Ingeniería y Universidad

Evaluación de la producción de antocianinas a partir de cultivos celulares vegetales. Análisis de crecimiento y viabilidad según diferentes condiciones de proceso

The comparison between the structured and unstructured models was performed in order to determine the mathematical approach that best fit the biological synthesis of anthocyanins from plant cell cultures. A structured model was used for the production of secondary metabolites using cell cultures of strawberry (Fragaria ananassa) taking into account the cell viability of pigmented and non-pigmented cells. Moreover, growth and anthocyanin production of cell suspensions of grape (Vitis vinifera) were evaluated by an unstructured model. Both models adequately described the growth of plant cells and substrate uptake. However, anthocyanin production is intrinsically related to cell growth, especially degradation thereof; therefore the structured model was selected to describe the production of this secondary metabolite.

La comparación entre los modelos estructurados y no estructurados se realizó con el fin de determinar la aproximación matemática que mejor se ajustara a la síntesis biológica de antocianinas a partir de cultivos de células vegetales. Se utilizó un modelo estructurado para producir metabolitos secundarios empleando cultivos celulares de fresa (Fragaria ananassa), teniendo en cuenta la viabilidad celular de las células pigmentadas y no pigmentadas. Por otra parte, el crecimiento y la producción de antocianinas de las suspensiones celulares de uva (Vitis vinífera) se evaluaron por medio de un modelo no estructurado. Ambos modelos describieron adecuadamente el crecimiento de las células vegetales y la captación de sustrato. Sin embargo, la producción de antocianinas está relacionada intrínsecamente con el crecimiento celular, sobre todo su degradación; por lo tanto, se seleccionó el modelo estructurado para describir la producción de este metabolito secundario.

Teorías de diferenciación y adaptación mecánicamente inducida en el sistema músculo-esquelético

It is well known that the mechanical environment affects biological tissues. The importance of theories and models that aim at explaining the role of the mechanical stimuli in process such as differentiation and adaptation of tissues is highlighted because if those theories can explain the tissue's response to mechanical loading and to its environment, it becomes possible to predict the consequences of mechanical stimuli on growth, adaptation and aging of tissues. This review aims to present an overview of the various theories and models on tissue differentiation and adaptation, and their mathematical implementation. Although current models are numerically well defined and are able to resemble the tissue differentiation and adaptation processes, they are limited by (1) the fact that some of their input parameters are likely to be site-and species-dependent, and (2) their verification is done by data that may make the model results redundant. However, some theories do have predictive power despite the limitations of generalization. It seems to be a matter of time until new experiments and models appear with predictive power and where rigorous verification can be performed.

Se ha aceptado ampliamente que el ambiente mecánico afecta los tejidos bilógicos. La importancia de teorías y modelos que buscan explicar el rol de los estímulos mecánicos en procesos como la diferenciación y adaptación de tejidos radica en que si pueden explicar la respuesta de un tejido a su ambiente alrededor, es posible predecir las consecuencias de estímulos mecánicos en procesos como el crecimiento, la adaptación y el envejecimiento de tejidos. Este trabajo resume teorías y modelos de diferenciación y adaptación de tejidos y su implementación matemática. Aunque los modelos actuales están numéricamente bien definidos y son capaces de emular los procesos de diferenciación y adaptación, están limitados a causa de 1) la naturaleza de sus parámetros, que son muy probablemente dependientes de la especie y lugar de análisis, y 2) los datos que usualmente son empleados para su verificación, ya que podrían llegar a hacer redundantes los resultados del modelo. A pesar de estas limitaciones que impactan en la generalización de resultados, las teorías y modelos actuales tienen el poder predictivo necesario para el estudio general de los procesos de diferenciación y adaptación de tejidos. Es cuestión de tiempo, la llegada de nuevos modelos y experimentos que permitan una mayor generalización y verificación.

Comparación de métodos de ubicación de unidades de medición fasorial en sistemas de potencia para monitoreo de estabilidad de tensión

A power system is subject to events that may lead to voltage stability problems, which eventually may lead to black-outs. On-line phasor measurements may allow anticipating situations leading to voltage instabilities; these on-line measurements can be accomplished by using Phasor Measurement Units (PMU). However, for a power system it is is not economical or necessary to install PMU at each bus; in order to avoid this situation it is required to develop a strategy for PMU placement that is useful and convenient, with a limited number of available PMU. This paper presents a review and comparison of some methods for PMU placement in power systems; also, we include a classification according to the type of observability obtained and consider the application of the method . Finally, a method for monitoring voltage stability in power systems is chosen and tested on the IEEE39-bus system using Matlab-PSAT (Power System Analysis Toolbox).

