TecnoLógicas

Artificial Intelligence: Current Perspectives and Alternative Paths

Numerical Study of Critical Recirculation Ratio for Achieving Unconditional MILD Combustion

Abstract Moderate or Intense Low Oxygen Dilution (MILD) combustion is a regime in which fuels burn in a distributed reaction zone generating ultra-low emissions and no visible flame front. Also known as flameless combustion, it can be achieved by recirculating flue gases into the reaction zone. A recirculation factor based on the mass recirculated is used to characterize a flameless regime. However, the original definition of MILD is based on the temperature levels of a reactor. This work connects both criteria by introducing a parameter called recirculation ratio derived theoretically from a mass balance. The ratio was numerically calculated by simulating a network of perfectly stirred reactors and performing an energy balance using open-source software. This methodology was validated against experimental and simulated data from the literature. Simulations were carried out for methane, ethane, propane, and hydrogen under adiabatic conditions and equivalence ratios from 0.6 to 1. Results indicate that a critical recirculation ratio is required for establishing unconditional MILD combustion, which changes with fuel type and equivalence ratio. In all cases studied, the critical ratio diminishes as the equivalence ratio is reduced. Hydrogen and methane require the highest and lowest critical ratio, respectively. Results suggest that externally diluting hydrogen with carbon dioxide could potentially reduce recirculation requirements for MILD combustion.

Resumen La combustión moderada o intensa con bajo contenido de oxígeno por dilución (MILD) es un régimen en el cual el combustible se quema en una zona distribuida generando emisiones ultra bajas y sin un frente de llama visible. También conocida como combustión sin llama, se puede obtener por recirculación de gases de combustión en la zona de reacción. Un factor de recirculación basado en la masa recirculada es utilizado en la práctica para caracterizar el régimen sin llama. Sin embargo, la definición original de la combustión MILD se basa en los niveles de temperatura de un reactor. El objetivo de este trabajo consistió en conectar ambos criterios al introducir un parámetro llamado relación de recirculación, el cual es derivado teóricamente de un balance de masa. Esta relación fue calculada numéricamente simulando una red de reactores perfectamente mezclados y realizando un balance de energía utilizando software de código abierto. Esta metodología fue validada contra experimentos y simulaciones reportadas en la literatura. Se realizaron simulaciones para metano, etano, propano e hidrógeno bajo condiciones adiabáticas y dosados entre 0.6 y 1. Los resultados mostraron que existe una relación de recirculación crítica requerida para establecer combustión MILD incondicional, la cual cambia con el combustible y el dosado. En todos los casos estudiados, la relación crítica disminuye a medida que se reduce el dosado. El hidrógeno y el metano requieren la más alta y la más baja relación critica, respectivamente. Los resultados para el hidrógeno sugieren que la dilución externa con dióxido de carbono puede reducir los requerimientos de recirculación para la combustión MILD.

Characterization of Processes in the Cacao (Theobroma Cacao L) Production at Small Scale in the Municipality of Guamal, Colombian Piedemonte Llanero

Resumen La producción de cacao es una de las alternativas productivas en la región del Piedemonte llanero. El proceso de cultivo y beneficio del cacao es fundamental para las familias campesinas, el cual se realiza de manera tradicional. En zonas rurales de municipios productores de la región se evidencia el uso de diferentes sistemas tradicionales, donde el cultivo del cacao cumple un rol fundamental en la resiliencia de los pequeños cacaocultores, desde el punto de vista social y económico. Sin embargo, son escasas las investigaciones sobre los procesos de beneficio de cacao en pequeña escala. El objetivo de la presente investigación fue caracterizar el proceso de beneficio del cacao en producción a pequeña escala del municipio de Guamal, en el Piedemonte llanero de Colombia, teniendo en cuenta las etapas de: cosecha, fermentación, secado y almacenamiento. La información se recolectó mediante la aplicación de entrevistas semiestructuradas, las cuales se llevaron a cabo en las unidades productivas de la zona rural del municipio con un cultivo de cacao menor a cuatro hectáreas, denominados pequeños productores. Los principales resultados mostraron que los pequeños agricultores cuentan con mezclas de variedades en sus cultivos, identificándose un total de ocho variedades o clones; se encontró, además, dos sistemas de fermentación: cajón de madera (82 %) y lona plástica (18 %); tres sistemas de secado: marquesina (64 %), casa Elba (29 %) y lona plástica (7 %). Asimismo, se halló que la fuerza laboral recae sobre los adultos mayores y las mujeres, y en algunas unidades productivas realizan procesos de trasformación de derivados del cacao como: bebidas alcohólicas, nibs de cacao, chocolate de mesa y compostaje. No se evidencia preocupación por la calidad final del grano, debido a que no existe un precio diferencial por implementar buenas prácticas poscosecha.

