TecnoLógicas

Sistema de revistas científicas ITM: una apuesta estratégica para la gestión de las publicaciones científicas

Considerations for Making 3D Print Face Shields - Covid19

Resumen Uno de los grandes retos que ha traído consigo la crisis mundial provocada por la contingencia sanitaria, debida a la COVID-19, ha sido el diseño, la fabricación y distribución de elementos básicos de protección para el personal médico y sanitario que hace parte de los equipos de salud. Las consideraciones aportadas por la siguiente nota técnica tienen el objetivo de optimizar el diseño y la fabricación digital de pantallas de protección facial de impresión en 3D, creando diademas en ácido poliláctico (PLA) y lámina de cloruro de vinilo polimerizable transparente (PVC). Bajo parámetros antropométricos se determinaron las dimensiones de la diadema, determinando así la distancia para su uso con gafas y tapabocas sin sacrificar la visión periférica del usuario. A través de análisis de elementos finitos, se evaluó el comportamiento del material frente a diferentes esfuerzos., Así se definieron variables óptimas de grosor para altura de capa, ancho de línea, grosor de la pared, densidad de relleno y velocidad de impresión. Se evidencia disminución en los tiempos de fabricación. Por otro lado, el proceso de desinfección se realizó antes, durante y después del proceso de ensamble y posterior empaquetado. La desinfección de las pantallas se realiza por método de inmersión en glutaraldehído al 1 % o 2 %, el cual es un desinfectante de alto nivel y es usado comúnmente en hospitales y dispositivos médicos puesto que tiene propiedades bactericidas, fungicidas, virucidas, tuberculicidas, esporicidas y prionicidas.

Abstract A major challenge posed by the global crisis caused by the health contingency due to COVID-19 has been to design, manufacture, and distribute basic personal protective equipment among health professionals. The considerations described in this technical note are aimed at optimizing the design and digital manufacturing of 3D printed face protection shields composed of polylactic acid (PLA) headbands and transparent polymerizable vinyl chloride (PVC) film. The headband dimensions were determined by anthropometric parameters, thus establishing the distance to be used with glasses and mouthpieces without sacrificing the user’s peripheral vision. The behavior of the material was evaluated under different stresses using finite element analysis. As a result, the optimal values for layer height, line width, wall thickness, fill density, and print speed were defined. However, these parameters caused a decrease in production times. The face shields were sanitized before, during, and after the assembly process and subsequent packaging by immersion in 1% or 2% glutaraldehyde, which is a high-level disinfectant commonly used in hospitals and medical devices because of its bactericidal, fungicidal, virucidal, tuberculocidal, sporicidal, and prionicidal properties.

Beta, gamma and High-Frequency Oscillations characterization for targeting in Deep Brain Stimulation procedures

Abstract Deep Brain Stimulation (DBS) has been successfully used to treat patients with Parkinson’s Disease. DBS employs an electrode that regulates the oscillatory activity of the basal ganglia, such as the subthalamic nucleus (STN). A critical point during the surgical implantation of such electrode is the precise localization of the target. This is done using presurgical images, stereotactic frames, and microelectrode recordings (MER). The latter allows neurophysiologists to visualize the electrical activity of different structures along the surgical track, each of them with well-defined variations in the frequency pattern; however, this is far from an automatic or semi-automatic method to help these specialists make decisions concerning the surgical target. To pave the way to automation, we analyzed three frequency bands in MER signals acquired from 11 patients undergoing DBS: beta (13-40 Hz), gamma (40-200 Hz), and high-frequency oscillations (HFO - 201-400 Hz). In this study, we propose and assess five indexes in order to detect the STN: variations in autoregressive parameters and their derivative along the surgical track, the energy of each band calculated using the Yule-Walker power spectral density, the high-to-low (H/L) ratio, and its derivative. We found that the derivative of one parameter of the beta band and the H/L ratio of the HFO/gamma bands produced errors in STN targeting like those reported in the literature produced by image-based methods (<2 mm). Although the indexes introduced here are simple to compute and could be applied in real time, further studies must be conducted to be able to generalize their results.

