Ingeniería y competitividad

Model for estimating the water supply incorporating groundwater in micro-basins without hydrologic information

Abstract Surface water (SUP) and groundwater (SUB) interact inside the hydrological cycle according to geomorphologic and climatic characteristics that compose the landscape. Therefore, the impact on any of these compounds will inevitably affect the quantity and/or quality of the other. In this context, a simple method was proposed based on the general water balance equation; which incorporates the exchange flow of superficial and groundwater in the estimate of the total water availability (OHtotal) in a watershed, starting from minimum hydroclimologic and hydrogeologic data. This method was applied to the micro-basin of La Arenosa-La Margarita creek (Pereira, Colombia) and it was noticed that the input of the groundwater flow influences in the estimate of the water availability. Also, it was analyzed that these results are quite similar to the ones obtained by widely used theoretical models used in hydrology; such as the SCS, UNESCO, added tanks, Long-term hydric balance and Hydric Efficiency for the same study area. Thus, it was concluded that the proposed method is viable to be applied in micro-basins with little hydrologic and hydrogeological information.

Resumen El agua superficial (SUP) y subterránea (SUB) interactúan dentro del ciclo hidrológico según las características geomorfológicas y climáticas que configuran el paisaje; por tanto, los impactos sobre cualquiera de estos componentes afectarán inevitablemente la cantidad y/o calidad del otro. En este contexto, se propuso un método simple basado en la ecuación general de balance hídrico, que incorpora el flujo de intercambio SUP-SUB en la estimación de la oferta hídrica total (OHtotal) en una cuenca hidrográfica, a partir de datos hidroclimatológicos e hidrogeológicos mínimos. Este método fue aplicado en la microcuenca de la quebrada La Arenosa-La Margarita (Pereira, Colombia) y se observó que el aporte de flujo subterráneo influye en la estimación de la oferta hídrica. También se analizó que estos resultados son similares a los obtenidos por modelos teóricos ampliamente utilizados en la hidrología tales como el SCS, UNESCO, Tanques agregados, Balance Hídrico de Largo Plazo y Rendimiento Hídrico para la misma zona de estudio. Por lo tanto, se concluyó que el modelo propuesto es viable para su aplicabilidad en microcuencas con poca información de tipo hidrológico e hidrogeológico.

Diagnosis of level I: “ACERCAR” and II: Promotion of Sustainable Production and Consumption of Business Environmental Management Program in Bogotá D.C.

Abstract Evaluation and feedback are essential in all management processes, especially when actions are aimed at target level of a local authority, especially as complex as a capital district. This document presents the main findings of the diagnosis that was made in Levels I and II of the Environmental Business Management Program (GAE by its acronym in spanish) in Bogotá. For its development, management reports generated by the Secretaría Distrital de Ambiente (SDA) were consulted, and the approach of the actions in levels I and II quantitatively and qualitatively were evaluated. On the other hand, surveys were formulated and applied to both participating and external companies, the first ones, in spaces of the GAE Program, provided by the SDA, and the second through visits, phone calls and electronic mails. The analysis and processing of these data allowed us to establish the impact of levels I and II of the GAE Program on the perception, support and management of Cleaner Production (CP) and Sustainable Consumption (SC) in companies grounded in Bogotá, the Capital District. Finally, based on the above, as well as in consultations with external entities, the recommendations for the planning and execution in order to contribute to the continuous improvement in the promotion of CP and SC in the productive sector were made.

Resumen La evaluación y la retroalimentación son fundamentales en todos los procesos de gestión, aún más cuando están dirigidos a orientar actuaciones a nivel de un ente territorial, especialmente tan complejo como lo es un Distrito Capital. El presente documento expone los principales hallazgos del diagnóstico que se realizó en los niveles I y II del Programa de Gestión Ambiental Empresarial (GAE) en la ciudad de Bogotá. Para su desarrollo, se consultaron los informes de gestión generados por la Secretaría Distrital de Ambiente (SDA) y se evaluaron cuantitativa y cualitativamente los planteamientos de las acciones consideradas en los niveles I y II. Por otra parte, se formularon y aplicaron encuestas tanto a empresas participantes como empresas externas, las primeras, en espacios propios del Programa GAE, facilitados por la SDA y las segundas a través de visitas, llamadas y correos electrónicos. El análisis y procesamiento de estos datos permitió establecer el impacto que han tenido los niveles I y II del Programa GAE en la percepción, el apoyo y la gestión de la Producción Más Limpia (PML) y Consumo Sostenible (CS) en las empresas con sede en Bogotá, Distrito Capital. Finalmente, basado en lo anterior, así como en consultas en entes externos, se formularon las recomendaciones pertinentes para la planeación y la ejecución con el fin de contribuir a la mejora continua en el fomento de la PML y CS en el sector productivo.

Environmental excellence district program assessment according to the strategy self-management promotion of the sustainable production for capital district policy

Abstract This article presents the methodology and results obtained from the Environmental Excellence District Program - PREAD - assessment, which belong’s to the Secretaría Distrital de Ambiente - SDA- program who is in charge to feed the District information systems, according to the active industry in Bogotá city, quantifying their environmental impacts, classifying their performances and efficiencies, determining market trends and encouraging the postulated and improvement of environmental management systems giving public acknowledgements to companies with the best environmental performances. This assessment used as a methodological basis the Strategic Environmental Assessment - EAE - tool used for the analysis of public policies which use an environmental development looking that is not in the scope of Environmental Impact Studies - EIA-, because them only analyze quantitatively aspects and environmental impacts but leave out political and administrative aspects related to the prospective analysis of public policies. Took into account the program evolution over time, considering the periods 2001-2003 and 2004-2013, deficiencies in documentation and continuous monitoring improvement and built the perception of the enterprises in the city about the program and the institutions responsible for its implementation, through a random sampling, in order to formulate tools for its improvement and updating. Finally, recommendations for postulated in all stages of the program are structured, taking into account the inter-institutional communication, the documentary record, quality control and communication protocols and interaction with the population object for the program and inclusive policies in this.

