Ingeniería y competitividad

Retos de la ingeniería sostenible

Seismic retrofitting of academic buildings using roof isolation as a tuned mass damper

Abstract A large percentage of buildings in Colombia do not have proper earthquake resistance features, as in the case of the city of Cali, where 70% of structures are vulnerable to seismic events. An example of this is the Faculty of Engineering of the del Valle Del Valle University, where the buildings, which were built more than 40 years ago, need to be evaluated and retrofitted according to Regulation NSR-10. However, conventional reinforcement techniques for buildings are highly invasive, disrupt building operations and can be very costly. As an alternative, this article analyzes a retrofitting technique that uses the roof isolation system. In this system, the roof slab is disconnected from the structure and is supported by elastomeric seismic isolators, functioning as a tuned mass damper (TMD), which is an easy configuration due to the type of structure of the Faculty’s buildings. To verify the effectiveness of the proposed system, the buildings were classified into four types according to their geometric characteristics and floor layout, and both the conventional reinforcement and the TMD were designed. A dynamic characterization was obtained through ambient vibration tests, with four seismic accelerometers placed on top of the buildings to identify the predominant frequencies and damping ratios of each vibration mode. The parameters were determined using three identification techniques, and these data were used to fit finite element models of the buildings. The roof isolation system reduces the dynamic response and allows the structural elements to withstand the stress of earthquakes, which shows that the design of the TMD is acceptable. The cost of the roof isolation alternative is between 68 and 86% less than the conventional proposal. This form of seismic retrofitting represents a convenient option for existing buildings of all types of use.

Resumen En Colombia, un gran porcentaje de edificaciones no satisfacen características sismo resistentes adecuadas, como en el caso de la ciudad de Cali donde el 70% de las estructuras son vulnerables ante eventos sísmicos. Un ejemplo de esto es la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle, donde con más de 40 años de construcción, sus edificaciones requieren ser evaluadas y repotenciadas según el Reglamento NSR-10. Sin embargo, las técnicas de reforzamiento convencionales para edificios son muy invasivas, suspenden el servicio y pueden resultar muy costosas. Como alternativa, en este artículo se analiza una técnica de repotenciación empleando el sistema de aislamiento de cubierta. En este sistema, la losa de cubierta se desacopla de la estructura y se apoya sobre aisladores sísmicos elastoméricos, funcionando como un amortiguador de masa sintonizado (TMD), configuración que se facilita debido a la tipología estructural de los edificios de la Facultad. Para verificar la efectividad del sistema propuesto, se clasificaron los edificios en cuatro tipologías de acuerdo con sus características geométricas y la distribución de piso, y se diseñó tanto el reforzamiento convencional como el TMD. Se realizó la caracterización dinámica por medio de pruebas de vibración ambiental con cuatro acelerómetros sísmicos ubicados en la parte superior de las edificaciones, para identificar las frecuencias predominantes y razones de amortiguamiento asociadas a cada modo de vibración. La determinación de los parámetros se realizó con tres técnicas de identificación y con estos datos se ajustaron modelos en elementos finitos de los edificios. El sistema de aislamiento de cubierta logra disminuir la respuesta dinámica y, además, permite que la resistencia de los elementos estructurales soporte las solicitaciones del sismo, mostrando que el diseño del TMD es satisfactorio. El costo de la alternativa del aislamiento de cubierta disminuye entre 68 y 86% respecto a la propuesta convencional. Esta forma de repotenciación sísmica se presenta como una opción conveniente para ser implementada en edificaciones existentes de todo tipo de uso.

Analysis and evaluation of the thermal performance of roofing systems used in dry construction for residential buildings located in the city of Santiago de Cali and its area of influence

Resumen El siguiente trabajo de investigación se enmarca en la evaluación comparativa de materiales de cubierta comercializados en la ciudad de Cali y área de influencia y los elementos que la complementan, tales como: Base de cubierta y/o cielo raso, estableciendo su capacidad de aislamiento térmico ante fenómenos de radiación solar, conducción y absorción ocurridos en la superficie de la cubierta y a nivel del espacio interior. La investigación se estructura partir de la climatología bimodal (dos periodos secos y dos de lluvia intercalados) del lugar. Las probetas (módulos de 1 x 1 mts) se sitúan en la inmediación entre Cali y Santander de Quilichao bajo condiciones atmosféricas reales, tomando en cuenta los datos emitidos por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales “IDEAM” y los arrojados por los equipos de medición térmica ubicados al interior y exterior de los módulos. Bajo este enfoque se arman diferentes soluciones tecno-constructivas de cubierta en probetas completas cuyos muros no incluyen variables de manejo arquitectónico como aperturas de puertas y ventanas. Estas envolventes junto con la del piso, se realizan en un sistema panel sándwich con un aislamiento de 10 cm en espuma de poliuretano que permite aislar la variable de muros de la envolvente de cubierta dado el fenómeno de inercia térmica. Paso siguiente se realizan las mediciones de temperatura al interior y exterior de las probetas desde el mes de septiembre del 2017 y en la superficie de la cubierta (Interior, exterior) , determinando los factores que desencadenan el aumento de la temperatura dentro del espacio a razón de las propiedades físicas de los materiales y de los fenómenos de transferencia de calor, los datos son posteriormente procesados a través de un análisis estadístico donde se estiman temperaturas máximas, mínimas y promedios relacionados con las horas para cada módulo.

