Congreso Colombiano de Ingenierías Verdes 2011 by Prometeo Educacion

Memorias Congreso Colombiano De Ingenierías Verdes CCIV 2011 Septiembre 28, 29 y 30

ISBN No. 978 – 958 – 8474 – 20 – 5

Memorias Congreso Colombiano De Ingenierías Verdes CCIV 2011

Septiembre 28, 29 y 30 ISBN No. 978 – 958 – 8474 – 20 – 5

Rector Fray Miguel Ángel Builes Uribe O.F.M

Secretario General Fray José Norberto Agudelo Loaiza O.F.M

Vicerrector Administrativo Francisco Suárez Urquijo

Vicerrector Académico Jorge A. Herrera Builes

Director de investigaciones Ángel Rodrigo Vélez Bedoya

Decana Facultad de Ingenierías Martha Cecilia Meza Peláez

COMITÉ ORGANIZADOR

Helena Pérez Garcés Coordinadora de Investigaciones, Facultad de Ingenierías

Ever Alberto Velásquez Sierra Jefe de Área Ciencias Básicas

Andrés Mauricio Cárdenas Torres Jefe de línea Robótica, Sistemas de Control y Potencia

Beatriz Liliana Gómez Gómez Jefe de línea Gestión y Desarrollo Industrial

Carlos Arturo Castro Castro Jefe de línea en Ingeniería del Software y Telecomunicaciones

Edgar Serna M. Docente Investigador Ingeniería de Sistemas

Gustavo Adolfo Meneses Docente Investigador Ingeniería Electrónica FACULTAD DE INGENIERÍAS DIRECCIÓN DE INVESTIGACIONES

Universidad de San Buenaventura MedellĂn

PRESENTACIÓN

La Facultad de Ingenierías y la Coordinación de investigaciones con apoyo de la Dirección de Investigaciones, los Semilleros de Investigación de la Facultad, la rama IEEE USB - Med presenta a la comunidad investigativa de ingenieros y áreas relacionadas de la región, El Congreso Colombiano de Ingenierías Verdes –CCIV 2011-. El evento se llevó a cabo en los días 28, 29 y 30 de septiembre de 2011, en las instalaciones de la Universidad de San Buenaventura Seccional Medellín. El Congreso Colombiano de Ingenierías Verdes –CCIV 2011– brinda un espacio para que universidades, instituciones y empresas colombianas compartan conocimientos y experiencias exitosas en torno a la integración armónica entre la ingeniería y el medio ambiente, mediante la presentación de proyectos de investigación, trabajos de innovación & desarrollo y experiencias. Las áreas temáticas dentro de las cuales se enmarca –CCIV 2011– son, sin excluir a otras: Optimización de Procesos:

• Medición. • Tecnologías Amigables al Planeta.

• Minimización del Consumo de Recursos. Reutilización y Reciclaje:

Mitigación y Restauración Ambiental:

• Aprovechamiento de Residuos y Desechos. • Recuperación.

• Compensación. • Recuperación de Suelos, Fuentes Hidrográficas, Manejo de Fuentes Hídricas. • Calidad del Aire. • Ruido.

Innovación & Desarrollo: • • • • • • • • • • • •

Green IT. Computación en Nube. Grid Computing. Teletrabajo. Software Libre. e-learning b-learning Virtualización. Desarrollo de Materiales Alternativos. Energías Alternativas. Producción mas Limpia. Prevención y Adaptación al Cambio Climático.

Responsabilidad: • Ambiental. • Social. • Empresarial.

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AGRADECIMIENTOS

A Julián Alberto Restrepo Aguirre, estudiante de Sexto Semestre de Ingeniería de Sistemas, Semillero de investigación en Ingeniería del Software-SisUsbMed, por el diseño del Logo del JOIN. A Jhonatan Arroyave Jaramillo, estudiante de Octavo Semestre de Ingeniería de Sistemas, por el diseño de los Libros JOIN 2011 y CCIV 2011. A IREKO por el suministro de la papelería ecológica. A Jorge Campuzano, estudiante de Ingeniería de Sistemas, por la administración del sitio web del evento. A Miguel Angel Palacio Urrego de Proyección Institucional por los logos y las e Ecard del evento. A Marisela Uribe, Carlos Cortés e Iván Zalazar del departamento de Informática de la institución, por el apoyo en la grabación y transmisión del evento (Streaming y RENATA).

AGRADECIMIENTOS A CONFERENCISTAS

A Gustavo Wilches Chaux por la conferencia “Relación Medioambiente e Ingeniería” “Desarrollo, Valores y Seguridad Territorial“. A Libardo Londoño por la conferencia “Técnicas estadísticas para el tratamiento de datos ambientales“. A John Fernando Escobar por la conferencia “La Geomodelación en la Exploración del Recurso Hídrico Subterráneo“. A Sergio H. Lopera Castro por la conferencia “¿Es posible hacer ingeniería verde sin haberse formado para ello? “. A Jovanni Jiménez por la conferencia “Experiencia en el uso de estrategias activas en educación superior. Caso Robótica“. A Rudy Cepeda Gómez por la conferencia “Análisis de Estabilidad en algoritmos de Consensos afectados por retardos”. A Juan David Vanegas por la conferencia “La Aventura de crear empresa: Go-Composites“. A Rafael A. Silva por la conferencia “Obteniendo Resultados Tangibles del LMS”. A Carlos Alberto Cortés López por la conferencia “Virtualización de Centro de Datos”.

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UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA MEDELLÍN SEDE SAN BENITO

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CRONOGRAMA CONGRESO COLOMBIANO DE INGENIERÍAS VERDES 2011

CONTENIDO Pág. 1. ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO PARA TIERRAS CONTAMINADAS CON ACEITE DE SOYA Y DE PALMA....................................................................................................

2. EXTRACCIÓN DE METALES PESADOS EN LODOS ACEITOSOS...........................................

3. MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES DE LA TIERRA COMO MATERIAL MAMPUESTO.................................................................................................................................... 31 4. LA GEOMODELACIÓN EN LA EXPLORACIÓN DEL RECURSO HÍDRICO SUBTERRÁNEO................................................................................................................................ 37 5. REMEDIACIÓN AMBIENTAL: REMOCIÓN DE PLAGUICIDAS EN SISTEMAS ACUOSOS EMPLEANDO MATERIALES CARBONOSOS........................................................... 43 6. ESTUDIO PARA LA RESTAURACIÓN DE CAUCES. PROPUESTA EN UN TRAMO DE LA QUEBRADA LA PRESIDENTA (MEDELLÍN)...................................................................

7. MODELO DE MEJORA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE ANODIZADO DE PERFILERÍA DE ALUMINIO EN INDUSTRIAS EMMA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE METODOLOGÍAS CHEMICAL LEASING Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA...............................................................................................................................................

8. “ECOEMPRENDIMIENTO”: OPORTUNIDADES EMPRESARIALES DESDE LA SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL....................................................................................................

9. DESAFÍOS DE LA INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA DE SOFTWARE EN EL PROBLEMA DEL CAMBIO CLIMÁTICO ...................................................................................... 58 10. CARBONES ACTIVADOS OBTENIDOS A PARTIR DE NEUMÁTICOS USADOS ...................

11. SISTEMA DE MEDICIÓN PARA LA CARACTERIZACIÓN ACÚSTICA DE MATERIALES A INCIDENCIA NORMAL DEL SONIDO ............................................................. 68 12. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT BÍPEDO ANTROPOMÉTRICO ....................

13. ANTROPOMÉTRICO VEHÍCULO ROBÓTICO OMNIDIRECCIONAL PARA LA ENSEÑANZA DE GEOMETRÍA A NIÑOS EN EDUCACIÓN BÁSICA PRIMARIA .................

15. VIRTUALIZACON DE CENTROS DE DATOS ..............................................................................

16. EXPERIENCIA EN EL USO DE ESTRATEGIAS ACTIVAS EN INGENIERÍA: CASO ROBÓTICA.............................................................................................................................

PONENCIAS

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1. ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO PARA TIERRAS CONTAMINADAS CON ACEITE DE SOYA Y DE PALMA Francisco Javier Jiménez García 1, 2, 3, a, b, Beatriz Elena Gómez Hoyos1, 2, 3, c 1 Universidad Pontificia Bolivariana 2 Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA)- UPB 3 Semillero del Grupo de Investigaciones Ambientales a franciscojavier.jimenez@alfa.upb.edu.co, b francisco.jnez@gmail.com, c beatriz.gomez@upb.edu.co Tratar las arenas contaminadas que resultan de la etapa de blanqueo de los aceites obteniendo un alto porcentaje de recuperación, extraer el aceite, alternativas de uso para los subproductos, eliminar los riesgos de autocombustión, reducir los problemas de contaminación ambiental y disminuir los costos son las principales metas a lograr con esta investigación. Se pretende por medio de la implementación de diversos sistemas de tratamiento la recuperación de las arenas para su disposición.

Planteamiento del Problema: De los aceites de origen vegetal, el aceite de soya y el aceite proveniente de la palma africana son de los más preferidos por la población mundial. Aunque la diferencia en producción más rentable la explotación del aceite de palma, ya que mientras la soya produce quinientos kilos de aceite por hectárea, la palma produce cinco mil [1]. Las principales etapas de la refinación de aceites comestibles son: desgomado, neutralización, decoloración y desodorización. El blanqueo de aceites comestibles se realiza utilizando arcillas naturales o activadas con ácido [2]. Cada año en el mundo más de 400,000 toneladas de barro de blanqueo usadas se disponen en muchas aplicaciones opcionales pero que la mayoría son dejados en vertederos, esto no se permite más en la mayoría de los países, ya que representa una fuente de problemas de olor y un peligro de incendio por tener propiedades pirofóricas [3]. Los problemas de disposición relacionados con la eliminación de arcilla usada en el proceso de blanqueo podrían ser solucionados en gran parte mediante la eliminación del aceite y materias colorantes adsorbidas en la arcilla gastada. Además, la arcilla desaceitada puede reactivarse y volverse a utilizar en el blanqueo, mientras que el aceite recuperado puede ser usado en la producción de jabón y la alimentación de aves de corral [2]. En Colombia la Asociación Colombiana de la Industria de Grasas & Aceites representan el 70% Ventas de la Industria de Aceites y Grasas Comestibles, La principal materia prima utilizada por la industria es el Aceite Crudo de Palma (ACP) de origen nacional, le siguen el aceite de soya y de girasol que son importados. El consumo anual promedio de ACP por parte de la Industria de Aceites y Grasas comestibles alcanzó las 380 mil toneladas entre el 2002 y 2006 con un crecimiento promedio anual del 2% [4]. La cantidad de arcilla que se requiere para decolorizar dependerá de las propiedades y elaboración del aceite, pero normalmente es de 0.5 a 2.0% del peso del aceite lo que indica una alta producción de arenas de desecho o gastadas [5]

Estado del arte: La decoloración de aceites con fines comestibles, implica la eliminación de una gran variedad de impurezas por adsorción, que incluyen fosfátidos, ácidos grasos, gomas, traza de metales, etc. Esto permite la producción de un aceite de color claro y estable, aceptable para los consumidores [6]. La arcilla gastada que se retira de los filtros contiene 20 - 35% en peso de aceite [7]. Hay varios métodos descritos en la literatura para recuperar el aceite retenido en los residuos del filtro. Esta recuperación puede llevarse a cabo en la torta mientras todavía está en el filtro o después de haber sido eliminada del filtro. Los procesos de extracción por solvente para la recuperación del aceite presentan un buen rendimiento Feuge y Ganssen en 1951 describieron la regeneración de arcilla gastada por medio de disolventes. Utilizando disolventes orgánicos, tales como ácidos, éteres, cetonas, etc. [8] Muy pocos estudios están disponibles en la literatura sobre la regeneración de las arcillas clarificantes gastadas por tratamiento térmico a alta temperatura (calcinación). La quema de la tierra prevé la eliminación completa de restos de aceite y otros compuestos orgánicos. Kuck et al informaron regeneración térmica de óxido de aluminio utilizados para el blanqueo de aceite de semilla de algodón. La regeneración se realizó en 400 - 700 oC, seguido por una activación de la tierra. En este método, se alcanzó alrededor del 98 - 99% de regeneración. [2] Patterson en 1992 indico que la recuperación del aceite y la reutilización de las arcillas de blanqueo gastadas son las áreas donde existe una gran oportunidad para el ahorro de costos en la industria de procesamiento de aceite [9].Un estudio económico de la regeneración de la arcilla gastada hecho por Alhamed y Al-Zahrani en 1999 muestra que el proceso es económicamente viable [8]. Metodología Propuesta Caracterización de las arenas contaminadas. • Humedad Pese 5 g demuestra en un crisol tarado, ubicar en el horno de secado a 110oC durante una hora. Remover el crisol del horno, enfriar a temperatura ambiente en un desecador por 30 min y realizar el pesaje. • Contenido de aceites Pese 5 g demuestra en un crisol tarado, ubicar en la mufla a 500 oC durante una hora. Remover el crisol del horno, enfriar a temperatura ambiente en un desecador por 30 min y realizar el pesaje.

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Sistemas de tratamientos a utilizar. • Regeneración por Extracción con Solvente. Seleccionar las solventes a utilizar con una pureza del 99 %. la cantidad necesaria del disolvente en proporción a la muestra 5 a 1 se coloca en un beaker equipado el cual es sometido a calentamiento y agitación , durante un tiempo determinado. Al final del experimento, el contenido de los beakers se transfiere inmediatamente al aparato de filtración para separar el barro del disolvente. El filtrado se transfiere a un equipo para la separación del aceite del solvente. El aceite separado así como la arcilla se secan en una estufa a 70 ° C durante una hora y se deja enfriar en un desecador para luego determinar el porcentaje de aceite extraído (POE). • Regeneración directa por calcinación. Pesar 5 g de muestras. Ubicar en la mufla a un rango de 400 oC a700 oC, en un tiempo de calcinación de 15 a 30 minutos, luego enfriar en un desecador por 30 minutos y pesar. • Método de arena en ebullición. En un beaker de 1 L preparar la solución de hidróxido de sodio al 1-10% del peso de la arcilla. Adicionar NaCl a 1% del peso de la arcilla. Montar el beaker en un agitador magnético con calentamiento a temperatura de ebullición por 30 min. Separa la solución de los lodos por filtrado. Secar los lodos en un horno a 105 oC y deje enfriar. • Activación de las arcillas por tratamiento acido. En un montaje similar al de extracción por solventes, se colocan las arenas desaceitadas obtenidas en los pasos anteriores en solución H2SO4 y HCl en relación 2 a 5% en peso de muestra en agitación y calentamiento durante 30 min. Las arcillas se separan por filtración, y se secan en el horno a 105 oC durante una hora. • Determinación de la capacidad de adsorción. En una relación 1-5 de peso de muestra – aceite sin blanquear colocar en un recipiente con agitación mecánica durante una hora. Tomar un volumen de aceite. Medir el color del aceite y compararlo con uno blanqueado usando arcilla pura. Resultados y Análisis Caracterización de las arenas contaminadas. Siguiendo el procedimiento descrito anteriormente para determinar el porcentaje de humedad de las arenas se obtienen los siguientes datos: Tabla 1. Porcentaje de humedad en las tierras contaminadas con aceite de Soya.

Tabla 2. Porcentaje de humedad en las tierras contaminadas con aceite de Soya.

Donde; PSV: peso del soporte vacío, PM: peso de la muestra, PFS: peso final del soporte más la muestra, PFM: peso final de la muestra. El porcentaje de humedad se calcula como:

El anterior procedimiento permite obtener un valor promedio, además nos asegura un buen procedimiento por su alto grado de reproducibilidad ya que los valores no presentan altas variaciones.

Sistemas de tratamientos a utilizar. • Regeneración por Extracción con Solvente. Se realiza la extracción empleando los diferentes solventes seleccionados y se obtiene los siguientes datos:

Tabla 3. Porcentaje de extracción en las tierras contaminadas con aceite de Palma.

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Tabla 4. Porcentaje de extracci贸n en las tierras contaminadas con aceite de Soya.

Figura 1. Recipiente con acetona y aceite de soya despu茅s de la extracci贸n.

Figura 2. Recipiente con el aceite de soya luego de separar el solvente.

Se logra obtener unos porcentajes de extracción con los solventes que permiten determinar el más eficiente para su implementación, considerando además factores como costo y manejo. En la Figura 2. Se observa el aceite de soya obtenido después del proceso de extracción que por su apariencia puede ser empleado como materia prima en otros procesos, como en la producción de biodiesel. • Método de arena en ebullición. Se realizan ensayos para determinar la cantidad óptima de NaOH y NaCl con la cual se logra separar el aceite de las arcillas contaminadas, encontrando que para relación del 15% en peso de muestra la arcilla se logra un buen resultado dado que la apariencia de esta es similar a la arcilla sin utilizar.

Figura 3. Arcilla contaminada con aceite de Soya antes y después del tratamiento al 15% de NaOH.

Figura 4. Arcilla contaminada con aceite de Palma antes y después del tratamiento al 15% de NaOH y 20% NaCl.

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Conclusiones Se encuentran en desarrollo por eso no se presentan en el presente documento.

Bibliografía [1] En Colombia, “oro verde”. [En línea] <http://aupec.univalle.edu.co/informes/mayo98/ceni.html> (accessed 25 marzo 2011) [2] A. Al-Zahrani and M. A. Daous. Recycling of spent bleaching clay and oil recovery. En: Trans IChemE. Arabia Saudita. 2000 [3] Technologies on waste management of spent bleaching clays. SUD-CHEMIE. Julio, 2007. [4] Orozco, Ángela María. La industria de aceites y grasas comestibles en Colombia. (En línea) <www. fedepalma.org/congreso/2009/memorias/Asocoingra.ppt> [accessed: 20 julio 2011] [5] Evaluación de las variedades más promisorias para la producción de aceite vegetal y su potencial implementación en Colombia. CORPODIB. 2002. [6] E.L. Foletto, C.C.A. Alves, L.R. Sganzerla and L.M. Porto. Regeneration and utilization of spent bleaching clay. (En línea) <http://www.scielo.org.ar/scielo.php?pid=S0327-07932002000200014&script=sci_ arttext&tlng=es#tab1> (accessed 15 julio 2011) [7] Richardson, A. S. and Folozeuogen, R. G. Oil and Fat Indus, 1949. [8] Y. A. Alhamed and A. A. Al-Zahrani. Regeneration of spent bleaching clay used in edible oil refining in Saudi Arabia. En: Saudi Engineering Conference, KFUPM, Dhahran. 2002. [9] James I. Chang and Yi-Pin Huang. Biodiesel production from residual oils recovered from spent bleaching earth. En: Renewable Energy. 2009.

2. EXTRACCIÓN DE METALES PESADOS EN LODOS ACEITOSOS Diego Andrés Veira Echavarría 1, 2, 3, a, b, Beatriz Elena Gómez Hoyos 1, 2, c, d 1 Universidad Pontificia Bolivariana 2 Grupo de Investigación Ambiental GIA 3 Semillero del grupo de investigación ambiental, línea Residuos a diegoandres.veira@alfa.upb.edu.co, b daveira03@gmail.com, c Beatriz.gomez@upb.edu.co, d begoho@gmail.com El presente documento, tiene como objetivo establecer una metodología para la extracción de metales pesados en lodos aceitosos, alquitranes, ceras, pinturas, lodos de la pintura y otros productos de petróleo viscosos, luego de la extracción estos metales se analizaran por espectrofotometría de absorción atómica de llama y horno de grafito. Para ello, en primer lugar, se describe la metodología de trabajo empleada, la cual se basa en las siguientes actividades: se selecciona los lodos aceitosos a los cuales se les va extraer los metales pesados, luego se evalúan los diferentes métodos de extracción de estos metales, con el fin de seleccionar el mejor método de extracción de metales para los lodos aceitosos y se estandariza la metodología para poder determinar la movilidad de los metales en este tipo de muestras. Actualmente no se encuentran metodologías implementadas y validadas para la determinación y caracterización de los lodos aceitosos, ya que sus características son muy diferentes a los lodos provenientes de PTAR y de otro tipo de procesos industriales. De igual forma, en laboratorios acreditados de Colombia, no hay una metodología específica para determinar metales pesados en las corrientes aceitosas. Esto hace que la recuperación de los suelos que presentan este tipo de contaminación, sea deficiente. Es por esto que se hace necesario, desarrollar e implementar metodologías donde se determine la movilidad de metales en los lodos aceitosos generados especialmente en las estaciones de servicio siendo estas unas de las principales fuentes generadoras de contaminantes de carácter aceitoso que se presentan en Colombia. Para el desarrollo de este proyecto se emplea una metodología siguiendo los lineamientos básicos de las normas 1330 A y 3031 de la agencia de protección ambiental EPA, los cuales tienen como objetivo la caracterización de la movilidad de los metales pesados en corrientes de carácter oleosa. La metodología empleada es la siguiente: Recolección y selección de muestras, preservación y manejo Las muestras deben ser recogidas en recipientes de vidrio teniendo un volumen mínimo total de 150ml. Ningún material sólido puede interferir en el sellado del recipiente. Los equipos para recolectar la muestra deben ser limpiados con toallas de papel o telas absorbentes, lavados con una pequeña cantidad de hexano y luego un lavado con acetona para ser secados entre los muestreos.