Resumen El presente artículo expone la metodología y los resultados obtenidos al evaluar el Programa de Excelencia Ambiental Distrital - PREAD - programa de la Secretaria Distrital de Ambiente -SDA- que logra alimentar los sistemas de información del distrito respecto a la industria activa de la ciudad, cuantificar sus impactos ambientales, clasificar sus rendimientos y eficiencias, determinar patrones en el mercado y fomentar la aplicación y mejora de los sistemas de gestión ambiental al interior de las organizaciones, otorgando reconocimientos públicos a las empresas con mejor desempeño ambiental. Dicha evaluación utilizó como base metodológica la Evaluación Ambiental Estratégica - EAE -, herramienta utilizada para el análisis de políticas públicas que toma como eje transversal una mirada ambiental del desarrollo que no está en el alcance de los Estudios de Impacto Ambiental -EIA-, ya que sólo analizan cuantitativamente los aspectos e impactos ambientales y dejan por fuera aspectos políticos y administrativos relacionados con los análisis prospectivos propios de las políticas públicas. Se contempló la evolución del programa en el tiempo, considerando los periodos 2001 a 2003 y 2004 a 2013, se observaron carencias de documentación y seguimiento a la mejora continua y se identificó la percepción del sector empresarial de la ciudad sobre el programa y las instituciones encargadas de su ejecución, a través de un muestreo aleatorio, con el fin de construir herramientas integrales para su mejora y actualización. Finalmente, se estructuran recomendaciones para su aplicación en todas las etapas del programa, teniendo en cuenta la comunicación inter-institucional, el registro documental, control de calidad y los protocolos de comunicación e interacción con los actores objetos del programa y las políticas incluyentes de este.

Software tool for thermographic inspection using multimodal fusing of thermal and visible images

Abstract Monocular cameras are commonly used in communication devices, entertainment, and industrial environments since they allow people to recognize rapidly scenes and objects. On the other hand, thermal cameras are mostly known in industrial environments to visualize the objects’ thermic radiance but they lose their visual details. This work presents the design and implementation of a thermography inspection tool - INVIfusion - to fuse infrared and visual spectrum images. This tool includes three modules: image acquisition and calibration module, multimodal image fusion module, and report generation module. The main contribution of this work compared with other software inspection tools is INVIfusion supports cameras from different manufacturers (infrared and visible spectrum), having different field of view and spatial resolutions. To validate the suggested system’s functionality and accuracy, quantitative and qualitative tests were performed considering different camera configurations. In all cases the thermal camera was a FLIR E320. Quantitative tests were performed measuring the mean symmetric re-projection error obtaining a maximum error of 2.08 ± 1.8 pixels.

Resumen Las cámaras monoculares son comúnmente usadas en dispositivos de comunicación, y ambientes de entretenimiento e industriales ya que ellas permiten a la gente rápidamente reconocer diferentes escenas y objetos. Por otra parte, las cámaras térmicas son ampliamente conocidas en ambientes industriales para visualizar la radiación térmica de los objetos pero estas cámaras pierden los detalles visuales. Este trabajo presenta el diseño e implementación de una herramienta de inspección Termográfica que permite fusionar imágenes térmicas y de espectro visible - INVIfusion. Esta herramienta incluye 3 módulos: el módulo de adquisición de imágenes y calibración, el módulo de fusión de imágenes, y el módulo de generación de reportes. La principal contribución de este trabajo en comparación con otros aplicativos de inspección es que INVIfusion soporta diferentes cámaras de diferentes fabricantes (espectro visible o térmico), teniendo diferentes campos de visión y resoluciones espaciales. Para validar la funcionalidad y precisión del sistema propuesto, pruebas cuantitativas y cualitativas fueron realizadas considerando diferentes configuraciones de cámaras. En todos los casos la cámara térmica fue una FLIR E320. Pruebas cuantitativas fueron realizadas midiendo el error de re-proyección simétrico normalizado obteniendo un máximo error de 2.08 ± 1.8 pixeles.

Dynamic modeling of the CO ₂ emissions behavior by fossil fuel combustion during the land sequence preparation and pre-harvest activities in a sugar cane crop

Abstract This paper presents the results of a study pursuing the evaluation of the CO2 emissions behavior by fossil fuel combustion from the agricultural equipment used during the land sequence preparation and pre-harvest activities in a sugarcane crop corresponding to a sugar mill of the Valle del Cauca state, as a local study case. A simulation model from the system dynamics point of view was developed as a research methodology. The main results reveal that the land sequence preparation activities represent 73% of the total CO2 emissions in respect of the pre-harvest activities considered in this study, like the fertilization and the weed control. Through some sensitivity analyses by considering a complete conversion from commercial to organic area for the next 25 years, it is not possible to observe significant changes in the cumulative levels of CO2 emissions (decrease of 2.3%). However, changing the land sequence preparation from “conventional” to “light 3”, these emissions reduced up to 22.65%. Thus, we obtained a carbon footprint of 70,103.8 t of CO2-eq and a level of cost savings of 64% compared to the diesel fuel. Finally, this research shows that the adoption of specific agricultural practices by agro-ecological zones represents an opportunity to reduce the long-term CO2 emissions.