Abstract The following research work is part of the comparative evaluation of roofing materials marketed in the city of Cali and the area of influence and the elements that complement it, such as: Roof base and / or ceiling, establishing their thermal insulation capacity in the face of solar radiation, conduction and absorption phenomena occurring on the roof surface and at the level of the interior space. The research is structured based on the bimodal climatology (two dry periods and two rain periods interspersed) of the place. The test tubes (modules of 1 x 1 m) are located in the vicinity between Cali and Santander de Quilichao under real atmospheric conditions, taking into account the data issued by the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental Studies "IDEAM" and those thrown by the thermal measurement equipment located inside and outside the modules. Under this approach, different techno-constructive roof solutions are assembled in complete specimens whose walls do not include architectural management variables such as door and window openings. These envelopes, together with the floor envelope, are made in a sandwich panel system with a 10 cm polyurethane foam insulation that allows the variable walls to be isolated from the roof envelope given the phenomenon of thermal inertia. Next step, the temperature measurements are made inside and outside the test pieces since September 2017 and on the roof surface (Interior, exterior), determining the factors that trigger the increase in temperature within the space at a rate of the physical properties of the materials and of the heat transfer phenomena, the data is subsequently processed through a statistical analysis where maximum, minimum and average temperatures related to the hours are estimated for each module.

Optimal Design of Electrical Distribution Networks Using Optimization Models

Resumen El presente trabajo propone una metodología alternativa para diseñar de manera óptima un sistema eléctrico de distribución sobre un área urbana real. De la página web de una empresa distribuidora (plataforma GIS), se extrae un polígono de red de medio voltaje (MT) el cual sirve como patrón de comparación. Al polígono extraído se le realiza un re-diseño de la red de media tensión. Tomando como premisa que es una nueva urbanización que requiere ser dotada de energía eléctrica, con todas las exigencias técnicas que impone el ente regulador, buena calidad de energía y al mínimo costo. Para lograr este cometido se usan dos modelos matemáticos de optimización. La metodología inicia delimitando el área del proyecto de forma georreferenciada, en esta área se ubican 36 posibles sitios en los cuales se puede instalar los transformadores de distribución que dotarán de energía eléctrica a la nueva urbanización. El primer modelo de optimización determina el número de transformadores a instalar mediante una función objetivo de minimización, las restricciones del modelo son: capacidad de los transformadores (KVA) y la cobertura (número de abonados conectados a la red de baja tensión de cada trasformador). Una vez determinado el número de transformadores a instalar y su respectiva ubicación óptima georreferenciada, se corre el segundo modelo de optimización de tipo heurístico, basado en la teoría de grafos, se calcula el árbol de mínima expansión para la conexión de la red eléctrica de media tensión, de esta forma se interconecta los trasformadores del proyecto con la mínima distancia, por ende, se optimiza el costo de construcción. Estos modelos de optimización son implementados y resueltos con los softwares Matlab y LpSolve. La topología encontrada con los dos modelos propuestos es evaluada eléctricamente mediante la corrida de flujos de potencia con el software CYMEDIST. Finalmente se evalúa la metodología de diseño propuesta, comparando los parámetros eléctricos obtenidos con los modelos de optimización versus los parámetros eléctricos que cuenta el polígono extraído del sistema GIS de la empresa distribuidora.