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Preparación de la muestra Para el desarrollo del método 1330A, se prepara una muestra representativa, y homogénea, tanto en su fase sólida y líquida. La fase líquida se define como la porción de muestra que pasa por un filtro de 0.45µm sobre una presión diferencial de 75psi. Se determina la cantidad de líquido (ml) y la concentración de los elementos tóxicos concernientes en la fase líquida. Mediante un espectrofotómetro de absorción atómica por llama. La fase sólida, se realiza en un extractor soxhlet, utilizando tetrahidrofurano como líquido de extracción, luego se remueve el extractor y se realiza una segunda extracción con tolueno; cada uno de los extractos se combina y se determina los metales extraídos en dicho extracto, el sólido remanente en el soxhlet se seca y se le realiza una digestión ácida y luego se realiza el análisis con un espectrofotómetro de absorción atómica por llama y horno de grafito, para determinar la cantidad de metales presentes en la muestra. Para el desarrollo del método 3031, se pesan 0.5g de muestra y se le adiciona permanganato de potasio en una relación de 1:1. Luego con una continua agitación, se adicionan 1ml de ácido sulfúrico, 2ml de ácido nítrico y 10ml de ácido clorhídrico. Esto es llevado a una plancha de calentamiento donde se deja el tiempo suficiente hasta que no haya más liberación de humos. La temperatura en este paso no debe exceder de los 150°C. Finalmente se realiza un filtrado y se lleva a un volumen de 100ml aforados con agua para poder así llevar a cabo su respectiva lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica.

Espectrofotometría de absorción atómica por llama directa La espectrofotometría de absorción atómica por llama directa (FAA), es una técnica analítica que permite detección y la cuantificación de metales en solución. Esta técnica se utiliza para determinar metales pesados presentes en cualquier tipo de muestra susceptible de ser disuelta. La espectrofotometría de absorción atómica está fundamentada en la capacidad que tienen los elementos, en su estado atómico basal, de absorber radiación electromagnética a longitudes de onda específicas para cada elemento. La cantidad de energía absorbida es directamente proporcional a la concentración de los átomos del metal analizado, de acuerdo con la Ley de Lambert-Beer; los límites de detección logrados son del orden de la ppm (partes por millón). Los átomos en forma de nube gaseosa, son irradiados por un haz de luz de una longitud de onda específica, de acuerdo con el metal analizado; esto se logra mediante el empleo de lámparas con cátodo del metal de interés o con lámparas de descarga sin electrodo. Los átomos absorben una fracción de la radiación proveniente de la lámpara y la fracción restante es captada por un fotodetector y un dispositivo transductor, que la convierten en una señal eléctrica, que posteriormente es registrada por un software. El valor de señal obtenido es proporcional a la concentración de los átomos presentes en la nube de gases; de este modo es posible construir una curva de

calibración analizando soluciones patrón de concentración conocida y midiendo la magnitud de la absorción de cada una de ellas.

Estado del arte Según algunos estudios, la concentración de metales pesados presentes en residuos aceitosos, pueden ser medidos por el método de aqua regia. En este método se realiza una digestión con ácido clorhídrico y ácido nítrico concentrado a los residuos previamente tamizados para luego ser calentados por dos horas, posteriormente enfriados y filtrados. Finalmente al líquido resultante se le analizan las concentraciones de metales pesados mediante espectroscopía de absorción atómica. La implementación de este método dio resultados positivos en la determinación de metales pesados de los residuos de una industria petroquímica en Pancevo – Serbia. De igual forma, Adesodun y Mbagwu, implementaron este método para determinar la distribución de los metales pesados en suelos contaminados con aceites lubricantes en Nigeria [1,2]. Actualmente se presentan diversos métodos de tratamiento de corrientes en los que se separan las fases aceitosas de la fase sólida o líquida que se pretende purificar. Karakulski, Kozlowski y Morawski realizaron una purificación de aguas aceitosas por un método de ultrafiltración combinado con una ósmosis inversa en donde mediante un sistema de ultrafiltración tubular seguido del proceso de osmosis, se logró un rechazo de la demanda química del oxígeno (DQO) del 98.5% así como una reducción de los sólidos totales disueltos en el agua del 95.7% [3]. En este método se logra una adecuada separación más no un análisis de la concentración de los compuestos contaminantes. Otro método utilizado es el método ICP-AES (inductively coupled plasma atomic emission spectrometry) en donde Liao Guo-Li, Liao Da-xue y Li Quang-ming, midieron la concentración de los metales pesados presentes suelos de actividad minera. Para esto, realizaron un proceso previo de nitración de las muestras con HNO3--HCLO4--HF. De igual forma, este proceso de pre tratamiento de muestras se puede realizar con agua regia. Luego realizaron una extracción continua para la clasificación de los metales y finalmente la medición de las concentraciones de los metales pesados con el ICP-AES [4,5]. Este anterior método dio resultados positivos en la medición, sin embargo es un método el cual se encuentra regido por estándares europeos. La EPA, para la determinación de la movilidad de los metales pesados, ha creado varios métodos los cuales son continuamente implementados por los científicos estadounidenses. Dentro de esto, realizaron una evaluación de la reducción de toxicidad para una corriente de agua proveniente de un depósito de combustible naval. Implementando el método 1330A para el análisis de las corrientes aceitosas [6].

Resultados y análisis Al ser este un trabajo en curso, todavía no se poseen resultados totales de la detección de metales en las corrientes aceitosas. Entre las muestras hasta ahora trabajadas se tiene una corriente aceitosa proveniente de los desechos de una planta de pinturas, la cual posee características similares a la pintura comercial. Para esto

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se presentaron inconvenientes con la filtración al ser este un material bastante viscoso con lo que no hubo una total separación de las fases sólidas y líquidas de la muestra, llevando así a ser realizada una extracción de toda la muestra. Otra de las muestras tratadas fue una corriente proveniente de la extracción del aceite a partir de arenas blancas de soya y palma. En esta muestra se logró una adecuada separación de sus fases en donde el líquido restante será llevado a un posterior análisis. Por efectos de validación del método se realizan diversos duplicados a las dos muestras hasta ahora trabajadas. La muestra de pintura es clasificada con la letra M y la muestra de aceite es clasificada con la letra N. Hasta el momento solo se han realizado las lecturas de plata y cadmio a las digestiones de las muestras luego del proceso de extracción. Los resultados obtenidos son los siguientes:

Tabla 1. Lecturas de Concentración de Ag para las muestras M y N digestadas

Tabla 2. Lecturas de Concentración de Cd para las muestras M y N digestadas Como se puede observar en las tablas, la cantidad de plata para ninguna de las dos muestras hasta el momento tratadas, no sobrepasa los 0.036mg/L con lo que no se considera una amenaza para el medio ambiente, siendo 0.05mg/L la máxima cantidad permitida por el ministerio de medio ambiente. Para efectos de estadística y control, se necesitan realizar más duplicados a la muestra N ya que no se pueden realizar procedimientos estadísticos para una validación con tan solo 4 duplicados por muestra. Con respecto al cadmio, se observa que la primera muestra no presenta riesgo alguno en su contenido de cadmio, sin embargo la segunda muestra se encuentra casi en el límite de la norma siendo 0.05mg/L lo permitido por el ministerio del medio ambiente. Durante las lecturas se observó que el espectrofotómetro de absorción atómica presentaba grandes dificultades en analizar las muestras resultantes de las extracciones con los solventes de tetrahidrofurano y tolueno, por lo que se optó por validar el método 3031 de la EPA el cual se basa en digestiones en medio ácido. La cantidad de suelos contaminados actualmente debido al porcentaje de metales pesados se encuentra continuamente en aumento, con lo que se pretende la recuperación de estos suelos mediante la estandarización del método anteriormente mencionado y llevar así un mejor control con las emisiones de metales pesados al ambiente. Se estima que el desarrollo del método será implementado por laboratorios certificados con el fin de ejercer el adecuado control sobre las industrias de la región.

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BibliografĂa [1]. Dubravka Relic, Et al. Aqua regia extracted metals in sediments from the industrial area and surroundings of Pancevo, Serbia. En: Journal of Hazardous Materials, Volume 186 (2011). [2]. J.K Adesodun and J.S.C Mbagwu. Distribution of heavy metals and hydrocarbon contents in an alfisol contaminated with waste-lubricating oil amended with organic wastes. En: Bioresource Technology, Volume 99 (2008). [3]. K. Karakulski, A. Kozlowski and A. W. Morawski. Purificacion of oily wastewater by ultrafiltration. En: Separations Technology 5 (1995). P 197-205. [4]. Liao Guo-Li, Liao Da-xue and Li Quan-ming. Heavy metals contamination characteristics in soil of different mining activity zones. En: Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008). P 207-211. [5]. Iv. Boevski, N. Daskalova and I. Havezov. Determination of barium, chromium, cadmium, manganese, lead and zinc in atmospheric particulate matter by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). En: Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volume 55 (2000). P 1643-1657. [6]. Mudje Erten-Unal, Allen B. Gelderloos and Jane S. Hughes. A toxicity reduction evaluation for an oily waste treatment plant exhibiting episodic effluent toxicity. En: The science of the total environment 218 (1998). P 141-152.

3. MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES DE LA TIERRA COMO MATERIAL MAMPUESTO Harlem Acevedo Agudelo 1, a, b, Alejandro Vásquez Hernández 1, c, d 1 Universidad EAFIT 2 Grupo de Investigación Gestión de la Construcción, GESCON a hacevedo@eafit.edu.co, b harlemac1@yahoo.es, c avasqu12@eafit.edu.co, d avasqueh@hotmail.com

Introducción La tierra como material de construcción, se presenta en la actualidad como una alternativa viable para la construcción sostenible. Al presente el 30% de la población mundial vive en construcciones en tierra; para el caso de los países no desarrollados esta cifra comprende cerca del 50% de su población rural y el 20% de la población urbana. Razón por la cual, la investigación que se presenta, tuvo como objeto el mejoramiento de las propiedades mecánicas de bloques de tierra comprimida, mediante la integración de fibras y cementantes, para su uso como elemento de mampostería, siendo éste un aporte que disminuya el impacto ambiental en la práctica constructiva. Se seleccionaron fibras de fique y plátano así como ceniza volante, residuo de los procesos de producción de la industria textil de la ciudad de Medellín, como sustituto parcial del cemento portland tipo 1. De esta manera se obtuvieron bloques fibro-reforzados y bloques estabilizados con sustitución parcial de cemento que fueron sometidos a ensayos de compresión simple y capilaridad. A partir de los resultados de resistencia a la compresión, se tomaron las dosificaciones de los dos bloques fibro-reforzados y de los dos bloques estabilizados que presentaron una mayor resistencia, con los cuales se elaboraron cuatro tipos de bloques que contuvieran tanto fibras como ceniza y cemento.

Contexto Abordar el tema de la sostenibilidad exige hacer mención del crecimiento económico global presentado desde la segunda mitad del siglo XX. Sin desconocer los avances sociales que éste ha generado, es oportuno subrayar que mientras los indicadores económicos han sido durante años sistemáticamente positivos, los indicadores ambientales resultan cada vez más negativos. La vinculación entre estos indicadores ha sido objeto de diversos estudios, que ponen en duda la posibilidad de un crecimiento económico sostenido en el tiempo y establecen límites que pueden cuantificarse a través de conceptos como el de huella ecológica. Conforme a los ritmos de consumo de recursos y generación de residuos propios del actual modelo de crecimiento, se estima una huella ecológica media por habitante necesaria

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de 2,8 hectáreas, lo cual supera la biocapacidad de la Tierra, que alcanza las 1,7 hectáreas por habitante; incluyendo ecosistemas marinos [1]. Uno de los sectores económicos de gran influencia en la económica mundial es la construcción, el cual emplea a más de 111 millones de personas [2] y aporta el 10% del PIB global. De la mano de estos indicadores, encontramos que el sector consume el 17% del agua potable [3], un tercio de la energía mundial [4], el 70% de los recursos madereros [5], el 10% de la tierra [6] y el 40% de las materias primas en el mundo. Asimismo, genera el 30% de los residuos sólidos mundiales, el 33% de las emisiones de CO2 [3] y es, en muchos países, el principal generador de los gases de efecto invernadero. Con base en la preocupación mundial por el detrimento del medio ambiente, desde hace algunas décadas, el sector de la construcción ha empezado a tomar medidas que reduzcan el daño a la naturaleza, las cuales se ven reunidas en el concepto de construcción sostenible. Una de estas medidas es la implementación de ecomateriales en la construcción, los cuales son, según la organización EcoSur [7], materiales viables económica y ecológicamente. Dentro de este tipo de materiales se presenta la tierra como un material de construcción, caracterizado por su disponibilidad y bajo costo, cuya permanencia a lo largo del tiempo, en sus distintas técnicas de aplicación, se atribuye a su abundancia como materia prima, el 74% de la corteza terrestre y a la facilidad de implementar la técnica en operaciones de autoconstrucción [8]. Además de esto, el ahorro de energía asociado, el confort, el bajo impacto ambiental, las buenas condiciones térmicas, acústicas y estéticas, han sido avistadas por centros científicos y académicos en todo el mundo, los cuales han desarrollado procesos de investigación que buscan alejar las técnicas de construcción en tierra de la improvisación e informalidad con la que se llevan a cabo en la actualidad.

Metodología 1. Selección y caracterización de los materiales utilizados El suelo utilizado para la elaboración de los bloques procede de la parte alta del barrio Calasanz al occidente de Medellín, tomado a una profundidad de 2 m, es un limo arcilloso rojizo. Para la realización de los bloques estabilizados se empleó arena de pega distribuida localmente. El cemento utilizado para los bloques estabilizados es un cemento Portland tipo I. La ceniza utilizada procede de Fabricato Tejicóndor S.A. El fique procede de cultivadores de Ebéjico municipio localizado en el occidente de Antioquia. La fibra de plátano empleada procede de la fundación Corbanacol de la empresa Banacol, localizado en Urabá-Antioquia.

2. Dosificaciones seleccionadas para la elaboración de los bloques Las diferentes dosificaciones se muestran en la tabla Nº1. 3. Metodología para la elaboración de los bloques

Figura 1. Elaboración de bloques con Cinva-Ram

4. Realización de ensayos Se realizaron los ensayos de resistencia a la compresión y capilaridad.

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Resultados Tabla Nº1. Resultados ensayos de compresión y capilaridad

Donde c1 es ceniza volante de alto horno, f1 es fique y f2 es fibra de plátano

Figura 2. Resultados ensayo de compresión -carga agrietamiento y carga final

Tabla Nº2. Comparación de las muestras con respecto a BTC

Conclusiones Se encontró un mejoramiento en el comportamiento mecánico de los bloques estabilizados y fibro-reforzados respecto al bloque de tierra comprimida. La incorrecta caracterización del suelo utilizado, afecta negativamente el comportamiento mecánico del bloque comprimido, por lo cual se hace indispensable el estudio de los parámetros que lo afectan, antes de la inclusión de nuevos aditivos como fibras y/o cementantes. La implementación de fibras y cementantes en los bloques de tierra comprimida, generan una mejor resistencia a la compresión. Los bloques estabilizados presentan una mejor resistencia a la compresión que los bloques

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fibro-reforzados. A medida que se aumenta el porcentaje de ceniza y disminuye el de cemento, se presenta una disminución de la resistencia a la compresión, pero siempre se mantiene dentro de los límites establecidos en la Norma Técnica Colombiana, para elementos de mampostería. Se corrobora la pertinencia de elaborar bloques no solo con las mejores dosificaciones de ceniza o fibra, ya que no necesariamente la mezcla de las mejores, en la realización un bloque fibro-reforzado y estabilizado, aumentará al máximo la resistencia a la compresión. Se encontró que todos los bloques estabilizados poseen un coeficiente de absorción bajo, lo que los dictamina como débilmente o poco capilares, cumpliendo lo estipulado en la Norma Técnica Colombiana.

Bibliografía [1] Vilches, A., Gil, D., Toscano, J.C. y Macías, O., (2009). Crecimiento económico y sostenibilidad. OEI. [Articulo en línea]. Consulta 10 de febrero 2010. Disponible en el sitio web: http://www.oei.es/decada/ accion002.htm [2] United Nations Environment Programme, UNEP, 2009. UNEP-Economics and Tarde Branch. Cities and Green Buildings: In the Transition to a Green Economy, a UNEP Brief [en línea]. [Consulta 8 mayo 2009]. Disponible en internet: <http://www.unep.ch/etb/ebulletin/pdf/Cities%20and%20building%20brief.pdf> [3] World Green Building Council (WorldGBC), 2008. Construction and WorldGBC to Collect Global Green Trends Data to Advance the Sharing of Green Information and Intelligence. McGraw-Hill. New York. [4] Sustainable Buildings and Climate Initiative, UNEP – SBCI, 2009. Greenhouse gas emission baselines and reduction potentials from buildings in South Africa: A discussion document [en línea]. Pp 5. [Consulta 29 mayo 2009]. Disponible en internet: <http://www.unep.org/sbci/pdfs/SBCI-SAreport.pdf> [5] Edwards, B., 2001. Guía básica de la sostenibilidad. Editorial Gustavo Gili S.A. [6] Sustainable Buildings and Construction Initiative, UNEP – SBCI, 2006 [en línea]. Information Note-2006. pp. 4. [Consulta 19 febrero 2009]. Disponible en internet: <http://www.unepsbci.org/SBCI_2006.pdf> [7] Red para el hábitat económico y ecológico EcoSur. Consultado el 5 de Junio de 2010. Disponible en línea: http://www.ecosur.org/content/category/3/9/610/ [8] Corral, José Toriac. El suelo cemento como material de construcción. Revista Ciencia y Sociedad, Vol XXXIII, No 4 – Octubre-Dieciembre 2008. Pp 520-573.

4. LA GEOMODELACIÓN EN LA EXPLORACIÓN DEL RECURSO HÍDRICO SUBTERRÁNEO John Fernando Escobar Martinez 1, 2, a, b, Teresita Betancur Vargas 1, 2, c, d, 1 Universidad de Antioquia 2 Grupo de Ingeniería y Gestión Ambiental - GIGA a jfescobar@udea.edu.co, b jfescob@yahoo.com, c terebetanv@udea.edu.co, d hidrologiasubterranea@gmail.com Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se soportan en una serie de herramientas y modelos potentes y versátiles cuya aplicación recibe el nombre genérico de “análisis espacial” y que en su acepción más simple puede entenderse como la construcción de elementos geográficos que representen la ocurrencia de elementos, variables, fenómenos y procesos del mundo real a partir de alguna información base, que puede ser una medición del fenómeno o una evidencia de su presencia. Por lo anterior, el análisis espacial se considera parte del proceso de construcción de la geoinformación ya que implica tomar información que está implícita para hacerla explicita en función de una representación espacial temática. En la búsqueda de este propósito los datos deben ser cuidadosamente colectados, revisados y estructurados como “objetos” que “actuaran” de manera particular en un modelo y cuyos atributos se puedan almacenar en bases de datos asociadas al objeto espacial. Estas “cualidades” son de gran ayuda en el abordaje de un problema fundamental de la hidrogeología como es la construcción, prueba y ajuste del Modelo Conceptual, el cual se constituye en el banco de pruebas de la exploración hidrogeológica. Es así como la modelación espacial, también llamada geomodelación, apoyada en herramientas geoinformáticas se constituye en otro de los instrumentos de la exploración hidrogeológica, apoyando tareas tales como: la obtención de los Modelos Digitales de Terreno (de superficie y subsuelo), la definición de las unidades hidrogeológicas, la obtención de superficies piezométricas para la caracterización preliminar de la hidrodinámica del sistema; la identificación de interacciones entre unidades hidrogeológicas y, las interacciones de éstas con las aguas superficiales y el prediseño de redes de monitoreo, entre otras. Este artículo presenta algunos de los resultados en geomodelación del grupo de hidrología subterránea de la Universidad de Antioquia, el cual ha desarrollado diversos estudios de exploración hidrogeológica en diversos puntos de la geografía nacional.