Resumen Este artículo presenta los resultados de un estudio que consistió en evaluar el comportamiento de las emisiones de CO2 por combustión fósil de la maquinaria agrícola utilizada durante las labores de preparación de suelos y levante de un cultivo de caña de azúcar correspondiente a un ingenio azucarero del departamento de Valle del Cauca, como caso de estudio a nivel local. Como metodología de investigación se desarrolló un modelo de simulación desde un enfoque de dinámica de sistemas. Los principales resultados revelan que las labores mecánicas de preparación de suelos representan un 73% de las emisiones totales de CO2 con respecto a las labores mecánicas de levante de cultivo consideradas en este estudio, como son fertilización y control de malezas. Por medio de los análisis de sensibilidad desarrollados, al considerar una conversión total del área comercial a orgánica para los próximos 25 años, no se observan cambios significativos en el nivel de emisiones acumuladas de CO2 (reducción de 2,3%). Sin embargo, al cambiar el tipo de preparación de suelo de Convencional 1 a Liviana 3, éste se reduce en un 22,65%, obteniendo así una huella de carbono de 70103,8 t de CO2-eq y un nivel de ahorro económico del 64% con respecto a consumo de combustible Diesel. Finalmente, esta investigación muestra que la adopción de prácticas agrícolas específicas por zona agroecológica representa una oportunidad de reducción de emisiones de CO2 en el largo plazo.

Flat sheet membrane elaboration by TIPS method using palm oil as solvent and its application in membrane distillation

Abstract Palm oil (PO) was used as new solvent for the elaboration of low density polyethylene (LDPE) flat sheet membranes via TIPS method. Phase diagram LDPE/PO was determined, and the effect of parameters such as polymer content (20, 30% w/w), temperature of coagulation bath (0, 25°C) and polymer size (#12, #6 mesh) on thickness, pore size, water vapor permeability and water intrusion pressure of the LDPE membranes was studied. The only parameter that significantly affects the membrane characteristics was polymer content (exempting thickness membrane). By an increase of polymer content, pore size and water vapor permeability decrease (2.7 and 1.2 times, respectively), while water intrusion pressure increases (>1.2 times). Membranes with a thickness of less than 400 µm and pore sizes between 2.3 and 0.8 µm were obtained. Membranes with 0.8 µm pore size were selected to concentrate ethanol-water and glucose solutions by vacuum membrane distillation. Membranes permeated 0.0667 and 0.0508 mol.m-2.s-1, respectively in 2 h of experimentation. Moreover, a 2.1 concentration factor was found using ethanol-water solutions.

Resumen Se estudió el uso de aceite de palma (AP) como solvente novedoso para la elaboración de membranas planas de polietileno de baja densidad (LDPE) utilizando el método TIPS. Se construyó el diagrama de fases de la mezcla LDPE/AP y se estudió el efecto del contenido de polímero (20 y 30% p/p), la temperatura de baño de coagulación (0 y 25°C) y el tamaño de partícula del polímero (malla #12 y #6) sobre el espesor, el tamaño de poro, la permeabilidad de vapor de agua y la presión de intrusión de las membranas. El contenido de polímero fue la única variable que influyó significativamente en las características evaluadas (exceptuando el espesor). Con el aumento del contenido de polímero, el tamaño de poro y la permeabilidad de vapor de agua disminuyen (2.7 y 1.2 veces, respectivamente), mientras que la presión de intrusión aumenta (>1.2 veces). Se obtuvieron membranas de espesor inferior a 400µm y tamaños de poro entre 2.3 y 0.8 µm. Las membranas de 0.8 µm fueron seleccionadas para concentrar soluciones acuosas de etanol y de glucosa utilizando destilación con membranas en vacío. Se encontraron permeabilidades de 0.0667 y 0.0508 mol.m-2.s-1, respectivamente. Adicionalmente, se encontró un factor de concentración de 2.1 en soluciones etanol-agua.

Comparison of electronic compensation techniques in access networks with optical phase modulation and coherent detection

Abstract QPSK modulation format with electronic compensation is an alternative to increase the capacity and reach in the next generation passive optical networks (NG-PON), in response to demanding services and applications. We perform simulations to compare the performance of two electronic compensation techniques Constant Modulus Algorithm (CMA) and Backpropagation, in a NG-PON with QPSK modulation and coherent detection for the compensation of the chromatic dispersion. We use CMA in the access network to increase the data bit rate up to 40 Gb/s and the reach up to 33.5 km, reducing the computational requirements compared with Backpropagation.

Resumen El formato de modulación QPSK junto a la compensación electrónica es una alternativa para incrementar la capacidad y alcance en las redes ópticas pasiva de próxima generación (NG-PON), en respuesta a la demanda de servicios y aplicaciones. En este documento se presenta la comparación mediante simulaciones del desempeño de dos técnicas de compensación electrónica: el Algoritmo de Módulo Constante (CMA) y el algoritmo Backpropagation en una red NG-PON con modulación QPSK y detección coherente para la compensación de la dispersión cromática de la fibra óptica. Se analiza el uso del algoritmo CMA en la red de acceso con el fin de incrementar la velocidad de transmisión hasta 40 Gb/s y el alcance hasta 33.5 km, reduciendo la complejidad computacional en comparación con el algoritmo Backpropagation.

Dielectric relaxation studies in activated carbon doped Titanium Dioxide at high temperatures

Abstract Titanium Dioxide (TiO2) has been an object of different investigations in the recent years, principally to its applications in solar cells due to its interesting optic, electric and magnetic properties. In this work is presented the dielectric response study of activated carbon doped TiO2 in pressed pills in different Molar relations. The electric behavior of the composites is obtained by bringing the samples to a Nitrogen and Helium atmosphere and studying with complex impedance spectroscopy, in the 50Hz to 5 MHz frequency interval and from room temperature to 723 K. The experimental results showed that the Nitrogen atmosphere leads to an anionic doping, in which an nitrogen anion (A) gets into the TiO2 lattice, replacing an oxygen and forming TiO2-x Ax.