Resumen La estimulación cerebral profunda (DBS por sus siglas en inglés) ha sido usada exitosamente en el tratamiento de pacientes con enfermedad de Párkinson. La DBS tiene un electrodo que regula la actividad oscilatoria de los ganglios basales involucrados, como el núcleo subtalámico (STN). Un aspecto crítico en el implante de dicho electrodo es la localización precisa de la diana quirúrgica. Esta se realiza mediante imágenes pre-quirúrgicas, marcos estereotácticos y registros de micro-electrodos (MER). Este último permite visualizar la actividad eléctrica de diferentes estructuras a través del recorrido quirúrgico, cada una de ellas con un patrón de variaciones bien definidas en frecuencia; sin embargo, esto dista de ser un método automático o semi-automático que ayude al neurofisiólogo a tomar decisiones en cuanto a la diana quirúrgica. Con el ánimo de contribuir a la automatización, analizamos tres bandas de frecuencias de señales MER adquiridas en 11 pacientes sometidos a DBS: beta (13-40 Hz), gamma (40-200 Hz) y oscilaciones de alta frecuencia (HFO - 201-400 Hz). Se propusieron y evaluaron 5 índices para detectar el STN: variaciones de parámetros auto-regresivos y su derivada a lo largo del recorrido quirúrgico, la energía de cada banda a partir de la densidad espectral de potencia mediante el método de Yule-Walker, la relación de frecuencias altas a bajas y su derivada. Encontramos que la derivada de un parámetro de la banda beta y la relación alta-bajas de las bandas HFO/gamma alcanzaron errores en la localización del STN, similares a los reportados en la literatura (<2mm). Aunque los índices propuestos son sencillos de calcular y de fácil implementación en tiempo real, se deben seguir explorando para incrementar la capacidad de generalización de los resultados obtenidos.

Influence of Turbulence, Density, Phase Change, and Phase Interfaces Models on the Performance of the Numerical Simulation of a Two-Phase Closed Thermosyphon

Abstract A heat pipe can be considered a highly effective thermal conduction device, which is especially desirable in heat transfer operations in order to ensure high energy efficiency. However, the operation of heat pipes comprises different heat and mass transfer phenomena, such phase change, heat conduction and convection, solid-liquid and vapor-liquid surface interactions, surface vaporization, and nucleate boiling. Therefore, modelling heat pipes is a highly complex task that demands detailed knowledge of the physical phenomena involved and choosing suitable theoretical models to obtain a good representation of the real nature of the heat and mass transfer processes. In this study, some models and parameters available in the commercial CFD software ANSYS Fluent for turbulence, density, phase change, and phase interfaces were examined to determine their influence on the prediction of the heat and mass transfer in a two-phased closed thermosyphon (TPCT). The numerical results show that using a turbulence viscous model is not necessary and that a variable density model improves the temperature distribution inside the TPCT. Furthermore, using high mass and energy transfer coefficients during condensation makes the vapor remain close to the saturation temperature. Finally, a sharp interphase model is strongly recommended for this type of process.

Resumen Un tubo de calor puede ser considerado como un dispositivo con alta conductividad térmica, el cual es frecuentemente usado en procesos de transferencia de calor para garantizar una alta eficiencia energética. Además, la operación de los tubos de calor comprende diferentes fenómenos de transferencia de calor y masa, como cambio de fase, conducción y convección, interacciones sólido-líquido y vapor-líquido, evaporación y ebullición nucleada, además de otras. Por lo tanto, el modelado de los tubos de calor es un proceso de alta complejidad, el cual requiere el conocimiento del fenómeno físico allí presente para escoger los modelos teóricos adecuados, logrando así, obtener una representación aceptable de los procesos de transferencia de masa y energía que naturalmente se presentan. En este trabajo, algunos modelos y parámetros disponibles en el software ANSYS Fluent como el modelo de viscosidad, densidad, cambio de fase e interfaz entre fases fueron analizados para determinar su influencia sobre la predicción de la transferencia de masa y energía en un termosifón cerrado de dos fases. Los resultados numéricos mostraron que, usar un modelo de viscosidad turbulenta no es necesario, un modelo de densidad variable mejora la distribución de la temperatura y que un modelo de interfaz Sharp es altamente recomendado en estos procesos.

