Prospectiva

Evaluación citotóxica y biocompatibilidad de la aleación AZ31B para aplicaciones en ingeniería de tejidos óseos

RESUMEN El desarrollo de materiales innovadores para la fabricación de implantes óseos biodegradables es uno de los tópicos más importantes de investigación en el área de los biomateriales. Los materiales a partir de los cuales se fabrican estos implantes, pueden ser gradualmente disueltos, absorbidos, consumidos o excretados por el cuerpo humano, lo que elimina la necesidad de procedimientos quirúrgicos secundarios para la remoción del implante. Las aleaciones de magnesio (Mg) aparecen como materiales promisorios para ser usados en aplica ciones ortopédicas, teniendo en cuenta su potencial biocompatible. Sin embargo, por sus propiedades quími cas, este material se corroe rápidamente, produciendo burbujas de gas subcutáneas lo que puede resultar en productos de corrosión tóxicos. De ahí que el uso del Mg y sus aleaciones como material biodegradable para aplicaciones ortopédicas no está completamente establecido. Por estas razones, el objetivo de este trabajo es determinar los efectos citotóxicos de los productos de corrosión de la aleación AZ31B usando la configuración de espuma metálica fabricada a partir de dicho material y el método de evaluación de viabilidad celular de la reducción de sales de MTT. Los resultados obtenidos muestran un apreciable efecto citotóxico de los pro ductos de la biocorrosion de la aleación sobre células CHO-K1, lo cual está directamente relacionado con la liberación de iones y consecuente aumento del pH en el medio de cultivo.

ABSTRACT The development of innovative materials for the manufacture of biodegradable bone implants is one of the most important research topics in the area of biomaterials. The materials, from which these implants are made, can be gradually dissolved, absorbed, consumed or excreted by the human body, eliminating the need for secondary surgical procedures for removal of the implant. Magnesium alloys appear as promissory materials to be used in orthopedic applications, considering its biocompatible potential. Nonetheless, due to its chemical properties, this material rapidly corrodes producing subcutaneous gas bubbles resulting in a variety of toxics corrosion products. In that sense the use of Mg and its alloys as biodegradable material in orthopedic applications is not completely establish. For this reason the purpose of this work is to determine the cytotoxic effects of the AZ31B alloy corrosion products using metal foam configuration made from such material and the evaluation of cell viability using MTT reduction salts method. The results show a signifi cant cytotoxic effect of the biocorrosion products on CHO-K1 cells, which is directly related to the release of ions and consequent increase in pH in the culture medium.

Diseño y construcción de un sistema de reacción para la oxidación catalítica aeróbica de ciclohexano utilizando cobalto en SBA-3

ABSTRACT In this work, a reaction system was designed and built to carry out the aerobic oxidation reaction of cyclohexane to obtain cyclohexanol and cyclohexanone using cobalt incorporated in SBA-3 materials as catalysts, which were tested on this reaction using the system. The design comprehended the determi nation of the wall thickness of the reactor in order for it to perform at 140°C and 0.8 MPa with an air flow of 0.2 SCFH. It also included the installation of an aeration system, the installation of temperature control and monitoring components, a scheme of delivery, measuring and manipulation of airflow, and a condensation of cyclohexane compound at the exit of the reactor. The reaction was carried out at the mentioned conditions during one hour, using two cobalt incorporated SBA-3 catalysts, synthetized pre viously by doping and incipient wetness impregnation respectively, in a theoretical molar Si/Co ratio of 25. The resulting conversions obtained with the materials were 0.81% and 0.20% for the doped and the impregnated material respectively.

RESUMEN En el presente trabajo se diseñó un equipo de reacción para llevar a cabo la oxidación aeróbica del ciclohexano para la obtención de ciclohexanol y ciclohexanona utilizando catalizadores de cobalto en SBA-3, los cuales se probaron en dicho equipo. El diseño consistió en la determinación del espesor de pared mínimo del reactor para llevar a cabo el proceso a 140°C y 0.8 MPa con un flujo de aire de 0.2 SCFH, la instalación de un sistema de aireación, y la instalación de componentes de control de tempe ratura, admisión, manipulación y medición de flujo de aire, y un sistema de condensación de ciclohexano a la salida del reactor. La reacción se llevó a cabo en dicho equipo a las condiciones anteriormente mencionadas durante una hora, con dos catalizadores de cobalto en SBA-3, previamente sintetizados y caracterizados, bajo dopaje e impregnación húmeda incipiente respectivamente, cuyas proporciones molares Si/Co teóricas son de 25, obteniéndose conversiones de 0.81% para el material dopado y de 0.20% para el material impregnado, con selectividades totales hacia ciclohexanol y ciclohexanona.