Abstract This paper proposes an alternative methodology to optimally design an electrical distribution system in a real urban area. A medium voltage (MV) network polygon is extracted from the web page of a distribution company (GIS platform), which serves as a comparison pattern. A redesign of the medium voltage network is made to the extracted polygon. Taking as a premise that it is a new urbanization that needs to be provided with electric power, with all the technical requirements imposed by the regulating entity, good power quality and at minimum cost. To achieve this goal, two mathematical optimization models are used. The methodology begins by delimiting the project area in a geo-referenced manner; in this area 36 possible sites are located where the distribution transformers that will provide electricity to the new urbanization can be placed. The first optimization model determines how many transformers will be installed, by means of a minimization objective function, the constraints of the model are: transformer capacity (KVA) and coverage (number of subscribers connected to the low voltage network of each transformer). Once the number of transformers to be installed and their respective geo-referenced optimal locations are determined, the model is run. The second heuristic optimization model, based on graph theory, calculates the mine spanning tree for the connection of the medium voltage electrical network, thus interconnecting the transformers of the project with the minimum distance, thus optimizing the construction cost. These optimization models are implemented and solved with Matlab and LpSolve software. The topology found with the two proposed models is electrically evaluated by running power flows with CYMEDIST software. Finally, the proposed model is evaluated by comparing the electrical parameters obtained with the electrical parameters of the polygon extracted from the GIS system of the distribution company.

Vacuum dip frying of green banana slices with edible coatings

Resumen El plátano es uno de los productos más consumidos en el mundo, para el año 2019 se cosecharon 107.941.444 toneladas aproximadamente, producción en la cual Colombia aporta el 2,7%. A nivel nacional, el plátano es consumido en fresco y procesado industrialmente en la elaboración de snacks fritos, con contenidos de grasa de alrededor del 40% con base en su peso; productos catalogados dentro del grupo de alimentos no saludables. El uso combinado de tecnologías novedosas, como el tratamiento con biopelículas y fritura por inmersión al vacío genera una alternativa para producción de snacks con menos contenido de aceite acompañado de parámetros de calidad aceptables y características organolépticas agradables para los consumidores El objetivo del trabajo fue evaluar la fritura al vacío por inmersión de rodajas de plátano verde (con ºBrix de 4,9±0,7) recubiertas con goma guar (1,4% p/v) en distintas condiciones de proceso bajo el análisis de superficie de respuesta utilizando como metodología el diseño central compuesto rotable, considerando la presión (30-62) kPa, tiempo (180-360) s y temperatura (43-73) ºC. El óptimo alcanzado para minimizar el contenido de aceite fue: presión de 73kPa tiempo de 341 s y fuerza impulsora 43°C. Los resultados obtenidos como óptimo estadístico en el análisis sensorial del snack recubierto señalaron una aceptabilidad del 55% del producto obtenido.

Abstract Banana is one of the most consumed products in the world, for the year 2019 approximately 107,941,444 tons were harvested, production in which Colombia contributes 2.7%. At the national level, the banana is consumed fresh and industrially processed in the preparation of fried snacks, with fat content of around 40% based on its weight; products cataloged within the group of unhealthy foods. The combined use of novel technologies, such as treatment with biofilms and vacuum immersion frying generates an alternative to produce snacks with less oil content accompanied by acceptable quality parameters and pleasant organoleptic characteristics for consumers. immersion vacuum frying of green banana slices (with ºBrix of 4.9 ± 0.7) coated with guar gum (1.4% w / v) in different process conditions under the response surface analysis using the design methodology rotatable composite center, considering pressure (30-62) kPa, time (180-360) s and temperature (43-73) ºC. The optimum reached to minimize the oil content was pressure of 73 kPa, time of 341 s and driving force 43 ° C. The results obtained as statistically optimal in the sensory analysis of the coated snack, indicated an acceptability of 55% of the product obtained.

Characterization of cybercrime in the department of Cundinamarca during the first half of 2021 through exploratory analysis and machine learning

Resumen Teniendo en cuenta la amplia difusión que ha tenido la analítica de datos en diferentes ámbitos de aplicación y considerando la escasez de datasets específicos asociados a los delitos informáticos dentro de las estrategias de datos abiertos en Colombia, este artículo tiene como objetivo realizar la caracterización de los delitos informáticos del departamento de Cundinamarca, mediante el uso de técnicas de análisis exploratorio y machine learning. La presente investigación fue desarrollada mediante 4 fases metodológicas: adecuación de los datos, análisis exploratorio de los datos, aplicación de modelos de machine learning y finalmente generación de información de valor agregado. Para el desarrollo del estudio propuesto, se conformó un conjunto de datos a partir del dataset de 35000 registros publicado por la Policía Nacional en el portal de datos abiertos de Colombia, el cual aborda los delitos de alto impacto dentro del departamento de Cundinamarca y ocurridos durante el primer semestre de 2021. El dataset de delitos cibernéticos conformado cuenta con un total de 1513 registros e incluye atributos tales como: día, trimestre, municipio, zona, víctima, edad y delito, de tal modo que a nivel del análisis exploratorio se aplicaron métodos de estadística descriptiva sobre los diferentes atributos, mientras que a nivel de machine learning se hizo uso de los modelos de reglas de asociación y clustering con el fin de determinar de manera respectiva la relación de los atributos con el tipo de delito, y los grupos representativos que se forman al relacionar la edad con el tipo de delito y el municipio con el tipo de delito. El estudio desarrollado permitió demostrar la utilidad y potencialidad que tienen las técnicas de analítica de datos en el campo de la ciberseguridad, de cara a apoyar la toma de decisiones por parte de las autoridades pertinentes.