Abstract Cocoa production is one of the productive alternatives in the Piedemonte Llanero region, the process of cultivation and processing of cocoa is essential for farming families and is carried out in a traditional way, in rural areas of producing municipalities in the region there is evidence of the use of different traditional systems, cocoa cultivation plays a key role in the resilience of small cocoa farmers, from the social and economic point of view, however, there is little research on the processes of cocoa processing on a small scale. The objective of this research was to characterize the process of cocoa processing in small-scale production in the municipality of Guamal, Meta, Colombia, taking into account the stages of harvesting, fermentation, drying and storage. The information was collected through the application of semi-structured interviews, which were carried out in the productive units of the rural area of the municipality with a cocoa crop of less than 4 hectares, called small producers. The main results showed that small farmers have mixtures of varieties in their crops, identifying a total of eight varieties or clones. Additionally, two fermentation systems were found: wooden boxes (82 %) and plastic sheets (18 %). Three drying systems were also identified: shade structures (64 %), Elba house (29 %), and plastic sheets (7 %). It was also found that the labor force relies on older adults and women, and some productive units carry out processing of cocoa derivatives such as alcoholic beverages, cocoa nibs, table chocolate, and composting. There is no evidence of concern for the final quality of the beans, as there is no differential price for implementing good post-harvest practices.

Risk Assessment of Heavy Metals in Acid Soils Collected from Different Agricultural Systems in the Piedemonte Llanero in Colombia

Abstract Agricultural soils may become polluted by heavy metals as a result of receiving a significant amount of pollutants from different sources of land applications, such as fertilizers, animal manure, sewage sludge, pesticides, and wastewater irrigation. Given that information on the distribution of heavy metals (HMs) in the Piedemonte Llanero of Colombia is still quite limited, the main objectives of this work were to characterize the content of these elements and their potential pollution level in acidic soils under different agricultural systems. The hypothesis is to verify if the type of land use poses an environmental threat. To achieve these goals, the concentrations of seven metals were determined in the soils of three agricultural production systems: oil palm, pastures, and semi-annual crops. Soil contamination was evaluated based on the Geo-Accumulation Index (I-geo), contamination factor (CF), Pollution Load Index (PLI), and Nemerov Integrated Pollution Index (NIPI). One outstanding result was that the average concentrations of HMs in the collected topsoil samples were as follows: Mn (110.5 mg kg-1), Zn (31.93 mg kg-1), Cr (8.85 mg kg-1), Ni (11.68 mg kg-1), Cu (11.28 mg kg-1), Pb (9.42 mg kg-1) and Cd (0.21 mg kg-1). The results obtained from this study provide an estimation of the pollution status of HMs. Agricultural activities, especially the overuse of phosphate fertilizer, were the main source of nutrients across the study area. This information can become a fundamental tool to establish monitoring and follow-up processes for sustainable soil management in the Piedemonte Llanero. In conclusion, the present study highlights and provides specific information in a hyperhumid environment.

Resumen Los suelos agrícolas pueden contaminarse con metales pesados como consecuencia de recibir una cantidad significativa de contaminantes procedentes de diferentes fuentes de aplicaciones terrestres, tales como fertilizantes, estiércol animal, lodos de depuradora, pesticidas y/o riego con aguas residuales. Dado que la información sobre la distribución de metales pesados (MP) en el Piedemonte llanero de Colombia es aún bastante limitada, el objetivo principal de este trabajo fue caracterizar el contenido de estos elementos y su potencial nivel de contaminación en suelos ácidos bajo diferentes sistemas agrícolas. La hipótesis es verificar si el tipo de uso representa una amenaza ambiental. Para lograr estos objetivos, se determinaron las concentraciones de siete metales en los suelos de tres sistemas de producción agrícola: palma aceitera, pastos y cultivos semestrales. La contaminación del suelo se evaluó con base al índice de geo-acumulación (I-geo), el factor de contaminación (FC), el índice de carga contaminación (ICC) y el índice de contaminación integrada de Nemerov (ICIN). Un resultado sobresaliente fue que las concentraciones promedio de MP en las muestras de suelo recolectadas fueron en general: Mn (110.5 mg kg-1), Zn (31.93 mg kg-1), Cr (8.85 mg kg-1), Ni (11.68 mg kg-1), Cu (11.28 mg kg-1), Pb (9.42 mg kg-1) y Cd (0.21 mg kg-1). Las actividades agrícolas, especialmente el uso excesivo de fertilizantes fosfatados, fueron la principal fuente de nutrientes en toda el área de estudio. Esta información puede convertirse en una herramienta básica para establecer procesos de monitoreo y seguimiento que permitan establecer un manejo sustentable del suelo en el Piedemonte llanero. Además, los resultados obtenidos de este estudio constituyen una estimación del estado de contaminación de los MP en el contexto específico de un ambiente hiperhúmedo.