Análisis de sensibilidad de un circuito magnético para ensayos no destructivos por la técnica de fuga de flujo magnético

ABSTRACT Monitoring the integrity of structures in the oil and gas industry is a mandatory task to prevent both natural disasters and economical losses. This paper presents the optimization of the geometry of a magnetic circuit for the detection of defects in pipelines by the magnetic flux leakage method. The main goal is to perform a sensitivity analysis on the geometrical parameters of the circuit to find configurations that improve the performance of the defect searching tool. The sensitivity analysis of the design parameters of the magnetic circuit is based on numerical evaluations of the performance of the tool using the finite element method. The commercial finite elements software utilized for this analysis is COMSOL Multiphysics(r). The results obtained in this investigation serve to identify the geometrical configurations that provide better performance, with respect to other configurations, for the detection of the same defect. Also, by using the analytical model of the magnetic flux leakage, the results obtained by means of the analytical model can be compared to the results from the finite elements model. The findings of this investigation can be utilized as guidelines for the design of magnetic circuits for non-destructive testing using the magnetic flux leakage technique.

RESUMEN El monitoreo de integridad estructural en la industria petrolera es una tarea muy importante para prevenir desastres tanto ambientales como económicos. Este artículo presenta la optimización de la geometría del circuito magnético para la detección de fallas en oleoductos por la técnica de fuga de flujo magnético. El objetivo principal es realizar un análisis de los parámetros geométricos del circuito para encontrar la configuración que incremente el desempeño del sistema para la detección de fallas. El análisis de la sensibilidad de los parámetros del circuito se basa en una evaluación numérica del desempeño del sistema usando el análisis por el método de los elementos finitos. El software comercial utilizado para este análisis fue COMSOL Multiphysics(r). Los resultados obtenidos en esta investigación sirven para identificar la configuración geométrica adecuada para la mejora del desempeño del sistema, con respecto a otras configuraciones, para la detección de la misma falla. También haciendo uso del modelo matemático del fenómeno, se pretende comparar los resultados obtenidos por el modelo matemático y el modelo por elementos finitos. Los descubrimientos en esta investigación pueden ser usados como guías para el diseño de circuitos magnéticos para ensayos no destructivos por la técnica de fuga de flujo magnético.

Estudio de la actividad antioxidante de la naringina extraida de la cascara de Citrus aurantium contra radicales libres

ABSTRACT In this work we determined free radical scavenging of the Citrus aurantium peel (orange peel) extract. Naringin was isolated from the fruit peel from Citrus aurantium for using liquid-liquid solvent extraction method; it was characterized by spectroscopic techniques (UV-vis and FT-IR analysis). The scavenging free radical of naringin was evaluated by monitoring radical cation bleaching of ABTS∙+ by visible spectroscopy at 734 nm. Assays were compared to reference antioxidants BHT, a-tocopherol and Trolox. Results indicated a minimal extract concentration of 5.0x103 was required to present antioxidant activity; furthermore, results also showed the extract from the peel of citrus aurantium has antioxidant activity against free radicals, under our experimental conditions, naringin extract had scavenging free radicals of 43.06 % and best reference antioxidant had scavenging free radicals of 50.36 %.

RESUMEN En este trabajo determinamos la actividad antioxidante del extracto obtenido de la cáscara de Citrus aurantium (cáscara de naranja). El extracto de naringina fue separada de la cáscara de la fruta de la Citrus aurantium utilizando la extracción líquido-líquido como método de separación; el compuesto obtenido fue caracterizado por medio de espectrofotometría UV-Vis y espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR). La actividad antioxidante de la naringina fue determinada monitoreando el cambio en la concentración del catión radical ABTS∙+ por espectrofotometría a una longitud de onda de 734 nm; como patrones de referencia se utilizó el BHT, a-tocoferol y el Trolox. Los resultados mostraron que el extracto de la cáscara de la Citrus aurantium presenta actividad antioxidante contra radicales; bajo nuestras condiciones experimentales, el extracto presentó un actividad antioxidante del 43.1 %, en comparación el mejor resultado para los antioxidantes de referencia fue del 50.4 %.