Abstract Considering the wide diffusion that data analytics has had in different application areas and considering the scarcity of specific datasets associated with cybercrime within open data strategies in Colombia, this article aims to characterize cybercrime in the department of Cundinamarca, through the use of exploratory analysis and machine learning techniques. The present research was developed through 4 methodological phases: data adequacy, exploratory data analysis, application of machine learning models and finally generation of value-added information. For the development of the proposed study, a dataset was formed from the dataset of 35,000 records published by the National Police in the open data portal of Colombia, which addresses high-impact crimes within the department of Cundinamarca and occurred during the first half of 2021. The cybercrime dataset has a total of 1513 records and includes attributes such as: day, quarter, municipality, area, victim, age and crime, so that at the exploratory analysis level, descriptive statistics methods were applied on the different attributes, while at the machine learning level, the association rules and clustering models were applied in order to determine respectively the relationship of the attributes with the type of crime, and the representative groups formed by relating the age with the type of crime and the municipality with the type of crime. The study developed allowed to demonstrate the usefulness and potential of data analytics techniques in the field of cybersecurity, in order to support decision making by the relevant authorities.

Creation of a dielectric testing laboratory in the department of Boyacá

Resumen Este trabajo presenta la experiencia en la creación de un laboratorio de ensayos dieléctricos diseñado para realizar pruebas periódicas a los elementos de protección personal empleados en trabajos con tensión (TCT), en convenio entre la Empresa de Energía de Boyacá S.A. E.S.P (EBSA) y la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). La motivación surge en la búsqueda de mejorar los procesos de salud y seguridad en el trabajo de los operarios de EBSA E.S.P., además de evitar los desplazamientos de herramientas y vehículos grúa canasta aislados hasta otras ciudades para sus pruebas. Los ensayos implementados se realizan mediante el método de tensión aplicada, cuya metodología consiste en aplicar un voltaje de prueba superior al de operación de los elementos bajo ensayo, a frecuencia industrial durante un minuto, lo que representa un esfuerzo dieléctrico en el aislamiento y permite verificar que los materiales aislantes no se encuentren envejecidos, degradados, contaminados o perforados. Actualmente el laboratorio se encuentra realizando el sistema de gestión en NTC-ISO/IEC 17025:2017, norma que rige la implementación de laboratorios de ensayo y calibración en Colombia. La UPTC ahora cuenta con un laboratorio de ensayos dieléctricos con capacidad de prueba de hasta 100 kV, que puede ser usado para docencia, investigación y extensión, lo cual contribuye al fortalecimiento de los vínculos entre la Universidad y las empresas del sector eléctrico de la región.

Abstract This work presents the experience in the creation of a dielectric testing laboratory designed to perform periodic tests to the personal protection elements used in live works (TCT), in agreement between Empresa de Energía de Boyacá S.A. E.S.P (EBSA) and Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). The motivation arises from the search to improve the health and safety processes at work of the operators of EBSA E.S.P., in addition to avoiding the displacement of tools and isolated basket crane vehicles to other cities for their tests. The tests implemented are performed using the applied voltage method, whose methodology consists of applying a test voltage higher than the operating voltage of the elements under test, at industrial frequency for one minute, which represents dielectric stress on the insulation and makes it possible to verify that the insulating materials are not aged, degraded, contaminated, or perforated. Currently, the laboratory is performing the management system in NTC-ISO/IEC 17025:2017, a standard that governs the implementation of testing and calibration laboratories in Colombia. UPTC now has a dielectric testing laboratory with a testing capacity up to 100 kV, which can be used for teaching, research and extension, which contributes to the strengthening of the links between the University and companies in the electrical sector in the region.