Resumen El óxido de titanio (TiO2) ha sido objeto de diferentes investigaciones en los últimos años, debido a su aplicabilidad en celdas solares, por sus interesantes propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas. En este trabajo se presenta el estudio de la respuesta dieléctrica de pastillas prensadas de TiO2 mezclado con carbón activado para diferentes fracciones molares. El comportamiento eléctrico de los compósitos es analizado cuando las muestras se someten en atmósfera de nitrógeno y de helio y se estudia mediante espectroscopia de impedancia compleja, en el intervalo de frecuencias de 50Hz a 5 MHz y desde temperatura ambiente hasta 723 K. Por los resultados del comportamiento dieléctrico de las muestras, se evidencia que una atmósfera de nitrógeno produce un dopaje aniónico, donde un anión (A) del nitrógeno entra en la red del TiO2 en substitución de un oxígeno y forma el TiO2-x Ax.

Evaluation of methods for centrifugation and hydrothermal treatment for obtaining of calcium phosphate nanoparticles

Abstract Calcium phosphates are ceramics materials used in the manufacture of bone substitutes, due to their composition which is similar to the bones, they are bioactive, osteoconductivity and works in favor of forming porous structures, allowing vascularization and cell adhesion; furthermore they stand out for their biocompatibility. They are currently employed in the replacement of bone tissue in several clinical applications such as bone cements and fillers. Within this paper, nanoparticles of different calcium phosphates were obtained and characterized by two methods reported in the literature, centrifugation and hydrothermal treatment from precipitation reaction. The powders were characterized by XRD and FE-SEM. The results prove that both methods are suitable for the obtaining of nanoparticles of calcium phosphates, which is verified in the micrographs obtained where different morphologies are observed. Particles in nanoscale for most powders obtained have average diameter between 44.98 and 82.21 nm and average length between 123.91 and 151.48 nm. Diffractograms by both methods show the presence of calcium phosphates with different potential applications in bone tissue engineering, for the hydrothermal method was found that the temperature and time are major factors during stabilizing of phases. From this study it was concluded that both synthesis methods are suitable for obtaining nanoparticles and stabilization of different phases of calcium phosphate, being protocols 1, 3 and 4 the most suitable for biomedical applications.

Resumen Los fosfatos de calcio son materiales cerámicos empleados en la fabricación de sustitutos óseos, ya que tienen una composición similar a la del hueso, son bioactivos, osteoconductivos y favorecen la conformación de estructuras porosas permitiendo vascularización y adherencia celular; además se destacan por su biocompatibilidad. En la actualidad son empleados para sustitución de tejido óseo en diferentes aplicaciones clínicas como cementos óseos y agentes de relleno. En el presente trabajo se obtuvieron y caracterizaron nanopartículas de diferentes fosfatos de calcio por medio de dos métodos reportados en la literatura, centrifugación y tratamiento hidrotermal a partir de reacción de precipitación. Los polvos fueron caracterizados por DRX y FE-SEM. Los resultados demuestran que ambos métodos son adecuados para la obtención de nanopartículas de fosfatos de calcio, lo que se verifica en las micrografías FE-SEM donde se muestran partículas en escala nanométrica con diversas morfologías para la mayoría de polvos obtenidos con diámetros promedio entre 44.98 y 82.21 nm y longitudes promedio entre 123.91 y 151.48 nm. Los difractogramas para ambos métodos evidencian la presencia de diversos fosfatos de calcio con potenciales aplicaciones en ingeniería de tejido óseo, para el método hidrotermal se encontró que la temperatura y el tiempo son factores determinantes en la estabilización de las fases. Del presente estudio se concluyó que ambos métodos de síntesis son adecuados para la obtención de nanopartículas y la estabilización de diferentes fases de fosfatos de calcio, siendo los protocolos 1, 3 y 4 los más adecuados para aplicaciones biomédicas.

Digestibility and availability of nutrients in bee pollen applying different pretreatments

Abstract Bee pollen is characterized by its high nutritional value that could be used in human diet, specifically for its value in protein and antioxidant capacity. Different studies emphasize that pollen shows a restriction in nutrient absorption caused by its complex external cell wall, being not easily digestible by monogastric species as bees and humans. The objective of this study was to apply different pretreatments: enzymatic, alkaline, dry thermal and wet thermal. In order to evaluate the effect of each pretreatment, protein by Bradford method, in vitro digestibility, antioxidant capacity and total phenols were quantified. Protein estimated by Bradford method decreased in pretreated pollen, due to the breakage of peptide bonds, and the digestibility raise from 62% in untreated pollen to 85-98% in pretreated pollen. In relation to antioxidant capacity, it showed a non-representative decrease regarding other vegetable matrices, with the exception of a raise in phenols for some pretreatments. Such results coincide with microstructural changes observed in pretreated pollen micrographs. Finally, the variables assessed by principal component analysis showed differences for every pretreatment.

Resumen El polen apícola se caracteriza por su alto contenido nutricional que podría ser empleado en la alimentación de los seres humanos, específicamente por su valor en proteína y capacidad antioxidante. Diferentes estudios resaltan que el polen presenta restricción en su absorción de nutrientes por su compleja pared celular externa, siendo poco digerible para especies monogástricas como abejas y seres humanos. El objetivo de este estudio fue aplicar diferentes pretratamientos: enzimático, alcalino, térmico seco y térmico húmedo. Para evaluar el efecto de los pretratamientos, se cuantificó proteína por el método de Bradford, digestibilidad in vitro, capacidad antioxidante y fenoles totales. Se encontró una disminución de proteína para el polen pretratado por el método de Bradford, debido al rompimiento de los enlaces peptídicos, así como el incremento en la digestibilidad del polen sin tratar del 62% al 85-98% del polen pretratado. En cuanto a la capacidad antioxidante presentó una disminución no representativa respecto a otras matrices vegetales, excepto para los fenoles al revelar un incremento para algunos pretratamientos, resultados que concuerdan con los cambios microestructurales de las micrografías del polen pretratado. Finalmente todos los pretratamientos presentaron diferencias al correlacionar las variables evaluadas mediante un análisis de componentes principales.