Análisis de deformaciones en un dispositivo electromecánico para medición de fuerzas del proceso de soldadura por fricción-agitación realizado en fresadora universal

RESUMEN En este trabajo fue desarrollado el análisis del comportamiento de las deformaciones de un dispositivo electromecánico de medición de fuerzas axiales y horizontales durante el proceso de soldadura por fricción- agitación (SFA). Se detalla la metodología del diseño mecánico del dispositivo y su fabricación. Se realizó simulación computational de las deformaciones y los esfuerzos involucrados durante la operación usando técnicas de elementos finitos con el programa ANSYS(r), cuyos resultados fueron comparados con el desempeño real del dispositivo durante la soldadura de una placa de aluminio comercialmente puro. Los resultados mostraron que el intervalo de valores de las deformaciones unitarias simuladas está entre 3,19x1o-10 y 3,34x10-3 mm.mm-1, intervalo que tuvo una diferencia menor al 10% con los valores reales medidos. Estos valores sirvieron para validar la posición y precisión de los sensores de deformación (galgas extensiométricas), los cuales son usados para realizar la medida de fuerzas en los sentidos horizontal y vertical durante el proceso SFA.

ABSTRACT In this work was analyzed the behavior of strain in an electromechanical device for measuring axial and horizontal forces during friction stir welding (FSW) process. It was described the methodology of mechanical design of the measurement device and its manufacturing. Computer simulation using finite element analysis with ANSYS (r) program was used to calculate the strain and stresses involved during operation. Obtained results were compared with the experimental performance of the device during the welding of a commercially pure aluminum plate. The results showed that the range of simulated strain values was between 3.19 x 10-10 and 3.34 x 10-3 mm.mm"1, which had a difference 10% less compared to actual values measured. Obtained values were used to validate the accuracy and the position of strain sensors (strain gages), which were used for measurement of forces in the horizontal and vertical directions of SFA process.

Ajuste experimental y evaluación económica de la extracción HBE de aceite de microalgas para biocombustibles y bioproductos

RESUMEN El aumento constante en los precios de los combustibles fósiles y el impacto ambiental que estos producen ha despertado el interés en nuevas fuentes de energía renovables como el biodiésel a partir de microalgas. Este cultivo energético puede potencialmente competir con los combustibles fósiles, debido al alto contenido lipídico de algunas cepas. El presente trabajo muestra la influencia de las variables temperatura, tiempo y relación biomasa/solvente sobre el proceso de extracción de lípidos de microalgas HBE a escala laboratorio y presenta un análisis preliminar de costos de una planta de producción a escala piloto. Se encontró que las mejores condiciones de operación para la obtención de aceite son un tiempo de extracción de 8 horas, una relación biomasa/solvente de 1/40 y una temperatura de 40°C, un análisis estadístico de los resultados muestra que la única variable estadísticamente significativa es la relación biomasa/solvente. Por su parte, el análisis preliminar de costos a escala piloto muestra que el precio del aceite para que el proceso sea rentable debe ser aproximadamente 30,5 USD/kg; un valor alto en comparación con los aceites usados convencionalmente en el proceso de producción de biodiésel.

ABSTRACT The continual increase of fossil fuel prices, and the environmental impact caused by them, has generated the requirement for new renewable environmental-friendly sources. No wonder why, nowadays microalgae biofuels has aroused a particular interest, due to the small farming areas they need, they can grow in several kinds of water and they ensure a large biodiesel production because their high lipid content. This work shows the influence of temperature, time and relationship between biomass/solvent variables in the lipid microalgae extraction at laboratory scale and a preliminary cost analysis for a pilot-scale production plant is exposed. The best work conditions were found and there are an eight-hour extraction spam, a relevance biomass/solvent of 1/40 and 40°C. However, the statistical analysis showed that there is just one significant influence variable on the process and it is the relevance biomass/solvent. In the preliminary cost analysis, it was found that the oil price to become the process a rental one should approximately be 30.5 USD/kg, this is a higher value compared with conventionally biodiesel production used oils.

Análisis estadístico de un circuito hidrociclónico para el beneficio de carbones

RESUMEN Este estudio busca evaluar el efecto del tamaño de partícula, la concentración de carbón, el diámetro de descarga y tipo de hidrociclón sobre el rendimiento másico, la eficiencia de recuperación orgánica y los porcentajes de eliminación de ceniza y azufre de un carbón proveniente del departamento del Valle del Cauca - Colombia. Para esto se desarrolló un sistema de lavado que empleó dos hidrociclones, uno de fondo plano y otro de fondo cónico. Se desarrolló un diseño estadístico experimental factorial fraccionado de IV resolución aleatorizado con el objeto de determinar los efectos significativos en el proceso de lavado. Los resultados evidenciaron que el diámetro de descarga del hidrociclón es el factor más influyente sobre el rendimiento másico; se concluyó que el hidrociclón de fondo cónico se debe emplear para alcanzar mayores rendimientos másicos mientras que el hidrociclón de fondo plano se debe emplear para remover la mayor cantidad de ceniza y/o azufre durante el proceso.

ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the effect of particle size, coal concentration, discharge diameter and type of hydrocyclone on the mass yield, organic recovery efficiency, and the ash and sulfur removal percentages in a Colombian coal from the Valle del Cauca department. A washing system with two hydrocyclones was developed, one with a flat bottom and the other with a conical bottom. A randomized fractional factorial design (IV order resolution) was built in order to determine the significant effects on the washing process. The hydrocyclone discharge diameter was the most influential factor on the mass yield for both hydrocyclones. The study concluded that the conical bottom hydrocyclone should be used for getting a better yield mass; the flat bottom hydrocyclone should be used to remove the highest amount of ash and sulfur content during the process.

Cálculo de elasticidad relativa de materiales mediante elastografía ultrasónica

ABSTRACT This article addresses the problem of calculating the relative elasticity of materials by using ultrasound elastography. The needed procedure to compute an elastogram through the freehand method is presented, using some algorithms reported in the literature to compute displacements, deformations, and normalization of the elastogram image. Using ultrasound frames from both, phantoms and biological tissues available at web sites, the reliability of the relative elasticity information obtained with such algorithms is studied, based on the quality inferred from the signal to noise ratio of the elastogram. The result of this analysis shows the need for new algorithms providing information about the hardness of tissues, but being also reliable and easy to interpret so that they can be used in the clinical practice.

RESUMEN En este artículo se presenta el procedimiento para calcular la elasticidad relativa de materiales usando elastografía por ultrasonido. El artículo describe el procedimiento necesario para el cálculo del elastograma a mano libre, utilizando algoritmos reportados en la literatura para cálculo de desplazamientos, cálculo de deformación y normalización de la imagen del elastograma. Utilizando marcos de ultrasonido de phantoms y de tejidos biológicos disponibles en bases de datos de sitios en internet, se estudia la confiabilidad de la información de elasticidad relativa obtenida con tales algoritmos, con base al parámetro de calidad relación señal a ruido. El resultado de este análisis muestra la necesidad de nuevos algoritmos para poder proporcionar una información semicuantitativa acerca de la dureza de los tejidos que sea de fácil interpretación y buena confiabilidad para el uso de esta técnica como herramienta diagnóstica de enfermedades en la práctica clínica.

Planificación del recurso hídrico en la quebrada Aguas Blancas, zona rural de Montería, Córdoba

RESUMEN Se evaluaron las variables climatológicas que intervienen en el balance hídrico de la cuenca de la quebrada Aguas Blancas, ubicada en la zona rural del Municipio de Montería, Córdoba, con el objeto de planificar la sostenibilidad del recurso hídrico frente a las necesidades de demanda de la población de influencia. Con los registros históricos de siete estaciones meteorológicas localizadas espacialmente alrededor de la cuenca, se realizó un análisis estadístico y probabilístico de la precipitación, para cuantificar la oferta hídrica de la zona y contrastarla con la demanda requerida para consumo doméstico. La investigación se centró en desarrollar una metodología para zonas rurales con dificultades de disponibilidad del recurso hídrico, mediante el uso de herramientas como los Sistemas de Información Geográfico (SIG) y programas de simulación, para generar los escurrimientos mensuales a partir de los datos de lluvia. Los resultados obtenidos para la quebrada Aguas Blancas, indican que es posible resolver la problemática de suministro de agua almacenando la escorrentía superficial en época de lluvia, en pequeños reservorios, para luego utilizarla en los períodos de sequía.

ABSTRACT Climatic variables were involved in the water balance of the basin of the creek Aguas Blancas, located in the rural area of the municipality of Montería, Córdoba, in order to plan for sustainability of water resources meet the needs of demand evaluated people of influence. Historical records seven meteorological stations located spatially around the basin, a statistical and probabilistic analysis of the precipitation was performed to quantify the water supply in the area and contrast it with the demand required for domestic consumption. The research focused on developing a methodology for rural areas with difficulty of availability of water resources, using tools such as Geographic Information Systems (GIS) and simulation software to generate the monthly runoff from rainfall data. The results obtained for the broken Aguas Blancas, indicate that it is possible to solve the problem of storing water runoff during the rainy season, in small reservoirs and then use during periods of drought.