Changes in air quality associated with road traffic, during COVID-19 lockdown in Santiago de Cali, Colombia

Resumen Se analizó la variación temporal y espacial del tráfico automotor en la zona urbana del Distrito de Santiago de Cali y su relación con la concentración de material particulado, durante el primer semestre del año 2020. Se utilizaron datos de tráfico automotor compartidos por la Secretaría de Movilidad de Cali y datos de concentración de PM2.5 y PM10 medidos por el Sistema de Vigilancia de Calidad del aire de la entidad ambiental DAGMA. Se evaluó el registro de los flujos vehiculares en la ciudad, especialmente de motos y automóviles. Se analizó el comportamiento horario de todas las variables. Dado que el periodo de estudio incluye el primer periodo de aislamiento debido a la pandemia por COVID-19, se realizó el análisis de variables de tráfico y contaminantes para tres sub-periodos denominados: pre-aislamiento, aislamiento y post-aislamiento. Se observaron disminuciones de PM hasta del 69% durante el periodo de aislamiento en comparación con el periodo previo. Se encontró que hay dos puntos en la ciudad que muestran mayor tráfico y que registran las mayores concentraciones de material particulado, el primero ubicado en el centro y otro en el sur de la ciudad. Se encontró que la alta afluencia en estos puntos, responde a características de alta oferta y aglomeración de ciertos servicios, lo que aumenta el número de viajes hacia esas zonas. Finalmente, se analizó la variabilidad espacial de la concentración de PM10 y PM2.5, confirmándose la relación entre las altas concentraciones de estos contaminantes con las vías de alto tráfico vehicular en la ciudad. Los resultados permiten confirmar que las fuentes móviles son una de las principales causas del detrimento de la calidad del aire en la ciudad.

Abstract The temporal and spatial variation of traffic in the urban area of the District of Santiago de Cali and its relationship with the concentration of particulate matter in the city for the first half of 2020 were analyzed in this research. Traffic data shared by the Secretariat of Mobility of Cali and PM2.5 and PM10 concentration data measured by the local environmental protection agency, DAGMA, were used. The vehicle flow data was evaluated, especially for motorcycles and automobiles. The hourly behavior of all variables was analyzed. Since the study period includes the lockdown due to the COVID-19 pandemic, the analysis of traffic and pollutant variables was carried out for three sub-periods called: pre-lockdown, lockdown, and post-lockdown. PM reductions of up to 69% were observed during the lockdown period compared to the pre-lockdown period. One in the center and the other in the south of the city were found to show the highest traffic and the highest PM concentrations. The high vehicle volumes in these points respond to the characteristics of high supply and agglomeration of certain services, which increase the number of trips to these areas. Finally, the spatial variability of PM2.5 and PM10 concentrations was analyzed, confirming the relationship between the high concentrations of these pollutants and the roads with high vehicular traffic in the city. Results confirm that mobile sources are one of the main sources affecting air quality in Cali.

Evaluation of adhesion and corrosion wear resistance of biobased polymers derived from linseed oil deposited on Fe-Zn sheets

Abstract The objective of this paper is to study adherence and corrosion wear resistance of biobased polymers derived from epoxidized linseed oil (ELO) deposited on galvanized iron sheets. The adhesion and anticorrosive properties of the pure epoxy resin (ELO) were compared with those that contained bisphenol A (BFA) and carbon black (CB), which were polymerized by oxirane ring opening catalyzed by aluminum triflate (ATf). Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) confirmed the formation of the different biobased polymers as coatings. To evaluate the performance to the corrosion resistance each coating was tested to adhesion and accelerated weathering within a salt spray chamber. The use of BFA provided greater adhesion than pure ELO coatings. Additionally, the addition of small loads of CB improved the appearance, adhesion, and durability of the coating, thus decreasing the corrosion of the galvanized sheets. Finally, the interactions that occur at the interface between the different polymeric matrices and the substrate surface, which allow improving the corrosion resistance were analyzed.

Resumen El objetivo de este trabajo es estudiar la adherencia y la resistencia al desgaste por corrosión de polímeros derivados del aceite de linaza epoxidado (ELO), depositado sobre láminas de hierro galvanizado. Se compararon las propiedades de adhesión y anticorrosivas de la resina epoxi pura (ELO) con aquellas que contenían bisfenol A (BFA) y negro de humo (CB), todas polimerizadas por apertura de anillo de oxirano catalizada por triflato de aluminio (ATf). La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) confirmó la formación de los diferentes polímeros de base biológica como recubrimientos. Para determinar la resistencia a la corrosión, se evaluó la adhesión de cada revestimiento, así como el intemperismo acelerado dentro de una cámara de niebla salina. El uso de BFA proporcionó una mayor adherencia que los recubrimientos ELO puros. Además, la adición de pequeñas cargas de CB mejoró la apariencia, adherencia y durabilidad del revestimiento, disminuyendo así la corrosión de las láminas galvanizadas. Finalmente, se analizaron las interacciones que ocurren en la interfaz entre las diferentes matrices poliméricas y la superficie del sustrato, que permitieron mejorar la resistencia a la corrosión.