Digital lensless holographic microscopy and applications

Abstract The principles and some applications of the digital lensless holographic microscopy (DLHM) to study the microworld are shown in this paper. The recording and reconstruction processes of the DLHM are analyzed to study its lateral resolution power. The effect of the spatial coherence in the study of a section of the head of a Drosophila melanogaster fly are presented. DLHM is applied to study dwynamic and static colloidal systems as a proof of the capability of achieving micrometer spatial lateral resolution without the use of lenses.

Resumen En este artículo se discuten los principios y algunas aplicaciones de la microscopia holográfica digital sin lentes (MHDSL) como una herramienta para el estudio del micromundo. Se analizan los procesos de registro y reconstrucción de MHDSL para estudiar su poder de resolución lateral. Se presenta el efecto de la coherencia espacial en el estudio de una sección de la cabeza de una mosca Drosophila Melanogaster por medio de la MHDSL. Se aplica la MHDSL al estudio de sistemas coloidales dinámicos y estáticos como una prueba de la capacidad de resolución espacial micrométrica sin la necesidad del uso de lentes.

Preparation and characterization of scaffold nanofibers by electrospinning, based on chitosan and fibroin from Silkworm (Bombyx mori)

Abstract Here we present a study on the preparation of scaffolding for nanofibers composed of chitosan (QS) and fibroin from cocoon silkworm (Bombyx mori) (FGS) for its potential use in biomedicine. The scaffolds conformed by nanofibers were prepared from different mixtures of QS and FGS. They were characterized with analytical techniques such as scanning electron microscopy-SEM, infrared spectroscopy-FTIR, X-ray diffraction-XRD, Thermogravimetric Analysis-TGA, Differential Scanning Calorimetry-DSC and Citocompatibility tests, to determine its morphology, functional groups, thermal transitions, and cell viability of the scaffolding QS/FGS. Nanofibers of different diameters of QS/FGS (8-177 nm) were obtained and compared with the fibers of cocoons (22-36 µm) and fibroin (7-13 µm). The best scaffolds were achieved from a physical mixture with a weight ratio QS: FGS (1:3) dissolved in trifluoroacetic acid under the following electrospinning parameters. Voltage: 20 kV, injection flow: 0.5 ml/h, needle-collector distance: 12 cm, relative humidity: 28% Temperature: 25 ° C. It was determined that the scaffolding QS/FGS possessed fibers with nanometric diameters less than 200 nm, which allow optimal cell adhesion and thermal stability at the application site, with a view to control the degradation of the scaffold. Thermal analyses, supplemented with XRD studies reveal the internal structure of the fibers. Besides Cytocompatibility test on prepared cell scaffolds, it indicates that the integrity requirement was achieved and the necessity to control the pH to achieve an increased cell viability. The results show that nanofibers QS/FGS can be a good candidate for tissue engineering in biomedical applications such as scaffolds.

Resumen Aquí se presenta un estudio sobre preparación de andamios de nanofibras compuestos por quitosano (QS) y fibroína del capullo de gusano de seda (Bombyx mori) (FGS) para su potencial uso en biomedicina. Los andamios conformados por nanofibras se prepararon a partir de diferentes mezclas de QS y FGS, se caracterizaron con apoyo de técnicas analíticas como microscopia electrónica de barrido-SEM, espectroscopia infrarroja-FTIR, difracción de rayos X- DRX, termogravimetría-TGA, calorimetría diferencial de barrido-DSC y pruebas de citocompatibilidad con el fin de determinar su morfología, grupos funcionales, transiciones térmicas, viabilidad y evaluación celular de los andamios QS/FGS, respectivamente. Se obtuvieron andamios de fibras de diámetros nanométricos de QS/FGS (8-177 nm) y se compararon con las fibras de los capullos de seda de gusano (22-36 μm) y las fibras de la fibroína (7-13 μm). Los mejores andamios se lograron a partir de una mezcla física con relación en peso QS/FGS (1:3) disuelta en ácido trifluoroacético bajo los siguientes parámetros de electrohilado: voltaje: 20 kV, flujo de inyección: 0.5 mL/h, distancia aguja-colector: 12 cm, humedad relativa: 28% y temperatura: 25°C. Se determinó que los andamios QS/FGS poseen fibras con diámetros nanométricos inferiores a 200 nm, las cuales permitirán una óptima adhesión celular; una estabilidad térmica en el lugar de aplicación, con el fin de controlar la degradación del andamio. El análisis térmico, complementado con los estudios de DRX revela la estructura interna de las fibras. Además las pruebas citocompatibilidad sobre los andamios celulares preparados, indican que cumple el requisito de integridad, y la necesidad de controlar el pH para lograr una mayor viabilidad celular. Los resultados indican que las nanofibras de QS/FGS pueden ser un buen candidato para la ingeniería de tejidos en aplicaciones biomédicas como andamios celulares.

