Ciencia en Desarrollo

Socioecological resilience in agricultural agro-ecosystems in Sumapaz Cundinamarca

Resumen Se evaluó la resiliencia socio-ecológica en 20 agro-ecosistemas en Sumapaz Cundinamarca mediante la tipificación de indicadores de Amenaza, Vulnerabilidad y Capacidad de respuesta, según las prácticas de base agroecológica que allí se implementan. Se utilizó el concepto de índice Holístico de Riesgo, para evaluar el nivel de resiliencia socio-ecológica bajo criterios biofísicos y socioeconómicos y el Test de Wilcoxon para contrastar diferencias entre sistemas agroecológicos y convencionales donde valores p < 0.05 muestran la diferencia. Por lo tanto, el grado de resiliencia se estimo a traves de 21 indicadores, se presentan 8 con valores > 1 que no favorecen condiciones de resiliencia y 13 ≤ 1 que son favorables. El índice de riesgo presenta sistemas agroecológicos con valores 3.1 ± 5.0 y convencionales con valores de 0.7 ± 1.9, lo que demuestra una alta vulnerabilidad. Se concluye que existe una transition hacia sistemas agroecológicos que reducen energía, recursos y resisten a perturbaciones y alteraciones de tipo antrópico.

Abstract This article evaluates the socio-ecological resilience in agro-ecosystems in the Province of Sumapaz, through the typification of indicators of threat, vulnerability and response capacity, according to the agro-ecological-based practices implemented there. The concept of the Holistic Risk índex was used to evaluate the level of socio-ecological resilience in 20 farmers under biophysical and socioeconomic criteria and the Wilcoxon Test contrasted differences between agroecological and conventional systems where p < 0.05 values show the difference. Therefore, the degree of resilience was estimated through 21 indicators, 8 are presented with values > 1 that do not favor resilience conditions and 13 ≤ 1 that are favorable. The risk index presents agro-ecological systems with values of 3.1 ± 5.0 and conventional values of 0.7 ± 1.9; which demonstrates high vulnerability. ít is concluded that there is a transition towards agroecological systems that reduce energy and resources and resist to perturbations and alterations of the anthropic type.

Control of Spodoptera Frugiperda using insecticides applied with drones and spray boom

Resumen En este estudio se evaluaron diferentes tratamientos y métodos de aplicación para el control de plagas en el cultivo de maíz. Se analizaron variables como el porcentaje de incidencia de la plaga, el grado de infección del cultivo según la escala DAVIS y el número de larvas a diferentes días de aplicación. Los resultados mostraron que los tratamientos con dosis de 200 cc/ha, ya sea aplicados mediante DRON o de forma convencional (Aguilón fumigador), fueron los más efectivos en términos de incidencia de la plaga y grado de infección del cultivo. A los 5 días de aplicación, se observó una disminución significativa en el número de larvas en los tratamientos con dosis de 200 cc/ha aplicados mediante DRON. Sin embargo, a los 7 y 10 días, se registró un incremento moderado en el número de larvas en todos los tratamientos. Además, se encontro que la aplicación mediante DRON permitió una mejor dispersion del producto y una mayor cobertura en el area tratada. Estos hallazgos resaltan la importancia de considerar la dosis y el método de aplicación para lograr un control eficaz de las plagas en el cultivo de maíz.

Abstract This study evaluated different treatments and application methods for pest control in corn cultivation. Variables such as the percentage of pest incidence, the level of crop infection according to the DAVIS scale, and the mimber of larvae at different days post-application were analyzed. The results showed that treatments with a dose of 200 cc/ha, whether applied by drone or conventionally (using the Aguilón sprayer), were the most effective in terms of pest incidence and crop infection level. At 5 days post-application, a significant decrease in the number of larvae was observed in treatments with a dose of 200 cc/ha applied by drone. However, at 7 and 10 days, a moderate increase in the number of larvae was recorded in all treatments. Additionally, it was found that drone application allowed for better product dispersion and greater coverage in the treated area. These findings emphasize the importance of considering both the dose and application method to achieve effective pest control in corn cultivation.

Evaluation of AIFT protocols with frozen vs chilled semen in Brahman Cattle

Resumen La presente investigación comparo los porcentajes de preñez al usar un semen congelado y semen refrigerado en un programa de monta estacional con insemination artificial a término fijo (IATF) en ganado Brahman. Se extrajo semen de un toro raza Brahman con fertilidad confirmada, características espermáticas identificadas y examen reproductivo completo. Se seleccionaron 140 vacas raza Brahman y se dividieron en dos Grupos cada uno de 70 vacas así: el Grupo 1 se insemino con semen congelado y el Grupo 2 se insemino con semen refrigerado. El semen congelado se colecto por electro eyaculado, evaluando sus características y conservándolo en nitrógeno líquido por 3 meses hasta su uso en el programa de IATF. El semen refrigerado, se colecto por electro eyaculado el día del programa del IATF, evaluando las características del semen, diluyéndolo y refrigerándolo hasta su uso en el IATF. El diagnóstico de la preñez se hizo 45 días post servicio por medio de palpación rectal y ultrasonografía, obteniendo un porcentaje de preñez del 41.42% con el semen congelado y del 60% con semen refrigerado. Se concluye que el semen refrigerado presento mejores características seminales y logro la mayor tasa de preñez.

Abstract This research compared pregnancy percentages when using frozen semen and chilled semen in a seasonal mating program with fixed term artificial insemination (AIFT) in Brahman cattle. Semen was collected from a Brahman bull with confirmed fertility, identified sperm characteristics, and complete reproductive examination. A total of 140 Brahman cows were selected and divided into two groups of 70 cows each as follows: group 1 was inseminated with frozen semen and group 2 was inseminated with refrigerated semen. The frozen semen was collected by electroejaculation, evaluating its characteristics and conserving it in liquid nitrogen for 3 months until its use in the AIFT program. The refrigerated semen was collected on the day of the AIFT program, evaluating the characteristics of the semen, diluting it and refrigerating it until its use in the AIFT. The pregnancy diagnosis was made 45 days post service by means of rectal palpation and ultrasonography, obtaining a pregnancy percentage of 41.42% with frozen semen and 60% with refrigerated semen. It was concluded that the refrigerated semen presented better semen characteristics and achieved the highest pregnancy rate.