Methodology for the Selection of the Best Variant Between Double Coated Electrodes for Hardfacing

Resumen El presente trabajo persigue establecer una metodología que permita la selección de la mejor variante a emplear ante determinadas condiciones de un consumible para enfrentar fenómenos de desgaste, y que esta conjugue los principales parámetros que puedan arrojar criterio para ello. Entre los criterios seleccionados como parte de la metodología, se encuentran los ensayos de estabilidad del arco y los relacionados con la determinación de los parámetros de consumo de los electrodos, los cuales permiten la evaluación del comportamiento operativo. Para el primero, se calculan los valores de la conductividad del arco, y para el segundo, el coeficiente de deposición. En cuanto a la evolución del depósito, se decide por la medición de la resistencia al desgaste por medio de la pérdida de masa, empleando el ensayo de abrasión con espiga. Los valores obtenidos en estas tres pruebas se aleatorizan y se someten a criterio de expertos. Las valoraciones de los expertos se procesan y se obtiene, matemáticamente, la ponderación que los expertos otorgan a cada parámetro expresado, a través de ecuaciones de regresión. Se selecciona unánimemente como la mejor variante de electrodo doblemente recubierto, la que posee la carga de aleación externa. Los resultados del análisis realizado para la selección de la mejor variante sugieren que la resistencia al desgaste, evaluada a través de la pérdida de masa, es el criterio de mayor relevancia para la selección de electrodos destinados al recargue de piezas.

Abstract This study aims to establish a methodology for selecting the best variant to be employed under certain conditions of a consumable electrode to address wear phenomena. In addition, it should combine the main parameters that can provide criteria for this purpose. As part of the methodology, some of the selected criteria include arc stability tests and tests to determine the consumption parameters of electrodes which assess their operational behavior. For the former, arc conductivity is calculated; and for the later, the deposition coefficient. Regarding the evolution of the deposit, we decide to measure wear resistance based on loss of mass using the pin abrasion test. The values obtained in these three tests are randomized and subjected to expert criteria. Then, the experts’ assessments are processed, and the weight they give to each parameter is estimated mathematically through regression equations. The variant with the external alloying charge is unanimously selected as the best double-coated electrode variant. The results of the analysis performed to choose the best variant suggest that wear resistance (assessed based on loss of mass) is the most relevant criterion for selecting electrodes intended for hardfacing parts.

Videogame to teach how make lighting designs using the RETILAP regulation

Resumen En este documento se plantea el diseño de un videojuego, como herramienta alternativa de aprendizaje de las metodologías para realizar diseños de iluminación. El videojuego se ha diseñado bajo la plataforma Unity y consta de cinco niveles. Los tres primeros están basados en las metodologías de diseño de iluminación interior, el cuarto hace referencia a iluminación deportiva, mientras que el quinto nivel está dedicado a iluminación de emergencia, teniendo en cuenta la normatividad contemplada en el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público (RETILAP). Realizar diseños de iluminación sin tener en cuenta lo contemplado en el RETILAP, acarrea consecuencias graves en la salud visual de las personas, y facilita el bajo rendimiento laboral por parte de los trabajadores en las organizaciones, como se verá más adelante. Por medio del videojuego, las personas vinculadas al gremio de la iluminación podrán conocer y aplicar la normatividad y metodologías de diseño vigente de una manera didáctica y fácil, con lo cual se busca minimizar los diseños de iluminación erróneos y mitigar sus consecuencias.

Abstract The following thesis raises the educational video game design like a learning tool about lighting design methodologies. The video game has been designed by Unity platform and it has five levels. The first three levels are based in indoor lighting design, the four level is about sports lighting, while the last level is about emergency lighting, keeping in mind the current regulation into RETILAP. To make lighting designs without keeping in mind the RETILAP, has serious visual health consequences, and facilitates the low labor performance by workers in companies, as show it in the next chapter. Through the video game, the lighting guild people will know and apply the current normativity and the lighting design methodologies in an easy and didactic work.

Evaluation of the Environmental Impact of the Pitahaya Crop, Cantón Palora, Ecuador

Resumen La fruta pitahaya (Selenicereus megalanthus) es una fruta subtropical exótica con piel amarilla, de pulpa con sabor agridulce, que contiene niveles de ácidos grasos esenciales como los ácidos oleico y linoleico. Su cultivo, en los últimos años, se ha convertido en una de las principales actividades económicas de la provincia Morona-Santiago. El objetivo de este trabajo fue determinar el impacto ambiental que genera el cultivo de pitahaya, y proponer estrategias de manejo que permitan mitigar los efectos sobre el medio ambiente. Se realizó la caracterización de los medios físico, biótico, socioeconómico y cultural de plantaciones del Cantón Palora, según los criterios de las normativas ambientales nacionales. La metodología empleada estuvo conformada por el uso de: listas de chequeo y la matriz de Leopold, las cuales se fundamentan en el análisis de las interacciones existentes entre las etapas del cultivo y los factores ambientales impactados. Los principales resultados en la finca evaluada muestran impactos negativos como la pérdida de biodiversidad, degradación de suelos, del medio físico, asociados principalmente por el uso de agroquímicos, el desbroce de ecosistemas boscosos, así como la apertura de caminos de acceso. El plan de manejo muestra estrategias encaminadas a mitigar y compensar los impactos más severos, y dar cumplimiento a las leyes ambientales vigentes.