Qualitative analysis for demand response impact on distribution system rates

Abstract Electric power systems are subject to high electricity demand variations during short periods due to consumption habits of end-users. In these periods, the operation of distribution networks is expensive, energy losses are increased and voltages may drop for buses located far from feeders. These negative effects can be avoided when Demand Response (DR) schemes are considered. Currently, policies for promoting DR in Colombia rise and it is fundamental the establishment of criteria for identifying the impact of DR in Colombian electricity market. This work tends to classify and identify the impact of DR on Usage Costs of Distribution Systems. Based on the current rate scheme, results show that this impact can be classified in five aspects: equipment capacity, energy sales, energy losses, payments between network operators and energy service quality. Finally, parameters of current methodology for the calculation of Usage Costs that are sensitive to DR are identified and classified.

Resumen Los sistemas eléctricos enfrentan grandes demandas de electricidad durante cortos periodos de tiempo debido a los hábitos de consumo de los usuarios. En estos periodos, la operación del sistema de distribución es costosa, se incrementan las pérdidas de energía y disminuyen las tensiones en los nodos retirados de los alimentadores. Una forma de evitar estos efectos negativos es la Respuesta de la Demanda (RD). Actualmente se adelantan políticas que pretenden estimular la RD en Colombia, y resulta fundamental establecer criterios que permitan predecir el impacto que tendría en el mercado eléctrico. Este trabajo tiene como objetivos clasificar e identificar el impacto que podría tener la RD en los cargos por uso del sistema de distribución. Los resultados muestran que, bajo el actual esquema tarifario, es posible clasificar el impacto de la RD sobre estos cargos en cinco aspectos: Capacidad de equipos, ventas de energía, pérdidas de energía, pagos entre operadores de red y calidad del servicio. Finalmente, se identifican y clasifican aquellos parámetros que hacen parte de la metodología del cálculo de cargos por uso del sistema de distribución que son sensibles a la RD según la regulación vigente.

Mode shapes identification under harmonic excitation using mobile sensors

Abstract This paper presents a methodology for the identification of high spatial density mode shapes of a dynamical system under harmonic excitation that use information from a mobile sensor. The methodology is verified numerically and experimentally with uniform simply supported beams under sinusoidal excitation. High correlation is found between the theoretical and the numerically identified mode shapes in the simulations. High correlation is also obtained between the operational mode shape identified using a traditional modal identification approach and the one using the proposed methodology during the experimental validation. The methodology minimizes errors in the identification process due to the influence of the non-resonant modes and it is robust to uncertainties in the initial identification of the natural frequencies.

Resumen Este documento presenta una metodología que usa información de un sensor móvil para la identificación de formas modales con alta densidad espacial de un sistema dinámico sometido a excitación armónica. La metodología se verifica numérica y experimentalmente con vigas uniformes simplemente apoyadas sometidas a excitación sinusoidal. Se encuentra alta correlación entre los modos teóricos y los identificados numéricamente en las simulaciones. También se obtiene alta correlación entre las formas modales operacionales identificadas mediante un enfoque tradicional de identificación modal y el uso de la metodología propuesta, durante la validación experimental. La metodología minimiza los errores en el proceso de identificación producidos por la influencia de los modos no resonantes, y es robusta a las incertidumbres en la identificación inicial de las frecuencias naturales.

NS3-based training system for learning RIPng for IPv6

Abstract This article shows the implementation of simulation software which aims to facilitate learning the RIPng protocol (for IPv6). This is based on an IPv6 network with loop topology, on which it is possible to program the tear down moment for one of the least-cost links; said link has been previously used in the routing table calculations which were operating before the tear down. Simulation includes three options which allow the user to choose the control strategy which helps avoiding routing loops: PoisonReverse, SplitHorizon and NoSplitHorizon. The software was developed under the programming environment of the NS-3 network simulator.

Resumen En este artículo, se presenta la implementación de un programa de simulación mediante el cual se busca facilitar el aprendizaje del protocolo RIPng (para IPv6). Este se basa en una red IPv6 con topología en bucle, sobre la cual, se puede programar el instante de falla de uno de los enlaces de menor costo; dicho enlace a su vez ha sido utilizado previamente en el cálculo de la tabla de enrutamiento que se encontraba en operación antes de la falla. La simulación incluye tres opciones que le permiten al usuario seleccionar la estrategia de control que ayuda a evitar los bucles de enrutamiento: PoisonReverse, SplitHorizon y NoSplitHorizon. El programa fue desarrollado bajo el entorno de programación del simulador de red NS-3.

Biomass production of Scenedesmus sp. and removal of nitrogen and phosphorus in domestic wastewater

Abstract Domestic wastewater (DW) has been used as a substrate for both microalgae biomass production and nutrient removal. Biological treatment with photosynthetic microalgae provides aeration, reducing operating costs and the risk of volatilization of contaminants. It also provides oxygen to the bacteria for degradation of organic compounds. In this study, a microalga was isolated and identified as Scenedesmus sp. An experimental trial was performed using synthetic wastewater with different concentrations of N (40, 90 and 150 mg/L) and P (4, 15 and 50 mg/L). Each assay was inoculated with 1x106 cells/ml under 16h of continuous light at 50-µmol m-2 s-1 at and 120 rpm for 7 days. Samples were taken at 0, 3, 5 and 7 days to determine the growth of microalgae and the concentration of nitrates, ammonium and phosphorus. The same treatment was carried out using real DW. Synthetic water of low and medium concentration had higher removal percentages. These were between 50 and 60 for nitrogen and 40 and 70 for phosphorus, with a maximum growth of 1x107 cells /ml. For real DW, the removal was 65% for phosphorus and 80% for nitrogen. These results suggest Scenedesmus sp could be used to treat DW, enhancing nutrient removal and obtaining biomass for other purposes.