Un sistema de potencia está sujeto a eventos que pueden causar problemas de estabilidad de tensión, los cuales eventualmente pueden conducir a apagones. Las mediciones fasoriales en línea permiten anticipar situaciones que conducen a inestabilidad de tensión. Estas mediciones fasoriales en línea se logran usando unidades de medición fasorial (PMU). Sin embargo, para un sistema de potencia no es económico ni necesario la instalación de PMU en cada nodo. Para evitar esta situación se requiere desarrollar una estrategia de ubicación de PMU útil y conveniente, con un número limitado de PMU disponibles. Este artículo presenta una revisión y comparación de métodos para la ubicación de PMU en sistemas de potencia; además, se hace una clasificación de acuerdo con el tipo de observabilidad y se considera la aplicación del método. Finalmente, se selecciona un método para el monitoreo de estabilidad de tensión en sistemas de potencia y se realizan pruebas sobre el sistema IEEE39 nodos usando la herramienta Matlab-Power System Analysis Toolbox (PSAT).

Tostación mejorada con microondas en muestras piríticas con propiedades dieléctricas marcadamente dependientes de la temperatura

This article shows the main experimental results related to measuring dielectric properties of Pyrite ore mineral samples as a function of temperature, and their effect on the heating behavior of the samples. It was found that the real, c'(T), and imaginary, c''(T), components of permittivity are strongly dependent on temperature. The model that best fitted experimental data for c'(T) and c'(T), was a Gaussian correlation, reaching R² values over 0.995. Besides, and under certain conditions, it was possible to roast the mineral even better than with an electric furnace, while requiring less processing time (about 77.5% less) and with lower electrical energy consumption (about 80.8% less). Additional exploratory tests revealed that microwaves can be used to smelt a roasted mineral ore with time reductions of about 90%, while keeping recovery margins above 95%. Next stages of research should be directed to using a single mode applicator for processing higher volumes of mineral at pilot plant scale.

Este artículo muestra los principales resultados experimentales relacionados con la medición de propiedades dieléctricas de muestras minerales con pirita, en función de la temperatura, así como su efecto en el calentamiento de las muestras. Se encontró que las componentes real, c'(T), e imaginaria, c''(T), de la permitividad dependen fuertemente de la temperatura. El mejor modelo, para c'(T y CXT), que se ajustó a los datos experimentales fue un modelo gaussiano, con valores de R² mayores a 0,995. Además, y bajo ciertas condiciones, fue posible tostar el mineral incluso mejor que con un horno eléctrico, pues requirió menos tiempo de procesamiento (aproximadamente 77,5 % menos), y con menor consumo de energía eléctrica (aproximadamente 80,8 % menos). Pruebas exploratorias adicionales revelaron que las microondas pueden ser utilizadas para fundir un mineral tostado, con reducciones de tiempo cercanas al 90 % y manteniendo los márgenes de recuperación sobre el 95 %. Las etapas siguientes de investigación deben dirigirse a utilizar un aplicador monomodo, para procesar mayores volúmenes de mineral a escala de planta piloto.

Diseño de un absorbedor electromagnético óptimo multicapas mediante el algoritmo de la espiral

This article presents a strategy for designing optimal planar electromagnetic absorbers of several layers. The electromagnetic absorbers designed can operate in different frequency ranges. They were optimized by using a well-known spiral optimization algorithm. Results for the case of three, five, seven, and nine layers, showed the advantage of using this algorithm, mainly in terms of fewer adjustable parameters and its great capacity for intensification and diversification. Using Spiral Optimization, electromagnetic absorbers with seven and nine layers were designed for the frequency range between 0.8-5.4 GHz. They achieved a minimum attenuation of -26.13 dB and -25.66 dB, with respective thicknesses of 6.26 mm and 8.64 mm. The seven-layered design performed better than the nine-layered one. The results obtained were compared to those reported with other global optimization methods.