Abstract: Pitahaya fruit (Selenicereus megalanthus) is an exotic subtropical fruit with yellow skin, sweet and sour pulp, which contains levels of essential fatty acids such as oleic and linoleic acids. Its cultivation, in recent years, has become one of the main economic activities of the Morona-Santiago province. The objective of this work was to determine the environmental impact generated by the cultivation of pitahaya, and to propose management strategies that mitigate the effects on the environment. The characterization of the physical, biotic, socioeconomic and cultural environment of plantations of the Palora Canton was carried out, according to the criteria of the national environmental regulations. The methodology used were checklists, and Leopold matrix that are based on the analysis of the interactions between the stages of the crop and the environmental factors impacted. The main results in the evaluated farm show negative impacts such as the loss of biodiversity, degradation of soils, of the physical environment, mainly associated with the use of agrochemicals, the clearing of forest ecosystems, as well as the opening of access roads. The management plan shows strategies aimed at mitigating and compensating for the most severe impacts and complying with current environmental laws.

Spatio-Temporal Projection of Covid-19 in Pereira

Resumen El brote actual de la enfermedad por coronavirus (COVID-19), que se informó por primera vez en Wuhan, China, el 31 de diciembre de 2019, ha dejado un saldo al 19 de abril de 2020 de más de 3500000 infectados y 160000 muertes en 185 países. En este trabajo utilizamos un modelo basado en el Método de Cadena Microscópica de Markov (MCMM, Markov Microscopic Chain Approach) para estimar la propagación del COVID-19 en la ciudad de Pereira (Risaralda-Colombia). Este modelo incorpora importantes aspectos de la población, relacionados con: ubicación espacial dentro de la ciudad discretizada por comunas, movilidad entre comunas, estratificación por grupos de edad y separación de individuos en siete compartimientos epidemiológicos. Este modelo se utiliza para predecir, en una línea de tiempo, la incidencia de epidemias en poblaciones geolocalizadas, lo que se traduce en una herramienta indicadora para tomar medidas de control. Así, el resultado de la metodología caracteriza la evolución en el tiempo y el espacio de la proporción de los individuos en cada uno de los compartimientos epidemiológicos y en cada grupo etario. Los datos que se refieren a COVID-19, desde la municipalidad de Pereira, hasta el 20 de abril de 2020, se utilizan para alimentar el modelo y obtener las proyecciones espacio-temporales. Los resultados presentados consideran múltiples escenarios de movilidad, de forma que el aplanamiento de las curvas de los diferentes compartimientos epidemiológicos pueda ser visualizados de acuerdo a diferentes estrategias de confinamiento. Por tratarse de un modelo espacio-temporal, los resultados del modelo pueden ser presentados fácilmente como mapas de calor sobre cada uno de los compartimientos epidemiológicos, a fin de facilitar los procesos de toma de decisiones.

Abstract The current outbreak of coronavirus disease (COVID-19), which was first reported in Wuhan, China on December 31, 2019, has left a balance as of April 19, 2020 of more than 3500000 infected and 160000 deaths in 185 countries. In this work we use a model based on the Markov Microscopic Chain Approach (MMCA) to estimate the spread of COVID-19 in the city of Pereira (Risaralda-Colombia). This model incorporates important aspects of the population related to spatial location within the city which is discretized by communes, mobility between communes, stratification by age groups and separation of individuals into seven epidemiological compartments. This model is used to predict, in a timeline, the incidence of epidemics in geolocated populations, which translates into an indicator tool to take control measures. The data referring to COVID-19, from the municipality of Pereira, until April 20, 2020 are used to feed the model and obtain the spatio-temporal projections. The results presented consider multiple mobility scenarios, so that the flattening of the curves of the different epidemiological compartments can be visualized according to different confinement strategies. As it is a spatio-temporal model, the results of the model can easily be presented as heat over each of the epidemiological compartments, in order to facilitate decision-making processes.