Hygienic quality of informal sales of artisan fresh cheese in the públic market of Barranquilla, Colombia

Resumen El queso fresco artesanal es producido a partir de leche cruda bajo condiciones que favorecen la contaminación microbiana y comercializado en puntos de venta ubicados en la vía pública en los cuales se presentan deficiencias en las prácticas de higiene representando un riesgo de transmisión de enfermedades alimentarias. El objetivo de este estudio fue diagnosticar la calidad higiénica de ventas informales de queso fresco artesanal en el mercado público de Barranquilla. Se evaluaron 22 puestos de ventas aplicando un perfil sanitario basado en la Resolución 604 de 1993 del Ministerio de Salud. Se determino Escherichia coli y Staphylococcus aureus en muestras de queso. Se evidencio vestimenta inadecuada, ausencia de lavado de manos, presencia de animales, basuras en los alrededores, aguas estancadas y rompimiento de la cadena de frio en el almacenamiento. El 90.9 % y 100% de las muestras de queso presentaron valores aceptables para Escherichia coli y Staphylococcus aureus respectivamente.

Abstract Artisan fresh cheese is produced from raw milk under conditions that favor microbial contamination; this cheese is traded in points of sale located on public roads where there is a lack of food safety and hygiene practices resulting in a risk of foodborne diseases. The objective of this study was to diagnose the hygienic quality of informal sales of artisan fresh cheese in the public market of Barranquilla. 22 points of sale were evaluated using a health profile based on the Resolution 604 of 1993 issued by the Ministry of Health. Escherichia coli and Staphylococcus aureus were determined in the cheese samples. There was evidence of inadequate clothing, absence of hand washing, presence of animals, garbage in the surroundings, stagnant water and breaking in the cold chain in food preservation. 90.9 % and 100% of the cheese samples presented acceptable values for Escherichia coli and Staphylococcus aureus, respectively.

Zebrafish (Danio Rerio) as an In Vivo model for genotoxicity studies: evaluation of numerical chromosomal instability

Resumen Las actividades agrícolas, pecuarias y piscícolas que se desarrollan en Colombia han contribuido a la contaminación actual de las fuentes hídricas con plaguicidas, siendo este un problema ambiental en constante ascenso. Una de las fuentes hídricas con una alta tasa de contaminación es el lago Tota. Este lago ha sido catalogado como uno de los ecosistemas más amenazados del planeta por la red mundial de humedales. A pesar de los problemas ambientales que representa la contaminación de las fuentes hídricas en el país, existen muy pocos estúdios que investiguen el dano citogenética generado por la exposición a agentes tóxicos. A este respecto, un modelo biológico óptimo para la evaluación de los efectos genotóxicos por la exposición ocupacional o ambiental a plaguicidas lo constituye el pez cebra, debido a su sensibilidad a los contaminantes, sensibilidad evidenciada por el dano al material cromosómico. Considerando lo anterior, el objetivo de esta investigation fue estandarizar técnicas de citogenética de bandas (Bandeo GTG) y de citogenética molecular (Hibridacion In Situ por Fluorescencia - FISH), para su aplicación en estúdios de genotoxicidad utilizando como modelo in vivo, larvas de pez cebra (Danio rerio). El desarrollo de este estúdio permitió la estandarización de la técnica de Bandeo GTG para el conteo de cromosomas en larvas de pez cebra, así como la estandarización de la técnica FISH, importante en la evaluación de la inestabilidad cromosómica. La estandarización de técnicas de citogenética de bandas y de citogenética molecular en pez cebra, se constituye como una herramienta muy importante para la aplicación de modelos de estúdio in vivo que permitan evaluar el dano cromosomico generado por la exposición a agentes genotóxicos, incluidos los plaguicidas

Abstract The agricultural, livestock and fish farming activities carried out in Colombia have contributed to the current contamination with pesticides of water sources, this being a constantly rising environmental problem. One such water source with a high rate of contamination is Lake Tota. This lake has been listed as one of the most threatened ecosystems on the planet by the global network of wetlands. Despite the environmental problems that contamination of water sources represents in our country, there are very few studies that investigate the cytogenetic damage generated by exposure to toxic agents. In this regard, an optimal biological model for the evaluation of the genotoxic effects of occupational or environmental exposure to pesticides is the zebrafish, due to its sensitivity to contaminants, sensitivity evidenced by damage to chromosomal material. Considering the above, the aim of this study was to standardize banding cytogenetics (GTG Banding) and molecular cytogenetics (Fluorescence In situ Hybridization-FISH) techniques, for their application in genotoxicity studies using zebrafish (Danio rerio) larvae as an in vivo model. The development of this study allowed the standardization of the GTG banding technique for the chromosome count in zebrafish larvae, as well as the standardization of the FISH technique, important in the evaluation of chromosomal instability. The standardization of banding and molecular cytogenetics on zebrafish, constitutes a very important tool for the application of in vivo study models that allow evaluate the chromosomal damage generates by the genotoxic agent's exposure, including the pesticides.