Este artículo presenta una estrategia de diseño de absorbedores electromagnéticos planares multicapa óptimos con diferentes rangos de frecuencias de operación, mediante el algoritmo de optimización de la espiral. Se obtuvieron resultados para el caso de tres, cinco, siete y nueve capas, que posteriormente se compararon con los reportados utilizando otros métodos. Adicionalmente, se evidenció la fortaleza del algoritmo en este tipo de problemas, principalmente en su sencillez en el número de parámetros que se van a ajustar y su gran capacidad de intensificación y diversificación. Mediante el algoritmo de la espiral se diseñaron absorbedores de siete y nueve capas, para el rango de frecuencias entre 0,8 y 5,4 GHz. Ellos alcanzaron un mínimo de atenuación de -26,13 dB y -25,66 dB con sus correspondientes espesores de 6,26 y 8,64 mm. Los resultados se compararon con los reportados mediante otros métodos de optimización global.

**Un nuevo algoritmo genético de genotipo-fenotipo para el problema de Strip Packing de dos dimensiones con rotación de 90^°2**

Given a set of rectangular pieces and a fixed width with infinite length, the strip-packing problem (SPP) of two dimensions (2D), with a rotation of pieces in 90° consists of orthogonally placing all the pieces on the strip, without overlapping them, minimizing the height of the strip used. Several algorithms have been proposed to solve this problem, being Genetic Algorithms one of the most popular approach due to it effectiveness solving NP-Hard problems. In this paper, three binary representations, and classic crossover and mutation operators are introduced. A comparison of the three binary representations on a subset of benchmarking instances is performed. The representation R2 outperforms the results obtained by representation R1 and R3. Indeed, some of the best-known results found by previous published approaches are improved.

Dado un conjunto de piezas rectangulares con ancho fijo y con longitud infinita, el problema de strip-packing (SPP) de dos dimensiones, con una rotación de las piezas de 90°, consiste en la colocación ortogonal de todas las piezas en la tira, sin sobreponerlas, a fin de minimizar la altura de la tira usada. Se han propuesto varios algoritmos para resolver este problema, pero los genéticos constituyen uno de los enfoques más populares, debido a su eficacia en la solución en problemas NP-hard. En este trabajo se presentan tres representaciones binarias, una operación crossover clásica y operadores de mutación. Las tres representaciones binarias se comparan en un subconjunto de instancias de benchmarking. La representación R2 supera los resultados obtenidos por la representación R1 y R3. De hecho, se mejoran algunos de los mejores resultados encontrados por los trabajos publicados anteriormente.

Aceptabilidad de la implementación de carriles vehiculares de alta ocupación en la Autopista Norte de Bogotá

This paper examines the acceptability of the implementation of a High Occupancy Vehicle (HOV) lane in the north of Bogota (Colombia), a strategy that is compatible with the policies of the mobility master plan of the city. Although the idea of using HOV lanes dates back to the 70's, it is still a valid alternative which is widely documented that produces positive impacts on travel times, accident rates, greenhouse emissions, among others. The study is based on discrete choice survey experiments which allowed calibrating a multinomial logit model. The calibrated model indicated that the acceptability of the HOV lane is very sensitive to travel times experienced by current car users. The model also identified the segment of the population with the highest acceptability for the proposal, which would consist of women over 31 years old, who travel for purposes related to work.

El presente artículo estudia la aceptabilidad de la implementación de un carril con vehículos de alta ocupación (VAO) en la autopista norte de Bogotá, estrategia que es compatible con las políticas del plan maestro de movilidad de la ciudad. Aunque la idea de utilizar carriles VAO se remonta a la década de los setenta, continúa siendo una alternativa vigente, ampliamente documentada, que produce impactos positivos en los tiempos de viaje, accidentalidad, efecto invernadero y emisiones. El estudio está basado en un experimento de elección que tomó información de preferencias declaradas para calibrar un modelo logit multinomial. El modelo calibrado indicó que la aceptabilidad de la medida es muy sensible a los tiempos de viaje que experimenten los usuarios actuales del auto. El modelo también permitió identificar el segmento de población con la más alta aceptabilidad, el cual estaría conformado por mujeres mayores de 31 años, que viajan por motivo trabajo.

El árbol en el ecosistema urbano: relaciones entre nuevo urbanismo, sociedad y gestión racional del riesgo

The relentless and massive population migration process to the cities is a phenomenon of great concern due to the large urban overcrowding and the consequent environmental, public health, and social problems involved, among others. In fact, in this century, Pickett already talks of "urban species," where more than 50% of the world's population already lives in cities. Within the different theories, approaches, and strategies to carry out a more rational territorial development that generates healthy cities, greening processes, and green infrastructure, the need to try to mitigate these terrible consequences is highlighted. This strategy, recently endorsed by the EU, has numerous benefits and components such as green roofs, vertical gardening, greenways, etc., although perhaps one of the most important is the urban forest. Its governance is extremely important and should include, aside from the plans which maximize the benefits, those that minimize problems, and above everything the most important: its inherent potential danger. Sometimes trees have collapsed causing serious consequences, but often they are identifiable and preventable i.e. external biomechanics symptoms are indicators of internal problems. Therefore the incorporation of scientific and technical approaches (including specific tools such as tomograph, Static Load Test, etc.) about risk assessment should be an integral component of the management of green infrastructure.