The Fictitious Force Procedure: A Simile of the Equivalent One-Dimensional Potential Method in Solving the Kepler Problem

Resumen Se elabora un procedimiento alternativo al del método del potencial unidimensional equivalente para describir las características cualitativas del movimiento de dos partículas bajo el efecto de fuerzas centrales, aplicándolo al caso específico del problema de Kepler relacionado con el movimiento de los planetas alrededor del sol; es decir, para la ley de fuerza atractiva inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. El nuevo tratamiento denominado “Método de la fuerza ficticia” es implementado en el contexto de la Mecánica Clásica y difiere del método del potencial unidimensional equivalente a que en lugar de emplear el potencial ficticio se usa la fuerza ficticia; desde esta última perspectiva, se identifica que se está tratando con un símil, ya que se actúa en la misma área del conocimiento, y que se refiere a una nueva herramienta de características geométricas para obtener soluciones de tipo cualitativo a los efectos cinemáticos cuando se tienen fuerzas centrales entre dos cuerpos. El símil, para el caso particular tratado en el presente, conduce a los mismos resultados del método del potencial unidimensional equivalente, que proporciona secciones cónicas como trayectorias para la fuerza atractiva del cuadrado inverso entre los cuerpos, pero tiene la ventaja de que se pueden cuantificar los valores de la fuerza efectiva para algunas órbitas específicas. Al igual que el método del potencial unidimensional equivalente, el símil de la fuerza ficticia puede ser aplicado a otras leyes de fuerzas centrales de forma arbitraria y, lo más importante, el procedimiento podría mostrar su potencialidad en otras áreas de la física contemporánea, ciencias físicas y afines e ingenierías.

Abstract An alternative procedure to the equivalent one-dimensional potential method is developed to describe the qualitative characteristics of the motion of two particles under the effect of central forces, applying it to the specific case of the Kepler problem related to the otion of the planets around the sun that is, for the inversely proportional attractive force law, the square of the distance. The new treatment called ¨Fictitious Force Method¨ is implemented in the context of Classical Mechanics and differs from the equivalent one-dimensional potential method in that instead to use the fictitious potential, the fictitious force is used; from this last perspective, it is identified that one is dealing with a simile, since it is acting within the same area of knowledge, and that it refers to a new tool with geometric characteristics to obtain qualitative solutions to the cinematic effects when you have central forces between two bodies. The simile, for the particular case treated, leads to the same results of the equivalent one-dimensional potential method that provides conic sections as trajectories for the attractive force of the inverse square between the bodies, but has the advantage that the values of the force can be quantified effective for some specific orbits. Like the equivalent one-dimensional potential method, the fictive force simile can be arbitrarily applied to other central force laws and, most importantly, the procedure could show its potential in other areas of Contemporary Physics, Physical Sciences and ties to Engineering.

Nueva metodología para la evaluación de productos inhibidores de incrustación basada en modelos existentes

Resumen Las incrustaciones minerales representan un fenómeno recurrente en la industria petrolera que puede ser controlado para evitar problemas operacionales costosos. Para ello se requiere de la aplicación de tratamientos químicos conocidos como inhibidores, los cuales son evaluados tomando en cuenta propiedades como la dureza cálcica o el pH, de manera independiente. Con base en lo expuesto, se desarrolló una metodología que permitió involucrar de forma conjunta distintos parámetros fisicoquímicos para evaluar la eficiencia de inhibidores de incrustaciones de carbonato de calcio; para efectos de esta investigación, se utilizaron dos productos comerciales y un inhibidor natural a base del mucílago extraído de la planta de cayena. En primer lugar, se realizó una esquematización de la metodología evaluativa que se quería desarrollar y que se fundamentó en la unión de tres etapas: valoración mediante la norma NACE TM 0374-2007, que toma en cuenta la dureza cálcica; el índice de saturación de Langelier para determinar la naturaleza incrustante de las aguas y un modelo de medición de pH continúo desarrollado por Zhang, Wu, Li y Zhao. Posteriormente, como parte de la validación de la propuesta, se caracterizaron tres muestras de salmueras sintéticas, y consecutivamente, considerando distintas dosificaciones (55, 100 y 300 ppm) de los productos inhibidores, se aplicó la metodología establecida. Se concluyó que esta nueva propuesta permite evaluar el desempeño de los inhibidores seleccionados en cada una de sus etapas, para así determinar más certeramente la capacidad antiincrustante de los mismos en muestras de salmueras sintéticas a distintas concentraciones, donde se prevea la deposición de incrustaciones minerales de carbonato de calcio (CaCO3).