Explorando el potencial antibacteriano de Platymiscium pinnatum

Resumen La resistencia a los antibióticos es una preocupación creciente a nivel mundial, lo que hace necesario explorar agentes antimicrobianos alternativos. Platymiscium pinnatum (Jacq), un árbol perteneciente a la familia Fabaceae, ha tenido tradicionalmente un valor medicinal, especialmente en forma de inñisiones de hojas para tratar infecciones de la piel y de los ojos. Este estudio profundiza en el potencial antibacteriano del extracto etanolico obtenido de la corteza de P. pinnatum. Utilizando el reconocido método de difusión en disco de agar Kirby-Bauer, se evaluó la actividad antibacteriana del extracto contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. Los resultados indicaron halos de inhibición en varias cepas Gram-positivas, siendo Staphylococcus aureus la que demostro la mayor susceptibilidad. Esto señala el potencial del extracto como agente terapéutico contra infecciones causadas por bacterias Gram-positivas. Por el contrario, la bioactividad del extracto fue comparativamente limitada contra cepas Gram-negativas prominentes, como E. coli y Pseudomonas aeruginosa. La actividad diferencial entre bacterias Gram-positivas y Gram-negativas se puede deber al modo de acción o los compuestos específicos dentro del extracto. Las distintivas propiedades antibacterianas del extracto de la corteza de P. pinnatum sugieren su potencial como fuente para el desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos. Estos hallazgos son cruciales para trazar el curso de futuros analisis fitoquímicos y estúdios para comprender los componentes bioactivos específicos responsables de los efectos observados.

Abstract Antibiotic resistance is a growing concern worldwide, necessitating the exploration of alternative antimicrobial agents. Platymiscium pinnatum (Jacq), a tree belonging to the Fabaceae family, has traditionally held medicinal value, particularly in the form of leaf infusions for treating skin and eye infections. This study delves into the antibacterial potential of the ethanolic extract obtained from the bark of P. pinnatum. Employing the renowned Kirby-Bauer agar diffusion method, the antibacterial activity of the extract against Gram-positive and Gram-negative bacteria was assessed. The results indicated inhibition zones in several Gram-positive strains, with Staphylococcus aureus showing the highest susceptibility. This points to the potential of the extract as a therapeutic agent against infections caused by Gram-positive bacteria. In contrast, the bioactivity of the extract was comparatively limited against prominent Gram-negative strains, such as E. coli and Pseudomonas aeruginosa. The differential activity between Gram-positive and Gram-negative bacteria may be due to the mode of action or specific compounds within the extract. The distinctive antibacterial properties of the P. pinnatum bark extract suggests its potential as a source for the development of new antimicrobial agents. These findings are cmcial in charting the course for future phytochemical analyses and studies to understand the specific bioactive components responsible for the observed effects.

Cereal Straw as a food supplement processed by solid-state fermentation

Resumen La fermentación en estado sólido es un proceso en el cual se aprovecha el metabolismo de bacterias acidolácticas principalmente para obtener productos alimenticios con mayor valor nutricional. Recientemente, se ha logrado potencializar sustratos con bajas composiciones nutricionales como residuos postcosecha haciéndolos más digestibles para los animales. Este estúdio tuvo como objetivo evaluar la utilidad de la fermentación en estado sólido, en la potencialización del valor nutricional del tamo de cereales y el efecto del tiempo y porcentaje de inclusión de este residuo en la fermentación. Para esto se prepararon dos dietas, una con el 10% de inclusión de tamo de cereales y otra con un 20%, se añadió papa, harina de alfalfa, premezcla mineral, urea, melaza, sulfato de sodio, carbonato de calcio y preparado microbiano enriquecido con bacterias acido lácticas (BAL). Los productos fueron sometidos a dos tiempos de fermentación (24 y 48 horas) a temperatura constante de 20°C. Se analizó el efecto del tiempo de fermentación y el porcentaje de inclusión del material vegetal fibroso en el pH, materia seca, humedad, proteína cruda, cenizas, extracto etéreo, fibra detergente neutra y acida, hemicelulosa, materia orgánica, digestibilidad in situ de la materia seca y microbiología. Después de 48 horas de fermentación se evidencio que un porcentaje de inclusión del 20 % favoreció la disminución del pH, el incremento del recuento de bacterias ácido lácticas, la cantidad de proteína cruda, cenizas y fibra detergente neutra, parâmetros que indican la calidad del producto alimenticio, digestibilidad y utilidad para ser suministrado como dieta a ovinos.

Abstract Solid state fermentation is a process in which the metabolism of lactic acid bacteria is used mainly to obtain food products with greater nutritional value. Recently, it has been possible to potentiate substrates with low nutritional compositions as pos-harvest residues, making them more digestible for animals. This study aimed to evaluate the usefulness of solid-state fermentation in enhancing the nutritional value of cereal straw and the effect of the time and percentage of inclusión of this residue in the fermentation. For this, two diets were prepared, one with 10% inclusión of cereal straw and another with 20%, potatoes, alfalfa flour, mineral premix, urea, molasses, sodium sulfate, calcium carbonate and microbial preparation enriched with lactic acid bacteria (LAB) were added. The products were subjected to two fermentation times (24 and 48 hours) at a constant temperature of 20°C. The effect of fermentation time and the percentage of inclusión of fibrous plant material on the pH, dry matter, humidity, crude protein, ash, ethereal extract, neutral and acid detergent fiber, hemicellulose, organic matter, in situ digestibility of the dry matter and microbiology were analyzed. After 48 hours of fermentation, it was evident that an inclusión percentage of 20 % favors a decrease in pH, and increase the count of lactic acid bacteria, the amount of crude protein, ash and neutral detergent fiber, parameters that indicate the quality of the food, digestibility and usefulness to be supplied as a diet to sheep.

Effects of Feedback Temperature on Reactivity

Resumen Diferentes simulaciones numéricas para el cálculo de la reactividad con efecto de temperatura de retroalimentación se presentan en este trabajo. Se considera la aproximación de la serie de Euler-Maclaurin con el segundo número de Bernoulli para discretizar la ecuación inversa de la cinética puntual. El efecto Doppler se considera con dependencia de la temperatura de retroalimentación, la cual se calcula recursivamente a partir de un valor inicial. Se realizan diferentes experimentos numéricos con diferentes pasos de cálculo, tiempos de simulación y formas de la densidad de la población de neutrones para validar el método propuesto.