Effect of operating parameters and modes in the filtration of acid whey using ultra- and microfiltration ceramic membranes

Abstract Whey is a liquid by-product obtained by cheese elaboration, which is not completely used due to the large quantities produced. As a result, the whey is poured into rivers and soils and becomes a pollutant agent. The valorization of acid whey using membrane clarification was evaluated, where the effect of temperature and membrane cut-off were studied using acid whey. Permeability was three times higher at 70°C than 50°C (163.2±11.1 y 62.4±9.2 L/m2.h, respectively) for membranes with a cut-off of 0.2 µm. Furthermore, the permeate flux for this cut-off was three, six and ten times higher compared with the cut-off of 300, 150 y 50 kDa at 70°C, respectively. The clarification stage was scaled-up with 0.2 µm membranes, achieving about 22 L of whey filtered for Batch mode until a volume reduction factor (VRF) of 5 with protein retention of 68%. In Fed-Batch mode, the retention of protein was 61%, but the filtration could be carried out for longer, reducing fouling and filtering almost the double of the quantity of whey compared with Batch mode. In all cases, the turbidity of permeates was lower than 12 NTU (reduction >99%), regardless of whey turbidity whose values might be superior to 12,000 NTU.

Resumen El lactosuero es un subproducto líquido, obtenido de la elaboración de queso, que no es completamente aprovechado debido a sus grandes cantidades, convirtiéndose en un agente contaminante al verterse en ríos y suelos. Se evaluó la valorización de lactosuero ácido mediante clarificación con membranas, donde se estudió el efecto de la temperatura y umbral de corte para la filtración de lactosuero ácido. La permeabilidad fue 3 veces mayor a 70°C que a 50°C (163.2±11.1 y 62.4±9.2 L/m2.h, respectivamente) para membranas con umbral de corte de poro de 0.2µm. Además, el flux de permeado para este umbral de corte fue 3, 6 y 10 veces mayor en comparación con los umbrales de 300, 150 y 50kDa a 70°C, respectivamente. Se escaló la etapa de clarificación con membranas de 0.2 µm logrando filtrar alrededor de 22L de lactosuero para el modo Batch hasta un factor de concentración volumétrica (FCV) de 5 con una retención de proteína del 68%. En el modo de operación semicontinuo se logró una retención de proteína del 61%, pero permitió operar por más tiempo, reduciendo el ensuciamiento, filtrando casi el doble de lactosuero en comparación al modo Batch. En todos los casos, la turbidez de los permeados estuvo por debajo de los 12 NTU (reducción >99%), independientemente de la turbidez del lactosuero, cuyos valores podían ser superiores a 12,000 NTU.

Manipulation of a robotic endoscope holder with encephalographic signals in a surgical simulator

Resumen El presente artículo muestra la implementación de un método de manipulación basado en señales encefalográficas para el movimiento de un robot porta endoscopio en un simulador quirúrgico. Dicho simulador consta de tres robots, un robot porta endoscopio (robot Hibou) y dos robots quirúrgicos (robot Lapbot y robot PA10). La simulación permite realizar una operación de colecistectomía, donde se realiza la extracción de una vesícula utilizando los robots quirúrgicos mientras que el robot porta endoscopio transmite las imágenes desde el interior del abdomen del paciente. Para la manipulación de dicho robot porta endoscopio, con el fin de enfocar distintas partes del abdomen, se utiliza un dispositivo tipo joystick, pero también una interfaz natural, la cual permite previo un entrenamiento, que el usuario mueva por medio de sus pensamientos la cámara al interior del abdomen del paciente. Las pruebas realizadas con varios usuarios muestran resultados prometedores respecto a la manipulación de objetos por medio del entrenamiento del pensamiento, y en particular la manipulación de la cámara del endoscopio en operaciones de laparoscopia, lo cual permitiría un mejor manejo de toda la operación por parte del cirujano.

Abstract This paper shows the implementation of a manipulation method based on encephalographic signals for the movement of a robotic endoscope holder in a surgical simulator. This simulator consists of three robots, one endoscope holder robot (Hibou robot) and two surgical robots (Lapbot and PA10 robot). The simulation allows performing a cholecystectomy operation, where the removal of a gallbladder is performed using surgical robots while the endoscope holder robot transmits images from inside the patient's abdomen. For the manipulation of the endoscope holder robot in order to focus on different parts of the abdomen, a joystick device is used, but also a natural interface, which allows the user, after training, to move the camera inside the patient's abdomen by means of his thoughts. Tests performed with several users show promising results regarding the manipulation of objects by thought training, and in particular the manipulation of the endoscope camera in laparoscopy operations, which would allow a better management of the whole operation by the surgeon.

