la implementación de este método en el contexto epidemiológico.

Modelamiento matemático de la extracción asistida con ultrasonido de compuestos bioactivos presentes en la cebolla (Allium cepa L.): revisión y análisis teórico

Objetivo: Establecer un modelamiento matemático de la extracción asistida con ultrasonido de compuestos bioactivos presentes en la cebolla de bulbo. De esta manera tener bases sólidas para aplicar el modelo obtenido en posteriores investigaciones y procesos de obtención de compuestos bioactivos en dicha materia prima. Con este modelo se podría predecir resultados en cuanto al rendimiento en un tiempo establecido, para así facilitar la toma de decisiones en el proceso de extracción. Metodología o método: Se realizó una revisión bibliográfica de modelos matemáticos de la cinética de extracción asistida por ultrasonido de cebolla. A continuación, se determinaron los parámetros de cinética de extracción teóricos a partir de una referencia bibliográfica con el fin de establecer el modelo matemático más adecuado para representar la cinética de extracción. Resultados: A partir del análisis estadístico para todos los modelos evaluados se obtuvo valores de coeficiente de determinación (R2) superiores a 0,98, sin embargo el modelo que presento mayor ajuste y un menor valor para la raíz del error cuadrático medio (RMSE) fue aquel que se fundamenta en la segunda ley de Fick. Conclusiones: La alta precisión del modelo matemático seleccionado permitió predecir con un nivel de confianza del 95 % el rendimiento de la extracción asistida por ultrasonido de la cebolla de bulbo.

Caracterización de marcos de referencia que apoyan la implementación del gobierno de datos propuesto por MinTIC para entidades públicas

El gobierno de datos (GD) asegura que los datos cumplan con las expectativas del negocio, reduzca costos de gestión, protección y desarrolle los datos como un activo estratégico y de valor. En Colombia, el Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (MinTIC) ha entregado una herramienta conceptual para que las entidades públicas puedan adoptar la Arquitectura TI Colombia, definiendo lineamientos y guías para facilitar su entendimiento y aplicación. Este artículo tiene como Objetivo: Caracterizar el alcance de los marcos de referencia para facilitar la implementación del GD establecido por MinTIC para las entidades públicas. Metodología: El proceso consistió en: 1) identificar marcos de referencia, 2) caracterizar relación de marcos de referencia con lineamientos y elementos, 3) identificar alineación de los ámbitos y aportes de los marcos de gestión y GD para la implementación del GD, y 4) analizar los resultados de la investigación. Resultados: El proceso permitió identificar los elementos que cada marco de referencia aporta a la implementación del GD de acuerdo a los lineamientos establecidos por el MinTIC. Conclusiones: El Data Management Body of Knowledge del Data Management Association (DAMA) entrega herramientas y técnicas que facilitan la implementación de lo estipulado por el ministerio, el cual puede complementarse con elementos del Data Governance Framework del Data Governance Institute (DGI) y The Open Group Architecture Framework (TOGAF).

Diseño de un reactor de tornillos para la obtención de bioaceite a partir de pirólisis rápida de biomasa residual

Objetivo: Realizar el diseño mecánico de un reactor de tornillo para la obtención de bioaceite mediante pirólisis rápida de biomasa residual. Metodología: Se realizó una estimación del potencial energético de la biomasa residual. Se calcularon las variables térmicas y mecánicas para el dimensionamiento del reactor y la selección de sus componentes. Para seleccionar el reactor más adecuado se aplicó la metodología del Despliegue de la Función Calidad. Se realizó un análisis de esfuerzos mediante la herramienta informática Solidworks®, cuyos resultados permitieron ratificar los parámetros y dimensiones seleccionados para la construcción del reactor. Resultados: Se seleccionó un reactor de doble tornillo con sección transversal en U con base plana. Se determinó que el calor necesario para llevar a cabo la reacción de pirólisis rápida fue 927 kJ/kg. Se seleccionó un tornillo sinfín de 1.68 m de longitud, 1.25 pulgadas de diámetro mayor y 1.5 pulgadas de paso, en acero inoxidable austenítico 316, accionado por un motorreductor de potencia 0.25 HP y torque 20 Nm. Para minimizar pérdidas de calor, se dispuso de una cinta calentadora de 0.1 W/cm2 y un elemento aislante a base de fibra de vidrio, de espesor 130 mm, ambos alrededor del barril contenedor del reactor. Conclusiones: Se seleccionó el modelo de reactor de doble tornillo y sección transversal en forma de U con base plana por ofrecer mayor capacidad volumétrica de transporte y mayor capacidad de mezcla. Se seleccionó un diámetro de 1-1/4” para el tornillo sinfín con el fin de para evitar problemas de deflexión.