Numerical Simulation of an Oscillating Water Column for the Wave Conditions of the Colombian Pacific Ocean

Resumen La energía de las olas es una de las fuentes menos explotadas en Colombia. La columna de agua oscilante (OWC, por siglas en inglés) puede ser una tecnología sostenible para generar electricidad en zonas de difícil acceso utilizando la energía disponible en el océano Pacífico. En la actualidad, Colombia carece del desarrollo de estos dispositivos; sin embargo, hay esperanzas centradas en la energía de las olas como alternativa factible para proporcionar energía renovable en las zonas no interconectadas (ZNI) del país. En este trabajo, se pretende simular numéricamente una OWC para las condiciones del océano Pacifico colombiano, por lo que se empleó la dinámica de fluidos computacional a través del programa ANSYS Fluent para modelar una OWC ubicada en la orilla. Esta investigación alcanza la etapa de simulación numérica; sin embargo, puede ser llevada a estudios experimentales a pequeña escala. La eficiencia máxima de la cámara resonante simulada y la velocidad media de la superficie libre de la columna de agua para la geometría estudiada fueron 66.81 % y 0.118 m/s, respectivamente. El análisis de sensibilidad de los factores geométricos que describen la cámara resonante del dispositivo frente a diversas condiciones de mar podría ser de crucial interés para mejorar su eficiencia hidrodinámica.

Abstract Ocean wave energy is one of the least exploited sources in Colombia. The oscillating water column (OWC) can be a sustainable technology to generate electricity in hard-to-reach areas using the energy available in the Pacific Ocean. Currently, Colombia lacks the development of these devices; however, there are hopes focused on wave energy as a feasible alternative to provide renewable energy in non-interconnected zones (NIZ) in the country. In this work, it is intended to numerically simulate an OWC for the Colombian Pacific Ocean conditions, so computational fluid dynamics was used through ANSYS Fluent program to model an onshore OWC. This research reaches the numerical simulation stage, however, it can be taken to small-scale experimental studies. The maximum chamber efficiency and the media free surface velocity of the water column for the studied geometry were 66.81 % and 0.118 m/s, respectively. Sensitivity analysis of the geometrical factors describing the resonant chamber of the device against various sea conditions could be of crucial interest to improve its hydrodynamic efficiency.

Effect of Rubidium Fluoride on Grain Sintering and Optoelectronic Properties of Nanostructured CuInSe2 Thin Films Obtained by Solution Processing

Abstract Chalcopyrite CuInSe2 (CISe) and Cu(In, Ga)(S, Se)2 (CIGS) absorber layers, have emerged as promising alternatives in the solar cell field due to their unique properties such as power conversion efficiencies (PCEs) above 20 %, direct bandgap, and high absorption coefficient. This enables the making of high-quality PV devices with absorbers from 2 μm thick, significantly reducing the use of raw materials. Additionally, the CISe absorber layer is a desirable material for Perovskite/CIS tandem configuration with a narrow band gap at the bottom that has demonstrated PCEs close to 25 %, and potential applications in lightweight and/or flexible substrates. Recently, the addition of alkali elements such as sodium, potassium, rubidium, and cesium via post-deposition techniques (PDTs) has demonstrated an improvement in CIGS-based solar cells’ performance. In this study, 10, 20, and 30 nm thick layers of rubidium fluoride were post-deposited on CISe-films made by solution processing techniques and then selenized under a selenium-argon atmosphere to improve the CISe photoelectronic properties such as the number of charge carriers collected and grain growth, critical characteristics to ensure useful photovoltaic devices. Thus, the effect of rubidium fluorine on CISe-based solar cells was analyzed using several characterization techniques. According to the results, thin films made by an amine-thiol mixture with uniform atomic composition were obtained. The crystallinity and grain growth improved with an increase in rubidium fluoride addition. Moreover, with 10 nm of rubidium fluoride, an improvement in the lifetime of the charge carrier, photoluminescence intensity, and the number of carriers collected by the solar cells was obtained.