El incesante y masivo proceso migratorio poblacional hacia las grandes ciudades es un fenómeno de profunda preocupación debido a la gran masificación urbana y a los consecuentes problemas que genera, de tipo medioambiental, de salud pública, social, etc. De hecho, en este siglo ya se habla de especie urbana, donde más del 50 % de la población mundial ya vive en las urbes. Para intentar mitigar estas terribles consecuencias y dentro de las diferentes teorías, planteamientos y estrategias para un desarrollo territorial más racional, que genere ciudades más sanas y saludables, destacan los procesos de naturación urbana y de infraestructura verde. Esta estrategia, avalada por la Unión Europea recientemente, tiene numerosos beneficios y componentes como tejados verdes, jardinería vertical, corredores verdes, pero quizás uno de los más importantes es el arbolado urbano. Su gestión racional es fundamental y debe incluir, aparte de los planes que optimicen los beneficios, aquellos que minimicen los problemas, sobre todo el más importante: su inherente peligrosidad potencial. A veces los árboles se colapsan y provocan graves consecuencias, pero muchas veces son identificables y prevenibles, ya que la sintomatología externa biomecánica es una gran indicadora de problemas internos. Por lo tanto, la incorporación de planteamientos científicos de evaluación de riesgo debe ser un componente integral de la gestión de la infraestructura verde.

Autoabastecimiento como un enfoque alternativo para el acceso al agua en regiones rurales dispersas: evidencia en una microcuenca rural en Colombia

Globally, access to improved water sources is lower in rural areas compared to urban areas. Furthermore, in rural areas many people use water from individual systems they have developed with their investments, often without external support. This phenomenon has been called Self-supply. Self-supply ranges from simple to complex systems and different water sources. Water quality varies, from achieving the microbial World Health Organization (WHO) standard (0 Colony Forming Units per 100 millilitres -CFU/100 ml) to systems that provide water posing high risks to human health. While most studies in Self-supply have been developed in Africa, little is known in Latin America and the Caribbean (LAC). This research explores Self-supply in a rural microcatchment in Colombia (LAC). This research collected and analysed data from household and drinking water surveys. Results showed that 40% of households used Self-supply systems taking water from springs and brooks. Thermotolerant Coliforms were below 50 CFU/100 ml, during both dry and rainy season, and between 5 to 7% of samples achieved the microbial WHO standard. These results suggest that Self-supply has potential to offer safe drinking water, provided improvements on source protection and institutional support. Therefore, Self-supply could contribute to address "unfinished business", including ensuring access for the hardest-to-reach people, as stated in the United Nations post-2015 development agenda.

Globalmente, el acceso a fuentes de agua mejoradas es menor en el campo que en las ciudades. Además, muchas personas del campo usan fuentes de agua individuales desarrolladas sin apoyo externo o autoabastecimiento. Este último incluye sistemas desde simples a complejos, que usan diferentes fuentes con una calidad que cumple los estándares microbiológicos de la Organización Mundial de la Salud (0 unidades formadoras de colonias por 100 mililitros [CFU/100 ml]), hasta sistemas que suministran agua con altos riesgos para la salud. Mientras la mayoría de los estudios se reportan en África, poco se conoce en Latinoamérica y el Caribe (LAC). Esta investigación recogió y analizó datos de encuestas de hogares y calidad de agua en una microcuenca rural en Colombia (LAC). El 40 % de las viviendas dependía del autoabastecimiento usando quebradas. Las coliformes termotolerantes fueron menores de 50 UFC/100 ml en época seca y época lluviosa, y entre el 5 % y el 7 % de las muestras alcanzaron el estándar de la Organización Mundial de la Salud. Estos resultados sugieren que el autoabastecimiento tiene potencial para suministrar agua segura, si se mejoran la protección de las fuentes y el apoyo institucional, y podría contribuir a abordar "asuntos no terminados", incluido el acceso al agua de "gente difícil de atender", propuesto en la agenda de desarrollo pos-2015 de las Naciones Unidas.