Abstract This paper presents various numerical simulations to improve the calculation of nuclear reactivity while considering the effect of feedback temperature. The Euler-Maclaurin series approximation with the second Bernoulli number is used to discretise the inverse equation of point kinetics. Additionally, the Doppler effect is taken into account, considering its dependency on the feedback temperature, which is recursively calculated from an initial value. Several numerical experiments are conducted with different time steps, simulation times, and neutron population density distributions to validate the proposed method.

Modelo para la Detección y Eliminación de Ecos de Tierra en Radares Meteorológicos en Banda C

Resumen La labor de identificación de fenómenos climáticos mediante la utilización de mediciones de radar se ve notablemente dificultada por la presencia de interferencias provenientes del entorno terrestre. La presencia de objetos u obstáculos que causan desviaciones en el haz de radar resulta en la generación de ecos de alta intensidad que comprometen la integridad de las mediciones y vician al proceso de detección. En el contexto de este estúdio, se propone la consecución de un modelo concebido con la finalidad de discernir y catalogar las células contaminadas por ecos de tierra, procediendo posteriormente a la sustitución de los datos asociados a dichas células por information confiable y precisa. El enfoque de detección de ecos no deseados se materializa mediante un algoritmo basado en el análisis de diversas variables polarimetrías, que posibilitan la discrimination efectiva de las señales pertinentes a fenómenos climáticos gemirnos de aquellas que se encuentran contaminadas por perturbaciones terrestres, permitiendo así una identificación y evaluación precisa de los eventos meteorológicos en cuestión. La tarea de identificar ecos terrestres puede servir como una herramienta eficaz para mejorar la detección de fenómenos meteorológicos, aportando beneficios significativos a un país como el nuestro, donde los eventos climáticos periódicos pueden ocasionar danos tanto económicos como sociales.

Abstract The task of identifying climatic phenomena through radar measurements is significantly hindered by the presence of interferences originating from the terrestrial environment. The existence of objects or obstacles causing deviations in the radar beam results in the generation of high-intensity echoes that compromise the integrity of the measurements and distort the detection process. In the context of this study, the attainment of a model is proposed, conceived with the purpose of discerning and categorizing cells contaminated by ground echoes, subsequently proceeding to replace the data associated with these cells with reliable and accurate information. The approach to unwanted echo detection is realized through an algorithm based on the analysis of various polarimetric variables, which enable the effective discrimination of signals relevant to genuine climatic phenomena from those tainted by terrestrial disturbances, thus allowing for a precise identification and assessment of the meteorological events in question. The task of identifying ground echoes can serve as an effective tool to enhance the detection of meteorological phenomena, providing significant benefits to a country like ours, where periodic weather events can cause both economic and social damages.

Detailed description and comparative analysis of techniques for tracking the maximum power point of solar panels using OpenModelica

Resumen Este artículo explica, implementa, analiza y compara el rendimiento de las siguientes técnicas para el seguimiento del punto máximo de potencia (MPTT por sus siglas en ingles) de un panel solar: 1) Perturbación y Observación (P&O), 2) tension constante, 3) escalado simple, y 4) conductancia incremental. La description detallada de cada técnica se presenta como primera contribución del trabajo, para que los estudiantes de ingeniería y los ingenieros puedan comprenderlas mas facilmente y ver sus ventajas e inconvenientes. Las técnicas se implementaron en OpenModelica, donde se simula un panel solar comercial controlado por un convertidor Boost. OpenModelica dispone de dos bloques MPPT basados en el algoritmo clasico P&O, por lo que se crearon bloques con los algoritmos de las otras técnicas como segunda contribución del artículo. Los resultados de la simulación muestran que la técnica de voltaje constante tiene el peor rendimiento, es lenta y su eficiencia cae considerablemente con los cambios de temperatura, por lo que no se recomienda su uso; mientras que la técnica de conductancia incremental presenta el mejor rendimiento con los cambios de irradiancia y temperatura.

Abstract This paper explains, implements, analyzes and compares the performance of the following techniques for Maximum Point Power Tracking (MPPT) of a solar panel: 1) Perturbation and Observation (P&O), 2) constant voltage, 3) simple scaling, and 4) incremental conductance. The detailed description of each technique is presented as the first contribution of the paper, so that engineering students and engineers can more easily understand them and see their advantages and disadvantages. The techniques were implemented in OpenModelica, where a commercial solar panel controlled by a Boost converter is simulated. OpenModelica has two MPPT blocks based on the classical P&O algorithm, therefore, blocks with the algorithms of the other techniques were created as the second contribution of the article. Simulation results show that the constant voltage technique has the worst performance, it is slow, and its efficiency drops considerably with temperature changes, so its use is not recommended; while the incremental conductance technique presents the best performance with irradiance and temperature changes.

Non-local ring embedded in a direct product of fields

Resumen En este artículo estudiamos la inmersión de R, un anillo conmutativo con unidad no local, en un producto directo de cuerpos. En el producto de los cuerpos cocientes de R dados por sus ideales maximales. El homomorfismo φ de R en el producto directo de cuerpos cocientes está definido por la propiedad universal del producto y su nucleo es Kerφ = (R), donde (R) es el radical de Jacobson de R. Si (R) = {0}, el homomorfismo es inyectivo en el caso infinito, y en el caso finito probaremos que φ es un isomorfismo. Además, consideramos el caso donde R es un anillo total de fracciones con un número finito de ideales maximales y mostraremos que el homomorfismo de R en el producto de sus localizados es inyectivo. Más aún, si R es de la forma ℤn, con n ≠ 0, o R es un K-algebra finita, con K un cuerpo, tenemos que este homomorfismo es un isomorfismo.