Resumen Las capas absorbentes de calcopirita CuInSe2 (CISe) y Cu(In, Ga)(S, Se)2 (CIGS) han surgido como alternativas prometedoras en el campo de las celdas solares debido a sus propiedades únicas tales como, eficiencias de conversión de energía (PCE) por encima del 20 %, bandgap directo y el alto coeficiente de absorción. Esto permite fabricar dispositivos fotovoltaicos de alta calidad con capas absorbentes de 2 μm de espesor, reduciendo significativamente el uso de materias primas. Además, la capa absorbente de CISe es un material deseable para la configuración en tándem de Perovskita/CIS con un estrecho bandgap en la parte inferior que ha demostrado PCE cercanos al 25 % y potenciales aplicaciones en sustratos ligeros y/o flexibles. Recientemente, la adición de elementos alcalinos como el sodio, el potasio, el rubidio y el cesio, mediante técnicas de posdeposición (PDT), ha demostrado una mejora en el rendimiento de las celdas solares basadas en CIGS. En este estudio se depositaron capas de 10, 20 y 30 nm de espesor de fluoruro de rubidio sobre películas de CIGS fabricadas mediante técnicas de procesamiento en solución, y luego se selenizaron bajo una atmósfera de selenio-argón para mejorar propiedades foto-electrónicas como el número de portadores de carga recolectados y crecimiento de grano, características esenciales para la obtención de dispositivos fotovoltaicos funcionales. Así, se analizó el efecto del fluoruro de rubidio en las celdas solares basadas en CISe mediante varias técnicas de caracterización. Según los resultados, se obtuvieron películas delgadas fabricadas con una mezcla de amina y tiol con una composición atómica uniforme. La cristalinidad y el crecimiento del grano mejoraron con el aumento de la adición de fluoruro de rubidio. Además, con 10 nm de fluoruro de rubidio, se obtuvo una mejora en el tiempo de vida del portador de carga, la intensidad de fotoluminiscencia y el número de portadores obtenidos por las celdas solares.

Biotribological Behavior of Prototypes of Ti6Al4V Alloy Implants Manufactured by EBM and Subsequently Anodized

Resumen Las articulaciones de la cadera pueden resultar dañadas por causas metabólicas (enfermedad degenerativa) o mecánicas (fractura), limitando su funcionalidad. Para restablecer el movimiento de la articulación, esta debe ser sustituida por una prótesis de cadera. En las articulaciones se producen fenómenos de lubricación, fricción y desgaste que, a su vez, suelen ser responsables del fallo de la prótesis, provocando su aflojamiento. Por tal motivo, el objetivo del presente estudio consistió en evaluar el comportamiento biotribológico de un prototipo de prótesis de cadera de Ti6Al4V manufacturado mediante fabricación aditiva por haz de electrones (EBM) y posteriormente modificado superficialmente mediante anodizado. Una vez obtenido el prototipo, se pulieron algunas muestras para realizar ensayos biotribológicos y otras para anodizarlas. Las pruebas biotribológicas se realizaron en un tribómetro de esfera sobre disco utilizando contracuerpos de alúmina de 6 mm de diámetro, empleando una carga de 5 N y velocidades de 30, 50 y 70 rpm. Se obtuvieron huellas de desgaste de 2 mm de diámetro, utilizando como medio un fluido corporal simulado (SBF) a una temperatura de 37 C. El proceso EBM incrementó la dureza de la aleación Ti6Al4V respecto al proceso de forja convencional. Las muestras fabricadas por EBM, y posteriormente anodizadas, revelaron los valores más altos de coeficientes de fricción, mientras que las muestras fabricadas por forja y EBM indicaron coeficientes de fricción similares para todas las velocidades estudiadas. Adicionalmente, las muestras fabricadas por EBM, y después anodizadas, señalaron la menor tasa de desgaste, seguidas por las muestras fabricadas por EBM, mientras que las muestras fabricadas por forja evidenciaron la mayor tasa de desgaste. Igualmente, se encontró abrasión como principal mecanismo de desgaste en todas las condiciones evaluadas en las pruebas biotribológicas. Con la velocidad de 30 rpm se obtuvieron las menores tasas de desgaste para la aleación de Ti6Al4V con los diferentes procesos de fabricación; con esta misma velocidad se obtuvieron las mayores tasas de desgaste de los contracuerpos de todos los pares biotribológicos.