Abstract Mineral scales are a current phenomenon in the oil industry that may be controlled to avoid expensive operational problems. To minimize these problems, it is necessary the application of chemical treatments known as inhibitors which are evaluated considering few parameters such as calcium hardness or pH. As a consequence, a methodology which jointly takes into account physicochemical properties to evaluate efficiency of calcium carbonate scale inhibitors was developed; two commercial products and one organic antiscalant derived from the cayenne mucilage were used. In the first place, an evaluative methodology schematization to be developed was carried out, based on the union of three phases: assessment using the NACE Standard TM 0374-2007, which takes into account calcium hardness; the Langelier saturation index to determine the water scaling nature and a continuous pH measurement model developed by Zhang, Wu, Li and Zhao. Later, to validate the proposal, three samples of synthetic brines were characterized, and consecutively, considering different dosages (55, 100 and 300 ppm) of the inhibitor products, the established methodology was applied. It was concluded that this new proposal allows evaluating the selected inhibitors performance in each of their stages, to accurately determine their antiscaling capacity in synthetic brines samples at different concentrations, where the mineral scales deposition of calcium carbonate (CaCO3) is expected.

Evaluation of Technologies for Stabilization of Road Soils Using Accelerated Weathering. A Strategy for Analysis of Impacts on Biodiversity

Resumen La construcción de infraestructura vial genera impactos directos sobre la biodiversidad como la fragmentación del hábitat; muerte de animales por atropellamiento; deforestación, contaminación por ruido y material particulado; y deterioro y agotamiento de recursos naturales por la explotación de fuentes de materiales. La estabilización química se presenta como una solución técnica, económica y ambientalmente sostenible, que consiste en el uso de aditivos químicos para mejorar las propiedades ingenieriles del suelo En esta investigación se evalúan distintas tecnologías de estabilización bajo condiciones de intemperismo acelerado, para establecer su efecto en el desempeño y durabilidad de suelos viales, así como posibles impactos sobre la biodiversidad en comparación con el uso de materiales tradicionales de construcción. Se estudiaron siete productos químicos que fueron aditivados sobre un suelo previamente caracterizado y clasificado. Se compactaron probetas teniendo en cuenta los parámetros obtenidos en el proctor estándar y estos especímenes se sometieron a ciclos continuos de luz ultravioleta (UVA) y de condensación en cámara de intemperismo acelerado QUV-SPRAY/240 a tiempos de exposición de 0, 108, 216, 324, 432 y 540 h. Para cada tiempo se midió pH, conductividad y resistencia a la compresión no confinada. Los resultados mostraron un buen desempeño de los sistemas aditivados al presentar mayores resistencias mecánicas respecto al suelo natural, destacándose los productos de naturaleza puzolánica. Por otra parte, se observa que, al aplicar estos productos, el suelo conserva características del suelo natural, menores emisiones de material particulado y menores tasas de absorción de calor respecto a una estructura de pavimento tradicional. La evaluación bajo condiciones de intemperismo acelerado permite estimar el desempeño a largo plazo y la vida útil de estos materiales; así como evidenciar ventajas desde el punto de vista ambiental y de conservación de la biodiversidad, por la mitigación de impactos como el efecto borde al disminuir condiciones de temperatura superficial en las carreteras.

Abstract Road infrastructure construction generates direct impacts on biodiversity such as habitat fragmentation; death of animals by run over; deforestation, noise pollution and particulate matter; deterioration and depletion of natural resources due to the exploitation of sources of materials. Chemical stabilization is presented as a technical, economically and environmentally sustainable solution, which consists in the use of chemical additives to improve the engineering properties of the soil. This investigation evaluates different stabilization technologies under conditions of accelerated weathering, to establish its effect on performance and durability of road soils, as well as possible impacts on biodiversity compared to the use of traditional building materials. Seven chemicals were studied that were added on a soil previously characterized and classified. Specimens were compacted with the parameters obtained in the standard proctor and these specimens were subjected to continuous cycles of ultraviolet light (UVA) and condensation in QUV-SPRAY / 240 Accelerated Weathering Chamber at exposure times: 0, 108, 216, 324, 432 and 540 h. For each time, pH, conductivity, unconfined compressive strength and direct shear test were measured. The results obtained showed a good performance of the additive systems by presenting greater mechanical resistance with respect to the natural soil, this effect is especially greater in pozzolanic products. On the other hand, it is observed that when applying these products, the soil retains characteristics of the natural soil, lower emissions of particulate material and lower rates of heat absorption compared to a traditional pavement structure. The evaluation under conditions of accelerated weathering allows to estimate the long-term performance and the useful life of these materials; show advantages from an environmental and biodiversity conservation point of view, by mitigating impacts such as the edge effect by decreasing surface temperature conditions on roads.