Abstract In this paper we study the immersion of a non-local commutative ring with unity R into a direct product of fields. In the product of quotient fields defined by the maximal ideals of R. The ring homomorphism φ from R into direct product of quotient fields is defined by the universal property of the direct product. Let Kerφ be the kernel of φ, then Kerφ = (R), where (R) is the Jacobson radical of the ring R. If (R) = {0}, the ring homomorphism is injective in the infinite case and in the finite case, we will proof φ is an isomorphism. In addition, we consider R a total ring of fractions with finite mimber of maximal ideals and show that the ring homomorphism from R into a direct product of localizations is injective. Even more, if R have the form ℤn, with n ≠ 0, or R is a finite dimensional K-algebra with K a field, we have that this ring homomorphism is an isomorphism.

Caracterización del modelo de circuito de reactores de derivación utilizando un modelo de programación no lineal

Resumen Esta investigation presenta el desarrollo de un modelo de optimización para estimar parámetros para compensadores de potencia reactiva en redes de media tension utilizando reactores. El modelado matemático propuesto pertenece a la familia de modelos de programación no lineal. El modelo matemático propuesto considera multiples medidas con respecto al voltaje aplicado en las terminales del reactor, así como datos con respecto al comportamiento de la potencia activa, reactiva y la corriente de entrada. La función objetivo considerada correspondió a la minimization del error cuadrático medio entre las variables medidas y calculadas. Para resolver el modelo de optimización propuesto se emplea el software General Algebraic Modeling System (GAMS). Los resultados numéricos en dos reactores con capacidades nominales de compensación de alrededor de 2 y 6.75 Mvar, operados con 14 y 25 kV, demuestran la efectividad del modelo de optimización propuesto para caracterizar el circuito eléctrico de estos dispositivos de compensación. En la solution del modelo de optimización propuesto con funciones objetivo menores a 1 x 10-10 se emplearon diferentes algoritmos de programación no lineal disponibles en GAMS, lo que confirma que las variables medidas y calculadas tienen el mismo comportamiento numérico, lo que permite concluir que el circuito caracterizado refleja el comportamiento eléctrico esperado de los reactores bajo diferentes voltajes de entrada.

Abstract This research presents the development of an optimization model to estimate parameters for reactive power compensators in medium voltage networks using reactors. The proposed mathematical modeling belongs to the family of nonlinear programming models. The proposed mathematical model considers multiple measures regarding applied voltage in terminals of the reactor as well as data regarding active and reactive power behavior and input current. The objective function considered corresponded to the minimization of the mean square error between the measured and calculated variables. To solve the proposed optimization model is employed the General Algebraic Modeling System (GAMS) software. Numerical results in two reactors with nominal compensation capabilities of about 2 Mvar and 6.75 Mvar, operated with 13, and 25 kV, demonstrate the effectiveness of the proposed optimization model to characterize the electrical circuit of these compensation devices. Different nonlinear programming algorithms available in GAMS were employed in the solution of the proposed optimization model with objective functions lower than 1 x 10-10, which confirms that the measured and calculated variables have the same numerical behavior, which allows concluding that the characterized circuit reflects the expected electrical behavior of the reactors under different voltage input.

On refined neutrosophic stochastic process

Abstract In this paper, we use the notion of crisp stochastic process and refined neutrosophic theory to define the concept of refined neutrosophic stochastic process. This project came to us due to the necessity to study randomness on neutrosophic theory taking the idea that in real world indeterminacy is around it. Besides, we choose refined neutrosophic theory since there are several indeterminacy situations in one problem. Throughout the paper, we present some important results and define the concept of n-dimensional AHisometry for defining some results on refined neutrosophic process.

Control Evaluation for a Boost Converter via the PI-PBC & IOC-PI Theories for Voltage Support in Linear Loads: Numerical validations in PSIM, PLECS, and MATLAB/Simulink

Abstract This paper presents a comparison of the voltage and current dynamic responses for the Boost converter in three different simulation software, namely PSIM, PLECS, and MATLAB/Simulink, while using two types of nonlinear controllers. The utilized controller designs are (i) proportional-integral passivity-based control (PI-PBC) and (ii) inverse optimal control with PI action (IOC-PI). The main advantage of the PI-PBC and IOC-PI controllers is that both ensure the stable operation of the converter via Lyapunov's stability theory. In addition, in both controllers, integral action enables the elimination of non-modeled dynamics in the converter by allowing it to reach the reference with minimal stabilization times. The results showed that, despite the fact that all utilized simulation software applications had their advantages, the one with the best dynamic response for both nonlinear controls was PSIM. Moreover, it is easier to use for someone who has never worked with a simulation environment. The main objective of this research was to compare simulation software and find the most suitable environment for evaluating and implementing nonlinear control with regard to power electronic converter applications.

Resumen Este artículo presenta una comparación de las respuestas dinámicas de voltaje y corriente en el convertidor Boost en tres software de simulación diferentes, a saber: PSIM, PLECS y MATLAB/Simulink, utilizando dos tipos de controladores no lineales. Los diseños de controlador utilizados son (i) el control basado en pasividad integral proporcional (PI-PBC) y (ii) el control optimo inverso con acción PI (IOC-PI). La principal ventaja de los controladores PI-PBC e IOC-PI es que ambos aseguran el funcionamiento estable del convertidor a través de la teoría de estabilidad de Lyapunov. Además, en ambos controladores, la acción integral permite eliminar dinámicas no modeladas en el convertidor al permitirle alcanzar la referencia con tiempos mínimos de estabilización. Los resultados mostraron que, a pesar de que todos los software de simulación que se utilizaron tenían sus ventajas, el que presento una mejor respuesta dinámica para ambos controles no lineales fue PSIM. Además, es más sencillo de utilizar para alguien que nunca haya trabajado con un entorno de simulación. El objetivo principal de esta investigación fue comparar algunos software de simulación y encontrar el entorno más adecuado para la evaluación e implementación del control no lineal en aplicaciones de convertidores electrónicos de potencia.