Abstract Hip joints can be damaged by metabolic (degenerative disease) or mechanical (fracture) causes, limiting their functionality. To restore joint movement, the joint must be replaced by a hip prosthesis. Lubrication, friction, and wear phenomena occur in the joints, which, in turn, are often responsible for the failure of the prosthesis, causing its loosening. The aim of the present study is to evaluate the biotribological behavior of a prototype Ti6Al4V hip prosthesis fabricated by electron beam melting (EBM) additive manufacturing and subsequently surface modified by anodizing. Once the prototype was obtained, some samples were polished for biotribological tests and others for anodizing. The biotribological tests were performed in a ball-on-disk tribometer using 6 mm diameter alumina counterbodies, using a load of 5 N and speeds of 30, 50, and 70 rpm. Wear tracks of 2 mm in diameter were obtained, using a simulated body fluid (SBF) at a temperature of 37 °C as the medium. The EBM process increased hardness of the Ti6Al4V alloy with respect to the conventional forging process. The samples manufactured by EBM and subsequently anodized showed the highest values of friction coefficients, while the samples manufactured by forging and EBM showed similar friction coefficients for all the speeds studied. Additionally, EBM fabricated and subsequently anodized samples showed the lowest wear rate followed by EBM fabricated samples, while forging fabricated samples showed the highest wear rate. Abrasion was found to be the main wear mechanism in all conditions evaluated in the biotribological tests. With the speed of 30 rpm the lowest wear rates were obtained for the Ti6Al4V alloy with the different manufacturing processes, with this same speed the highest wear rates were obtained for the counterbodies of all the biotribological pairs.

Growth Kinetics of Autochthonous Lactic Acid Bacteria Isolated from Double Cream Cheese as Potential Starter Culture

Abstract Currently, there is a permanent search for native Lactic Acid Bacteria (LAB) to explore and apply their biodiversity in the development and improvement of industrial processes, with studies of growth kinetics and performance factors being a fundamental tool for biotechnological use. The objective of this study was to determine the kinetic parameters of 12 autochthonous strains (Pediococcus pentosaceus (19), Leuconostoc citreum (20), Pediococcus acidilactici (21), Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides (22, 29), Enterococcus faecium (24, 25), Enterococcus faecalis (27), Weissella viridescens (28), Lactococcus lactis (30), Lacticaseibacillus casei (31) and Limosilactobacillus fermentum (32)) isolated from a traditional Colombian cheese Double Cream Cheese to obtain information that allows establishing the ideal conditions of the inoculum, standardizing the production of metabolites and exploring their use as starter cultures. Fermentation was carried out in UHT milk at 120 rpm and 35-37 °C until stationary phase, and samples were taken over time to determine pH and titratable acidity (TTA). Exponential and logistic models were used to fit the growth kinetics data. Validation of both models was carried out with the coefficient of determination R2, obtaining good consistency for both (R2= 0.925 - R2= 0.932), with slight variations in the kinetic parameters in all the strains. The genera Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus, and E. faecium (24) had the shortest adaptation phases (0-2 h), being P. acidilactici (21), Leu. mesenteroides (22), W. viridescens (28), and E. faecium (24) presented the lowest pH values and high acidity percentages, which shows their potential to be included in the native LAB starter culture and for technology and suitability aptitude studies to produce double cream cheese using pasteurized milk without losing the qualities of the original product.

Resumen Actualmente, existe una búsqueda permanente de bacterias ácido-lácticas (BAL) autóctonas para explorar y aplicar su biodiversidad en el desarrollo y mejoramiento de procesos industriales, siendo los estudios de cinética de crecimiento y los factores de rendimiento una herramienta fundamental para la utilización biotecnológica. Este trabajo tuvo como objetivo determinar los parámetros cinéticos de 12 cepas autóctonas (Pediococcus pentosaceus (19), Leuconostoc citreum (20), Pediococcus acidilactici (21), Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides (22, 29), Enterococcus faecium (24, 25), Enterococcus faecalis (27), Weissella viridescens (28), Lactococcus lactis (30), Lacticaseibacillus casei (31) y Limosilactobacillus fermentum (32)) aisladas de un queso doble crema tradicional colombiano con el fin de obtener información para identificar su potencial en la conformación de un cultivo iniciador. Se realizó una fermentación en leche UHT a 120 rpm y 35-37 °C hasta la fase estacionaria, y se tomaron muestras para determinar el pH y la acidez titulable (TTA). Se emplearon los modelos exponencial y logístico para ajustar los datos de la cinética de crecimiento. La validación de ambos modelos se realizó empleando el coeficiente de correlación R2, presentando buena consistencia en ambos (R2= 0.925 - R2= 0.932) con variaciones en los parámetros cinéticos en todas las cepas. Los géneros Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus y E. faecium (24) tuvieron las fases de adaptación más cortas (0-2 h), siendo P. acidilactici (21), Leu. mesenteroides (22), W. viridescens (28) y E. faecium (24) quienes presentaron los menores valores de pH y altos porcentajes de acidez. Esto evidencia su potencial para ser incluidas en el cultivo iniciador de BAL autóctonos y en estudios de aptitud tecnológica e idoneidad para la elaboración del queso tipo doble crema utilizando leche pasteurizada sin perder las cualidades del producto original.