Caracterización morfológica de YTaO₄ y YNbO₄ dopadas con Eu ³⁺ y Tb ³⁺

RESUMEN En este artículo se describe y se aplica el método de Rietveld para el refinamiento de dos estructuras cristalinas, tantalato de itrio (YTaO4) y tantalato de niobio (YNbO4). Estas estructuras se doparon con iones Eu3+ (Europio) y Tb3+ (Terbio) usando el método de reacción de estado sólido. Posteriormente fueron refinadas y comparadas con las estructuras sin dopaje. La morfología de los granos del YTaO4 y YNbO4 se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido y las estructuras fueron caracterizadas por difracción de rayos X (DRX). Se demuestra que la incorporación de los iones (Eu3+ y Tb3+) no cambia el tipo de estructura de estos fósforos, sino que aumenta el volumen de la celda unitaria de acuerdo a la ley de Vegard. Además, se simula la estructura cristalina de ambos fósforos mediante el software libre Balls & Sticks.

ABSTRACT This article describes and applies the Rietveld method for the refinement of two different crystalline structures, yttrium tantalate (YTaO4) and yttrium niobate (YNbO4). These structures were doped with Eu3+ (Europium) and Tb3+ (Terbium) ions using the solid state reaction method. Subsequently, they were refined and compared with the structures without doping. The grain morphology of YTaO4 and YNbO4 were studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy. The incorporation of ions (Eu3+ and Tb3+) does not change the crystalline structure, but rather, increases the volume of the unit cell, according to Vegard's law. Moreover, from the crystallographic data the crystalline structure of the phosphors is simulated using free software Balls & Sticks.

Las ontologías para la detección automática de aspectos en el análisis de sentimientos

RESUMEN En este artículo se analiza el papel de las ontologías en los sistemas de Análisis de Sentimientos a nivel de aspectos. El objetivo de la investigación es indagar sobre las técnicas que se han aplicado en sistemas de análisis de sentimientos donde se hayan utilizado ontologías ya sea para la extracción de los aspectos o determinación del sentimiento. Para lograr lo planeado se seleccionaron los trabajos más representativos de la literatura a través de una revisión sistemática en donde se identificaron algunos criterios comunes que permitieron un análisis comparativo de los trabajos versus los criterios. Los resultados obtenidos permiten dar las bases necesarias para el desarrollo de un modelo de análisis de sentimientos a nivel de aspectos para el español basado en ontologías.

ABSTRACT In this paper the role of ontologies is discussed in aspects-level sentiment analysis. The objective of the research is to investigate techniques that have been applied in sentiment analysis systems where ontologies have been used either for the extraction of the aspects or determination of sentiment. For this were selected the most representative papers of literature through a systematic review where some common criteria are identified which they enabled a comparative analysis of the documents versus the criteria The results obtained provide the necessary for the development of a model of aspects-level sentiment analysis for the Spanish based on ontologies ..

Prótesis de mano virtual movida por señales encefalograficas - EEG

RESUMEN Este articulo presenta el proyecto de investigación que tiene como reto la manipulación de una prótesis de mano en un ambiente virtual de simulación utilizando una interfaz natural basada en una BCI (Brain Computer Interface), lo cual debería plantear un nuevo paradigma para la manipulación de prótesis de mano. Para la manipulación de la prótesis de mano virtual se utiliza la información suministrada por las señales encefalográficas (EEG) captadas a partir de un casco Emotiv(r). Este sistema cuenta con catorce electrodos repartidos sobre el cráneo del usuario, quien luego de una fase de entrenamiento puede producir órdenes sencillas a través del software del fabricante. Finalmente, la presente investigación muestra los resultados obtenidos hasta el momento, donde las señales encefalográficas del usuario logran mover una mano virtual construida en el computador (utilizando las herramientas de software libre Qt y VTK). Se espera que un usuario pueda entrenarse y reproducir en la mano virtual diversos agarres tales como el cilíndrico, el esférico y el tipo pinza.

ABSTRACT This paper presents a research project that has the challenge of manipulating a prosthetic hand in a virtual simulation environment using a natural interface based on a BCI (Brain Computer Interface), which should propose a new paradigm for the manipulation of a prosthetic hand. The information provided by encephalographic (EEG) signals captured from an Emotiv(r) headset is used for the manipulation of virtual hand prosthesis. This system has fourteen electrodes distributed over the skull of the user, who after a training phase can produce simple commands through the manufacturer's software. Finally, this research presents the results obtained so far, where the user's encephalographic signals move a virtual hand built in the computer (using free software tools as Qt and VTK). It is expected that the user can train and reproduce various grasps such as cylindrical, spherical and pincer grasp in the virtual hand.