Ciencia en Desarrollo

Morphological Description of Lucilla purpurascens (Walker, 1836) (Diptera: Calliphoridae), Boyacá-Colombia Strain

Resumen Calliphoridae es una familia de dípteros importantes en el ámbito médico-legal; Lucilla purpurascens es una especie perteneciente a esta familia, que ha sido reportada en distintos países, incluido Colombia, y aunque para Boyacá existen registros, no han sido publicados. El género Lucilia, presenta dificultades para separar taxonómicamente sus especies por la existencia de sinonimias, L. purpurascens es un ejemplo de ello. Considerando esto, el estudio tuvo como objetivo identificar y describir las características morfológicas de L. purpurascens de Boyacá. Se colectaron ejemplares adultos de L. purpurascens entre machos y hembras y se colonizaron bajo condiciones de laboratorio. Diariamente se extrajeron individuos de todos los estados de desarrollo. Las larvas fueron aclaradas y fijadas en placas permanentes. Una característica distintiva de la larva de tercer estadio fue el patrón de espinas de una punta con presencia de algunas de doble punta. En cuanto a los adultos, hubo un marcado dimorfismo sexual, evidente en la parafacial plateada en machos y naranja en hembras, así como diferencia en el tamaño del ocelo medio. De manera general, se describieron caracteres taxonómicos de las caliptras, ampolla y alas, los cuales combinados son relevantes para la identificación taxonómica de la especie empleando machos y hembras. Los caracteres fueron registrados por medio de fotografías, lo cual facilitará la correcta identificación mediante la taxonomía tradicional. El presente trabajo presenta por primera vez la descripción completa de la hembra de L. purpurascens.

Abstract Flies of the family Calliphoridae are relevant in medico-legal investigations. Lucilia purpurascens is a specie belonging to this family which has been reported in different countries, including Colombia. Although there are records for Boyacá, there are no scientific publications to support them. The genus Lucilia has challenges in taxonomically separating its species due to synonyms, and L. purpurascens is an example of this. taking into account the above, the study aimed to identify and describe the main morphological characteristics of L. purpurascens from the Department of Boyacá. Adults, including males and females from L. purpurascens were collected and colonized under laboratory conditions. Daily individuals of all stages of development were taken out. Larvae were rinsed and fixed on permanent plates. A distinctive feature of the third-instar larva was the pattern of double-ended spines. Regarding adults, there was a marked sexual dimorphism, evident in the silver parafacial in males and orange in females, as well as a difference in the size of the mean ocellus. In general, taxonomic characters of the calyptras, ampulla, and wings were described, which combined are relevant for the taxonomic identification of the species using both males and females. The characters were registered photographically, which will facilitate the correct identification through traditional taxonomy. The present work presents for the first time the complete description of the female of L. purpurascens.

Species of Bogotá Native Plants for Bioretention Zones

Resumen Las aguas de escorrentía de la ciudad pueden contener una carga contaminante importante y son dispuestas en los sistemas de drenaje sin tratamiento. Para contrarrestar esta problemática se pueden emplear los sistemas de biorretención, una tipología de los sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS). En estas tecnologías el uso de plantas es fundamental, sin embargo, no se conocen las especies que puedan ser empleadas para este fin. El objetivo de este trabajo es definir un grupo de especies nativas que puedan ser probadas en zonas de biorretención. Para lograr este objetivo, fueron consultados los registros de herbario de tres zonas de Bogotá con diferentes niveles de precipitación y se evaluaron 12 criterios de selección: presencia en los sitios evaluados, valor estético, seguridad, maleza, soporte a la biodiversidad, endemismo y función social. Como resultado se definieron 121 especies, 10 correspondieron a árboles, 41a arbustos o subarbustos, 9 trepadoras y 61 a hierbas. Los resultados son un primer acercamiento para comenzar a emplear especies nativas en la infraestructura verde de la ciudad, muestran el gran potencial de la biodiversidad de la región para este propósito, para mejorar la resiliencia y la adaptabilidad de la ciudad al cambio climático.