Statistical Modeling to Analyze the Performance and Carbon Content of Agro-industrial Biomasses

Resumen En la agroindustria se genera una considerable cantidad de residuos, los cuales pueden ser tratados usando diversas tecnologías termoquímicas como la carbonización hidrotermal. El rendimiento y contenido de carbono de biomasas son dos de las características más comunes que se estudian dentro del proceso generado en estas tecnologías tecnoquímicas, y usualmente se aplican análisis químicos y técnicas estadísticas, tales como pruebas t-student, análisis de varianza o modelos de superficies de respuestas para optimizar estas respuestas o estimar el efecto que ciertos factores puedan tener sobre estas. A diferencia de las investigaciones abordadas en esta área de la química, este estudio tuvo como propósito introducir diferentes técnicas alternativas de la estadística para la modelación de este tipo de datos con el fin de proponer diferentes estrategias de análisis que permitan ampliar el conocimiento de los fenómenos estudiados en esta área. Para ello, se presentó la modelación estadística de dos bases de datos provenientes de bagazo de manzana y de arándanos que contienen un total de cuatro factores (tiempo, humedad, potencia, temperatura) y dos respuestas a analizar por separado (contenido de carbono y rendimiento del proceso). En este estudio se observa que el tiempo, la temperatura y la humedad tienen un efecto conjunto sobre el rendimiento del proceso y el contenido de carbono de la biomasa proveniente de la manzana. Se concluye que, técnicas como modelos lineales generalizados con respuesta beta y los modelos aditivos generalizados de posición, escala y forma, proporcionan un mayor conocimiento del fenómeno de interés y la capacidad de estimar el efecto de los factores estudiados sobre respuestas que naturalmente no poseen un comportamiento distribucional como el modelo normal.

Abstract In agroindustry, a significant amount of waste is generated, which can be treated using various thermochemical technologies such as hydrothermal carbonization. Biomass yield and carbon content are two of the most common characteristics studied within the processes generated by these thermochemical technologies, and chemical analyses and statistical techniques are usually employed. These techniques include t-student tests, analysis of variance, or response surface models to optimize or estimate the effects of certain factors. Unlike research conducted in this field of chemistry, this study aimed to introduce alternative statistical techniques for modeling such data, proposing diverse analysis strategies to enhance understanding of the studied phenomena. To achieve this, the statistical modeling of two datasets derived from apple pomace and blueberries was presented, encompassing four factors (time, humidity, power, temperature) and two separate responses (carbon content and process yield). This study reveals that time, temperature, and humidity collectively affect process yield and carbon content in apple biomass. It is concluded that techniques like generalized linear models with beta response and generalized additive models for location, scale, and shape provide a deeper understanding of the phenomenon of interest and the ability to estimate the effects of studied factors on responses that do not naturally follow a normal distribution.

Techno-Economic Evaluation of a Strawberry Ice Cream Production Plant Proposal in Cuba

Abstract Ice cream is a solidified dairy product produced by freezing a pasteurized mixture by stirring to incorporate air and guarantee a uniform consistency. This product is in high demand among people of all ages. In the present work, we used the SuperPro Designer® tool to simulate an industrial-scale strawberry ice-cream production plant located in Cuba with an annual production capacity of approximately 830 ice-cream 10 L containers per batch (1 201 770 L per year). Through simulation, the mass and energy balances were determined, as well as the main economic and profitability indicators of the proposed production process. The unit production cost was USD $ 7.04/container, while the annual net profit was USD $ 980 000. The Net Present Value, Internal Rate of Return, and Payback period were USD $ 2 860 000, 24.29 %, and 3.94 years, respectively, which indicate that the proposed strawberry ice-cream production plant is feasible from the technical-economic point of view under the current economic conditions in Cuba.