Validation of the spectral reconstruction of an electron beam by comparison with spectrum from Monte Carlo

Resumen La reconstrucción inversa, una de las formas de cálculo del espectro de energía del eje central, ha mostrado buenos resultados en diversos estudios. Su validación, a falta del espectro real y practicidad, suele hacerse comparando la PDP medida en clínica, utilizando el índice gamma. El objetivo del trabajo es validar la reconstrucción espectral de un haz de electrones de 6MeV de un acelerador lineal Sinergy, por comparación con el espectro derivado de la simulación Monte Carlo del cabezal del acelerador, así como realizar un análisis sobre su relación con la validación por medio el criterio de índice gamma aceptado clínicamente (>95% dentro de 3% de diferencia de dosis/ 3 mm en distancia para concordancia). La reconstrucción inversa se usó regularización de Tikhonov y recocido simulado generalizado. Se observó un excelente acuerdo entre la PDP y el perfil de dosis reconstruido (obtenidas mediante el espectro reconstruido) y las PDP medida y la simulada (a partir del espectro de la simulación del cabezal), dado que el pasaje fue de > 95% dentro de 1%/1mm y 2%/2mm para las PDP y el perfil de dosis, respectivamente. Los espectros simulado y reconstruido presentaron formas similares, coincidiendo en energía más probable y gran parte de la región de bajas energías. Pese a serias discrepancias en la región del pico, esto no se reflejó en diferencias clínicamente observables. En conclusión, se verificó que el espectro reconstruido es próximo de uno simulado por Monte Carlo por lo que es apropiado para uso clínico e investigativo.

Abstract Inverse reconstruction, one of the ways of calculating the energy spectrum of the central axis, has shown good results in various studies. Its validation, in the absence of the real spectrum and practicality, is usually done by comparing the PDP measured in the clinic, using the gamma index. The objective of the work is to validate the spectral reconstruction of a 6MeV electron beam from a Sinergy linear accelerator, by comparison with the spectrum derived from the Monte Carlo simulation of the accelerator head, as well as to carry out an analysis of its relationship with the validation by means of the clinically accepted gamma index criterion (>95% within 3% dose difference/3 mm in distance to agreement). The inverse reconstruction used Tikhonov regularization and generalized simulated annealing. Excellent agreement was observed between the PDP and the reconstructed dose profile (obtained from the reconstructed spectrum) and the measured and simulated PDPs (from the head simulation spectrum), as passage was >95% within of 1%/1mm and 2%/2mm for the PDPs and the dose profile, respectively. The simulated and reconstructed spectra presented similar shapes, coinciding in most probable energy and much of the low energy region. Despite serious discrepancies in the peak region, this was not reflected in clinically observable differences. In conclusion, it was verified that the reconstructed spectrum is close to one simulated by Monte Carlo, making it appropriate for clinical and research use.

Strengthening communication channels for people with hearing and speech disabilities in basic education settings through motion capture using sign languages

Resumen Se presenta la implementación de un modelo deductivo dirigido al reconocimiento de vocabulario basado en los gestos de Lenguaje de Señas Colombiano (LSC) que enfoca una solución a la falta de conocimiento y acompañamiento en su aprendizaje en personas que están continuamente relacionadas con esta población que presentan discapacidad fono-auditiva. Estos gestos con las manos son utilizados debido a su gran nivel de expresividad y siendo la principal fuente de comunicación para personas con este tipo de discapacidad. Dentro del reconocimiento de patrones/gestos de movimiento en LSC, es necesario percibir y reconocer la ubicación, orientación, lugar de articulación y punto de contacto de las manos. Conociendo acerca de las tecnologías y las investigaciones sobre algoritmos de reconocimiento gestual, análisis de patrones y redes neuronales que ayudaron a la selección correcta del modelo deductivo implementado. De tal manera que la implementación del modelo de reconocimiento de imágenes permitió analizar fotogramas y/o imágenes reales. Analizando la información importante y resolviendo problemas específicos. Estas características se encuentran enfocadas dentro de esta investigación, logrando acompañar a la población en ambientes educativos, mediante la detección de objetos en una imagen en tiempo real usando parte de la inteligencia artificial expuesta en el modelo deductivo.