Abstract Runoff water from cities can contain a significant amount of pollutants that are disposed of in the drainage systems without treatment. To counteract this problem, sustainable urban drainage systems (SUDS) can be used, specifically the bioretention systems. Within these technologies, the use of plants is essential, but there is not a suitable list of native species for this purpose. The objective of this research is to define a group of native species that can be implemented in bioretention zones. To achieve this objective, we used herbarium records from three areas in the city of Bogotá with different precipitation levels and 12 criteria: species must be present in the evaluated sites, aesthetic value, safety, weeds, support to the biodiversity, endemic and social function. As a result, a list of 121 species was created, and such were sorted as 10 corresponding to trees, 41 to shrubs or subshrubs, 9 climbers, and 61 to herbs. The results depict the first approach to start using native species in Bogotá's green infrastructure, and reveal the potential of local biodiversity to improve the city's resilience and adaptability to climate change.

Evidence of Appearance for Aethina túmida Murray (Coleoptera: Nitidulidae) in Apis mellifera Beehives in Colombia

Resumen El objetivo de este trabajo fue evaluar las evidencias en relación con la presencia de Aethina túmida en colmenas de Apis mellifera en Colombia. Se realizaron recorridos de campo para diagnosticar e identificar la presencia de A. túmida, en municipios asociados a la zona cafetera, aislando los especímenes de escarabajos cuando fue posible, extrayéndolos de las colonias de abejas en la cámara de cría y de los residuos de fruta dispuestos cerca de las colmenas. Los ejemplares se analizaron considerando claves taxonómicas y parámetros morfométricos, teniendo en cuenta 18 variables. Se estableció la presencia de A. túmida en las localidades de Dosquebradas y Pereira, Risaralda. Las claves y variables morfométricas concuerdan con la estructura específica del ejemplar de A. túmida para la cabeza, protórax, pterotórax, abdomen, apéndices y peso, caracteres inequívocos y diferenciados con respecto a Cychramús lúteús Fabricius 1787, que evidencian la presencia del agente etiológico. Los hallazgos tras la captura y análisis de los pequeños escarabajos confirman la presencia de A. túmida en colmenas de Apis mellifera en la zona cafetera colombiana.

Abstract The objective of this work was to evaluate the evidence regarding the presence of Aethina túmida in Apis mellifera hives in Colombia. Field surveys were carried out to diagnose and identify the presence of A. túmida in municipalities associated with the coffee-growing zone, isolating beetle specimens when possible, and extracting them from bee colonies in the brood chamber and fruit residues near the hives. Specimens were analyzed considering taxonomic keys and morphometric parameters, taking into account 18 variables. The presence of A. túmida was established in the localities of Dosquebradas and Pereira, Risaralda. The keys and morphometric variables agree with the specific structure of the specimen of A. túmida for the head, prothorax, pterothorax, abdomen, appendages and weight, unequivocal and differentiated characters concerning Cychramús lúteús Fabricius 1787, which evidence the presence of the etiological agent. The findings after the capture and analysis of the small beetles confirm the presence of A. túmida in Apis mellifera hives in the Colombian coffee region.

Presence of Anas Andium, an Unexpected Visitor in the Lowlands

Resumen La Laguna del Caney del Municipio de Chinácota, Norte de Santander, Colombia, es un lugar muy visitado por distintas especies de aves, en especial por algunos patos y garzas. Esto se debe a que las aves encuentran alimento, y un lugar de descanso y reproducción. Sin embargo, se desconoce la comunidad de aves que visitan esta laguna, por tal razón, se determinó la diversidad y la estructurara de la comunidad de aves presentes en esta laguna, mediante un muestreo rápido de observación directa. Se obtuvo que la diversidad específica de especies de aves fue de 19, las cuales se agruparon en 9 órdenes y 13 familias. La especie más común fue Dendrocygna autumnalis (38%), seguido de Jacana jacana (17%) y Columbina talpacoti (10%). Además, se obtuvo que la diversidad de Shannon fue de 8,59, y la de Simpson de 5,11. También, se reporta por primera vez la especie de pato Anas andium (3 %) en una laguna ubicada en una altitud de 1000 m.s.n.m. en Colombia. Actualmente, se desconocen los factores que podrían estar influyendo en el comportamiento de la especie, de tal forma, este trabajo abre las puertas a nuevas investigaciones de ecología sobre esta especie de ave acuática.