An agent-based tool for impact assessment of non-pharmaceutical interventions against COVID-19

Resumen Las intervenciones no farmacéuticas (NPI) son actualmente el único mecanismo que los gobiernos pueden usar para mitigar el impacto de la epidemia de COVID-19. De manera similar a la propagación real de la enfermedad, la dinámica de los patrones de contención que surgen de la aplicación de los NPI es compleja y depende de las interacciones entre las personas dentro de una región específica, así como de otros factores estocásticos asociados a condiciones demográficas, geográficas, políticas y económicas. Los modelos basados en agentes simulan reglas microscópicas de interacciones simultáneas de múltiples individuos dentro de una población en un intento de reproducir la dinámica compleja del efecto de las medidas de contención. De esta manera, es posible diseñar comportamientos individuales junto con escenarios de NPI, midiendo cómo se ve afectada la dinámica de la simulación y, por lo tanto, brindando información útil para realizar una evaluación rápida del potencial de las intervenciones combinadas, en las diferentes etapas de la epidemia. En este artículo describimos un modelo y una herramienta para experimentar con este tipo de análisis, considerando una serie de NPI ampliamente utilizadas, tales como distanciamiento físico, aislamiento de casos, cuarentena domiciliaria, encierro total, pruebas centinela, uso de tapabocas y una novedosa aplicación “zonal”, que permite aplicar estas intervenciones gradualmente a localidades o zonas separadas. La elección de las intervenciones o combinaciones más adecuadas para un territorio particular, dependerá en última instancia de las condiciones socioeconómicas y de salubridad, así como de una validación a gran escala de la viabilidad de los escenarios identificados preliminarmente mediante la herramienta.

Abstract Non-Pharmaceutical Interventions (NPI) are currently the only mechanism governments can use to mitigate the impact of the COVID-19 epidemic. Similarly, to the actual spread of the disease, the dynamics of the contention patterns emerging from the application of NPIs are complex and depend on interactions between people within a specific region as well as other stochastic factors associated to demographic, geographic, political and economical conditions. Agent-based models simulate microscopic rules of simultaneous interactions of multiple agents within a population in an attempt to reproduce the complex dynamics of the effect of the contention measures. In this way it is possible to design individual behaviors along with NPI scenarios, measuring how the simulation dynamics is affected and therefore, yielding rapid insights to perform a broad assessment of the potential of composite interventions at different stages of the epidemic. In this paper we describe a model and a tool to experiment with this kind of analysis, considering a number of widely-applied NPIs such as social distancing, case isolation, home quarantine, total lockdown, sentinel testing, mask wearing and a novel “zonal” enforcement requiring these interventions to be applied gradually to separated districts (zones). The choice of the most adequate interventions, or mixture of interventions, ultimately will depend on the socio-economic and health conditions of a particular territory and on further large-scale simulation and feasibility estimation of those scenarios yielding a potential mitigation impact, using the insights discovered with the simulation tool.

Case study of ethanol-water distillation in continuous and discontinuous operation and its simulation with cubic equations of state and activity models