Resumen El helado es un producto lácteo solidificado producido por el congelamiento de una mezcla pasteurizada por agitación para incorporar aire y garantizar una uniformidad en la consistencia. Este producto tiene una elevada demanda en personas de todas las edades. En el presente trabajo se llevó a cabo la simulación mediante la herramienta SuperPro Designer® de una planta de producción de helado de fresa a escala industrial ubicada en Cuba y con una capacidad de producción anual de aproximadamente 830 envases de 10 L de helado por lote (1 201 770 L por año). Por medio de la simulación se determinaron los balances de masa y energía, así como también los principales indicadores económicos y de rentabilidad del proceso productivo propuesto. El costo unitario de producción fue de USD $ 7.04/envase, mientras que la ganancia neta anual fue de USD $ 980 000. El Valor Actual Neto, Tasa Interna de Retorno y Período de Recuperación de la Inversión tuvieron valores de USD $ 2 860 000, 24.29 % y 3.94 años, respectivamente, lo cual indica que la planta de producción de helado de fresa propuesta es factible desde el punto de vista técnico-económico bajo las condiciones económicas actuales de Cuba.

Validating the Formal Specification of the THUNDERS Process

Abstract Collaborative work encourages participants to build knowledge through exploration, discussion, negotiation, and debate to generate a better understanding or shared understanding of a concept, problem, or situation within a group. The aim of collaborative work is to find that shared understanding, which is understood as the existing agreement or similarity in the perceptions of the participants on a topic. Considering this, it can be determined that the greater the understanding and cohesion among all team members, the better results will be obtained in the development of the tasks and responsibilities that each of the members must fulfill, generating greater group trust and allowing everyone to move in the same direction. However, such understanding is not easy to build, there is no clarity on how it should be built, and it is simply given as something obvious or to be achieved, without giving it real importance. Trying to address these problems, from the multi-cycle action research methodology, THUNDERS is defined as a process that establishes how to build shared understanding in problem-solving activities. This article shows the conceptual and methodological cycles for its construction, and more in detail the validation cycle, in which was performed: an expert validation of the formal specification of THUNDERS to determine the correctness and completeness of its structure, a quality validation of its process model SPEM 2.0, and an experiment to validate its feasibility and usefulness. As results of these validations, it was obtained that THUNDERS needs to improve the syntactic and semantic elements of its specification and the cognitive load generated by its use. In addition, it was found that is a viable and useful process for the construction of a shared understanding with each of the elements that compose it.

Resumen El trabajo colaborativo permite incitar a los participantes a la construcción de conocimiento mediante la exploración, discusión, negociación y debate, con el fin de generar una mejor comprensión o entendimiento compartido de un concepto, problema o situación dentro de un grupo. El objetivo del trabajo colaborativo es encontrar ese entendimiento compartido, el cual se entiende como la concordancia o similitud existente en las percepciones de los participantes sobre una temática. Considerando esto, se puede determinar que cuanto mayor sea el entendimiento y la cohesión entre todos los miembros del equipo, mejores resultados se obtendrán en el desarrollo de las tareas y responsabilidades que cada uno de los miembros debe cumplir, generando mayor confianza grupal y permitiendo que todos avancen en la misma dirección. Sin embargo, dicho entendimiento no es fácil de construir, no hay claridad en cómo se debe construir, y sencillamente se da como algo obvio o que debe lograrse, sin darle la real importancia. Tratando de abordar estas problemáticas, a partir de la metodología de investigación-acción multiciclo se define THUNDERS, un proceso que establece cómo construir entendimiento compartido en actividades de resolución de problemas. Este artículo muestra los ciclos conceptual y metodológico para su construcción, y más en detalle el ciclo de validación, en el cual se realizaron: una validación de expertos de la especificación formal de THUNDERS para determinar la correctitud y completitud de su estructura, una validación de calidad de su modelo de proceso SPEM 2.0, y un experimento para validar su viabilidad y utilidad. Como resultado de estas validaciones se obtuvo que THUNDERS necesita mejorar elementos sintácticos, semánticos de su especificación, y la carga cognitiva que genera su uso. Además, se obtuvo que es un proceso viable y útil para la construcción de un entendimiento compartido con cada uno de los elementos que lo componen.

Power Converters for Microgrids and Distributed Generation Systems

Abstract This paper presents an overview and critical discussion about the utilization of power converters in several microgrid configurations that incorporate non-conventional renewable energy sources and energy storage. The methodology is developed over 69 works published in this research topic. The papers are selected from databases in electrical engineering, e.g., IEEExplore, ScienceDirect, Springer, MDPI, etc. Then, the papers are classified depending on its focus, i.e., power converters in microgrids or power converters in distribution systems. At least, three classifications are proposed and one of them is made over more than 40 papers about power converters used in microgrids and electric distribution systems. Given the wide variety of microgrids and their configurations, the selection of appropriate power converters for every scenario is not trivial; therefore, this work also classifies the converters in their most common application, their advantages and disadvantages, and also point out the study domain, i.e., simulation or physical implementation. One of the main conclusions made from the overview is a gap identified in the study of direct current/ direct current microgrids despite being the simplest configuration among the three analyzed configurations. This is because hybrid and alternate current microgrids are more widely used since they allow taking advantage of the infrastructure of the current electrical systems.