Resumen Las aguas residuales domésticas se han utilizado como sustrato para la producción de biomasa de microalgas y eliminación de nutrientes. El tratamiento biológico con microalgas fotosintéticas proporciona aireación, reduciendo los costos de operación, el riesgo de volatilización de los contaminantes y proporciona oxígeno a las bacterias para la degradación de compuestos orgánicos. En este estudio se aisló una microalga a partir de aguas naturales y fue identificada como Scenedesmus sp. Se realizó un diseño experimental usando agua residual sintética con diferentes concentraciones de nitrógeno (40, 90 y 150 mg / L), fósforo (4, 15 y 50 mg / L) y la microalga aislada. Cada ensayo se inoculó con 1x106 células/ml bajo 16 horas de iluminación a 50-µmol m-2 s-1 por 7 días a 120 rpm. Se tomaron muestras a 0, 3, 5 y 7 días para determinar el crecimiento de microalgas y la concentración de nitratos, amonio y fósforo. El mismo tratamiento se realizó utilizando agua residual domestica real. Las aguas sintéticas de baja y media concentración tuvieron mayores porcentajes de remoción, entre 50-60% para el nitrógeno y 40-70% para el fósforo, con un crecimiento máximo de 1x107 células/ml. En el agua residual real, la remoción fue del 65% para el fósforo y el 80% para el nitrógeno. Estos resultados sugieren Scenedesmus sp podría ser utilizada para tratar agua residual doméstica, mejorando la eliminación de nutrientes y obteniendo biomasa para otros fines.

Cost benefits analysis methodology for Smart Grid projects and its application in a Smart Metering Pilot Project

Abstract The aim of this paper is to present a methodological approach to obtain the cost-benefit impact at environmental and socioeconomic level, related to the integration of Advanced Measurement Infrastructure into utilities and their residential customers. The methodology used to quantify the costs and benefits of implementing such technology was established by the European Union and adjusted to the local context. It is worth highlighting that this methodology can be used to evaluate any kind of Smart Grid project. The socioeconomic benefits estimated in this research were related to job creation, energy consumption decrease, reduction of non-technical losses, and the reduction of CO2 emissions. An economic analysis using the net present value is presented here for assessing the impact caused by smart metering implementation.

Resumen El objetivo de este trabajo es presentar una metodología para obtener los costos y beneficios socioeconómicos y medioambientales que trae consigo la implementación de proyectos de medición inteligente de energía a la empresa de servicios energéticos y a sus clientes residenciales. La metodología empleada para cuantificar los costos y monetizar los beneficios de implementación de la nueva infraestructura, fue la establecida por la Unión Europea pero ajustada al caso: Cali-Colombia. Cabe mencionar que esta metodología podrá ser tomada para evaluar el costo-beneficio de cualquier tipo de proyecto Smart Grid. Se estimaron beneficios sociales y económicos entre ellos la generación de empleo, reducción del consumo y la reducción de pérdidas no técnicas. Se cuantificó las reducciones de emisiones de CO2 para el caso de estudio. En este trabajo se presentan los costos y beneficios de los involucrados en la medición inteligente y un análisis económico usando el valor presente neto.

Design of demand management programs for the efficient use of electricity by industrial users

Abstract Since October 2015 Colombia has suffered a shortage in the capacity to generate electricity due to the significant reduction in the levels of rainfall, a consequence of the climatic phenomenon of El Niño. The drought has caused a possible threat of rationing and the intervention by the regulator which is encouraging the voluntary reduction of energy consumption. This article proposes to use strategies for obtaining data known as ALL DATA to design demand management programs (DMP) in industrial users. It establishes that the data used must come from technical, economic, social and environmental aspects, so you can have a holistic aspect involved in the consumption of energy. In addition, it is proposed that the data obtained be supplied by the main agents that make up the marketing chain of electrical energy and finally, to identify the activities that would be developed by the DMP agent using the ALL DATA strategies to ensure the effective strategies in saving energy will continue over time.

Resumen Colombia desde octubre de 2015 presenta un desabastecimiento en la capacidad de generación de energía eléctrica debido a la reducción significativa en los niveles de lluvia producto del fenómeno climático del Niño. La sequía ha ocasionado una amenaza de posibles racionamientos y la intervención de las tarifas por parte del regulador incentivando la reducción voluntaria del consumo de energía. En este artículo se propone utilizar estrategias de obtención de datos conocidos como ALL DATA para el diseño de programas de gestión de demanda (PGD) en usuarios industriales. Se establece que los datos utilizados deben provenir de aspectos técnicos, económicos, sociales y ambientales, de manera que se pueda tener una mirada holística de aspectos que intervienen en el consumo de energía. Adicionalmente, se propone que la obtención de datos sea suministrados por los principales agentes que hacen parte de la cadena de comercialización de la energía eléctrica y finalmente se identifica los actividades que serían desarrolladas por cada agente dentro del diseño de los PGD usando estrategias ALL DATA que permitan asegurar estrategias efectivas en el ahorro energético que perduren en el tiempo.

Anaerobic digestion of food waste. Predicting of methane production by comparing kinetic models

Abstract Anaerobic Digestion (AD) of food waste (FW) reduces risks to human health and environment, also increases the life of landfills, and mainly is an important strategy to produce energy renewable as methane. Kinetic models can determine the influence of the factors that affect the process of AD and predicts more precisely methane production in order to prevent overestimation or underestimation, which may lead to the definition of real criteria to implement the technology. This study evaluated by means of Biochemical Methane Potential (PBM) assays, the AD of FW from a university restaurant using as inoculum sludge from a UASB reactor in charge of treating municipal wastewater. The factor evaluated was the influence of Substrate-Inoculum (S/I: 0.5, 1, 2 and 4 gVSsubstrate·gVSinoculum -1) ratio. For the prediction of methane were applied the kinetic models: Transfer Function, Logistics Function and Modified Gompertz models. It was found that the S/I ratio affect both, the efficiency of AD process and prediction of methane production, presenting the better results for S/I ratio below one. Within the kinetic models evaluated, the Logistic Function presented the best settings for predicting methane production and lag phase (R2> 0.9).