Antecedentes Son abundantes las referencias y tópicos de aplicación de la geoinformática y sus instrumentos de apoyo en el análisis de la naturaleza y los fenómenos que en ella se presentan. Estas aplicaciones han evolucionado desde los problemas relacionados con la representación cartográfica y la cartografía digital, hasta el establecimiento

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de sistemas de soporte a las decisiones espaciales, pasando por una numerosa producción de modelos de interpretación, análisis y predicción de fenómenos, que según el campo de aplicación y las tecnologías utilizadas, han recibido diversos nombres como por ejemplo, geovisualización, geomodelación, y modelación espacial basada en Sistemas de Información Geográfica. El uso de la geomodelación en la exploración hidrogeológica se remonta a cerca de 20 años, lo que se refleja en un esfuerzo sostenido a nivel mundial para integrar los sistemas de información geográfica y de modelamiento de aguas subterráneas. Este esfuerzo permite identificar 4 ejes de acción y desarrollo, a saber: 1) La utilización de los SIG en la manipulación de los datos de entrada a un modelo de flujo de aguas subterráneas y en la interpretación y visualización de las salidas [1][2]; 2) El establecimiento de esquemas nacionales o regionales de datos bajo la forma de bases de datos espaciales de recursos hídricos, disponibles para alimentar modelos de aguas subterráneas y superficiales, que se encuentran principalmente en países con políticas e infraestructuras de geodatos de alto grado de madurez [3][4]; 3) Aplicaciones SIG orientadas a la construcción de modelos espaciales de los principales parámetros requeridos en la modelación de sistemas acuíferos [5][6] y 4) Aunque menos expandidas, surgen una serie de desarrollos orientados a optimizar el modelamiento de acuíferos a través de los SIG integrados a las plataformas de modelación numérica [7][8]. La Universidad de Antioquia a través del grupo de Hidrología Subterránea adscrito al Grupo GIGA de la Facultad de Ingeniería ha desarrollado desde hace 12 años diversos proyectos de investigación y exploración hidrogeológica en diversos puntos de la geografía nacional [9][10][11]. En estos proyectos, aun desde las fases más tempranas, la geoinformática y la modelación espacial han sido instrumentos usados tanto en la concepción de un modelo conceptual como en la validación y agregación de conocimiento acerca del recurso hídrico subterráneo.

Resultados En los estudios hidrogeológicos se encuentra con frecuencia el término “artefacto de la hidrogeología” para referirse genéricamente a ciertos elementos que tienen propiedades funcionales particulares en la modelación de sistemas acuíferos. Según la definición clásica se entiende por artefacto a cualquier obra realizada con un propósito o función técnica específica, y en este sentido el diseño, creación, critica y ajuste de un modelo conceptual de un sistema acuífero puede entenderse como un proceso de creación y revisión de artefactos que tienen o representan algunas propiedades del medio y cuya espacialización, revisión y ensamblaje con otros objetos contribuyen a entender la forma y funcionamiento de dicho sistema. Pero debe tenerse en cuenta que el abordaje de problemas de análisis que involucren el espacio geográfico requiere que dicho espacio y el problema sean conceptualizados simultáneamente a través de geodatos que tienen una presencia en un espacio n – dimensional. Inicialmente, tres dimensiones son definidas por la posición de la característica del elemento espacial, por ejemplo un punto o un fragmento infinitesimal de una línea o un polígono o una celda de una matriz que representa un fenómeno distribuido, tendrán una posición x, y e z, que son propiedades espaciales, pero en ese punto pueden presentarse al mismo tiempo una o más mediciones o estimaciones de otras características del fenómeno bajo estudio, la cuales a su vez corresponden a uno o más

“momentos” de captura o medición. Estas dos situaciones definen dos dimensiones adicionales, un dimensión temática que se refiere a las n-características que pueden darse en un punto y una dimensión temporal, que da cuenta de los tiempos o franjas temporales en las cuales se registran las características para los diferentes objetos espaciales. La figura 1a presenta la esquematización de estos conceptos. La información requerida en la modelación espacial de acuíferos es variada y compleja, ver Figura 1b. En estudios exploratorios es normal encontrar mayores requerimientos de preproceso y ajuste de información para obtener la información básica requerida en el proceso de modelación espacial, sin embargo, se espera la obtención de al menos tres grupos básicos de información, a saber: los elementos que permiten caracterizar y delimitar el entorno de estudio (dominio espacial), los geodatos mínimos requeridos y las reglas de asignación de comportamientos de los objetos espaciales presentes en el dominio de acuerdo al problema tratado.

Figura 1. Esquematización del proceso de levantamiento de datos requeridos en la geomodelación. (a) Conceptualización del espacio n-dimensional para el manejo de geodatos, (b) Tipos de datos comúnmente usados y (c) Ensamblaje espacial funcional de datos precursores de la modelación.

En proyectos anteriores realizados por el grupo de hidrogeología de la Universidad de Antioquia se han desarrollado algunos instrumentos basados en el análisis espacial con sistemas de información geográfica. Estos instrumentos se apoyan en los métodos específicos de la modelación espacial entre los que resaltan la generación de superficies de decisión, los métodos de interpolación espacial y las funciones de representación y visualización en 3D. Los instrumentos desarrollados se han basado en la aplicación de técnicas sencillas sobre objetos espaciales de baja complejidad, esto teniendo en cuenta que en muchas regiones de nuestro país no existen geodatos ni bases de datos espaciales y que, en muchos casos, los proyectos comienzan por el levantamiento y la estructuración de la información básica para la modelación. Utilizando esta base de información se desarrolla un modelo inicial del sistema, el cual se ha sido denominado “maqueta digital”, entendida esta como una reproducción a escala en tres dimensiones de algo real o hipotético. Este artefacto se produce a través del uso de superficies y geovolúmenes que buscan representar la existencia de diversas unidades hidrogeológicas presentes en el subsuelo, de las cuales solo se tiene evidencia de su existencia en ciertos puntos en los cuales se ha realizado toma de información hidroestratigráfica.

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La construcción de este prototipo, denominado “maqueta” requiere cuatro fuentes básicas de información: El Modelo Digital de Elevaciones (topografía), la base de datos de información estratigráfica, la geología ajustada y una caracterización preliminar de los límites del o los sistemas acuíferos y su objetivo básico es la generación de “una matriz pseudocontinua de un fenómeno continuo a partir de valores discretos, basados en los puntos muestrales” coleccionados en un archivo de puntos de información estratigráfica, los cuales son correlacionados espacialmente con los limites obtenidos de la geología. Las superficies matriciales obtenidas de esta manera, poseen una limitada capacidad de representación espacial, especialmente si se busca algún tipo de recreación virtualizada en tres dimensiones (3D). Por lo tanto una primera estrategia consiste en transformar esta superficie matricial en un conjunto de elementos finitos tipo prisma, en el cual cada elemento guarda dos variables básicas: el espesor de la formación y la base de cada unidad en consecuencia el conjunto procesado será la representación, a través de prismas, de la función f(zi) = espesor(xi, yi), es decir el espesor de la unidad i en la posición x,y a partir de una altura base z. La figura 2 ilustra este concepto.

Figura 2. Ejemplo de una maqueta digital de un acuífero multicapa y la representación de unidades hidrogeológicas a través de prismas tipo f(zi) = espesor(xi, yi) Una vez que esta maqueta es sometida a pruebas y críticas, puede ser necesario realizar rediseños y ajustes, los cuales, con el uso de funciones más complejas y avanzadas de modelación permiten obtener un modelo digital basado en elementos puntuales multi-Z, el cual proveerá la información necesaria para ser traducido en una entrada de datos a un modelo de simulación numérica, ya sea que este funcione con elementos finitos o con diferencias finitas. Este modelo se basa en elementos unidimensionales, es decir puntos que almacenan su posición en el espacio x,y,z. Estos elementos tienen su origen, al igual que los prismas, en las superficies matriciales que representan los espesores de cada formación, de tal forma que por cada celda existente en la matriz se generará un punto ubicado en el centroide de dicha celda y por lo tanto estos elementos tendrán una resolución relativa a la resolución de la celda que la origina. Con estos elementos se sacrifica la capacidad de escenificación pero se mejoran las opciones de despliegue y apoyo en la valoración del modelo, dado que ellos permiten operaciones de análisis efectivas con procedimientos simples como cortes transversales, diagramas de paneles y bloques

diagramas totales o por secciones, ya sea por acotamiento paralelo con relación a los ejes X e Y o por reproducción basada en polilíneas de cortes prediseñados por los hidrogeólogos para análisis específicos. La Figura 3 ilustra las opciones de análisis disponibles con este instrumento. Estos resultados construidos a partir de un trabajo continuo y validado en el tiempo, constituyen hoy aportes y desarrollos útiles para cualquier estudio de exploración e investigación que se adelante en hidrogeología.

Figura 3. Ejemplo de una modelo geométrico de un acuífero multicapa y la representación de unidades hidrogeológicas a través de elementos puntuales tipo f(zi) = espesor(xi, yi)

Bibliografía [1]. Dripp W y Bradbury K. 2007. A simple daily soil–water balance model for estimating the spatial and temporal distribution of groundwater recharge in temperate humid areas. Hydrogeology Journal (2007) 15: 433–444 [2]. Liu J, Rich K y Zheng CH. 2008. Sustainability analysis of groundwater resources in a coastal aquifer, Alabama. Environ Geol (2008) 54:43–52 [3]. Tarhule A & Zume J. 2008. Simulating the impacts of groundwater pumping on stream–aquifer dynamics in semiarid northwestern Oklahoma, USA. Hydrogeology Journal - DOI 10.1007/s10040-007-0268-8. [4]. Carrera J & Gaskin S. 2007.The Basin of Mexico aquifer system: regional groundwater level dynamics and database development. Hydrogeology Journal 15: 1577–1590 [5]. Andreo B, Durán J, et al. 2008. Methodology for groundwater recharge assessment in carbonate aquifers: application to pilot sites in southern Spain. Hydrogeology Journal DOI 10.1007/s10040-008-0274-5 [6]. Larroque F, Treichel W & Dupuy A. 2008. Use of unit response functions for management of regional multilayered aquifers: application to the North Aquitaine Tertiary system (France). Hydrogeology Journal 16: 215–233 [7]. Artimo A, Saraperä S & Ylander I. 2008. Methods for Integrating an Extensive Geodatabasewith 3D Modeling and Data Management Tools for the Virttaankangas Artificial Recharge Project, Southwestern Finland. Water Resource Manage DOI 10.1007/s11269-008-9250-z [8]. Wang Sh, Shao J et al. 2007. Application of MODFLOW and geographic information system to groundwater flow simulation in North China Plain, China. Environmental Geology DOI 10.1007/s00254-007-1095-x

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[9]. Área Metropolitana del Valle del Aburra. 2002. “Estudio de zonas de recarga y acuíferos del Valle del Aburra”. Unión Temporal Universidad de Antioquia – Integral. Medellín-Colombia [10]. Universidad de Antioquia- CORANTIOQUIA. Evaluación Hidrogeológica entre los Municipios de Caucasia y Cáceres. Informe final del convenio interinstitucional 1201. Medellín. 2003. pp. 365; Evaluación hidrogeológica y Vulnerabilidad de Acuíferos al norte del municipio de Caucasia. Informe final del convenio interinstitucional 5119. Medellín. 2004. pp. 344 y Evaluación hidrogeológica y Vulnerabilidad de Acuíferos en la cuenca del Río Cacerí. Informe final del convenio interinstitucional 5691. Medellín. 2005. pp. 316. [11]. Universidad de Antioquia- CORPOGUAJIRA. Evaluación Hidrogeológica Y Sistema de Información Geográfica de la Cuenca del Rio Ranchería. Informe final del convenio interadministrativo 0057/2009. Medellín. 2011. pp. 449

5. REMEDIACIÓN AMBIENTAL: REMOCIÓN DE PLAGUICIDAS EN SISTEMAS ACUOSOS EMPLEANDO MATERIALES CARBONOSOS Ariel Oswaldo Cadena Sánchez 1, 2, 3, a, b, Daniela María Bernal Escobar 1, 2, 3, c, Hugo Alejandro Guerra Rodríguez 1, 2, 3, d, Roxy Yuleidy Peñaloza Rocha 1, 2, 3, e, f, Alejandro Valderrama García 1, 2, 3, g 1 Universidad Jorge Tadeo Lozano 2 Grupo de Investigación Eco Energías Limpias y Sostenibles (ECO-ENERGY, COL0087946) 3 Semillero de Investigación Combustibles y Alternativas Energéticas a ariel.cadenas@utadeo.edu.co, b ariel.cadena@gmail.com, c danielam.bernale@utadeo.edu.co, d hugoa.guerrar@utadeo.edu.co, e roxyy.penalozar @utadeo.edu.co, f roxyulei@hotmail.com, g alejandro.valderramag@utadeo.edu.co La contaminación del agua como consecuencia de la agricultura y la minería generan grandes preocupaciones especialmente por los procesos de bio-acumulación que incrementan la concentración de estos contaminantes 1 y pueden conllevar a la generación de enfermedades degenerativas en los diferentes seres vivos que la consumen 2. Se han estudiado diferentes procesos como oxidación con cloro, oxidación con ozono, y remoción de contaminantes con materiales adsorbentes como el carbón activado 3-5, nanotubos de carbono6 y carbonizados de residuos de la agricultura 7,8. Sin embargo, la implementación de estas técnicas tiene un alto costo, por lo cual en muchos lugares no es común que se les emplee para mejorar la calidad de productos como el agua potable o la descontaminación de lagos y ríos. Con el fin de proponer un proceso de bajo costo para la remoción de plaguicidas en sistemas acuosos, en el semillero de investigación Combustibles y Alternativas Energéticas del grupo de investigación Eco Energías Limpias y Sostenibles, se estudia el uso de materiales carbonosos para la adsorción de plaguicidas. En este trabajo se evalúa el desempeño de un carbonizado de carbón mineral colombiano (coque) y un carbonizado de retamo espinoso (Ulex europaeus); el uso de este último surge como posible alternativa para aprovechar la biomasa que en este momento se está eliminando mediante quemas controladas, en el proceso de erradicación de esta especie invasora de los cerros orientales de Bogotá. Los resultados de las pruebas de remoción con estos carbonizados son contrastados con los obtenidos con un carbón activado comercial. La evaluación consistió en la adsorción del compuesto Dimetomorf en solución acuosa, empleando diferentes relaciones masa adsorbente/volumen solución. La cuantificación del Dimetomorf residual se realizó mediante cromatografía líquida ultrarrápida con detección por espectrometría de masas (UFLCMS), en el Centro de Bio-Sistemas de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, usando un cromatógrafo líquido Shimadzu® Prominence UFLC con detector Shimadzu® LCMS-2020. Para una concentración inicial de Dimetomorf de 2,5 ppm los tres materiales tienen una capacidad de remoción superior al 39%, y en el caso del carbonizado de retamo se logra remover el 50% del

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plaguicida cuando se emplea una relación 20 mg carbonizado/mL de solución contaminada, y alcanza una remoción del 80% con una relación 50 mg carbonizado/mL de solución contaminada; en estas mismas condiciones con el carbón activado se logró una remoción del 98,6% y 99,3%, respectivamente (Tabla I).

Tabla I. Capacidad de remoción del compuesto Dimetomorf de diferentes materiales carbonosos. Concentración inicial de Dimetomorf: 2,5 ppm También se evaluó el desempeño con una concentración inicial de Dimetomorf de 0,25 ppm (Tabla II); se encontró que el coque tiene un mejor desempeño que en la prueba con concentración inicial de Dimetomorf de 2,5 ppm, y su capacidad de remoción se equipara a la del carbón activado. Estos resultados sugieren que el coque tiene una buena afinidad por el Dimetomorf, pero su menor capacidad adsorbente puede estar asociada con su baja área superficial; De estos resultados surge la idea de estudiar el comportamiento de estos carbonizados tras un proceso de activación de gasificación con vapor de agua o con dióxido de carbono.

Tabla II. Capacidad de remoción del compuesto Dimetomorf de diferentes materiales carbonosos. Concentración inicial de Dimetomorf: 2,5 ppm

Bibliografía [1] Pinto, M. I. Sontag, G. Bernardino, R. J.; Noronha, J. P. Microchemical Journal 2010, 96, 225-237. [2] Torres, C. M. Picó, Y.; Mañes, J. Journal of chromatography. A 1996, 754, 301-31. [3] Foo, K. Y.; Hameed, B. H. Journal of hazardous materials 2010, 175, 1-11. [4] Jusoh, A. Hartini, W. J. H. Ali, N.; Endut, a Bioresource technology 2011, 102, 5312-8. [5] Ormad, M. P. Miguel, N. Claver, A. Matesanz, J. M.; Ovelleiro, J. L. Chemosphere 2008, 71, 97-106. [6] Pyrzynska, K. Chemosphere 2011, 83, 1407-1413. [7] Ioannidou, O. A. Zabaniotou, A. A. Stavropoulos, G. G. Islam, M. A.; Albanis, T. A. Chemosphere 2010, 80, 1328-1336. [8] Ioannidou, O.; Zabaniotou, A. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2007, 11, 1966-2005.

6. ESTUDIO PARA LA RESTAURACIÓN DE CAUCES. PROPUESTA EN UN TRAMO DE LA QUEBRADA LA PRESIDENTA (MEDELLÍN) Juan Fernando Barros Martínez 1, 2, a, b, Juliana Zapata Giraldo 1, 2, c, d, Luz Eliana Vallejo Giraldo 1, 2, e, f 1 Escuela de Ingeniería de Antioquia 2 Grupo de Investigación Espiral a pfjubar@eia.edu.co, b juan_bama@hotmail.com, c juzagir@eia.edu.co, d julianazapata01@gmail.com, e lvallejo@eia.edu.co, f Personal:elianavg78@hotmail.com Introducción Este trabajo invita a pensar acerca de ciertas prácticas de la ingeniería civil, a reevaluar los criterios y las acciones que aún están dominando en nuestro medio local, regional y nacional, y a proponer alternativas para el cambio. El contexto principal será la situación de la ciudad de Medellín, contexto en el que pueden incluirse el resto de municipios del Valle de Aburrá y en general las grandes ciudades de Colombia. Se discute aquí específicamente sobre la práctica de la canalización y la rectificación de las corrientes superficiales, que se observa en especial en la zona urbana de los asentamientos humanos, las cuales tienen implicaciones perjudiciales no sólo por la afectación del régimen hidráulico, que implica inundaciones -por los menores tiempos de concentración, la imposibilidad de infiltración y pérdida de disipación natural de energía-, sino también por la afectación que se produce sobre la ecología, el paisajismo y otros aspectos del bienestar humano relacionados con la construcción de cultura y del imaginario social. Metodología Se llevó a cabo una recopilación bibliográfica relacionada con los fundamentos básicos que involucran el manejo y la restauración de cauces, y se estudiaron artículos científicos de diseños técnicos y casos de estudio internacionales. Se hizo una revisión del Segundo Levantamiento Integrado de Cuencas Hidrográficas del Municipio de Medellín (2009) realizado por la Secretaría del Medio Ambiente de la ciudad con el fin de conocer el estado general de las corrientes. Con esta información y teniendo como base las experiencias internacionales, se seleccionó un tramo de la quebrada La Presidenta como un acercamiento a una propuesta de fácil ejecución. Este tramo tiene la ventaja de que se encuentra localizado en un parque lineal; la corriente en este sector tiene algunas zonas canalizadas y otras que son susceptibles de ser atendidas con métodos de estabilización biotécnicos. Otro aspecto positivo que motivó a la selección de este tramo, es que la quebrada La Presidenta cuenta con estudios previos contenidos en el Plan Integral de Ordenamiento y Manejo (PIOM), además de los planos de diseño del parque los cuales fueron un insumo importante. Se proponen entonces allí ciertas alternativas para la estabilización de las bancas para una intervención futura y con el fin de solucionar problemas existentes en los tramos seleccionados.