Abstract The Laguna del Caney in the Municipality of Chinácota, Norte de Santander, Colombia, is a place frequently visited by different species of birds, especially some ducks and herons. It's due the birds find food and a place to rest and reproduce. However, the community of birds that visit this lagoon is unknown. Thus, both bird diversity and its community structure were determined through a rapid sampling of direct observation. The specific diversity of bird species was obtained, this was 19, which are grouped into 9 orders and 13 families. The most common species was Dendrocygna autumnalis (38%), followed by Jacana jacana (17%) and Columbina talpacoti (10%). In addition, the Shannon diversity was found to be 8.59, and the Simpson diversity was 5.11. Also, for the first time, the duck species Anas andium (3%) is reported in a lagoon located at an altitude of 1000 m.a.s.l. In Colombia. Currently, the factors that may be influenced the behavior of the species are unknown, so this work opens the door to new ecological research on this species of waterfowl.

Characterization and Commissioning of a Triple-GEM Detector

Abstract We present in detail the characterization and commissioning of a triple Gas Electron Multiplier (triple-GEM) detector. The response to various sources of radiation was studied, and its efficiency, gain, energy resolution, and time resolution were calculated. We found an energy resolution of 19.5%, a time resolution of 40 ns., and a maximum gain of 5 x 106. We conclude that the detector can be confidently used in further studies of medical dosimetry, since it is working in the proportional mode.

Resumen Se presenta en detalle la caracterización y la puesta en funcionamiento de un detector triple multiplicador de electrones gaseoso (triple-GEM). Se estudió la respuesta a varias fuentes de radiación, y se calculó su eficiencia, ganancia, resolución energética y resolución temporal. Se encontró una resolución energética de 19.5 %, una resolución temporal de 40 ns. y una ganancia máxima de 5 x 106. Concluímos que el detector puede ser utilizado con confianza en estudios futuros sobre dosimetría médica, ya que su funcionamiento cae dentro de la región proporcional.

Effect of a Transversal Channel on the Vortex-Antivortex State in a Superconducting Film

Abstract In this work, the resistive state of a mesoscopic superconducting sample in presence of an external transport electric current, J a , and at zero magnetic field was studied. A non-centered channel of depleted superconductivity (of width m and at lower critical temperature Tc) is positioned at a distance d of the center of the sample. We vary the width a of the metallic contact in which the external current is applied. We study the superconducting electronic density, the vortex-antivortex velocity, and the annihilation rates of the supercurrent for several widths of the metallics contacts and position of the channel. Our investigation show that critical currents and the velocity of the v - Av of the studied system depend strongly on the size of the contact and of the position of the channel in the sample.

Resumen En este trabajo se estudió el estado resistivo de una muestra superconductora mesoscópica en presencia de una corriente de transporte J a , y a campo magnético nulo. Un canal no centrado de superconductividad depreciada (de ancho m y temperatura crítica más baja Tc) se ubicó a una distancia d del centro de la muestra. Variamos el ancho a del contacto metálico por el cual es aplicada la corriente externa. Estudiamos la densidad de electrones superconductores, la velocidad vórtice-antivórtice y las tasas de aniquilación de la supercorriente para varios anchos de los contactos metálicos y para la posición del canal. Nuestra investigacin mostró que las corrientes cri'ticas y la velocidad de los pares v - Av dependen fuertemente del tamaño del contacto y de la posición del canal en la muestra.

Mathematical Model of a Rotator Type Joint Actuated by Artificial Muscles

Resumen En este trabajo se muestra el modelo matemático de un músculo-tendón usado para el diseño de una articulación tipo rotoide accionada por músculos artificiales. El diseño asistido por computador (CAD) permite evaluar y validar los parámetros más convenientes para su construcción; la integración del modelo CAD con MATLAB nos permitió obtener los valores del rango del movimiento ± 20° y un torque máximo de 6,0 kg-cm ejercido sobre el eje de rotación por el prototipo.