Comparison of some estimations of Kendall's т for interval-censored bivariate data

Resumen Los datos de falla bivariados son comunes en estudios de confiabilidad y supervivencia, donde la estimación de la fuerza de dependencia es a menudo un paso importante en el análisis de los datos. En la literatura, se ha establecido que los coeficientes de correlación miden la relación lineal entre dos variables, pero también pueden existir relaciones no lineales fuertes entre ellas. El coeficiente de concordancia т de Kendall se ha convertido en una herramienta útil para el análisis de datos bivariados, la cual es usada en pruebas no paramétricas de independencia y como una medida complementaria de asociación. En el análisis de datos de confiabilidad, hay un fenómeno que ocurre cuando el valor de las observaciones se conoce parcialmente, lo cual se conoce como censura. En este trabajo, se comparan vía simulation dos métodos de estimación del т de Kendall, una de ellas suponiendo normalidad en las distribuciones marginales y ajustandolas individualmente, y la otra basada en cópulas (Gaussiana y Clayton), donde los datos bivariados están censurados a intervalo. La comparación se hace mediante el error cuadrático medio y la mediana de la desviación absoluta. Los resultados muestran que el método basado en la aproximación cópula produce en general estimaciones mas precisas que el método de ajuste individual de las marginales.

Abstract Bivariate failure data are common in reliability and survival studies, where estimation of dependency is often an important step in data analysis. In the literature, it known that the correlation coefficients measure the linear relationship between two variables, but strong non-linear relationship can also exist between them. Kendall's т concordance coefficient has become a useful tool for bivariate data analysis, which is used in nonparametric tests of independence and as a complementary measures of association. In the analysis of reliability data, there is a phenomenon that occurs when the value of the lifetime is partially known, which is known as censoring. In this paper, two estimation methods of Kendall's т are compared via simulation, one of them assuming normality in marginal distributions and adjusting them individually and the other based on cópulas (Gaussian and Clayton), where the bivariate data are interval censored. The comparison is made using the mean squared error and the median absolute deviation. The results show that the method based on the cópula approximation generally produces more precise estimates than the method of individual adjustment of the marginals.

A note on zeros of orthogonal polynomials generated by canonical transformations

Abstract In this work, the behavior of zeros of orthogonal polynomials associated with canonical spectral transformations of weight functions on [0, ∞) is studied. Namely, by means of standard techniques, we obtain interlacing properties for zeros associated with some particular cases of rational and Christoffel transformations.

Resumen En este trabajo se estudia el comportamiento de ceros de polinomios ortogonales asociados a transformaciones espectrales canónicas de funciones de peso sobre [0,∞). A saber, mediante técnicas estandar, obtenemos propiedades de entrelazado para ceros asociados a algunos casos particulares de transformaciones racionales y de Christoffel.

Application of the Two-sided difference quotient in the solution of nonlinear Ill-posed

Resumen Cuando utilizamos una discretization por diferencias finitas para solucionar ecuaciones diferenciales, encontramos problemas en la frontera del dominio de la solución; si además la solución está inmersa en un problema inverso mal puesto, podemos encontrar soluciones muy malas. En este artículo aplicamos una discretización del cociente de diferencias de dos lados para resolver un problema elíptico auto adjunto inverso mal puesto [1]. Mostraremos algunos ejemplos numéricos que muestran la efectividad de este método y usaremos técnicas de molificación para suavizar las soluciones

Abstract When we use a discretization by finite differences, to solve differential equations we find problems at the border of the domain of the solution. If the solution is also immersed in a ill-posed inverse problem; we can find very bad solutions. In this paper we apply a discretization of two - sided difference quotients method to solve Ill-posed inverse self-adjoint elliptic problem [1]. Some numerical examples showing the effectiveness of this method and we will use mollification techniques to smooth the solutions.

A review of one-dimensional Zariski geometries

Resumen En este artículo, realizamos una revision de las geometrías de Zariski de dimension uno. Comenzamos con una breve retrospectiva de conceptos clave en teoría de modelos y su evolución histórica. Luego, introducimos conceptos en geometría algebraica, explorando la intersection con la teoría de modelos para motivar la teoría de modelos geométrica. Destacamos la Conjetura de Tricotomía de Zilber y como la refutación de Hmshovski condujo a Zilber y Hmshovski a aislar la clase de estructuras donde la conjetura tiene validez, dando origen a las geometrías de Zariski. Concluimos presentando los resultados obtenidos por Zilber y Hmshovski en los 90s y ofrecemos una revision bibliográfica actualizada del tema.

Abstract In this article, we present a comprehensive review of Zariski geometries of dimension one. We begin with a brief retrospective of key concepts in model theory and its historical evolution. Subsequently, we introduce concepts in algebraic geometry, exploring their intersection with model theory to establish geometric model theory. We emphasize Zilber's Trichotomy Conjecture and how Hmshovski's refutation led Zilber and Hmshovski to isolate the class of structures where the conjecture holds, giving rise to Zariski geometries. We conclude by presenting the results obtained by Zilber and Hmshovski in the 90s and provide an updated bibliographic review of the topic.

Sulfonated-cellulose as catalysts for the efficient conversion of levulinic acid into ethyl levulinate

Abstract This study highlights the use of cellulose sulfuric acid as a heterogeneous, reusable catalyst derived from biomass (Cortaderia Selloana) for synthesizing ethyl levulinate through catalytic esterification of levulinic acid with ethanol. The effects of temperature, catalyst loading, and the molar ratio of ethanol: levulinic acid on the yield of ethyl levulinate were studied to optimize production. A yield of 95 % was achieved at 16 hours, 80 °C, and a molar ratio of 3:1 of ethanol: levulinic acid. These results demonstrate that obtaining high yields of ethyl levulinate is feasible using a biomass-derived catalyst.