Resumen La Digestión Anaerobia (DA) de los residuos de alimentos (RA), además de reducir los riesgos a la salud humana y el ambiente, permite aumentar la vida útil de los rellenos sanitarios y principalmente es una estrategia para la generación de un tipo de energía renovable como el metano. Los modelos cinéticos permiten determinar la influencia de los factores que afectan el proceso de DA y predecir de manera más precisa la producción de metano para evitar su sobreestimación o subestimación, que puede llevar a la definición de criterios reales para la implementación de la tecnología. Esta investigación evaluó, mediante ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM), la DA de RA provenientes de un restaurante universitario usando como inóculo lodo de un reactor UASB que trata aguas residuales municipales. El factor evaluado fue la influencia de la relación Sustrato-Inóculo (S/I: 0.5, 1, 2 y 4 gSVsustrato·gSVinóculo -1). Para la predicción de metano se aplicaron los modelos cinéticos de Función de Transferencia, Función Logística y el modelo Modificado de Gompertz. Se encontró que la relación S/I afectó tanto la eficiencia del proceso, como la predicción de la producción de metano, presentándose los mejores resultados en las relaciones inferiores a uno. Dentro de los modelos cinéticos evaluados, la función logística presentó los mejores ajustes para predecir la producción de metano y la fase de latencia (R2> 0.9).

Spray drying of liquid extracts of curcumin: process performance and product quality properties

Abstract The aim of this work was to evaluate the operation of spray drying to obtain powder curcumin from turmeric extract blended with maltodextrin. An experimental design (central composite design) with two statistical factors was used. These factors were the inlet air temperature (140-160ºC) and outlet air temperature (75-95ºC), with the rotation speed kept constant (28000 RPM). Statistical optimization was established by considering the response surfaces analysis where the hygroscopicity was minimized and the curcumin concentration was maximized. The optimal conditions for the spray drying process were inlet and outlet air temperatures of 149ºC and 75ºC, respectively, at an atomization speed of 28000 RPM. These settings provided the following results: hygroscopicity (11.71% ± 0.03) and final concentration of curcumin (9.03 ± 0.44 mg/g), which were statistically significant.

Resumen El objetivo del trabajo fue evaluar las condiciones del proceso de secado por aspersión para obtener curcumina en polvo a partir de extracto de cúrcuma mezclado con maltodextrina. Se empleó un diseño central compuesto que consideró la influencia de dos factores: temperatura del aire de entrada (140 - 160ºC) y temperatura del aire de salida del secador por aspersión (75-95ºC), y la velocidad de atomización fue constante en 28000 RPM. El proceso de secado se optimizó mediante superficies de respuesta minimizando la higroscopicidad y maximizando la concentración de curcumina en el polvo, ya que las demás propiedades de calidad no fueron estadísticamente significativas. Los resultados mostraron que las condiciones óptimas para el proceso de secado por aspersión de curcumina fueron: temperatura del aire a la entrada de 149ºC y 75ºC a la salida, para las cuales se obtiene en el producto final: higroscopicidad (11,71%±0,03) y concentración (9,03 ±0,44mg/g), que fueron significativas.

Analysis of the environmental sustainability of buildings using BIM (Building Information Modeling) methodology

Abstract The construction sector is currently facing two important challenges with regard to minimizing the environmental impact of its projects and improving the efficacy of the construction processes, providing clients with adequate solutions that meet their requirements. In response to the need to complete projects that satisfy environmental requirements, methodologies for project integration known as Building Information Modeling (BIM) have emerged in recent years. These methodologies enable the generation of digital models that contribute to minimizing errors and to the early detection of incompatibilities, and they allow participants to work in an integrated manner. These methodologies show notable synergy with sustainability, as digital modeling provides information about the performance of projects during their useful life, enabling the analysis of different options to minimize their environmental impact. The objective of the present study is to examine the performance of a construction project in Colombia in terms of sustainability by using a BIM platform to determine the electrical energy consumption, the carbon footprint of materials, and the total energy incorporated into the project using simulations. In addition, the generation of alternative designs and the analysis of the results will be performed considering the economic viability of the proposed scenarios.

Resumen En la actualidad el sector construcción afronta dos importantes retos relacionados con disminuir el impacto ambiental de sus proyectos y lograr una mayor eficiencia en los procesos constructivos, entregando a los clientes soluciones apropiadas que cumplan los requisitos. Como respuesta a la necesidad de lograr proyectos que respondan adecuadamente a las necesidades del entorno han surgido en los últimos años metodologías de integración de proyectos, conocidas como Building Information Modeling (BIM), que permiten generar modelos digitales de proyectos que contribuyen a minimizar errores, detectar tempranamente incompatibilidades y permiten a los participantes trabajar de manera integrada. Estas metodologías tienen una notable sinergia con la sostenibilidad, pues a partir de las modelaciones digitales es posible conocer aspectos el desempeño de los proyectos durante su vida útil y poder analizar diferentes opciones que minimicen sus impactos ambientales. El presente estudio se enfoca en determinar el desempeño, en términos de sostenibilidad, de un proyecto de construcción de una edificación en Colombia, utilizando una plataforma BIM para determinar a partir de simulaciones el consumo energía eléctrica, huella de carbono por materiales y la energía incorporada total del proyecto, generando diseños alternativos y analizando los resultados contemplando la viabilidad económica de los escenarios planteados.