Abstract In this work, the mathematical model of a muscle-tendon used for the design of a rotator-type joint actuated by artificial muscles is shown. Computer-aided design (CAD) allows evaluating and validating the most convenient parameters for its construction; the integration of the CAD model with MATLAB allowed us to obtain the values of the range of motion ± 20° and a maximum torque of 6.0 kg-cm exerted on the axis of rotation for the prototype.

IoTMonitor-WQ: A Remote Water-Quality Monitoring IoT Platform

Abstract Water quality evaluation is determined by analyzing physical, chemical, and biological characteristics directly in natural water sources or tributaries. The analysis of variables such as pH, electrical conductivity, and dissolved oxygen makes it possible to establish water quality for human consumption. However, sampling at remote points of water sources or tributaries physically and in the field (in situ) involves high logistics and time costs. For this reason, we have built a low-cost microcontroller-based IoT platform for monitoring water quality parameters called IoT-Monitor-to-Water-Quality (IoTMonitor-WQ). This remote-use platform with a web interface is built with precision sensors, LoRa technology, an energy autonomy module, and a data storage module. In a networked node deployment, we demonstrate that IoTMonitor-WQ solves the problem of sampling, storing, and transmitting data for subsequent visualization and evaluation of relevant data influencing water quality at remote locations, reducing process costs considerably.

Resumen La evaluación de la calidad del agua se determina a partir del análisis de un conjunto de características físicas, químicas y biológicas directamente en las fuentes o afluentes naturales de agua. El análisis de variables como el pH, la conductividad eléctrica y el oxígeno disuelto permite establecer la calidad del agua para el consumo humano. No obstante, la toma de muestras en puntos remotos de las fuentes o afluentes de agua de manera física y sobre el terreno (in situ), implica altos costos en cuanto a logística y tiempo invertido. Por esta razón, hemos construido una plataforma IoT de bajo costo basada en microcontroladores para la monitorización de los parámetros de calidad del agua denominada IoT-Monitor-to-Water-Quality (IoTMonitor-WQ). Esta plataforma de uso remoto con interface web está construida con sensores de precisión, tecnología LoRa, un módulo de autonomía energética y un módulo de almacenamiento de datos. En un despliegue de nodos en red, demostramos que con IoTMonitor-WQ se resuelve el problema de muestreo, almacenamiento y transmisión de datos, para la posterior visualización y evaluación de los datos relevantes que influyen en la calidad del agua en lugares remotos reduciendo los costos del proceso considerablemente.

Evaluation of Glyphosate Adsorption Process in Aqueous Solutions on Fe(III) - Impregnated Bentonite and Kaolinite

Resumen El glifosato es un herbicida muy utilizado, sin embargo, su detección en agua es un problema ambiental debido a su carácter como contaminante emergente. Para su degradación se utilizan procesos de oxidación avanzada-POA sobre materiales modificados con hierro. En este estudio se evaluó la capacidad de adsorción y degradación catalítica del glifosato utilizando bentonita y caolinita impregnadas con hierro. Los materiales impregnados se caracterizaron mediante Difracción de Rayos X (DRX), Fluorescencia de Rayos X (FRX) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), para determinar cambios estructurales, hacer un seguimiento al contenido de hierro incorporado y cambios morfológicos, respectivamente. Posteriormente, se realizaron pruebas de adsorción utilizando disoluciones acuosas de glifosato en un rango de concentraciones entre 12-27 mg/L de glifosato, utilizando espectroscopía UV-Vis para su cuantificación, los resultados demostraron que tanto las bentonitas como las caolinitas impregnadas con hierro alcanzaron hasta el 55 % de adsorción del herbicida. El análisis por FT-IR demostró que las bentonitas impregnadas después del proceso de adsorción presentan interacciones químicas con el herbicida. Las pruebas catalíticas revelaron que los materiales utilizados en este trabajo y bajo las condiciones de medida probadas presentan un porcentaje de degradación de hasta el 34%.