Resumen Este estudio destaca el uso de ácido sulfúrico de celulosa como catalizador heterogéneo y reutilizable derivado de biomasa (Cortaderia Selloana) para sintetizar levulinato de etilo mediante esterificación catalítica de ácido levulínico con etanol. Se estudiaron los efectos de la temperatura, la carga del catalizador y la relación molar de etanol:ácido levulínico sobre el rendimiento de levulinato de etilo para optimizar la production. Se logro un rendimiento del 95 % a las 16 horas, 80 °C y una relación molar de 3:1 de etanol: ácido levulínico. Estos resultados demuestran que es factible obtener altos rendimientos de levulinato de etilo utilizando un catalizador derivado de biomasa.

Antioxidant activity of non-psychoactive cannabis varieties from North Cauca, Colombia

Abstract The present study aims to publicize the chemical composition and possible medicinal potential of varieties of non-psychoactive cannabis grown in the department of Cauca. Cannabinoids were identified and quantified by high-performance liquid chromatography coupled to an ultraviolet detector (HPLC/UV) for the analysis of the flower, and gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS) for the analysis of the ethanolic extracts and content terpenes. Phenols were quantified by reaction with the Folin & Ciocalteau reagent; for the determination of flavonoids and anthraquinones, the extracts were treated with AlCl3. Finally, to determine the antioxidant activity, three methods were used: DPPH, ABTS and FRAP. It was possible to determine that varieties A and B contained percentages of total tetrahydrocannabinol (THC) less than 1 % and percentages of total cannabidiol (CBD) between 9-15 %. In the ethanolic extracts concentrations (w/w) of CBD were reached in varieties A and B, of 10% and 13.7 %, respectively. Nine terpenes from sample A and seven from sample B were identified and quantified, with β - caryophyllene being the most abundant in both. Considering that there is evidence in the literature that the CBD/THC ratio influences biological activity, ethanolic extracts of varieties A and B are expected to have moderate to low antioxidant activity, which, according to some researchers, it may be associated with the neuroprotective effect, which may be favored by the presence of β - caryophyllene.

IoT-supported automated system for water quality monitoring in aquaponic systems

Resumen El programa nacional de ciencia, tecnología e innovación en ciencias agropecuarias, plantea la implementation de sistemas de innovación eficientes y sostenibles alternos a las prácticas tradicionales de piscicultura. En acuaponía no se ha logrado implementar sistemas automatizados de monitoreo de control de calidad de agua, debido a los altos costos y la desinformación que se crea alrededor de nuevas tecnologías, como lo es el internet de las cosas (IoT). Es así, que este trabajo tuvo como propósito implementar un prototipo soportado en IoT y energizado por energía fotovoltaica para el monitoreo de oxígeno disuelto (OD), solidos disueltos totales, (SDT) temperatura de agua (TA), temperatura ambiente (T Am ) y pH, en la puesta en marcha de un sistema acuapónico a mediana escala en el municipio de Lengupa- Boyacá. La arquitectura del hardware se realizo usando una tarjeta de Arduino, placa electrónica basada en el microprocesador Atmega2560 y una fuente de energía fue apoyada por panel solar fotovoltaico. Los resultados muestran que es posible implementar prototipos soportados en la IoT y alimentados por energía fotovoltaica para el monitoreo de OD, humedad, TA, SDT, TAm y pH en sistemas acuapónicos. La toma y visualización de datos en tiempo real, podría contribuir en la toma oportuna de decisiones.

Abstract The national program for science, technology and innovation in agricultural sciences proposes the implementation of efficient and sustainable innovation systems alternatives to traditional fish farming practices. In aquaponics, it has not been possible to implement automated water quality control monitoring systems, due to the high costs and the misinformation that is created around new technologies, such as the Internet of Things (IoT). Thus, the purpose of this work was to implement a prototype supported by IoT and energized by photovoltaic energy for the monitoring of dissolved oxygen (DO), total dissolved solids, (SDT), water temperature (TA), ambient temperature (TAm) and pH, in the implementation of a medium-scale aquaponic system in the municipality of Lengupa-Boyaca. The hardware architecture was carried out using an Arduino card, an electronic board based on the Atmega2560 microprocessor and a power source was supported by a photovoltaic solar panel. The results show that it is possible to implement prototypes supported by the IoT and powered by photovoltaics for the monitoring of DO, humidity, TA, SDT, (TAm), and pH in aquaponic systems. The collection and visualization of data in real time could contribute to timely decision making.

Cassava and plantain residues as a source of fermentable sugars

Resumen Los residuos de yuca y plátano son biomasas lignócelulosicas, con potencial de revalorización mediante esquemas de biorrefinación basados en procesos fermentativos. La producción de azucares es la etapa previa al proceso de fermentation, de allí su importancia en estudiarlas. En este trabajo previa caracterización de cascaras de yuca (CY) y cascaras de plátano (CP), se realizó un pretratamiento químico, con el fin de evaluar su efectividad en la obtención de azucares reductores totales (ART). Se planteó un diseño de experimentos factorial 23, cuyos factores fueron: tipo de hidrólisis (acida, alcalina), concentración del agente hidrolizante (1, 2%v/v) y tiempo de reacción (30, 60 min). El mayor contenido de ART para la CP fue de 2.35 g/L y se obtuvo al trabajar con 1 % de NaOH. En la CY se alcanzó una concentración de ART de 1.95 g/L al usar H 2 SO 4 al 2 %. Para ambos residuos, los mejores resultados se encontraron con un tiempo de reacción de 60 minutos. A traves del ANOVA se conoció que los factores por sí solos, no ejercen influencia significativa sobre la producción de ART, aunque se demostro que existe interacción entre estos. La relación que existe entre los métodos de pretratamiento empleados en la producción de ART, es un paso preliminar a procesos fermentativos a traves de los cuales es posible obtener una variedad de bioproductos vía biotecnológica.