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Resultados En Colombia “la oferta de agua está afectada por los procesos de degradación de las cuencas, con la disminución progresiva de la regulación natural del régimen hidrológico que hace más prolongados los periodos de estiaje y mayores las crecientes” (MAVDT, 2010). Esta afectación ocurre cuando se modifica cualquier componente del sistema fluvial, el cual normalmente funciona dentro de rangos normales de flujo, transporte de sedimentos, temperatura y otras variables, en lo que es llamado “equilibrio dinámico”. Cuando ocurren cambios en alguna de estas variables, el equilibrio natural puede perderse, resultando generalmente en ajustes del ecosistema que pueden entrar en conflicto con las necesidades de la población cercana (FISRWG, 1998). Se identifica una problemática nacional en el manejo de los recursos hídricos asociado a la planificación del territorio, se tiene un bajo conocimiento, poca información y deficiente control sobre la misma; se presentan diferentes criterios en la aplicación de la normativa, en parte por falta de protocolos y guías que unifiquen su implementación, diferentes visiones de los actores y sectores en torno al aprovechamiento adecuado del recurso que dificultan la gestión articulada, y poco interés de la ciudadanía en participar en la gestión del recurso hídrico (MAVDT, 2010). Por su parte, en la ciudad de Medellín los problemas se evidencian en el proceso de urbanización que ha ocupado los cauces de una manera no controlada, lo cual se ha convertido en una práctica común en la ciudad. En la actualidad se consideran como opciones de intervención de las quebradas la canalización, box culvert o cobertura, su conducción a través de tuberías, lo que ocasiona una afectación en el sistema fluvial, en la función ecológica de la corriente, generando riesgos adicionales por el tipo de obras que se construyen, imposibilitando el acceso de la comunidad a la corriente y a su vez creando una concepción de que las quebradas son canales de desagüe y de disposición de contaminantes antes que espacios limpios para la recreación. Por estos motivos se implementó por parte del Área Metropolitana del Valle de Aburrá (AMVA) en el 2006 el Plan de Ordenamiento y Manejo de la Cuenca del Río Aburrá (POMCA), este constituye un conjunto de “normas de superior jerarquía que parten de un diagnóstico y terminan en la planificación del uso y manejo sostenible de los recursos naturales en la unidad hidrográfica, con el objetivo de garantizar la cantidad y calidad de la oferta ambiental” (MAVDT, 2010). Además, se han implementado los Planes Integrales de Ordenamiento y Manejo de las microcuencas –PIOM- desarrollados por la Secretaría de Medio Ambiente en conjunto con el Área Metropolitana, como herramientas para lograr una formulación concertada entre instituciones y comunidad para la ordenación del territorio en las microcuencas. Dado que los PIOM son instrumentos de menor jerarquía que el POMCA, deben ir acorde y contribuir con la ordenación y manejo del Río Medellín o Aburrá. Aun así, las recomendaciones y lineamientos dados por ambos no han llegado al punto de brindar propuestas concretas para el tratamiento de los cauces de una forma natural. En la actualidad ha surgido una tendencia que manifiesta la inquietud de la degradación que causa el urbanismo en las corrientes y la motivación por recuperar las mismas (Chin, 2006). Esto es posible gracias a diferentes medidas como los métodos biotécnicos para estabilización de bancas, ya que alcanzan las metas de prevención de la erosión que ha buscado la práctica ingenieril tradicional, se repone la morfología natural de la corriente, y se recupera el aspecto ecológico y estético de la misma a través del uso de la vegetación en combinación con materiales geosintéticos.La aplicación de esta nueva iniciativa en un tramo de la quebrada La Presidenta se

hizo siguiendo una metodología propuesta por North Carolina Stream Restoration Institute y North Carolina Sea Grant para la restauración de ríos. Esta fue adaptada a las condiciones de la corriente y de los tramos a restaurar y se hizo de acuerdo con la información que estuviera contenida en el PIOM, información de campo y datos obtenidos de los planos de los diseños del parque lineal. Los últimos pasos de la metodología sugieren proponer métodos de estabilización de las bancas; para este caso se recopilaron diseños usados para el revestimiento de las bancas propuesto por investigadores de la universidad de Texas A&M en Estados Unidos y los usados en la restauración del río Skerne en Inglaterra, los cuales se tomaron como base para el planteamiento de las propuestas en el tramo seleccionado. En el tramo de estudio se ubicaron 3 zonas en las que se propusieron medidas de intervención: zona alta (cerca de la carrera 39), zona media y zona baja (contigua a la carrera 43A). La zona alta tiene un tramo a restaurar y un árbol que necesita rehabilitación, la zona media en 2 tramos y la zona baja en 3 tramos. Se destaca el uso de materiales como estacas de madera vivas e inertes, arcilla, roca, geotextil, alambre. Conclusiones Las corrientes de agua son sistemas en equilibrio que se alteran ante cualquier perturbación en sus componentes, por lo tanto cualquier intervención que se haga tendrá consecuencias que serán de menor impacto si se hace orientada a la conservación natural de la corriente. En Colombia aún no hay planes que apunten hacia la restauración de las corrientes superficiales y aún se tiene la concepción de hacerles intervenciones con métodos rígidos por la confiabilidad hidráulica que proporcionan, sin embargo es necesario reevaluar esta práctica por los inconvenientes ecológicos, el deterioro y fallas en el tiempo que presentan. La aplicación hecha en la quebrada La Presidenta no tiene el alcance de una restauración en sentido estricto, sino que con las propuestas de diseño se pretende darle un control y manejo al cauce con métodos biotécnicos que permitan el control de la erosión paralelamente con el restablecimiento de las condiciones ambientales y mostrar el potencial de integración de las quebradas urbanas con los asentamientos humanos cercanos a través de la implementación de estas medidas. Para el desarrollo de un proyecto de restauración no basta con los datos proporcionados por los PIOM desarrollados para las quebradas, es necesario el estudio detallado de secciones en el tramo a restaurar y el conocimiento de los factores físicos y bióticos de la cuenca.

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Figura1. Condición actual y propuestas de diseño para el tramo 1 en la zona baja del parque lineal La Presidenta. Bibliografía [1]. Chin, Anne. «Urban transformation of river landscapes in a global context». 2006. www.sciencedirect.com (Recuperado el 30 de agosto de 2010) [2]. FISRWG. «Stream corridor restoration. Principles, processes, and practices».1998. www.nrcs.usda.gov/ technical/stream_restoration/. (Recuperado el 10 de septiembre de 2010) [3]. Li, Ming - Han. Eddleman, Karen E.«Biotechnical engineering as an alternative to traditional engineering methods. A biotechnical streambank stabilization design approach». Landscape and Urban Planning (2002): 225-242. [4]. MAVDT. Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico. Bogotá, D.C., Colombia: Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010 [5]. NCSRI & NCSG. Stream Restoration. A natural channel design handbook.Carolina del Norte, Estados Unidos, 2003. [6]. Secretaría de Medio Ambiente de Medellín. Segundo levantamiento integrado de cuencas hidrográficas del Municipio de Medellín. Medellín, 2009 [7]. Zapata Giraldo, Juliana. Acevedo Velásquez, Juan David. Manejo y restauración de cauces. Estudio de casos en el municipio de Medellín. Envigado, Antioquia, 2010.

7. MODELO DE MEJORA DE LAS ETAPAS DEL PROCESO DE ANODIZADO DE PERFILERÍA DE ALUMINIO EN INDUSTRIAS EMMA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE METODOLOGÍAS CHEMICAL LEASING Y PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA Christian Camilo Herrera Duque a, b , Maria Fernanda Guerrero Sierra c, d a cherrer5@eafit.edu.co, b chc990227@msn.com, c mguerre1@eafit.edu.co, d mafeguerre@hotmail.com Durante el proceso de anodizado de aluminio, es necesario neutralizar el pH de los efluentes usando ácido sulfúrico para su correcta disposición. En esta etapa se genera una alta cantidad de lodos que terminan en el relleno sanitario, lo que implica un alto impacto ambiental. Existen algunos indicadores ambientales como la generación de lodos por kg de perfilería anodizada, el cual se estima en 0.4 (EMMA); estos lodos contienen materias primas que son desperdiciadas. Otro indicador es el consumo de agua por m2 de aluminio anodizado, el cual a nivel internacional es de 1.2 m3, lo que indica que este proceso es intensivo en la utilización de este recurso. (Envirowise 2004) Los consumos mensuales de químicos sumados a la disposición de lodos, representan un costo significativo para la empresa, este hecho lleva a buscar una solución para reducir el consumo, disminuyendo también la cantidad de lodos formados. Actualmente, en los países más desarrollados, los efluentes de las empresas de anodizado son tratados con tecnologías como resinas y membranas de intercambio iónico. Una aplicación de estas tecnologías es la recuperación de ácido crómico (H2CrO4), proveniente de procesos de pasivado de metales y anodizado de aluminio, la cual consiste en hacer pasar el efluente por dos columnas de intercambio iónico, una aniónica y posteriormente una catiónica fuerte, recuperando de esta manera el ácido crómico. (S.H. Lin 2003) Otro de los casos exitosos se presenta en Japón, el cual consiste en un tratamiento con membranas de intercambio iónico, que se usa para la recuperación de Ácido sulfúrico de desechos del tratamiento de aluminio, esta tecnología ha dado resultados positivos tanto económicos como en eficiencia. (Jingyi, y otros 2010) A nivel nacional estas tecnologías han sido el enfoque de proyectos de investigación, sin embargo, no son muy aplicadas debido a que requieren altos costos de inversión, los cuales son difíciles de cubrir por las empresas medianas del sector de Anodizado en Colombia. (Zapata 2006) La metodología para la realización de esta investigación se realizó con un estudio de las etapas del proceso de anodizado (de industrias EMMA), observando la forma en que se comportan mensualmente la compra de insumos químicos, además de los controles a las variables en los tanques de proceso, esto con el fin de determinar aquellas que tengan mayor influencia en la generación de lodos y el consumo de materias primas. A la par fue realizada una búsqueda bibliográfica sobre las alternativas de tratamiento para estos efluentes,

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basados en los lineamientos presentados en Chemical Leasing (ChL), el cual pretende disminuir el consumo de químicos requeridos para obtener la misma cantidad de productos, manteniendo los estándares de calidad. Este es un modelo piloto que se está llevando a cabo en algunos países, como México, Alemania, Rusia, Colombia, entre otros; en Colombia este modelo es liderado por el Centro Nacional de Producción Más Limpia (CNPML). Para cuantificar la mejora del proceso de anodizado de aluminio, con las tecnologías seleccionadas se efectúa una simulación en el paquete Simulink de MATLAB, empleando las variables críticas del proceso actual, la cual permita observar el comportamiento de las variables de interés en los tanques del proceso a medida que este se lleva a cabo, tanto para el proceso actual estableciéndolo como línea base, como con las mejoras propuestas. Finalmente utilizando los datos obtenidos en la simulación, resultados de ensayos experimentales e información recopilada en la empresa se realiza una evaluación económica y ambiental, en la cual son comparados los costos del proceso actual y el modelo propuesto. Los resultados obtenidos más relevantes se obtuvieron evaluando las etapas del proceso en las que se determinó que las que tienen mayor impacto en la generación de lodos, son el decapado y el anodizado, ya que poseen altas concentraciones de hidróxido de sodio y ácido sulfúrico respectivamente, además de aluminio disuelto en ambas etapas siendo esta ultima concentración la más crítica, ya que si esta supera un valor de 18 g/L en el anodizado y 100 g/L para el decapado; se puede afectar la calidad de la pieza anodizar, ya sea por acumulación excesiva de hidróxido de sodio, el cual se precipita y se forman rocas que alteran la capacidad del baño y su carácter químico o por la apariencia del color obtenido del perfil. El control de las variables en estos tanques es llevado a cabo mediante purgas periódicas, las cuales contienen las altas concentraciones de químicos que en estos se encuentran, lo que hace que posean valores de pH extremos que deben ser neutralizados para su disposición adecuada, esta neutralización es la que genera el lodo, dado que se precipitan los compuestos en forma de sales. Por lo tanto las alternativas de tratamiento a esta problemática se plantean en el tratamiento separado de estos efluentes, para evitar así la formación de este lodo. Para el caso del decapado se planteó una precipitación química, la cual lograra la separación del aluminio del hidróxido de sodio, como se plantea en la ecuación de proceso de decapado (1).

(1) Este proceso se llevará a cabo en un tanque agitado, en el cual se mezcle la purga del tanque con el reactivo que permite la separación, calentándose hasta los 80°C utilizando vapor de agua, esta reacción se lleva a cabo durante 30 minutos. El esquema del proceso de Precipitación de la etapa de decapado se presenta en la Figura 1.

NaOH

Aditivo sc

lps

P-102

T-103 Reactivo P-101 T-119

Lodos

Figura 1. Process Flow Diagram (PFD) Este proceso logra una precipitación del aluminio del 70% y una recuperación de hidróxido de sodio del 50%, lo que hace que su implementación sea viable económicamente, teniendo en cuenta la posibilidad de comercialización que tendría la sal de aluminio formada, dado que a diferencia del lodo formado en la neutralización, el de este proceso es un monolodo, del cual se hace más simple obtener compuestos de interés mediante transformaciones posteriores. En la etapa de anodizado se estudió una alternativa de tratamiento basada igualmente en la precipitación, pero los resultados obtenidos no eran suficientes, dado que la remoción de aluminio fue del 37% y la recuperación de ácido sulfúrico del 10%, los cuales al ser comparados con el precio del producto usado, se determinó que era una alternativa inviable. Conforme al resultado anterior más la revisión bibliográfica, se diseñó un sistema de columnas de resinas de intercambio iónico con el fin de disminuir la concentración de aluminio en la solución de ácido sulfúrico en la etapa de anodizado, este diseño consistió en seleccionar la resina que tuviera mejor selectividad al tipo de iones SO42-, que contiene este efluente después que ocurre la reacción que aquí se lleva a cabo. El funcionamiento de esta resina consiste en dejar pasar el ion aluminio y retener los iones SO42-, los cuales a medida que se acumulan en la resina la van saturando, teniendo que regenerarla, es en esta etapa donde los iones SO42reaccionan con el agente regenerante, agua desionizada, y forman H2SO4, el cual es recirculado al tanque de anodizado con una menor concentración de aluminio disuelto. El compuesto de aluminio que no queda retenido en la resina, se almacenará en un tanque para un tratamiento posterior. Finalmente la resina seleccionada fue la Purolite PCA 433 (aniónica fuerte) y los litros del regenerante por litro de resina que se calcularon fueron 26.13 L de agua desionizada, este tipo de resina se debe ensayar en el laboratorio y verificar su selectividad, ya que los datos que se utilizaron fueron teóricos de las fichas técnicas. (Couper 2004) En conclusión El proceso de anodizado de aluminio requiere del control de variables criticas como lo son las concentraciones de ácido, soda y aluminio en los etapas de decapado y anodizado, es por esto que surge la

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necesidad de mejorar los controles que se desarrollan en estos tanques, sin desperdiciar los químicos que aquí intervienen. La precipitación química estudiada para el proceso de decapado se presenta como una alternativa viable, dado que permite remover aluminio hasta en un 70% y el 50% del hidróxido de sodio que es dispuesto actualmente, permitiendo así recuperar materias primas y disminuir la cantidad de lodo generado actualmente. La selección del tratamiento para la etapa de anodizado, requiere de pruebas piloto en la planta de la empresa, ya que se debe evaluar el mantenimiento que se llevara a cabo y que es una de las variables críticas que se deben tener en cuenta con estas clases de tecnologías antes de su implementación. A nivel Latinoamericano la reglamentación ambiental junto con la capacidad de inversión de las PYMES no han estimulado la implementación de tecnologías para la recuperación de metales y químicos en la industria del recubrimiento de superficies, por lo cual se hace necesario no solo la investigación a escala de laboratorio sino una puesta en marcha de esta tecnologías en países como Colombia.

Bibliografía [1]. Couper, James R. Chemical Process Equipment Selection and Design. GPP Elsevier, 2004. [2]. Envirowise. «Minimising chemical and water waste in the metal finishing industry.» United Kingdom, 2004. [3]. Jingyi, Luo, Wu Cuiming, Xu Tongwen, y Wu Yonghui. «Diffusion dialysis-concept, principles and applications.» Journal of membrane science, 2010: 1-16. [4]. S.H. Lin, C.D. Kiang. «Chromyc acid recovery from wate acid solution by an ion exchange process: equilibrium and column exchange modeling.» Chemical Engineering Journal 92 , 2003: 193–199. [5]. Zapata, Leyla Yamile Jaramillo. «Recuperacion de NaOH y H2SO4 en el anodizado de aluminio.» Produccion mas Limpia, 2006: 40-53.

8. “ECOEMPRENDIMIENTO”: OPORTUNIDADES EMPRESARIALES DESDE LA SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL Alejandro Valencia Arias 1, 2, a, b, Juan David Buitrago Orozco 1, 2, c, d 1 Universidad Nacional de Colombia 2 Grupo de Investigación Innovación y gestión tecnológica a javalenca@unal.edu.co, b javalenciar@gmail.com, c jdbuitragoo@unal.edu.co, d juanda3193@gmail.com Estado del arte El estudio de la creación de nuevas empresas ambientalmente responsables nace de la fusión entre las necesidades de protección del medio ambiente con el emprendimiento [1], abarcando el conjunto de productos y servicios basados en los tres pilares de la sostenibilidad (criterios ambientales, sociales y económicos) [2], considerándose el desarrollo sostenible como una gran oportunidad de negocio para las nuevas empresas [3]. En este trabajo se le asignará a este concepto el nombre de “EcoEmprendimiento”. Los esfuerzos para abordar esta temática por lo general están orientados en torno a cuatro incentivos que hacen frente a la degradación del medio ambiente: i) las regulaciones gubernamentales y de control [1], ii) la acción de las partes interesadas (activismo por parte de las organizaciones no gubernamentales y los consumidores), iii) la motivación ética (Responsabilidad Social Empresarial), iv) ventaja competitiva (comparando los costos en la implementación de innovaciones ambientales con respecto a los beneficios económicos obtenidos) [4]. En este aspecto la literatura se refiere a cuatro tipos de fallas de mercado que son responsables de algunos problemas ambientales: los bienes públicos, poder de monopolio, las intervenciones gubernamentales inadecuadas y la información imperfecta [5]. El “EcoEmprendimiento” es examinado comúnmente en dos campos académicos: la economía ambiental y el espíritu empresarial. Por un lado, la economía ambiental concluye que las fallas del mercado constituyen los principales responsables de la contaminación ambiental, es por esto que las intervenciones de política pública llevan a las empresas a experimentar prácticas ambientales reactivas [4], por otro lado, la literatura empresarial indica que las fallas del mercado pueden desempeñar un papel crucial en la explotación de nuevas oportunidades para los empresarios, explicando que las empresas establecidas adoptan estrategias proactivas con el medio ambiente a fin de obtener activos intangibles y nuevas oportunidades de negocio [5], en este sentido la información imperfecta sobre las condiciones de oferta y la demanda se presenta como una oportunidad para la acción empresarial, ya que cuando los empresarios pueden descubrir la naturaleza de estas condiciones, desconocidas para otros agentes económicos potenciales, se pueden establecer servicios en nichos medioambientales de mercado que estén siendo desatendidos [4]. Además, se identifican los siguientes mecanismos que pueden ser factores motivantes para que los empresarios

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aborden la problemática de la degradación del medio ambiente: (a) un mejor acceso a los mercados, (b) diferenciación de los productos, (c) comercialización de tecnología para el control de la contaminación y (d) la gestión de riesgos [3]. Este tipo de repercusiones han llevado a que las iniciativas empresariales sostenibles sean promovidas desde los planes y programas de diversas agendas de política económica a nivel mundial, potencializando así el criterio de sostenibilidad ambiental como un factor crucial en el desarrollo de nuevos puestos de trabajo y asociándolo con mayores tasas de crecimiento económico [5].

Problema A pesar del creciente interés en propiciar la adopción de políticas que fomenten la sostenibilidad del medio ambiente desde las industrias, aún son pocos los estudios en las economías subdesarrolladas que evalúan el papel de las nuevas empresas para abordar esta problemática y las oportunidades de negocio que representan las opciones ambientalmente sostenibles como alternativas de emprendimiento, es por esto que desde este trabajo se busca indagar sobre los factores, procesos y tipologías que propician el “EcoEmprendimiento”.