Resumen Este artículo presenta una visión general y una discusión crítica sobre la utilización de convertidores de potencia en varias configuraciones de microrredes que incorporan fuentes de energía renovable no convencionales y almacenamiento de energía. La metodología se desarrolla sobre 69 trabajos publicados en este tema de investigación. Los documentos se seleccionan de bases de datos en ingeniería eléctrica, p. ej. IEEExplore, ScienceDirect, Springer, MDPI, etc. Luego, los artículos se clasifican según su enfoque, es decir, convertidores de potencia en microrredes o convertidores de potencia en sistemas de distribución. Se proponen al menos tres clasificaciones y una de ellas se realiza sobre más de 40 artículos sobre convertidores de potencia utilizados en microrredes y sistemas de distribución eléctrica. Dada la gran variedad de microrredes y sus configuraciones, la selección de convertidores de potencia apropiados para cada escenario no es trivial; por lo tanto, este trabajo también clasifica a los convertidores en su aplicación más común, sus ventajas y desventajas, y también señala el dominio de estudio, es decir, simulación o implementación física. Una de las principales conclusiones extraídas de la visión general es una brecha identificada en el estudio de las microrredes de corriente continua / corriente continua a pesar de ser la configuración más simple entre las tres configuraciones analizadas. Esto se debe a que las microrredes híbridas y de corriente alterna son las más utilizadas ya que permiten aprovechar la infraestructura de los sistemas eléctricos actuales.

Patents Related to the Use of Starches from Unconventional Sources for Microencapsulation and Product Development in the Food and Pharmaceutical Industries: A Review

Resumen La alta demanda de los almidones comerciales obtenidos de cereales, tubérculos y algunas leguminosas en la industria alimentaria y no alimentaria, plantea la necesidad de buscar nuevas fuentes de almidones. El presente trabajo se centró en analizar las patentes publicadas relacionadas con la utilización de almidones extraídos de fuentes no convencionales en los procesos de microencapsulación y desarrollo de nuevos productos en la agroindustria. Se realizó la búsqueda de patentes a través de Google Patents®, Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO®, por sus siglas en inglés, Lens® y PatentInspiration® versión libre. Se encontraron un máximo de 119 documentos publicados, particularmente Google Patents®. El análisis evidenció un incremento significativo (50 %) en el período 2015 a 2022, mostrando la importancia e interés en la exploración, invención y protección de la propiedad intelectual, de los métodos y tecnologías que utilizan almidones no convencionales para mejorar las propiedades funcionales en el desarrollo de nuevos productos como alimentos funcionales y fármacos, así como material pared de microencapsulados de compuestos bioactivos, aceites esenciales, probióticos y en matrices alimentarias, destacándose el interés en patentar métodos y procesos de modificación, con procesos más prácticos y eficientes en términos de funcionalidad, tiempos de preparación, costos, versatilidad y reducción de efluentes. Sin embargo, la fuente de almidón más utilizada sigue siendo la convencional que, por su alta demanda, plantea la necesidad de potenciar la exploración de invenciones que permitan el desarrollo tecnológico operacional y económico de almidones no convencionales necesarios en la industria farmacéutica y de alimentos.

Abstract The high demand for commercial starches obtained from cereals, tubers and some legumes in the food and non-food industry, raises the need to search for new sources of starches. The present work focused on analyzing published patents related to the use of starches extracted from non-conventional sources in microencapsulation processes and development of new products in agroindustry. Patents were searched through Google Patents®, World Intellectual Property Organization (WIPO®, Lens® and PatentInspiration® free version. A maximum of 119 published documents were found, particularly Google Patents®. The analysis evidenced a significant increase (50%) in the period 2015 to 2022, showing the importance and interest in the exploration, invention and intellectual property protection, of methods and technologies that use unconventional starches to improve functional properties in the development of new products such as functional foods and pharmaceuticals, as well as microencapsulated wall material of bioactive compounds, essential oils, probiotics and in food matrices, highlighting the interest in patenting methods and modification processes, with more practical and efficient processes in terms of functionality, preparation times, costs, versatility and reduction of effluents. However, the most used starch sources continue to be the conventional one, which, due to its high demand, raises the need to promote the exploration of inventions that allow the technological, operational and economic development of non-conventional starches needed in the pharmaceutical and food industry.