Abstract Cassava and bannana residues are lignocellulosic biomass, with potential for revaluation through biorefining schemes based on fermentative processes. The prodution of sugars is the stage prior to the fermentation process, hence its importance in studying them. In this research, previous characterization of cassava peels (CY) and banana peels (CP), a chemical pretreatment was carried out, in order to evaluate its effectiveness in obtaining total reducing sugars (ART). A 23 factorial design of experiments was proposed, whose factors were: type of hydrolysis (acid, alkaline), concentration of the hydrolyzing agent (1.2% v/v) and reation time (30, 60 min). The highest ART content for the CP was 2.35 g/L and was obtained by working with 1 % NaOH. In CY, an ART concentration of 1.95 g/L was reached when using 2% H2SO4. For both residues, the best results were found with a reation time of 60 minutes. Through the ANOVA it was known that the factors by themselves do not exert a significant influence on the prodution of ART, although it was shown that there is an interation between them. The relationship that exists between the pretreatment methods used in the prodution of ART, is a preliminary step to fermentative processes through which it is possible to obtain a variety of bioproducts via biotechnology.

Equilibrium and thermodynamics of Chromium (VI) adsorption on inert biomasses of Dioscorea rotundata and Elaeis guineensis

Abstract Adsorption equilibrium on bioadsorbents was studied, and fitted to Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isothermal models, using yam peels (YP) and oil palm wastes (OPW) as bioadsorbents in the removal of hexavalent chromium present in aqueous solution, in a batch system, evaluating the effect of temperature, adsorbent dose and particle size on the process. Thermodynamic parameters were estimated by the Van't Hoff graphical method. It was found that the highest adsorption capacity was obtained at 0.03 g of adsorbent, 55 °C and 0.5 mm of particle size. The equilibrium of adsorption on OPW is described by Langmuir and Freundlich isotherms, while that of YP by Dubinin- Radushkevich's model, indicating the adsorption is given by the ion exchange between the active centers and the metallic ion. The thermodynamic study determined that the elimination of YP is endothermic, irreversible, and not spontaneous and that for OPW it is exothermic, spontaneous at low temperatures, and irreversible.

Resumen El equilibrio de adsorción en bioadsorbentes fue estudiado y ajustado a los modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich y Dubinin-Radushkevich, usando cascaras de name (YP) y residuos de palma de acete (OPW) como bioadsorbentes en la remoción de cromo hexavalente presente en soluciones acuosas en sistema por lotes, evaluando el efecto de la temperatura, dosis de adsorbente y tamaño de partícula sobre el proceso. Los parâmetros termodinámicos fueron estimados mediante el método gráfico de Van't Hoff. Se encontro que la maxima capacidad de adsorción se obtuvo al usar 0.03 g de adsorbente, 55 °C y 0.5 mm de tamaño de partícula. El equilibrio de adsorción sobre OPW fue descrito por las isotermas de Langmuir y Freundlich, mientras que sobre YP por el modelo de Dubinin-Radushkevich, indicando que la adsorción se da por intercambio iónico entre los centros activos y el ion metálico. El estudio termodinámico estimo que la eliminación sobre YP es endotérmico, irreversible y no espontaneó, y el proceso sobre OPW es exotérmico, espontaneó a baja temperatura e irreversible.

Exploitation of Cannabis sativa stems by thermochemical pretreatment and enzymatic hydrolysis

Resumen Cannabis sativa es una planta ampliamente utilizada en Colombia para propósitos medicinales, lo cual requiere solamente el uso de su flor, generando altas cantidades de tallos residuales. En este estudio, tallos de Cannabis se pretrataron con hidróxido de sodio y con ácido sulfúrico diluidos y su efecto se analizó por espectroscopia de infrarrojo (FTIR-ATR). Los sólidos remanentes se llevaron a hidrólisis enzimática usando dos mezclas enzimáticas comerciales: Celluclast 1.5 L y Cellic CTec3; se hizo seguimiento a la producción de azúcares reductores. Los pretratamientos removieron hemicelulosa y lignina, evidenciado por la reducción en las señales en 1734, 1540 y 1240 cm-1. También ocasionaron un incremento en la cristalinidad de la celulosa. Ambos pretratamientos lograron aumentar la producción de azúcares en la hidrólisis con las dos enzimas trabajadas. Aunque el pretratamiento alcalino fue mucho más efectivo que el ácido y permitió producir hasta 28.59 mg/mL de azúcares con Celluclast 1.5 L y 24.94 mg/mL con Cellic CTec3. El mezclar estas enzimas, usarlas de forma secuencial, o incrementar la carga enzimática no tuvo un efecto sobre la concentration final de azúcares alcanzada.

Abstract Cannabis sativa is a widely used plant in Colombia with medicinal purposes, for which its flower is used, generating high amounts of waste stems. In this study, Cannabis stems were pretreated with diluted sulfuric acid and sodium hydroxide and its effect was analyzed by infrared spectroscopy (FTIR-ATR). Remaining solids were submitted to enzymatic hydrolysis using commercial enzymatic mixtures: Celluclast 1.5 L and Cellic CTec3; production of reducing sugars was followed. Pretreatments removed hemicellulose and lignin, as evidence by the reduction in signals at 1734, 1540 and 1240 cm-1. Increase in cellulose crystallinity was also occasioned. Both pretreatments managed to increase reducing sugars production with the two enzymes used. Although, alkaline pretreatment was much more effective than acid pretreatment and allowed to produce up to 28.59 mg/mL. of reducing sugars with Celluclast 1.5 L and 24.94 mg/mL with Cellic CTec3. Mixing these two enzymes, using them sequentially, or increasing enzyme loading did not have and effect on the reached final concentration of reducing sugars.