Abstract Glyphosate is a widely used herbicide, however, its detection in water is an environmental problem due to its character as an emerging pollutant. The advanced oxidation processes - AOP are used for its degradation on materials modified with iron. In this study, the adsorption and catalytic degradation capacity of glyphosate was evaluated using bentonite and kaolinite impregnated with iron. The impregnated materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and scanning electron microscopy (SEM), to determine structural changes, monitoring of incorporated iron content, and morphological changes, respectively. Subsequently, adsorption tests were carried out using aqueous glyphosate solutions in a concentration range between 12-27 mg/L of glyphosate, using UV-Vis spectroscopy for their quantification, the results showed that both bentonites and kaolinites impregnated with iron reached up to 55 % adsorption of the herbicide. Analysis by FT-IR showed that the impregnated bentonites after the adsorption process exhibit chemical interactions with the herbicide. The catalytic tests revealed that the materials used in this work and under the tested measurement conditions present a degradation percentage of up to 34%.

Treatment of Colored Effluents From Paja Toquilla Dyeing Through an Optimized Fenton Process

Resumen En el Ecuador la elaboración de productos hechos a base de paja toquilla se ha convertido en un referente de exportación del país. Para teñir estos productos se emplean tintas tipo anilina cuyos efluentes coloreados son descargados a los ríos sin previo tratamiento. En esta investigación se planteó un proceso de remoción de color. La primera etapa consistió en la determinación de la mejor relación entre Fe2+ y H2O2 para el proceso Fenton, aplicando un diseño experimental factorial (32); el mejor resultado se obtuvo con los niveles alto y medio de FeSO4.7H2O y H2O2 al 30%v/v, respectivamente. El proceso Fenton establecido fue aplicado para remediar soluciones preparadas con los tres colorantes tipo anilina: azul, rojo y negro, que son los más usados en el teñido de paja toquilla. Para cada colorante, se determinó el porcentaje de remoción y su cinética, en todos los casos fue superior al 90 % y de segundo orden. Finalmente, los efluentes tratados fueron neutralizados para evaluar su eco toxicidad en un ensayo con Daphnia Magna en el cual se comprobó que el agua puede ser descargada sin riesgo de ecotoxicidad acuática luego de aplicado el proceso.

Abstract In Ecuador, making products of "paja toquilla" has become an export benchmarch. To dye, these products, aniline dyes are used, and the effluents of these processes are discharged to rivers without treatment. This investigation explores a process for color removal. The first stage involved the determination of the optimal relation between Fe2+ y H2O2 for a Fenton process using an experimental factorial design (32). The best result was reported with the higher and medium levels of FeSO4.7H2O and H2O2 at 30%v/v, respectively. The Fenton process designed was applied to treat solutions of three aniline dyes: blue, red, and black, which are the most used in paja toquilla dyeing. For each dye, the percentage of removal and the kinetics were determined, in all cases was above 90% and of second order. Finally, the effluents were neutralized to assess their ecotoxicity with Daphnia Magna, which demonstrated that the effluent could be discharged without aquatic ecotoxicity after the applied process.

Use of Near Infrared Spectroscopy for the Determination of Organic Matter and Total Nitrogen of Soils

Resumen Los análisis del suelo son fundamentales para la toma de decisiones en agricultura. Estos análisis pueden ser obtenidos por técnicas no destructivas, rápidas y precisas como lo es la espectroscopía de infrarrojo cercano NIRS. El objetivo fue generar ecuaciones de predicción de la Materia Orgánica (MO) y Nitrógeno total (N total), mediante el uso de espectros del NIRS. Se procesaron 459 muestras de suelo por química húmeda y por NIRS y se utilizaron diversas transformaciones de datos analizadas por mínimos cuadrados parciales. En la selección se tuvieron en cuenta los valores del coeficiente de determinación (R 2 ), de la raiz del error cuadrático medio de predicción (RMSEP) y la desviación residual predictiva (RPD). El mejor modelo para MO correspondió al modelo de aobsorbancia sin transformación (R 2 = 0.90, RMSEP = 0.29 y RPD = 1.3) y para el nitrógeno total el mejor modelo fue la transformación de la 1 a derivada de Savitzky-Golay (R 2 = 0.84, RMSEP = 0.09 y RPD = 2.5). Lo anterior indica que se pueden utilizar los valores de absorbancia de los espectros del NIRS para predecir los valores de MO y N del suelo, utilizando modelos de mínimos cuadrados parciales.