Metodología Para la realización de este trabajo se llevó a cabo un proceso de búsqueda y revisión de fuentes secundarias de información a partir de casos internacionales reportados en revistas indexadas y conferencias académicas relacionadas con la temática.

Resultados y conclusiones La Figura 1 muestra una serie de influencias tanto internas como externas que repercuten en la emergencia de “EcoEmprendedores” y de negocios ambientalmente sostenibles, vale la pena anotar que el círculo interior denota que la influencia del entorno en los “EcoEmprendimientos” está mediada por características individuales de los empresarios. Además, se incluyen los signos de interrogación ya que aún no se han logrado identificar claramente las influencias de los emprendimientos ambientalmente sostenibles [6].

Figura 1. Factores influyentes en el “EcoEmprendedor”. Adaptado de [4] Basados en estas influencias, se pasa a observar una adaptación del proceso de emprendimientos medioambientales, exponiendo inicialmente las barreras de inicio de este tipo de negocios y mostrando la forma en que pueden ser afrontadas. Además, se presenta la relación secuencial de generación de ingresos mediante alternativas ambientalmente sostenibles (Ver Figura 2).

Figura 2. Proceso de emprendimientos medioambientales. Adaptado de [7]

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Finalmente, basándose en la revisión de las tipologías de EcoEmprendedores, se presentan las influencias estructurales y la orientación como variables explicativas más relevantes para caracterizar los “EcoEmprendedores”. (Ver Figura 3).

Figura 3. Tipologías de “EcoEmprendedores”. Adaptado de [4] Se observa que el concepto de “EcoEmprendimiento” incluye diversas propuestas y no solo se relaciona con el establecimiento de nuevas empresas a partir de productos ambientalmente sostenibles, sino que también incluye a las empresas existentes, las cuales pueden vincularse por medio de la reestructuración de los procesos de producción con el fin de preservar el medio ambiente; este auge ambientalista ha sido progresivo ya que a partir de los efectos de la degradación ambiental se han generado nuevas oportunidades de creación y expansión empresarial, las cuales responden al desarrollo de consumidores ambientalmente responsables con criterios de compra que favorecen las propuestas sostenibles, generando mayores rentas empresariales al mantener un enfoque amigable con la preservación del medio ambiente que logre vincular a los compradores finales.

Bibliografía [1]. Dixon, S. E.A, y A. Clifford. «Ecopreneurship–a new approach to managing the triple bottom line». Journal of Organizational Change Management 20 no. 3 (2007): 326–345. [2]. Fang, S., y Q. Gao. Sustainable Environment Development and Entrepreneurship. En Management and Service Science. MASS’09. International Conference on (2009): 1–4. [3]. Holt, D. «Analysing the longitudinal evolution of ‘ecopreneurs’–an extension of Bennett and Berle». 16 Th International Sustainable Development Conference, (May 2010):1-19 [4]. Jiang, X., y J. Yang. Environmental entrepreneurship: A good business model in low-carbon economy. En Advanced Management Science (ICAMS), 2010 IEEE International Conference on, no 1 (2010):588–591.

[5]. Nikolaou, E. I., D. Ierapetritis, y K. P. Tsagarakis. «An evaluation of the prospects of green entrepreneurship development using a SWOT analysis». International Journal of Sustainable Development & World Ecology 18 no 1 (2011): 1–16. [6]. Taylor, David W., y E.E. (Liz) Walley. «The green entrepreneur: Opportunist, Maverick or Visionary?» International Journal of Entrepreneurship and Small Business 1 no 1 (2004): 56 - 69. [7]. York, J. G, y S. Venkataraman. «The entrepreneur-environment nexus: Uncertainty, innovation, and allocation». Journal of Business Venturing 25 no 5 (2010): 449–463.

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9. DESAFÍOS DE LA INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA DE SOFTWARE EN EL PROBLEMA DEL CAMBIO CLIMÁTICO Edgar Serna M Universidad de San Buenaventura 2 Grupo de Investigación GIMSC a edgar.serna@usbmed.edu.co, b eserna@eserna.com 1

Resumen El software es un componente crítico que tiene que ver con casi todos los aspectos técnicos y tecnológicos del problema del Cambio Climático. Desde los modelos computacionales utilizados por los científicos del clima hasta proveer una mejor comprensión del impacto de las actividades humanas sobre los sistemas de la Tierra, el software, a través de los Sistemas de Información, el modelamiento, la gestión de conocimiento y el control de datos necesarios, contribuye para desarrollar una sociedad carbono-neutral. En consecuencia, los investigadores y profesionales de la Ingeniería de Software están llamados a desempeñar un importante rol en respuesta a la crisis climática. En este artículo se describe un mapa del espacio en el que son necesarias las contribuciones de esta comunidad y se propone una agenda de investigación en el área.

Antecedentes El Cambio Climático probablemente sea el tema científico más importante del siglo XXI. En este aspecto la ciencia es inequívoca: la concentración de gases de efecto invernadero está aumentando más rápidamente que en cualquier otra época anterior en la historia de la Tierra y sus impactos ya son evidentes [1]. En el futuro, es probable que esos impactos incluyan una reducción de los suministros mundiales de alimentos y de agua, eventos climáticos más frecuentes, aumento del nivel del mar, acidificación de los océanos y las extinciones en masa [2]. En las próximas décadas se esperan impactos severos en la salud humana, desde el estrés por calor hasta las enfermedades transmitidas por vectores –plagas– [3]. En este contexto, el software desempeña un importante rol ya que es parte tanto del problema como de la solución. En las últimas décadas, gran parte del crecimiento masivo del consumo de energía se debe a la fabricación y uso de tecnologías informáticas y de comunicaciones y de los avances tecnológicos que generan. La eficiencia energética no ha sido un requisito clave en el desarrollo de tecnologías intensivas de software y, por lo tanto, existe aquí un amplio potencial para investigar cómo mejorarla [4]. Además, el software también proporciona la infraestructura crítica que soporta el estudio científico del cambio climático y de qué o cuál ciencia utiliza la sociedad. El software permite procesar grandes cantidades de datos geo-científicos para simular los procesos de los sistemas de la Tierra, para evaluar sus implicaciones y para explorar posibles respuestas políticas. La estructura de los modelos software debe permitir que los científicos, los activistas y los políticos compartan datos, exploren los escenarios y validen las hipótesis. A menudo, la extensión de

esta infraestructura es invisible, tanto para aquellos que confían en ella y la utilizan, como para el público en general [5]. Sin embargo, las debilidades de los productos software –ya sean reales o imaginarias– disminuyen las capacidades de los actores para progresar en la lucha contra el Cambio Climático. Es necesario resolver los problemas difíciles para mejorar la forma en que la sociedad encuentra, evalúa y utiliza el conocimiento para apoyar la toma de decisiones colectivas.

Lecciones recientes La calidad del software es una preocupación particular. Los científicos del clima construyen gran variedad de herramientas software para soportar su trabajo. En el centro de la cuestión se encuentran los Modelos de Circulación Global –GCMs– que simulan la atmósfera, los océanos, la criosfera y la biosfera, para estudiar los procesos de cambio climático a escala global y para generar futuras proyecciones que se utilizan en las evaluaciones del IPCC [6] –Intergovernmental Panel on Climate Change. Menos glamoroso, pero igualmente importante, es que se utiliza un gran número de herramientas para la manipulación y el análisis de datos para procesar los datos observacionales y los resultados de las simulaciones y para intercambiar datos acerca del clima con la comunidad científica en general. La mayoría de este software lo desarrollan los mismos científicos del clima, quienes tienen poca o ninguna formación en Ingeniería de Software. Como resultado, la calidad de ese software varía enormemente: los GCMs tienden a ser excepcionalmente bien diseñados [7], mientras que algunas herramientas de procesamiento de datos apenas llegan a ser adecuadamente probadas. Mientras tanto, los científicos no suelen proporcionar acceso libre y gratuito a las bases de datos, dado que el esfuerzo que han invertido en su creación y análisis no se les reconoce. La reproducibilidad es difícil porque a menudo las grandes rutinas numéricas están vinculadas a la arquitectura particular de un supercomputador y son sensibles a pequeñas perturbaciones en los cálculos, por lo que los cambios en el hardware, el compilador, o los archivos de configuración, a menudo hacen que sea imposible volver a realizar un experimento anterior. Otra lección de las recientes representaciones de la ciencia del clima en los medios es que es necesario mucha y mejor comunicación de sus resultados, de qué cómo se obtienen esos resultados, y de cuáles son sus implicaciones. Los medios de comunicación cometen serios errores al reportar la ciencia, ya que a menudo tergiversan cómo se hace y los últimos acontecimientos que reportan no los llevan a contextos más amplios. La rápida propagación de la desinformación, especialmente a través de la blogosfera, ha demostrado que no se tienen las herramientas para evaluar la credibilidad de las fuentes de información, ni de la confiabilidad de las personas que las comentan. Los motores de búsqueda proporcionan acceso instantáneo a una amplia variedad de fuentes de información, pero sus sistemas de clasificación no son capaces de separar la desinformación motivada políticamente de los reportes honestos de la ciencia, ni son capaces de ordenar por credibilidad los resultados de búsqueda. Dónde se necesita la investigación en Ingeniería de Software 1. Ciencia colaborativa soportada por computador. El primer desafío es desarrollar una nueva infraestructura software para soportar y acelerar el trabajo interdisciplinario entre las ciencias del clima y sus disciplinas afines.

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Ejemplos de investigación en este desafío: • Herramientas/técnicas de Ingeniería de Software para desarrollar y optimizar los modelos de los sistemas del planeta. • Gestión de datos para el almacenamiento intensivo de la ciencia. • Ciencia de cuaderno abierto. 2. Software para tomar decisiones colectivas. Este desafío incluye una amplia gama de herramientas para compartir información, con el objetivo de mejorar la comprensión pública de la ciencia a través del apoyo de decisiones a múltiples niveles: individual, comunitario, gubernamental e intergubernamental. Ejemplos de investigación en este espacio: • Software para simulación, para juegos y para formación, con el objetivo de apoyar la comprensión pública de la ciencia. • Sistemas de buena reputación, para crear nuevas formas de control de calidad de las fuentes de información basadas en la Web. • Herramientas de inteligencia colectiva, que utilizan técnicas de crowdsourcing –tercerización masiva– para mejorar la calidad de las evidencias y el análisis para las acciones en el Cambio Climático. • Herramientas de soporte para contabilizar el carbono, especialmente para los reguladores y para la toma de decisiones corporativas. 3. Green IT. El tercer desafío consiste en la optimización del consumo de energía por parte del software y de todas las cosas que controla. Este tipo de investigación incluye: • Energía para computación consiente, incluyendo una mejor gestión de la energía en todos los sistemas informáticos, desde dispositivos móviles hasta servicios de computación en la nube y centros de datos, tal como lo propone Aebischeri [8]. • Controladores inteligentes, para optimizar y equilibrar el consumo de energía en “todo” lo que consume energía y para proporcionar realimentación apropiada a los usuarios, para que puedan ajustar el uso de estos dispositivos para una mayor eficiencia. • Diseño de software “verde”, en el que la sostenibilidad se considere como un requisito de primer orden en todas las etapas de desarrollo del software, con lo que se reduce el impacto ambiental de los nuevos sistemas.

Conclusiones El Cambio Climático es un problema serio y urgente cuya solución demanda una movilización de esfuerzos desde muchas y diferentes disciplinas. Ninguno de los problemas que se han discutido en este trabajo puede ser resuelto sólo por la Ingeniería de Software, pero queda claro que el software y el pensamiento computacional son componentes críticos de la solución. Se identificaron tres áreas clave en las que se podrían enfocar los esfuerzos: 1) software para apoyar a la ciencia en la comprensión del Cambio Climático; 2) software para apoyar la toma de decisiones colectivas a nivel global; y 3) software para reducir la huella de carbono de la tecnología moderna.

Más importante aún, se aboga por un debate continuado acerca de cómo enfocar las habilidades y el conocimiento de la comunidad que investiga en Ingeniería de Software para hacer frente al desafío del Cambio Climático, para lo que se necesita una movilización masiva de talentos. Otras disciplinas ya han desarrollado respuestas a este desafío: Campbell-Lendrum et al. [3], Nagel [9] y Swin et al. [10]. Es el momento para que la comunidad que investiga en Ingeniería de Software haga presencia con propuestas efectivas y eficientes.

Referencias [1] Allison, Ian et al. The Copenhagen Diagnosis, 2009: Updating the World on the Latest Climate Science. Sydney: The University of New South Wales Climate Change Research Centre (CCRC), 2009. [2] Parry, Martin L. et al. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2007. [3] Campbell-Lendrum, Diarmid et al. “Health and climate change: a roadmap for applied research.” The Lancet 373, No. 9676 (2009): 1663-1665. [4] The Boston Consulting Group. SMART 2020: Enabling the low carbon economy in the information age. Brussels: The Global eSustainability Initiative, 2008. [5] Edwards, Paul N. A Vast Machine: Computer Models, Climate Data, and the Politics of Global Warming. Cambridge: MIT Press, 2010. [6] Slingo, Julia Mary et al. “Developing the next-generation climate system models: challenges and achievements.” Philosophical Transactions of the Royal Society A 367, No. 1890 (2009): 815-831. [7] Easterbrook, Steve M., and Timothy C. Johns. “Engineering the software for understanding climate change.” Computing in Science and Engineering 11, No. 6 (2009): 65-74. [8] Aebischeri, Bernardo. “Hacia la eficiencia energética en la computación.” Ing. USBMed 1, No. 1 (2010): 29-38. [9] Nagel, Joane et al. Workshop on Sociological Perspectives on Global Climate Change. Arlinton: National Science Foundation, 2009. [10] Swim, Janet et al. Psychology and Global Climate Change. USA: American Psychological Association, 2009.

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10. CARBONES ACTIVADOS OBTENIDOS A PARTIR DE NEUMÁTICOS USADOS Mariluz Betancur Vélez 1, 2, 3, a, b, Ramón Murillo Villuendas 1, 2, 3, c 1 Universidad Pontificia Bolivariana 2 Grupo de Investigaciones Ambientales de la Universidad Pontificia Bolivariana 3 Grupo de Investigaciones Medio Ambientales Instituto de Carboquímica CSIC a mariluz.betancur@upb.edu.co, b mariluz.betancur@gmail.com, c ramonm@icb.csic.es Actualmente en el mundo, el aprovechamiento de los materiales y/o productos que han llegado al final de su vida útil, toma cada vez mayor importancia (Betancur et al, 2009). En éste sentido y dado el gran incremento en el uso de los vehículos, más de un billón de neumáticos son dispuestos cada año en el mundo (Enviro tire recicling, 2002). Según la RMA (Rubber Manufactures Association) en Estados Unidos se generaron 299 millones de neumáticos (Chitsan et al., 2008) en el año 2005. En Bogotá, se estimó una generación de 2.059.555 unidades1 en el año 1999 y para el Área Metropolitana del Valle de Aburrá (AMVA) en el año 2007 fueron reportadas una generación anual de unidades de neumáticos usados2 (NU) en torno a 1’290.0003, equivalentes aproximadamente a 34.659 toneladas. Los neumáticos son diseñados para ser extremadamente resistentes a la degradación física, química y biológica, dificultándose las técnicas para su reciclado y/o posterior procesamiento (San Miguel et al, 1998). A pesar, que este residuo también ha sido aprovechado como barreras de autopistas, muros de contención, elaboración de piezas, protección de muelles y barcos, como materas en viveros, en parques infantiles, uso en asfaltos modificados, canchas deportivas, entre otros. No se alcanza a cubrir la generación de NU. En ocasiones son dispuestos en sitios ilegales y quemados a cielo abierto generando problemas de contaminación ambiental y de salud. En una combustión no controlada se liberan productos tóxicos, directamente a la atmósfera como monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (VOCs), entre otros. Este trabajo estudió la activación del carbonizado de NU en atmósfera de CO2, a fin de obtener carbones activados con buenas características texturales como área superficial y porosidad como aporte a resolver la problemática actual de disposición de este residuo a nivel mundial y en Colombia para su valorización.

Experimentación La materia prima usada para la producción de carbones activados fue carbonizado obtenido a partir de la pirólisis de NU molido. Este producto fue obtenido en una planta piloto de pirólisis en continuo diseñada por el Grupo de Investigaciones Medioambientales e instalado en el Instituto de Carboquímica (CSIC) Zaragoza. El análisis elemental para los NU (referido en base seca), fue desarrollado en un analizador elemental marca Carlo Erba EA 1108. Los contenidos porcentuales de carbono, hidrógeno, nitrógeno y azufre, fueron de 82,52; 0.83; 0,43 y 3,33, respectivamente. El análisis próximo de los NU (en base seca), estuvo de acuerdo a las normas

ASTM (D-3175-77, D 2866-83) y presentó un 4,16% de volátiles, 14.89% de cenizas y 1,09% de humedad. Los carbones activados fueron preparados en un reactor de lecho fijo de acero inoxidable con una altura de 75 cm y un diámetro de 19 mm. En el interior del reactor, fue posicionado un termopar tipo K, para controlar la temperatura del reactor y de la muestra. El sistema de alimentación consta de una línea de gas inerte (N2) y una de gas oxidante de CO2. El procedimiento consistió en colocar en el interior del reactor lana de acero compactada para soportar la muestra. Para el desarrollo de las pruebas, se utilizaron 17g de carbonizado. Los ensayos se desarrollaron con un diámetro de partícula de 0.6 ≤ dp ≤ 0.8. El flujo de los gases (5 LN/min) correspondía a una concentración del 20% para el flujo de CO2, la velocidad de calentamiento de 30 °C/min. Por último, se comenzaba a calentar el reactor con el flujo del gas inerte hasta alcanzar la temperatura establecida (850, 900, 950°C), en ese momento se colocaba el flujo del CO2 hasta el tiempo de reacción fijado para cada experimento (6, 8, 10, 14 horas). El porcentaje de conversión se calculó por medio de la expresión

donde w0 es la masa inicial del carbonizado libre de cenizas, y wf es la masa final después de la activación. Análisis de Resultados de los Carbones Activados Obtenidos Los resultados del análisis elemental para los carbonizados muestran un alto contenido de carbono atribuido a la presencia de negro de humo que fue utilizado en la manufactura del neumático y que no se desvolatiliza en las condiciones de pirólisis utilizadas en este estudio (Murillo et al., 2005). En la Tabla 1 se presentan los resultados generales, en la cual es posible apreciar que aumentos en la temperatura del proceso para un mismo tiempo de reacción, aumenta significativamente la conversión final e igualmente para una misma temperatura en combinación con altos tiempos de activación un mayor grado de conversión, lo cual ha sido verificado y concuerda con diversos autores como Ogasawara et al., 1987; Teng et al., 1995; Williams et al., 1990; Galvano et al., 2002, Murillo et al., 2005; Li et al., 2005; González, et al., 2006, entre otros.

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Tabla 1. Conversión y parámetros texturales de los carbones activados

A mayor grado de conversión, mayor es el área superficial, sugiriendo una relación lineal creciente entre el área superficial y la conversión. Valores típicos de área superficial para carbones activados convencionales muestran valores comprendidos entre 400 y 1500 m2/g, que presentan potencialidad en diferentes procesos de adsorción. Para el caso de la presente investigación, carbones activados con 75% de conversión, muestran un área superficial de 648 m2/g. Se comprobó el potencial del carbón activado para la remoción de iones de Ni(II) en soluciones diluidas alcanzando una remoción del 70% , el cual será objeto de otra publicación. El grado de desarrollo y las características de porosidad de los carbones activados tienen que ver con la influencia de los parámetros como: características texturales de la materia prima inicial, tipo de agente oxidante, condiciones de la temperatura del proceso, tiempo de reacción, tamaño de partícula del carbonizado (Patrick, 1995). Los resultados de área superficial BET y el volumen total de poros (VT) (Tabla 1) de los carbones activados presentaron incrementos en el área superficial BET a partir de aumentos en la temperatura y el tiempo de activación. La Figura 1 muestra algunas de las isotermas de adsorción de N2 (77K) correspondientes a los carbones activados obtenidos (CAMP) con CO2 a 850°C, 900°C y 950°C para dos tiempos de activación (6 y 10h). De modo general, éstas isotermas, confirman que la temperatura y el tiempo de activación favorecen el desarrollo de la porosidad. Con respecto a la clasificación propuesta por Brunauer, Deming, Deming y Teller (BDDT), las formas de las isotermas que se observan presentan un comportamiento intermedio entre las tipo I, II y IV. En éstas isotermas

en general, y aunque en menor proporción, se evidencian bajas presiones relativas que indican la presencia de microporos (Martín, 1990) (adsorción a bajas presiones, tipo I). San Miguel et al., 1998; mencionaron que adsorciones a muy bajas presiones relativas (p/po<0,1) se atribuyen a la presencia de materiales microporosos. También hay presencia de macroporos (clasificación tipo II) debido a que presentan cierta pendiente ascendente. Finalmente y siendo un tema de relevancia en estos carbones, se presenta un buen desarrollo de estructuras mesoporosas (tipo IV) puesto que en todas las isotermas se visualiza el bucle de histéresis en la rama de desorción.