Resumen La simulación del proceso de destilación binaria representa un problema interesante debido a la dinámica compleja del sistema, las interacciones termodinámicas en cada etapa de equilibrio y la interacción entre las corrientes internas y externas. En este trabajo se evalúa el funcionamiento y simulación de una torre de destilación continua y una de destilación discontinua. La simulación se realizó mediante los métodos McCabe-Thiele y riguroso, y empleando la ecuación de estado cúbica modificada Forero-Velázquez-Huron-Vidal (FVHV) propuesta inicialmente por Peng-Robinson y el modelo de actividad No-Random-Two-Liquid (NRTL). La simulación predijo la composición de los productos, el número de etapas y la etapa de alimentación. La torre de destilación cuenta con 9 etapas de equilibrio reales, por FVHV se calcularon 8 etapas y por NRTL 9, con ambos modelos se encontró que la etapa de alimentación óptima era el plato 7. En la torre de destilación discontinua se realizaron dos ensayos, con empaque tipo pall y sin empaque. Aunque la ecuación de estado FVHV tiene varias ventajas ya que todos los parámetros de las sustancias puras están generalizados en términos de propiedades termodinámicas en el punto crítico, la ecuación se correlaciona de forma acertada tanto para sustancias polares como no polares, pero en este caso el modelo NRTL presentó mejor ajuste en la composición, pero para el volumen del destilado ningún modelo representó la tendencia experimental. Se utilizó un complemento con Ms Excel® llamado homosolver para la solución del sistema de ecuaciones, para la solución de las ecuaciones en la torre de destilación discontinua se usó como método iterativo el método de Euler.

Abstract A simulation of a column distillation represents an interesting problem because of the complex dynamics of the system, thermodynamic interactions in each tray and interaction between internal and external currents. This work evaluates the operation and simulation of a continuous distillation tower (CDT) and discontinuous distillation tower (DDT). The simulation was performed using the McCabe-Thiele and rigorous methods and using the modified cubic state equation Forero-Velazquez-Huron-Vidal (FVHV) and the No-Random-Two-Liquid (NRTL) activity model. The simulation predicts the composition of distillate and of the bottoms, the number of trays and the feeding stage. The continuous distillation tower has 9 real equilibrium trays, for FVHV was 8 trays were calculated and for NRTL was 9 trays, with both models it was found that the optimal feeding trays was 7. In the case of DDT two trials were carried out, with pall type packaging and without packaging, although the equation FVHV has many advantages since all pure substances’ parameters are generalized in terms of the thermodynamic properties up to the critical point. The equation correlates fittingly substances polar and non-polar, the equation NRTL presented a better fit in the composition, but for the volume of the distillate any model represented the experimental trend. A complement with Ms Excel® called Homosolver was used for the solution of the system of equations, for the solution of the equations in instantaneous distillation the Euler's method was used as an iterative method.

Characterization of Electrospun Silk Fibroin Scaffolds for Bone Tissue Engineering: A Review

Resumen La fibroína de seda es un polímero natural obtenido del gusano Bombyx mori, que se ha utilizado en la ingeniería de tejidos óseos debido a sus propiedades de biocompatibilidad, adhesión, baja biodegradabilidad y resistencia a la tracción. El electrohilado es una técnica para desarrollar nanofibras, utiliza altos voltajes para convertir soluciones de polímeros en andamios nanoestructurados, con porosidad, buena relación entre el área superficial y el volumen. En esta revisión examinamos los parámetros de electrohilado en la morfología de la fibra, después del tratamiento de las fibras hiladas. Además, presentamos diferentes caracterizaciones fisicoquímicas de andamios de fibroína de seda electrohilada como morfológico (microscopia electrónica de barrido - SEM), estructura cristalina (espectroscopia de transformada infrarroja de Fourier - FTIR, difracción de rayos X- XRD), análisis térmico (calorimetría diferencial de barrido- DSC, análisis termogravimétrico - TGA) y propiedades mecánicas (resistencia a la tracción). Finalmente, presentamos una discusión concerniente a las potenciales aplicaciones e impactos de la fibroína de seda electrohilada en la ingeniería del tejido óseo y las tendencias futuras.

Abstract Silk Fibroin (SF) is a natural polymer obtained from the Bombyx mori silkworm. It has been used in bone tissue engineering thanks to its favorable biocompatibility, adhesion, low biodegradability, and tensile strength properties. Electrospinning is a technique to develop nanofibers. It uses high voltages to convert polymer solutions into porous nanostructured scaffolds with a good ratio between superficial area and volume. In this paper, we examine the effect of the electrospinning parameters on fiber morphology once the spun fibers have been treated. In addition, we present different physicochemical characterizations of electrospun SF scaffolds such as their morphology (via Scanning Electron Microscopic-SEM-), crystalline structure (via Fourier Transform Infrared-FTIR-spectroscopy and X-Ray Diffraction-XRD-), thermal characteristics (via Differential Scanning Calorimetry-DSC-and Thermogravimetric Analysis-TGA-), and mechanical properties (tensile strength). Finally, we discuss the potential applications and impacts of electrospun SF in bone tissue engineering and future research trends.