Abstract Chemical analysis in soils are essential for decision making in agriculture.Currently, the aim is to use non-destructive, fast, and precise techniques that allow for results to be obtaining easily, such as NIRS near infrared spectroscopy. The objective was to generate prediction equations for Organic Matter (MO) and total Nitrogen (total N), by using NIRS spectra. 459 soil samples were processed by wet chemistry and by NIRS and various data transformations analyzed by partial least squares were used. In the selection, the values of the coefficient of determination (R 2 ), the root mean square error of prediction (RMSEP) and the predictive residual deviation (RPD). The best model for MO was without transformation with absorbance (R 2 = 0.90, RMSEP = 0.29 and RPD = 1.3) and for total Nitrogen with transformation of 1a derivative Savitzky-Golay (R 2 = 0.84, RMSEP = 0.09 and RPD = 2.5). This indicates that the absorbance values of the NIRS spectra can be used to predict the OM and N values of the soil, using partial least squares models.

Ceramic Coatings Resistant to Wear and Thermal Shock at High Temperatures

Resumen En la industria de la coquización del carbón, se utilizan hornos colmena construidos de ladrillos de arcilla roja o adobe. En el proceso los hornos son sometidos a cambios bruscos de temperatura que van desde los 1000 °C hasta los 300 °C en promedio, en el deshorne se utiliza un rastrillo de acero para remover el coque, lo que ocasiona un desgaste abrasivo por rozamiento entre el rastrillo, el coque y el piso, a temperaturas elevadas. Con el tiempo el piso se deteriora y es necesario reemplazarlo, lo que ocasiona grandes costos de mantenimiento. Con el fin de prolongar la vida útil del piso del horno se hace un recubrimiento con un material resistente al desgaste a altas temperaturas. Uno de los materiales de mejor desempeño en estas condiciones es la circona, que mezclada adecuadamente con alúmina brinda una excelente protección a las superficies frente al desgaste y el choque térmico. Para elaborar los recubrimientos se escoge la técnica de proyección térmica por llama oxiacetilénica, por su versatilidad y economía. Los recubrimientos se caracterizan morfológicamente con microscopía óptica MO y microscopía electrónica de barrido MEB, la microestructura se analiza por difracción de DRX, la resistencia al desgaste con tribómetro en la configuración bola-disco a temperatura ambiente y 500 °C sin abrasivo, la microdureza con indentaciones Vickers y la resistencia al choque térmico con ciclos de calentamiento de 500 °C y enfriamiento a temperatura ambiente. Se encuentra que todos los recubrimientos presentaron una resistencia al desgaste muy superior a la del sustrato sin recubrir de al menos un orden de magnitud y que el recubrimiento protege al sustrato en al menos 30 ciclos de choque térmico.

Abstract Beehive ovens made of red clay or adobe bricks are used in the coal coking industry. In the process, the furnaces are subjected to sudden changes in temperature that range from 1000 °C to 300 °C on average, in the removal process a steel rake is used to remove the coke, which causes abrasive wear due to friction between the rake, the coke, and the floor, at elevated temperatures. Over time, flooring deteriorates and needs to be replaced, leading to high maintenance costs. To prolong the service life of the furnace floor, it is lined with a material resistant to wear at high temperatures. One of the best performing materials under these conditions is zirconia, which when properly mixed with alumina provides excellent surface protection against wear and thermal shock. For the preparation of the coatings, the thermal projection technique with oxyacetylene flame was chosen, due to its versatility and economy. The coatings are characterized morphologically with MO optical microscopy and scanning electron microscopy SEM, the microstructure is analyzed by XRD diffraction, the wear resistance with tribometer in ball-disc configuration at room temperature and 500 °C without abrasive, microhardness with Vickers notches and resistance to thermal shock with cycles of heating to 500 °C, and cooling to room temperature. It is found that all coatings exhibited much higher wear resistance than the uncoated substrate by at least one order of magnitude and that the coating protected the substrate through at least 30 thermal shock cycles.