Figura 1. Isotermas de Adsorción de N2 (77K) de los carbones activados

Figura 2. Distribución de tamaño de poros obtenida a partir de porosimetría de mercurio

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En la Figura 2 se muestran los resultados de los análisis de distribución de tamaño de poros obtenida por porosimetría de mercurio después de la activación de dos carbones. Se visualiza un tamaño de poros entre 10-30 nm de radio, lo que confirma la presencia de mesoporos tal y como se evidenció en las isotermas de adsorción de N2.

Conclusiones La activación física con CO2 como agente activante se ha desarrollado satisfactoriamente en un reactor de lecho fijo, obteniendo carbones activos con una superficie de hasta 668 m2/g. Además, durante el proceso de activación con el carbonizado modificado se produce un incremento en el volumen de mesoporos. El aprovechamiento de los NU para la producción de carbón activado es una alternativa importante para resolver el problema de disposición de este residuo, el carbón activado presenta potencial para la adsorción de Níquel en aguas contaminadas.

Bibliografía [1]. Betancur Mariluz, Martínez Juan Daniel, Murillo Ramón. Production of activated carbon by waste tire thermochemical degradation with CO2. Colombia. Journal of Hazardous Materials. Vol 168, (2009), 882–887. [2].Envirotire recyclyng Ltda. [En línea]. Ontario: Disponible en: http://www.envirotire.com/tire_disposal.htm [Consulta: 10Jun. 2009]. [3].Chitsan Lin, Chun-Lan Huang, Chien-Chuan Shern. Recycling waste tire powder for he recovery of oil spills. Taiwan. Resources, Conservation and Recycling. Vol. 52 (2008), 1162–1166. [4]. Capacitación, Valoración Económica y Diseño de Guías Sobre Residuos Sólidos para el Sector Comercial y de Servicios del AMVA. 2007. [5]. Guía para el manejo de llantas usadas. Cámara de Comercio de Bogotá. Bogotá. 2006. [En línea]. Septiembre 2006. Bogotá. Disponible en: <http://www.secretariadeambiente.gov.co/sda/libreria/pdf/residuos/guia_llantas. pdf> [accessed 30 abril 2008]. [6]. San Miguel G., Fowler G.D. Y SOLLARS C. J.. Pyrolysis of Tire Rubber: Porosity and adsorption Characteristics of the Pyrolytic Chars. Ind. Eng. Chem. Res. 37 (1998), 2430-2435. [7]. Murillo R., Navarro M. V., García T., López J. M., Callén M. S., Aylón E., Y Mastral A. M.. Production and Application of Activated Carbons Made from Waste Tire. Zaragoza. En: Ind. Eng. Chem. Res. Vol 44 (2005), p. 7228-7233. [8]. Ogasawara S., Kuroda M., Wakao N.. Preparation of activated carbon by thermal decomposition of used automotive tires. Ind. Eng. Chem. Res. 26 (1987), 2552-2556. [9]. Teng H., Serio M.A., Wójtowicz M.A., Bassilakis R., Solomon P.R.. Reprocessing of used tires into activated carbon and other. Ind. Eng. Chem. Res. 34 (1995), 3102-3111. [10]. Williams Paul, Besler S., Taylor D., The pyrolysis of scrap automotive tyres: The influence of temperature and heating rate on product composition. Fuel 69, Issue 12, (1990), 1474-1482. [11]. Galvagno S., Casu S., Casabianca T., Calabrese A., Cornacchia G.. Pyrolysis process for the treatment of

scrap tyres: preliminary experimental results. Waste Management (Italia). Vol 22 (2002), 917–923. [12]. Li S. Q. And Yao, Wen S.E, Y. Chi and Yan J.H.. Properties of pyrolytic chars and activated carbons derived from pilot-scale pyrolysis of used tires. J. Air 55 (2005), p. 1315-1326. [13]. González J.F., Encinar M., González-García M.. Preparation of activated carbons from used tyres by gasification with steam and carbon dioxide. España. En: Appl. Surface Science Vol 252 (2006), p. 5999‐6004. [14]. Patrick, Jhon W. Porosity in Carbons: Characterization and Applications. New York, Toronto: Jhon Wiley. 1995. p 18. [15]. Martín Martínez José Miguel. Adsorción física de gases y vapores por carbones. Editorial Secretariado de publicaciones de la Universidad de Alicante.1990. [16]. SAN MIGUEL G., FOWLER G.D. Y SOLLARS C. J.. Pyrolysis of Tire Rubber: Porosity and adsorption Characteristics of the Pyrolytic Chars. En: Ind. Eng. Chem. Res. 37 (1998), p. 2430-2435.

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11. SISTEMA DE MEDICIÓN PARA LA CARACTERIZACIÓN ACÚSTICA DE MATERIALES A INCIDENCIA NORMAL DEL SONIDO Juan David Gil Corrales 1,2,3,a , Daniel Giraldo Guzmán 1,2,3,b , Enrique Raúl Córdoba Castro 1,2,3,c, Andrés Mauricio Cárdenas Torres 1,2,3,d,e 1 Universidad de San Buenaventura 2 Grupo de Investigación en Robótica Móvil 3 Semillero de Investigación en Robótica Móvil a juandagilc@gmail.com, b daniel.giraldo@ieee.org, c ecordobac145@gmail.com, d andresm.cardenas@usbmed.edu.co, e andres_cardenas@ieee.org Introducción El coeficiente de absorción, el factor de reflexión sonora y la impedancia acústica son propiedades indispensables en la caracterización, investigación y desarrollo de materiales para el acondicionamiento acústico y para su implementación en el diseño y construcción de recintos con requerimientos acústicos específicos; por lo que si se conocen con exactitud, la fiabilidad en los procesos de simulación y cálculo aumenta. Actualmente existen distintas herramientas para medir el coeficiente de absorción acústica de un material, entre ellas es posible encontrar la cámara reverberante, la cual es una sala con geometría irregular con un coeficiente de absorción muy bajo, lo cual le permite largos tiempos de reverberación. Este método de medición consiste básicamente en alojar un material dentro de la sala, modificando las características acústicas de esta, y luego, para determinar el coeficiente de absorción, se procede con una comparación de las características anteriores y posteriores a la presencia del material en la cámara. Otro método es el uso de un tubo de impedancia, cuyo principio se basa en la medición de una señal incidente sobre un material y una señal reflejada del mismo, y por medio del procesamiento de las dos señales se puede determinar la cantidad de energía que se disipó en el material y el desfase que produjo el material a la onda reflejada con respecto a la incidente. Las diferencias entre estos dos métodos radican en la cantidad de material de prueba necesario, las condiciones de medición, el procesamiento de los datos, entre otras [1]. Alrededor del año 2000, en el centro de instrumentación de la Universidad Nacional Autónoma de México [4], se llevó a cabo un experimento que consistía en modificar un tubo de impedancia construido inicialmente para medir bajo el método de relación de onda estacionaria (ISO10534-1) agregándole la capacidad de medir usando el método de función de transferencia (ISO10534-2). El experimento arrojó resultados coherentes en el rango útil de 300Hz a 1600Hz, haciendo posible medir con micrófonos no pareados y pudiendo comparar los resultados de dos métodos de medición distintos. La calibración del sistema del CIUNAM se referenció con un sistema que si usaba micrófonos pareados de la DVA-CENAM (División de vibraciones y acústica del centro nacional de metrología en México). En [5] se enseñan los resultados de la fabricación de un tubo de impedancia basado en la ISO10534. La

construcción del sistema tenía como objetivo hacerse de manera económica y que garantizara resultados válidos en el rango de 90Hz a 2000Hz. Otro objetivo de esta investigación era comparar los métodos de medición estipulados en las partes 1 y 2 de la ISO10534, además de usar distintas señales de prueba como MLS, ruido rosa y un barrido sinusoidal. Se encontró que el método de función de transferencia es mucho más rápido que el método de onda estacionaria, siendo igual de válidos los dos métodos, por otro lado se encontró que para muestras con un coeficiente de absorción de un poco más de 0.2, el uso de barrido sinusoidal como señal de prueba presentaba fallos, no pudiendo mejorar el resultado al aumentar el número de promedios en las mediciones; por otro lado se encontró que las señales MLS y ruido rosa presentaban este mismo efecto un poco menos pronunciado. Con referencia a estos antecedentes se decide diseñar el sistema de medición basado en el método de función de transferencia, con el cual se pretende realizar mediciones válidas de forma rápida y eficaz en el rango de 315Hz a 2500Hz.

Marco teórico La razón entre la intensidad de energía reflejada y la intensidad de energía incidente sobre una superficie, se denomina factor de reflexión sonora [5]. El coeficiente de absorción , y la impedancia acústica , de un material se determinan en un tubo de impedancia, a partir de la medición del factor complejo de reflexión sonora , a incidencia normal. En la Figura. 1. Se muestra la distribución que tendrán los elementos para la construcción del tubo de impedancia.

Figura. 1. Diagrama del tubo de impedancia: 1. Micrófono A, 2. Micrófono B, 3. Material de prueba, 4. Altavoz, 5. Tubo de onda plana. Para determinar la función de transferencia H_12 se sigue el método planteado en [2], el cual establece que la transferencia se puede ser obtenida mediante la relación entre la presión sonora compleja de la posición 2 con respecto a la 1.

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Ahora, la presión sonora de la onda que incide sobre el material y la que se refleja se define mediante (2) y (3).

Donde p es la magnitud de p (señal de presión sonora) y es el número de onda complejo. Con esto, la presión sonora en la posición ; correspondiente al micrófono 1, y a ; correspondiente al micrófono 2, se determinan con (4) y (5).

Definiendo a y reemplazando (4) y (5) en (1), el total del campo sonoro puede ser obtenido con (6).

Así mismo, se puede expresar la función de transferencia para la onda incidente y para la onda reflejada (6) y (7), donde es la separación entre los micrófonos:

Despejando de la ecuación (6) y relacionando el resultado con (7) y (8), se obtiene la expresión para el factor complejo de reflexión sonora a incidencia normal:

A partir del resultado de la ecuación (9) se define en (10) y (11), el coeficiente de absorción sonora a incidencia normal y la impedancia acústica del material.

Donde: : Coeficiente de absorción sonora : Impedancia acústica del material [rayls] A continuación se muestra la metodología que se implementará para hallar las funciones de transferencia requeridas y poder determinar el valor de , y de un material.

Metodología y resultados Por medio del uso de MATLAB® se simularon las señales que estarían midiendo los micrófonos 1 y 2 mediante (4) y (5). Para esto se generó artificialmente una señal incidente, luego se filtró con la intención de simular el efecto acústico producto del material absorbente, y así encontrar una señal reflejada. Las características de las señales incidente y reflejada usadas para las simulaciones de las señales de los micrófonos 1 y 2 se relacionan en la Tabla 1. Tabla 1. Señales incidente y reflejada utilizadas para la simulación de las señales de los micrófonos 1 y 2 (La separación se tomó de s=7cm).

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Los resultados en frecuencia, tras aplicar el algoritmo de procesamiento desarrollado, con las señales de prueba, se muestran en las Figuras 2, 3 y 4; en la gráfica 4 se muestra un espectrograma donde se relacionan la frecuencia, el tiempo y la amplitud de los coeficientes, usando la transformada corta de Fourier (STFT) con el fin de analizar materiales que cuya respuesta de absorción en el dominio del tiempo sea significativa con respecto a las señales que en el inciden.

Figura. 2. Factor de reflexión y coeficiente de absorción, señales referencia 01.

Figura. 3. Factor de reflexión y coeficiente de absorción, señales referencia 02.

Figura. 4. Factor de reflexión en función del tiempo y de la frecuencia., señales referencia 03.

Una vez alcanzado el funcionamiento correcto del algoritmo de cálculo, la siguiente etapa (la cual se encuentra actualmente en proceso), es la construcción del tubo de impedancia bajo los lineamientos de la ISO10534-2. En las Figuras 2 y 3, se muestra el coeficiente de absorción de dos materiales ficticios, cuya respuesta de absorción es como se indica en la Tabla 1. El algoritmo implementado arroja como resultados una curva de reflexión igual a la respuesta del filtro y una curva de absorción inversa a ella. Por lo que se considera válido el procedimiento de cálculo inicial con las señales simuladas. Dado que las señales que se están usando para probar el procedimiento de medición son señales simuladas, un análisis matemático de la exactitud del procedimiento no puede ser implementado dado que arrojaría resultados perfectos, sin embargo se tiene implementada una función de coherencia que muestra la relación entre los dos micrófonos y como están relacionadas las señales que ellos están capturando. En la Figura 4 se muestra un espectrograma de la señal donde relaciona el factor de reflexión con la frecuencia y el tiempo, este espectrograma brinda información acerca del comportamiento del material en el tiempo, para este caso, es un material ficticio que refleja toda la energía durante 500ms y luego refleja la energía a modo filtro pasa bajas con frecuencia de corte en 2kHz. En este análisis solo fue posible establecer una resolución mínima de análisis de 500ms, esta resolución se debe aumentar para analizar el comportamiento de los materiales a señales impulsivas como por ejemplo la de un redoblante o cualquier otro instrumento de corto ataque. El análisis y la comparación de distintos métodos de medición de características acústicas de materiales, específicamente la absorción acústica, muestra al tubo de impedancia como una herramienta versátil, y eficaz, además de resaltar la importancia del método de función de transferencia con dos micrófonos como un forma de medición rápida y precisa.

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La caracterización acústica de materiales fabricados localmente se puede describir como un procedimiento científico-ingenieril que aporta avance tecnológico a la región en cuanto a la posibilidad de desarrollar nuevos materiales para la industria de la construcción, e innovar y mejorar los resultados en proyectos de acústica arquitectónica, debido al diseño basado en cálculos, simulaciones y mediciones con materiales propios de la zona. Bibliografía [1]. Cobo, P., and M. Siguero. “Comparación de los métodos de medida del coeficiente de absorción en los dominios de la frecuencia y del tiempo.” V Congreso Iberoamericano de Acústica. Santiago de Chile, Octubre 25-28, 2006. [2]. International Standard Organization. “Acoustics: Determination of sound absorption coefficiente and impedance in impedance tubes.” ISO 10534-2. 11 15, 1998. [3]. Sanchis, Ernesto Juliá. “Modelización, simulación y caracterización de materiales para su uso en acústica arquitectónica.” Alcoy: Universidad Politécnica de Valencia, 2008. [4]. Pérez Ruíz, Santiago J, and Gilberto Loera Medrano. “Extendiendo las capacidades de medición del tubo de impedancias del centro de instrumentos, UNAM.” Revista mexicana de física. México, 2000. [5]. Suhanek, M., K. Jambrosic, and H. Domitrovic. “Student Project of Building an Impedance Tube.” Acoustics 08 Paris. Paris, June-July 29-04, 2008. [6]. Sommerhoff, J. “Acústica de locales. Acondicionamiento acustico interior de salas.” Universidad Austral de Chile. Facultad de Ciencias de la Ingenieria. Instituto de Acústica. 1989.

12. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT BÍPEDO ANTROPOMÉTRICO Andrés Mauricio Cárdenas Torres 1, 2, a, b, Juan David Álvarez Betancur 1, 2, c, Rossemery Ramírez Culma 1, 2, d, Diana Carolina Carranza Quintana 1, 2, e, Ferney Camilo Zapata Montoya 1, 2, f 1 Universidad San Buenaventura 2 Semillero de Investigación SGIRMO a andresm.cardenas@usbmed.edu.co, b andmct@gmail.com, c Ing.juandavid.alvarez@gmail.com, d rosmemery@gmail.com, e caritocarranza@gmail.com, f fczapata@gmail.com Introducción Actualmente varios trabajos han sido desarrollados en el área de la robótica móvil y puntualmente, en el diseño de robots bípedos [1], [4], [5]. La mayoría de estos cuentan con 6 grados de libertad en sus extremidades inferiores y cadera, con los cuales se plantean algoritmos adecuados para la emulación del caminar, sin embargo ninguno de estos toma las medidas estructurales como una variable importante, en el alto grado de desempeño de los robots. por esta razón se realiza el proyecto de JACOB1. El proyecto consiste en realizar un robot bípedo de 7 grados de libertad; llamado JACOB1, basado en antropometría, el cual emula el comportamiento de las extremidades inferiores y cadera. Las dimensiones del prototipo se fundamentan en cálculos antropométricos, la movilidad está dada por formulación algorítmica y matemática basada en el caminar frontal humano. Diseño antropométrico Las dimensiones de la plataforma robótica son calculadas bajo reglas antropométricas donde se toma como referencia la altura ò longitud vertical del cuerpo, para luego definir las dimensiones de cada parte del cuerpo, como se demuestra en [6], se pueden determinar las dimensiones del cuerpo humano a partir de la altura. Se toma una altura de 1.67mt para la estructura con base al fácil manejo de la escala para acoplar los servomotores; luego se encuentran las alturas para cada articulación teniendo en cuenta la relación 1: 4 preestablecida, esto nos da como resultado la tabla 1. Tabla 1.Dimensiones de piezas fémur la tibia, peroné y pie.

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Las piezas que emularán el fémur, tibia y peroné estarán dimensionadas de acuerdo a lo propuesto por la figura antropométrica (Fig. 1.). La articulación de la rodilla se adiciono una pieza que proporciona mayor estabilidad al servomotor en la fase de paso. La estructura se muestra en la Fig. 2.

Fig. 1. Dimensiones del Cuerpo Humano a partir de la estatura. El diseño de la pelvis fue enfocado a dos fines básicos: como soporte de la masa variable que se encuentra en movimiento garantizando la estabilidad de cada paso que realice el robot; y como plataforma para las articulaciones inferiores.

Fig. 2. (a) Plano vista lateral, (b) plano vista frontal, (c) vista lateral general.

Modelamiento matemático La técnica seleccionada para simular matemáticamente el comportamiento de nuestra plataforma fue la cinemática directa que obtuvo como fin la verificación del algoritmo secuencial para la locomoción frontal. Cinemática

Para determinar la posición de los efectores finales de JACOB1 con referencia a un marco espacial, el método que se utilizo es la cinemática directa, en donde mediante la obtención de los marcos de referencia, los grados de libertad, la longitud, el número de articulaciones y los ángulos de movimiento dados por la biomecánica [8] nos permitió determinar lo anteriormente mencionado.

Fig. 3. Marcos de referencia para las matrices A0, A1, A2 Ahora para limitar los marcos como aparecen en la Fig. 3., el paso a seguir es definir los parámetros de Denavit Hartenberg, donde se debe determinar el nombre de cada eslabón y articulación teniendo en cuenta que la base fija del robot la cadera se numera como eslabón 0 y que las articulaciones se numeran desde 1 donde esta corresponde al primer grado de liberta; se determinan que articulaciones son prismáticas o rotacionales; la distancia entre articulación, y el Angulo de giro que tendrán nuestras articulaciones [7] estos datos son condensados en la Tabla 2. Tabla 2. Parámetros D-H para el robot bípedo

Con los valores obtenidos. Implementamos cada una de las matrices homogeneas.

Con cada matriz A obtenida se deben multiplicar para obtener la matriz translacional también conocido como n.o.a.p. (2) en donde en vector P(x, y, z) nos ofrece la posición final del efector en función de los parámetros de D-H.

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Hipótesis de control Los algoritmos para el control de plataformas bípedas se basan en el momento inercial cero [2], lo cual sumado a la división del proceso de caminar en estabilidad sobre la doble estructura y la estabilidad en una extremidad; caminar y equilibrar, da origen a una hipótesis de control. Si se observa el proceso de caminar en línea recta, sin perturbaciones, es posible desacoplar la estabilidad y la locomoción, lo cual implica establecer leyes de control independientes. Ya que los algoritmos de la locomoción vienen dados por la biomecánica se implementará un controlador secuencial con la topología sugerida en Fig. 4.

Fig. 4. Lógica de control secuencial La estabilidad vendrá dada por la posición de una masa que reubicará el centro de gravedad de la plataforma bípeda con forme esta se desplace frontalmente. Por lo tanto, se propone un sistema de control retroalimentado que tolere el ruido generado por el instrumento de medición; para este caso el sensor de inclinación S320168. Finalmente, se establece el lazo de control mostrado en Fig. 5.

Fig. 5. Lazo de control masa-estabilidad

Los resultados preliminares del proyecto presentan Un método antropométrico que propone mediante la altura total del prototipo humanoide implementar y calcular las dimensiones más relevantes como la longitud y ancho de la cabeza, espina dorsal, cadera, fémur, tibia, peroné, cubito, radio, mano, pie. En nuestro caso una plataforma bípeda escalada de 1:4.Mediante los cálculos correspondientes se hallaron las dimensiones más representativas de las extremidades inferiores humanas. Con el diseño de la estructura y la información extraída de los modelos biomecánicas de las extremidades inferiores se realizo el modelo de cinemateca directa; en donde la información de diseño se convierte en los parámetros básicos para ejecutar el algoritmo de D-H que nos brindara la posición final del efector en cualquier momento. el modelo nos permitio simular la secuencia algorítmica para el caminar frontal que será aplicada a la plataforma.

Bibliografía [1]Hun-ok Lim,Kensuke Tajima. 2007. “Development of a Biped Walking Robot.” International Conference on Control, Automation and Systems 2007. Academic Search, ieee xplore (accessed february 11, 2010) [2] Hanafiah Yussof, Masahiro Ohka, Mitsuhiro Yamano, Yasuo Nasu. 2008.”Analysis of Human-Inspired Biped Walk Characteristics in a Prototype Humanoid Robot for Improvement of Walking Speed”. Second Asia International Conference on Modelling & Simulation. Academic Search, ieee xplore (accessed february 11,2010). [3] Jin’ichi YAMAGUCHI, Atsuo TAKANISHI. 1997. “Development of a Biped Walking Robot Having Antagonistic Driven Joints Using Nonlinear Spring Mechanism”. IEEE International Conference on Robotics and Automation Albuquerque, New Mexico, ieee xplore (accessed february 11,2010). [4] Jin’ichi Yamaguchi, Noboru Kinoshita, Atsuo Takanishi, and Ichiro Kato. 1996. “Development of a Dynamic Biped Walking System €or Humanoid - Development of a Biped Walking Robot Adapting to the Humans’ Living Floor -”.IEEE International Conference on Robotics and Automation Minneapolis. Minnesota. ieee-xplore (accessed february 11,2010). [5]Ill-Woo, Park, Kim Jung-Yup, and Oh Jun-Ho. 2008. “Online Walking Pattern Generation and Its Application to a Biped Humanoid Robot — KHR-3 (HUBO).” Advanced Robotics 22, no. 2/3: 159-190. Academic Search Premier, EBSCOhost (accessed March 9, 2010).

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13. ANTROPOMÉTRICO VEHÍCULO ROBÓTICO OMNIDIRECCIONAL PARA LA ENSEÑANZA DE GEOMETRÍA A NIÑOS EN EDUCACIÓN BÁSICA PRIMARIA Andrés Mauricio Cárdenas Torres 1, 2, a, b, Sergio León López Zapata 1, 2, c, Carlos Mario Alzate Botero 1, 2 , d, Carlos Andrés Fernández Pérez 1, 2, e, Jorge Hernán Serna Uribe 1, 2, f 1 Universidad San Buenaventura 2 Grupo de Investigación SIRMO a andresm.cardenas@usbmed.edu.co, b andmct@gmail.com, c Lopez.z.21@hotmail.com, d Carlomario789@hotmail.com, e carlosfpusb@gmail.com, f jhserna@hotmail.com 1. Introducción La Robótica Educativa se planteó desde los años 60 por Seymour Papert y otros investigadores del Laboratorio de Medios del Massachussets Institute of Tecnology (MIT); aunque actualmente se está implementando a nivel mundial como una propuesta educativa en la cual, los estudiantes desarrollan e implementan robots para el aprendizaje de los aspectos mecánicos, eléctricos, electrónicos, de control y comunicación. Esta propuesta educativa ha tenido gran acogida en los países de niveles altamente tecnológicos, propiciando los espacios para reforzar el interés en el encaminamiento a la profesionalización en el área de las ciencias y en especial la ingeniería. Algunos países latinoamericanos incluyendo a Colombia han seguido esta tendencia con el fin de generar motivaciones intrínsecas en los estudiantes para interiorizarlas en su formación académica. Una de las artífices en la implementación de dicha tendencia educativa en Colombia es la Universidad de San Buenaventura, que a través de la línea de investigación ReE (Robótica en Educación), propone un innovador enfoque en la robótica educativa orientándola como herramienta de aprendizaje y no como fin de conocimiento u objeto de aprendizaje.

2. Marco Teórico La Robótica en Educación surgió tras la comparación de las siguientes premisas: la robótica educativa enseña cómo se construye un robot a partir de sus diversos elementos constitutivos o enseña usando los robots como herramienta para el aprendizaje. A partir de la segunda sentencia, se definió el término ReE para identificar cómo la robótica puede implementarse en la educación sin necesidad de volverse un propósito de aprendizaje por sí mismo. Esta división ya ha sido considerada por el doctor Dimitris Alimisis, quien es un pilar dentro de la díada educación y robótica en Grecia, y quien menciona en su proyecto TERECOP (The Teacher Education on Robotics-Enhanced Constructivist Pedagogical Methods) la división de la robótica educativa en una metodología

constructivista para la enseñanza y el aprendizaje de la robótica (la robótica como objeto de aprendizaje) y en el aprendizaje con robótica (la robótica como herramienta de aprendizaje). También es necesario mencionar la definición de Robótica Educativa propuesta por la doctora Ana Lourdes Acuña, “es un contexto de aprendizaje que se apoya en las tecnologías digitales e involucra a quienes participan en el diseño e instrucción de creaciones propias”. En general, distintos autores han observado las dos tendencias que ha tenido la robótica educativa, sin embargo y a pesar de esto, sigue la tendencia hacia la robótica como un fin del conocimiento. A partir de las concepciones de los autores mencionados, la Línea de Investigación en Robótica, Sistemas de Control y Potencia de la Universidad de San Buenaventura Seccional Medellín, propone la definición del término Robótica en Educación (ReE) como: Un contexto de aprendizaje que se apoya en las tecnologías para el desarrollo del currículo educativo mediante la manipulación de los robots como herramienta de aprendizaje. 3. Metodología Implementada. 3.1. Sistema Metodológico Utilizado.

Figura 1. Estructura metodológica implementada para el desarrollo de REPTILE

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4. Diseño e Implementación del Prototipado 4.1 Implementación del Prototipado 4.1.1 Diseño del Chasis

A continuación se justificarán las decisiones tomadas con respecto a la selección de las ruedas, a la configuración de las mismas y al diseño del chasis para el presente proyecto de grado. DISEÑO DEL CHASIS. Cada uno de los diseños mostrados a continuación se realizó con el fin de crear compatibilidad con las respectivas configuraciones en cuanto al posicionamiento de las ruedas se refiere: Diseño con configuración triciclo: Dos ruedas traseras fijas de apoyo y una rueda centrada para la tracción y dirección.

Figura 2. Configuración triciclo. Vista lateral y vista inferior Diseño con configuración especial: Diez ruedas libres de apoyo y una rueda central para la tracción y dirección.

Figura 3. Configuracion especial. Vista lateral y vista inferior

Diseño con configuración omnidireccional (diseño definitivo): Tres ruedas suecas equidistantes en una base poligonal que proporcionan tanto tracción como dirección.

Figura 4. Configuración omnidireccional. Vista lateral y vista inferior

Figura 5. Base para montura del sistema electrónico y mecánico del prototipo.

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4.1.2 Tiempo de Ejecución de los Procesos en la Etapa de Implementación.

4.2 Desarrollo Del Sistema De Control El desarrollo del sistema de control en el presente proyecto de grado se basa principalmente en la implementación de un sistema de posicionamiento y direccionamiento que se logra mediante la combinación de dos diferentes sistemas de navegación dentro de lo que se conoce como el método de estimación explicita posicional, los cuales son el sistema odométrico y el sistema de navegación inercial (INS). La utilización del sistema odométrico proporciona tanto la ubicación como la dirección del robot en un instante determinado a través de valores numéricos convertidos en pulsos digitales, que facilitan el desarrollo del sistema de control debido a que no se necesita ningún tipo de procesamiento de información para la interpretación del entorno, sin embrago no es un método lo suficientemente preciso debido a que la obtención de los datos está directamente relacionada con el sistema mecánico que generalmente se desgasta con el paso del tiempo y por lo tanto requiere de una constante calibración, además que los sistemas basados en odometría requieren de la acumulación de los incrementos del movimiento en el tiempo para la obtención de los datos por lo cual también se generan errores de posicionamiento y orientación. Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente se implementó el sistema de navegación inercial como apoyo al sistema odométrico, el cual permite mejorar la fiabilidad en la información de los datos obtenidos y así optimizar el control del posicionamiento y orientación del robot. Los INS obtienen la orientación y la posición del robot móvil a través de las medidas de aceleraciones y ángulos de orientación, sin embargo para el desarrollo del presente proyecto de grado solo se hará uso del sistema de navegación INS para la orientación del robot a través del uso de sensores de orientación de buena resolución para aumentar la fiabilidad en los datos obtenidos.

Cabe aclarar que los INS no son afectados por los problemas derivados del desgaste mecánico y la interacción de la plataforma robótica con el suelo lo que permite corregir los efectos de ondulaciones e irregularidades en el terreno. Diagrama De Bloques Para El Control Del Vehiculo

Figura 8. Esquema de control del vehículo

Tanto la postura de referencia del vehículo p_ref como el vector de velocidad de control p_control serán referencias completas, es decir, se asignaran las tres referencias de la postura. La cinemática directa consiste en obtener el vector de velocidad del vehículo p a partir de las velocidades de las ruedas sensorizadas, utilizándose el modelo cinemático de control visto anteriormente. La estimación de la postura del vehículo p se realizara integrando el vector de velocidad del vehículo p . El número de actuadores coincidirá con la maniobrabilidad del vehículo que equivale al grado de movilidad del vehículo (grados de libertad instantáneos) más el grado de direccionabilidad de este (nº de ruedas orientables). Para el caso particular del robot omnidireccional se tienen solo los 3 grados de libertad instantáneos teniendo en cuenta que no se poseen ruedas reorientables.

Conclusiones A través de las investigaciones realizadas a lo largo de este proyecto se han estudiado aspectos de gran importancia en el diseño y control de vehículos y las funciones que pueden realizar los mismos en los diferentes campos de aplicación existentes. Estas investigaciones han sido de gran apoyo en este caso en particular, ya que han permitido que se consiga implementar además de un diseño estético y atractivo, un diseño eficiente,

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en cuanto a que dicho vehículo posee una configuración omnidireccional que le permite obtener una máxima maniobrabilidad en el plano, aspecto de vital importancia en este proyecto. Por otro lado, a través de los estudios realizados se debe tener en cuenta que debido a que la plataforma se desarrolla como herramienta educativa orientada hacia los niños, la funcionalidad de dicho vehículo y su manipulación deben ser lo suficientemente sencillas respecto a su campo de aplicación. Referencias Bibliograficas [1]. V. F. Muñoz Martínez, G. Gil-Gómez y A. García Cerezo. «Modelado Cinemático y Dinámico de un Robot Móvil Omni-Direccional» Instituto Andaluz de Automática Avanzada y Robótica. Dpto. Ingeniería de Sistemas y Automática, 2005. http://www.ceaifac.es/actividades/jornadas/XXIV/documentos/ro/201.pdf [2]. Zhao Y., BeMent S-L. «Kinematics, dynamics and control of wheeled mobile robots» Proc. Of the 1992. EEE International Conference on Robotics and Automation, 91-96, Nice (France, 1992). [3]. J. Ruiz Del Solar, R. Salazar «Robots Móviles» Universidad de Chile Facultad De Cs. Fs. y Matemáticas Departamento de Ingeniería Eléctrica [4]. Santiago Martínez, Rafael Sisto «EasyRobots: Control y Comportamiento de Robots Omnidireccionales» Instituto de Computación Facultad de Ingeniería - Universidad de la República (7 de diciembre de 2009). [5]. Gracia Calandín, Luis Ignacio « Modelado Cinemático y Control de Robots Móviles con Ruedas» Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática Universidad Politécnica de Valencia, 2001. [6]. Songel Gonzales, Gabriel «Revista de investigación y diseño para el ocio» Instituto de Diseño y Fabricación Cuidada Politécnica de la Innovación Camino de Vera, noviembre 2008 www.AreaPlay.upv.es [7]. Andrés Mauricio Cárdenas Torres, Mauricio Quiroga Posada «La Robótica en Educación: Un mediador entre la educación y la Ingeniería» Universidad de San Buenaventura Seccional Medellín, 2010.

14. COMPARACIÓN ENTRE LA SINTESIS POR IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS CON REDES NEURONALES Y LA SÍNTESIS POR MODELADO FÍSICO POR GUÍA DE ONDA DIGITAL, DE UN INSTRUMENTO DE CUERDA RASGADA Jorge Andrés Mora Rodríguez 1,a , Camilo Andrés Flores 1 ,b, Andrés Mauricio Cárdenas Torres 1, c, d 1 Universidad de San Buenaventura a Jorgea.morar@gmail.com, b electronika.usta.usb@gmail.com, c andresm.cardenas@usbmed.edu.co, d andmct@gmail.com Desde comienzos del siglo XX, se ha venido desarrollando diversas técnicas para lograr emular o crear sonidos utilizando dispositivos eléctricos y electrónicos, a este procedimiento se le conoce como síntesis del sonido. En la actualidad, existen muchas formas de sintetizar sonidos, siendo unas más eficientes que otras. Debido a esto y su capacidad de identificar sistemas no lineales de varias entradas y varias salidas, se ha decidido realizar un tipo de síntesis con base a las redes neuronales, y realizar una comparación, en cuanto a eficiencia computacional y a fidelidad de los sonidos, con el modelado físico por guía de onda digital, que es uno de los métodos más utilizados actualmente para sintetizar instrumentos de este tipo. La síntesis de instrumentos musicales de forma realista requiere un gasto computacional elevado comparado con los métodos tradicionales de síntesis de sonido. Debido a la variedad de métodos existentes para sintetizar sonidos reales, hace falta determinar cuál de ellos es más eficiente en cuanto al gasto computacional y la buena representación del sonido. Innovación: a pesar de que la síntesis por modelado físico es muy implementada en la actualidad, se propone realizar la parametrización del modelo con algoritmos de aprendizaje inteligente. Por otra parte, la síntesis mediante redes neuronales también es innovadora ya que en el contexto colombiano, según una revisión bibliográfica realizada, no se ha implementado este tipo de algoritmos para este fin. Importancia: saber cuál de los dos métodos de síntesis mencionados es más eficiente, permitirá a los desarrolladores de instrumentos virtuales de cuerda rasgada obtener resultados más óptimos y fieles en la creación de nuevos instrumentos sintetizados. Referente Teorico: El gasto computacional es un término comúnmente utilizado en el procesamiento de señales y se refiere a las exigencias que hace un proceso cualquiera al procesador que está realizando la tarea. Entre más exigente computacionalmente sea el proceso, mejores características deberá poseer el procesador para poder responder eficientemente ante las demandas del proceso.

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La síntesis de sonido es considerada hoy en día una herramienta de gran utilidad para la producción musical en distintos ámbitos como el cine, los video juegos, sonidos para dispositivos celulares o la creación de canciones comunes y corrientes, entre otros. Sin embargo, obtener la emulación de sonidos reales presenta el problema de ser un proceso complejo y que consume muchos recursos computacionales. Por esta razón, durante mucho tiempo se prefirió utilizar sonidos grabados (samples) en los instrumentos virtuales, a pesar de su gran consumo de memoria y de su limitada capacidad de expresividad a comparación del instrumento real que se emulaba. Sin embargo, con el transcurso de los años, el avance en la capacidad de procesamiento de los computadores ha sido muy significativo, permitiendo la creación de nuevos métodos de síntesis con una alta calidad sonora y con un menor consumo de memoria que el requerido por la utilización de samples. Mencionando algunos métodos de síntesis, se procederá a hacer una breve descripción de cada uno de estos: • Síntesis espectral: concentra su atención en analizar las frecuencias características del sonido que se desea sintetizar. Como ejemplo se encuentran la síntesis aditiva y sustractiva con las consideraciones actuales para generar el comportamiento dinámico de las componentes espectrales características del timbre de los instrumentos musicales. • Síntesis por algoritmos abstractos: Se basa en la producción de sonidos mediante formulas matemáticas que no necesitan estar relacionadas con los principios acústicos del mundo real. Dentro de esta clasificación se encuentra la síntesis por modulación de frecuencia (FM) de gran auge en la década de los 80s. • Procesamiento de muestras grabadas: consiste en grabar una muestra de un sonido y procesarlo para cambiarlo hasta obtener el resultado deseado. Esta técnica no crea sonidos desde cero. • Síntesis por modelado físico: consiste en la creación de un modelo matemático que describa el comportamiento del instrumento con base a los principios físicos que lo rigen. Este método se divide en dos categorías: técnicas de descomposición modal, que consisten en formulaciones de los sistemas dentro del dominio de la frecuencia, y las técnicas de dominio temporal como la guía de ondas digital, que es el método de síntesis por modelado físico más utilizado en la actualidad . Las redes neuronales son un método de reconocimiento de patrones que permite modelar sistemas no lineales y que varían en el tiempo, mediante un entrenamiento con base a las entradas que se le aplican al modelo y las salidas que produce. Gracias a una comparación entre las salidas generadas por el modelo y las esperadas, se realizan ajustes de los parámetros internos de éste, hasta obtener un modelo que responda de una forma muy similar al sistema real. Cuando se logra esto, se dice que la red esta entrenada. Una buena representación del sonido sintetizado se da cuando el comportamiento armónico-temporal de los sonidos del instrumento real, se parecen mucho al de los sonidos del instrumento sintetizado. Entre mayor sea la similitud, mejor es la representación de los sonidos sintetizados. Objetivos. Determinar el método más fiel en cuanto al sonido producido y eficiente en cuanto al gasto computacional; para sintetizar un instrumento de cuerda rasgada, comparando el modelado físico por guía de onda y la identificación del instrumento por redes neuronales.

Específicos: • Sintetizar el instrumento musical por modelado físico con el método de guía de onda digital. • Sintetizar el instrumento por identificación con redes neuronales • Determinar entre los dos métodos propuestos de síntesis cual es el más eficiente cuanto al gasto computacional y la buena representación del sonido. Metodologia. 1. Recolección de información 2. Síntesis del instrumento musical por modelado físico con el método de guía de onda digital. Actividades: • • • •

Implementar el modelo en Matlab®. Determinar la respuesta al impulso de la caja de resonancia del instrumento. Parametrizar el modelo. Validar el modelo.

3. Síntesis el instrumento por identificación con redes neuronales. Actividades: • Realizar las mediciones de respuestas del instrumento necesarias para caracterizar el comportamiento de este ante un conjunto de entradas. • Entrenar la red neuronal. • Validar el modelo. 4. Comparación entre los dos métodos de síntesis Actividades: • Realizar las comparaciones estadísticas necesarias para determinar el modelo más eficiente. Resultados Hasta el momento se ha trabajado en la parte de modelado físico por guía de onda digital. Ya se obtuvo el modelo de las 5 cuerdas del banjo al aire, las mediciones de la respuesta al impulso de la caja de resonancia del instrumento, incluyendo la propuesta de un montaje experimental para lograrlo; y además, se está trabajando en la implementación de un algoritmo que sirve para extraer de la vibración de la cuerda la señal de perturbación a la que fue sometida. También se abstrajeron los parámetros fundamentales de la cuerda, necesarios para

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parametrizar el modelo.

Figura1. Esquema del experimento para obtener la respuesta el impulso de la caja de resonancia del banjo

Bibliografía 1. Villacorta, Nelly Lucrecia and Marchiar, Carlos Alejandro. Sintesis Digital de Sonido en Tiempo Real por Modelado Físico de Instrumentos Virtuales de Cuerda Percutida. Rosario : s.n., 2006. 2. Physical Modeling Using Digital Waveguides. Smith, J.O. 1992, Computer musical Journal,vol 16, pp. 7491. 3. Bard, Hazel. Bachelor of Science with Honours Mathematics and Computer Science. Investigating sinthesis techniques for accurately modelling an acoustic guitar. s.l. : The University of Bath, Abril 2009. 4. Síntesis de Sonido por Modelado Físico de Intrumentos de Cuerda Percutida. Mignini, Ezequiel A and Miyara, Federico. 2009, Mecánica computacional, vol 28, pp. 101-111. 5. Parthasarathy, Raghuveer. Physics 351-Vibrations and Waves. Problem set 7. s.l., USA : University of Oregon, 2007. 6. Parameter Estimation of a Plucked String Synthesis Model Using Genetic Algorithm with Perceptual Fitness Calculation. Riionheimo, Janne and Välimäki, Vesa. 2003, EURASIP Journal on Aplplied Signal Processing , vol 8, pp. 791-805. 7. Body Modeling Techniques for String Instrument Synthesis. Karjalainen, Matti and Smith, Julius. 1996, ICMC Proceedings. 8. Eigenvalues and musical instruments. Howle, V.E and Trefethen. s.l. : Journal of Computational and Applied Mathematics, 2001, Vol. 135. 9. Pueo Ortega, Basilio and Romá Romero, Miguel. Electroacústica. Madrid : Pearson Educación, 2003. 84205-3906-6.

15. VIRTUALIZACON DE CENTROS DE DATOS Carlos Alberto Cortés López 1, a, b 1 Universidad de San Buenaventura a unidad.tecnologia@usbmed.edu.co, b ccortes421@hotmail.com El cambio climático es irreversible, podemos hacer que no sea peor para nuestras generaciones. No hay nada que podamos hacer para corregir el daño causado a la atmosfera, pero podemos tomar acciones que mitiguen el uso de energía no renovable y utilicemos más energía renovable principalmente para la implementación de centros de datos de alta tecnología. Universidades en países desarrollados, han llevado sus centros de datos fuera de las ciudades, con el objetivo de que estos sean alimentados con energía renovable; producida por molinos de viento y energía solar. Si no tiene la posibilidad de montar un centro de datos pensado en tecnología verde, lleve los servicios a la nube con todo lo que eso implica Antecedentes Según la australian computer society, somos unos importantes contribuyentes al calentamiento global. Consumimos el 8% de la energía del planeta, y en los próximos 10 años será el 20%. La tendencia es que seguirá aumentando el consumo de energía por el uso de nuevas tecnologías, y en países como el nuestro, donde la totalidad de la energía utilizada es no renovable, el aporte será mucho mayor. Desde el consumo de energía en nuestros hogares, hasta el consumo de energía en los centros de datos de alta tecnología, aumentan considerablemente en los últimos años; ejemplo de lo anterior se justifica en el hecho de que un centro de datos debe permanecer todo el tiempo encendido, pero en nuestros hogares hay cosas que podemos hacer para mitigar el consumo de energía, por ejemplo; Cuando creemos que un computador está totalmente apagado, realmente consume 8.9 vatios cuando en uso consume 44 Vatios, normalmente dejamos nuestro cargador del celular conectado, este consume casi 1 vatio, una impresora en stand by consume 5 vatios, un TV consume conectado y apagado 3 vatios, y así sucesivamente, cualquier dispositivo electrónico consume estando conectado y apagado. Lamentablemente en nuestro país pensar que los centros de datos de alta tecnología funcionen con energía renovable es una ilusión, puesto que las inversiones en I+D no hace posible este sueño. Un estudio de la organización de estados iberoamericanos con sede en Madrid, revela que de lo destinado a investigación en las universidades, el 57% hace estudios en ciencias sociales y 16% en ingenierías, porque la industria no necesita profesionales con capacidad para investigar, solo con habilidades técnicas para operar una tecnología específica, y de los presupuestos nacionales, no supera el 1.2%, con lo cual no se pueden esperar grandes desarrollos en tecnologías verdes pensadas en conservar el medio ambiente. Tanto las personas como las organizaciones, adquieren nuevas tecnologías por todas sus bondades y beneficios,

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y poco a poco más que un lujo o comodidad, se ha ido convirtiendo en una necesidad, pero ninguno piensa en cómo afecta el planeta en sus diferentes etapas del proceso. No se pretende decir que el uso de la tecnología sea malo para el plantea, al contrario, son muchos los beneficios que trae consigo, pero la reflexión es como seguir utilizando tecnología con energía renovable, principalmente en alta tecnología donde los consumos son mayores. En los últimos años ha aparecido el COLTAN u Oro Azul, mucho más conductor que el cobre, no se oxida, recurso estratégico para los nuevos componentes electrónicos de alta tecnología, principalmente en la fabricación de condensadores para equipos de telecomunicaciones, soporta más temperatura. Se ubica en Brasil Tailandia, Australia y el Congo y ahora en Colombia, generando guerras por el control de los territorios donde se ubica, desplazamientos trabajos forzosos para las personas sin importar la edad, y devastación de los sitios donde yace el Oro Azul. En el ecosistema, todo va conectado, un elemento de la naturaleza depende de otro, no solo la tecnología ha aportado a los problemas que hoy vivimos, hay otras razones por las cuales el equilibro entre los elementos esta alterado, por ejemplo: Los peces de gran tamaño están desapareciendo porque no alcanzan a reproducirse. Especies como los tiburones están en peligro de extinción porque sus aletas son apetecidas para sopas en Europa y medio oriente.

La población del plante se ha triplicado en los últimos 60 años, estamos a pocos días de ser 7.000 millones de habitantes del planeta. En los últimos 50 años hemos modificado más rápido la tierra que miles de años atrás.

El rio Jordán ha perdido el 98% del caudal, porque países como Israel han desviado el curso del rio en 46,47% para uso doméstico y agrícola, Siria un 25,24%, Jordania un 23,24% y los palestinos un 5,05%. Esto ha hecho, que en algunas épocas del año, el rio no llegue al mar.

La escases de agua afectara a 2 mil millones de personas en el mundo para el 2020, el cambio climático es inevitable e irreversible.

La selva amazónica en 40 años ha perdido 1/5 parte de su superficie y sigue perdiendo, siendo la selva más grande del planeta. Los arboles de las selvas son las ¾ partes de la biodiversidad del planeta. Esta foto satelital muestra la magnitud de daño al ecosistema.

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Los glaciales se están descongelando, han perdido el 30% de capacidad, y están haciendo que el mar aumente su nivel, que aumenten las precipitaciones súbitamente, y que países costeros estén perdiendo costa, varios centímetros por año.

La nasa muestra a través de una animación, la evolución del calentamiento global. En los últimos años, en el siguiente link se puede ver la animación: http://bit.ly/NasAni.

Caso de Estudio Imagine un mundo donde los costos de infraestructura decrecen a medida que crecen las capacidades de su sistema. Analistas del sector como Gartner e IDC proyectaron en el 2007-2008 que para el año 2010 la virtualización seria la tecnología más importante en la infraestructura de TI, hoy en día sigue siendo uno de las principales preocupaciones de los CIO de las organizaciones. Entre otras tendencias o preocupaciones están:

Los centro de datos es una parte costosa, aunque vital, de la gestión de cualquier negocio, porque en el reposa el activo más importante de las organizaciones; la Información, y con la cual se toman decisiones que impactan positivamente o negativamente la operación del negocio. Lograr inversiones de esta magnitud no es fácil debido a que una de las presiones para los CIO es precisamente hacer más con menos, por esta razón, las adecuaciones en un centro de datos deben estar pensadas para soportar más que la operación del negocio, las nuevas necesidades que surjan debido al crecimiento y posicionamiento del mismo,

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Entre los principales desafíos que afronta la virtualización son: • Consolidación de servidores y servicios. • Aumento de la utilización de los Servidores. • Menos costo total de propiedad. En promedio el 70% del costo de una tecnología esta en su administración y costos ocultos. • Crecimiento de Servidores. • El desafío para el área de Sistemas de manejar y dar soporte a las tecnologías de misión crítica en el complejo ecosistema en el que hoy se mueven las empresas es cada vez mayor. • Caídas de los sistemas. • La virtualización permite la consolidación y optimización de recursos. • Varias máquinas virtuales sobre una misma maquina física. • Distribución de recursos en tiempo real, como memoria y procesadores. • Mover de máquinas virtuales entre maquinas físicas sin down-time. • Procesos de migración más rápidos y eficientes. (Nuevo o cambio) • Ahorro de energía, menos equipos de cómputo para soportar la operación del negocio. Que virtualizar Casi todo, excepto telefonía IP y bases de datos por su alto nivel de transaccionalidad. Aunque ya hay casos exitosos de virtualización de estos ambientes, aun no se conocen recomendaciones técnicas por parte de los fabricantes. Esquemas de virtualización • Virtualización Estándar. Para ambientes de aprendizaje: máquinas virtuales en una misma maquina física, en un mismo disco duro, donde estudiantes y practicantes adquieren la destreza en la utilización de la herramienta, prueban ambientes de producción, entre otros. • Virtualización de alta disponibilidad: Para ambientes de producción, varias máquinas físicas soportando máquinas virtuales, si una maquina física falla, las demás soportan la operación del negocio. Permiten rotar los recursos de memoria y procesador entre ellas, sin Down time, lo que hace que el centro de datos sea dinámico, y optimiza la utilización de los recursos dependiendo de las necesidades de la organización en determinado momento. • Virtualización de aplicaciones: permite llevar a la web cualquier aplicación, sin tener que realizar desarrollos adicionales. • Virtualización de Escritorios.

Bibliografía [1] Carlos Alberto Cortes Lopez, “Virtualizacion de de centros de datos, http://www.microsoft.com/colombia/ casosdeexito/caso22.aspx [2] Carlos Alberto Cortes Lopez, “Virtualizacion de Aplicaciones”, http://www.microsoft.com/colombia/ casosdeexito/universidad-san-buenaventura.aspx [3] Bill St. Arnaud, “La supervivencia de TI y futuro de los CIOs”

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16. EXPERIENCIA EN EL USO DE ESTRATEGIAS ACTIVAS EN INGENIERÍA: CASO ROBÓTICA Jovani Alberto Jiménez Builes1,2,a, Juan Fernando Ramírez Patiño1, 3, b, Jaime Alberto Guzmán Luna1,2,c 1 Universidad Nacional de Colombia 2 Grupo de investigación: Inteligencia Artificial en Educación 3 Grupo de investigación: Diseño Mecánico Computacional a jajimen1@unal.edu.co, b jframirp@unal.edu.co, c jaguzman@unal.edu.co Resumen En este artículo se presentan los principales desarrollos adelantados en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, asociados a la integración de didácticas activas en los procesos de formación en ingeniería usando la robótica. Enfoque pedagógico Los problemas actuales requieren soluciones creativas. Para lograr una sociedad más creativa se debe de promover en el sistema educativo pilares como las estrategias curriculares, la formación pedagógica de profesores y el perfil del ingeniero frente al nuevo siglo [1], [2], [3], [4], [5], [6]. La realidad es que, las deficiencias en la enseñanza de la ingeniería ha sido siempre objeto de estudio dada la ausencia de una formación en habilidades de pensamiento crítico y creativo y métodos de resolución de problemas. Esto se debe entre otras cosas a las tradicionales metodologías magistrales y de memorización de conceptos, donde el profesor tiene un rol activo y el estudiante uno pasivo; además que relegar el desarrollo de la creatividad a ciertos cursos o niveles. Es un reto producir graduados familiarizados con competencias cognoscitivas de la ingeniería y las conexiones entre esta y los problemas reales de la sociedad [7]. La mejor manera de hacerlo es a través del origen mismo del problema, mediante la formación pedagógica de los profesores quienes deben impartir no solo los conocimientos técnicos sino también las habilidades requeridas por los ingenieros. Es a partir de un fortalecimiento en las estrategias de enseñanza y aprendizaje que los profesores pueden propender para lograr cambios positivos en el quehacer educativo de la ingeniería. Estas estrategias se fundamentan en las teorías modernas de aprendizaje, las cuales, ya juzgadas y estudiadas, se han encontrado como efectivas [8]. El empoderamiento tecnológico también juega un papel primordial. Uno de los aportes más significativos se ha dado en la robótica, ya que se utiliza para el fortalecimiento de las habilidades creativas, de aprendizaje y de diseño [9], [10]. Recientemente está tomando auge en la enseñanza de la ingeniería una serie de alternativas conocidas como

metodologías activas. Estas metodologías integran diversos elementos de los modelos educativos descritos previamente. También se conocen con el nombre de aprendizaje activo. El aprendizaje activo es una metodología que pretende lograr el mejoramiento de las capacidades de los pensamientos crítico y creativo para desarrollar la confianza, la autonomía, y la experiencia directa [11]. Utiliza la potencialidad de representación activa y audiovisual del conocimiento [12]. La practica o experiencia directa es uno de los pasos más importantes en el proceso de aprendizaje dado que es allí donde el alumno interactúa con el medio real adquiriendo mayor conocimiento, teniendo en cuenta los diferentes estilos de enseñanza, entre otros [13]. El estudiante aprende haciendo experimentos e interactuando con las personas y con las distintas herramientas que se encuentran a su alrededor, teniendo la oportunidad de tomar decisiones, construir conceptos y resolver problemas. Lo anterior con el fin de fomentar el pensamiento independiente, responsable y crítico por medio de problemas, hechos o experiencias reales que parten de un evento; simplemente “aprender haciendo”. Mientras más independientes deban los estudiantes moverse en un entorno moderno de aprendizaje, mayor será su necesidad de destreza de navegar en este entorno. El aprendizaje resulta entonces ser más eficaz y productivo para el estudiante [14]. Si se observa bien la naturaleza de la construcción o configuración de los robots, este proceso de enseñanza y aprendizaje puede ser clasificado como una construcción de “saber-hacer”, y no de un “saber teórico”, lo cual justifica la elección de una de las metodologías activas en el área de la robótica educativa [10], [14], [15].

Proyectos desarrollados • SMART: Sistema Multi-Agente Robótico para la Navegación Colaborativa en Escenarios Estructurados.

Es un enjambre inteligente que contempla la navegación de un robot principal y dos balizas que continuamente le envían información. Fue desarrollado en 2007.

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• Brazo robótico:

Construido por estudiantes de primeros semestres en 2010, contempla un brazo con tres ángulos de libertad y una interfaz desarrollada en MS Visual Basic. • Walling:

Tesis de maestría del ingeniero Gustavo Acosta Amaya. Walling es un seguidor de pared que permite hacer mapas cartográficos del entorno de exploración. • RobEd (Robótica Educativa: Máquinas Inteligentes en Educación): Conjunto de cuarenta robots con propósitos educativos. Cada uno posee seis transductores para sensar de diversas formas el ambiente de trabajo. Ha sido implementado en instituciones educativas de zonas de influencia de la minería.

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• Robot bípedo:

Desarrollado por el estudiante de Ingeniería de Control, Jomer Restrepo, consta de 27 motores que le dan movilidad similar a un ser humano. • Vehículo autónomo:

También desarrollado por estudiantes de primeros semestres de ingeniería, permite navegar un entorno sin intervención de los seres humanos. Conclusiones La educación siempre debe tomar las herramientas tecnológicas disponibles y usarlas para la transformación de sus métodos de enseñanza. Como herramienta tecnológica la robótica fortalece habilidades creativas, de aprendizaje y de diseño además de clarificar conceptos que de otra manera serían abstractos y confusos. Pero es importante anotar que la tecnología no puede ser tomada como una entidad aislada, es decir el profesor debe modificar sus métodos de enseñanza, entorno y actitud. El uso de didácticas activas demanda de un mayor compromiso y esfuerzo por parte del profesor.

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Universidad de San Buenaventura Medellín Agradecimientos El trabajo presentado en este capítulo hace parte del proyecto “Plan de acción para el fortalecimiento de los grupos de investigación Inteligencia Artificial en Educación y Diseño Mecánico Computacional” aprobado en la “Convocatoria nacional para el fortalecimiento de los grupos de investigación y creación artística de la Universidad Nacional de Colombia 2011-2012” Bibliografía [1] ABENGE: Associação Brasileira de Ensino de Engenharia, Brasil. [2] ABET: Accreditatopm Board for Engineering and Technology, USA. [3] NAE: National Academy of Engineering, USA. [4] ASIBEI: Asociación Iberoamericana de Instituciones de Enseñanza de la Ingeniería. [5] SEFI: Sociedad Europea para la Formación en Ingeniería. [6] ACOFI (2007) El ingeniero colombiano del año 2020 – Retos para su formación. ACOFI: Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería. Colombia. ISBN 978-958-680-054-9. [7] Jiménez, G.; Jiménez, J.; Ramírez, P.; Rendón, A.; López, L. (2010). Experiencia socio-pedagógica responsable en educación como aporte al desarrollo de las regiones. En: memorias Reunión Nacional ACOFI (Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería) El compromiso de las facultades de ingeniería en la formación, para el desarrollo regional. Colombia. [8] Felder, R. (2000). The future of engineering education. En: Chem. Engr. Education, Issue 34, 2000. Pages 26 – 39. USA. [9] González, J.; Jiménez, J.; Ramírez, J. (2011). Sistema modular de robótica colaborativa aplicado en educación. En: Revista Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia N.º 58 pp.163-172. Colombia. [10] Jiménez, J. (2011) Innovación en la formación de educadores de ingeniería integrando metodologías activas y robótica, como estrategia de mejora en la enseñanza y aprendizaje para las nuevas generaciones de ingenieros. Propuesta de Investigación. Universidad Nacional de Colombia. [11] Ferreiro, R. (1996) Paradigmas psicopedagógicos. Editorial ITSON Cuba. [12] Schwartz, S.; Pollishuke, M. (1998) Aprendizaje activo: una organización de la clase centrada en el alumno. Segunda edición. Editorial Narcea. España. [13] Burón, J. (1993) Enseñar a aprender: introducción a la metacognición. Editorial Mensajero, España. [14] Jiménez, J.; Ramírez, P.; Ovalle, D. (2010) Robótica educativa: estrategias activas en ingeniería. Editorial Universidad Nacional de Colombia. [15] Torres, I.; Guzmán, J.; Jiménez, J. (2011) Innovación en la enseñanza de la ingeniería integrando aprendizaje activo y robótica, como una estrategia de mejora en la formación de nuevas generaciones de ingenieros. Reunión Nacional de Ingeniería ACOFI.

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ÍNDICE DE AUTORES A Acevedo Agudelo, Harlem, 31 Álvarez Betancur Juan David, 75 Alzate Botero, Carlos Mario, 80

B Barros Martínez, Juan Fernando, 45 Bernal Escobar, Daniela María, 43 Betancur Vargas, Teresita, 37 Betancur Vélez, Mariluz, 62 Buitrago Orozco, Juan David, 53

C Cadena Sánchez, Ariel Oswaldo, 43 Cárdenas Torres, Andrés Mauricio, 68, 75, 80, 87 Carranza Quintana, Diana Carolina, 75 Córdoba Castro, Enrique Raúl, 68 Cortés López, Carlos Alberto, 91

E Escobar Martinez, John Fernando, 37

F Fernández Pérez, Carlos Andrés, 80 Flores, Camilo Andrés, 87

G Gil Corrales, Juan David, 68 104

Giraldo Guzmán, Daniel, 68 Gómez Hoyos, Beatriz Elena, 18, 25 Guerra Rodríguez, Hugo Alejandro, 43 Guerrero Sierra, Maria Fernanda, 49 Guzmán Luna, Jaime Alberto, 98

H Herrera Duque, Christian Camilo, 49

J Jiménez Builes, Jovani Alberto, 98 Jiménez García, Francisco Javier, 18

L López Zapata, Sergio León, 80

M Mora Rodríguez, Jorge Andrés, 87 Murillo Villuendas, Ramón, 62

P Peñaloza Rocha, Roxy Yuleidy, 43

R Ramírez Culma, Rossemery, 75 Ramírez Patiño, Juan Fernando, 98

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S Serna M, Edgar, 58 Serna Uribe, Jorge Hernán, 80

V Valderrama García, Alejandro, 43 Valencia Arias, Alejandro, 53 Vallejo Giraldo, Luz Eliana, 45 Vásquez Hernández, Alejandro, 31 Veira Echavarría, Diego Andrés, 25

Z Zapata Giraldo, Juliana, 45 Zapata Montoya, Ferney Camilo, 75

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