Abstract The implementation of a deductive model aimed at vocabulary recognition based on Colombian Sign Language (CL) gestures is presented, which focuses on a solution to the lack of knowledge and accompaniment in its learning in people who are continuously related to this population with a speech and hearing disability. These hand gestures are used due to their high level of expressiveness and are the main source of communication for people with this type of disability. Within the recognition of movement patterns and gestures in LSC, it is necessary to perceive and recognize the location, orientation, point of articulation and contact of the hands. Knowing about the technologies and research on gesture recognition algorithms, pattern analysis and neural networks that helped the correct selection of the implemented deductive model. In such a way that the implementation of the image recognition model allowed to analyze frames and/or real images, analyzing important information and solving specific problems. These characteristics are focused within this research, managing to accompany the population in educational environments, by detecting objects in an image in real time using part of the artificial intelligence exposed in the deductive model.

Comparative analysis of buckets sizing methodologies for Pelton turbines in micro-generation systems

Resumen La micro-generación eléctrica es una alternativa usada en zonas de difícil acceso y que no están conectadas al sistema eléctrico nacional. Para resolver esta limitación, se utilizan diferentes tecnologías de aprovechamiento de las energías renovables, dentro de las que se destacan las turbinas tipo Pelton, las cuales se distinguen por requerir grandes saltos de agua y pequeños caudales. Para el desarrollo e implementación de esta tecnología de generación eléctrica, existen algunas metodologías de dimensionamiento entre las que se destacan: el uso de curvas paramétricas para el diseño del cangilón, dinámica de fluidos computacional para el diseño general de la turbina y del cangilón, y otras metodologías más tradicionales que utilizan métodos gráficos para el diseño del cangilón; todas éstas con algunas deficiencias que no permiten un desempeño óptimo bajo una condición específica de operación. En este trabajo se comparan tres metodologías tradicionales para el diseño de los cangilones de las turbinas tipo Pelton (OLADE, Nechleba y Thake), esto con el fin de seleccionar la más adecuada para una condición especifica. Por lo tanto, se hace un análisis del comportamiento dinámico por medio de un análisis modal del cual obtenemos un primer criterio, y del comportamiento estático estructural del cual obtenemos los dos criterios restantes, realizado en el software de elementos finitos ANSYS. De los resultados obtenidos, todos los cangilones cumplen con dos de los tres criterios de selección pre-establecidos, se destaca la metodología de Nechleba al tener un mejor resultado en la relación de resistencia - peso.

Abstract Micro-generation of electricity is an alternative used in areas that are difficult to access and are not connected to the national electricity system. To resolve that limitation, different technologies are used to take advantage of renewable energies, among which the Pelton type turbines stand out, which are distinguished by requiring large waterfalls and small flow rates. For the development and implementation of this electricity generation technology, there are some sizing methodologies, among which the following stand out: the use of parametric curves for the design of the bucket, computational fluid dynamics for the general design of the turbine and the bucket, and other more traditional methodologies that use graphical methods for the design of the bucket; all of these with some deficiencies that do not allow optimal performance under a specific operating condition. This work compares three traditional methodologies for the design of the buckets of Pelton turbines (OLADE, Nechleba and Thake), this to select the most suitable for a specific condition. Therefore, an analysis of the dynamic behavior is made by means of a modal analysis from which we obtain a first criterion, and of the structural static behavior from which we obtain the two remaining criteria, carried out in the finite element software ANSYS. From the results obtained, all the buckets meet two of the three pre-established selection criteria; Nechleba's methodology stands out as it has a better result in the resistance-weight relationship.

Application of multicriteria decision techniques for the prioritization of university teaching profiles

Resumen El proceso de selección de un perfil docente requiere satisfacer criterios académicos, estratégicos y científicos, entre otros, y más aún cuando se trata de buscar un perfil docente universitario para una institución que está en proceso de ampliar significativamente su planta de profesores, con la selección de múltiples perfiles al mismo tiempo. El objetivo principal de esta investigación fue diseñar una herramienta que permita realizar la elección de aquellos perfiles susceptibles de ser considerados en la siguiente convocatoria para plazas docentes en la sede regional de Yumbo de la Universidad del Valle. Para iniciar el proceso de selección, se tomó como base la articulación de los planes estratégicos de la universidad y de la propia sede regional, así como la de observatorios laborales y del Ministerio de ciencia, tecnología e innovación (MinCiencias), obteniendo información cualitativa y cuantitativa. Para el análisis de dicha información se propuso la aplicación de técnicas de análisis de decisión multicriterio (MCDA) como el proceso analítico jerárquico (AHP) y la técnica para el orden de preferencia por semejanza con la solución ideal (TOPSIS), con las cuales se pudo generar un ranking de perfiles con alta pertinencia para la siguiente convocatoria de personal docente en la Universidad del Valle sede regional de Yumbo. El método utilizado ofrece flexibilidad en la cantidad de perfiles y criterios que sean considerados por parte de la administración central de la institución al momento de dar apertura a la convocatoria, por lo cual se concibió como un mecanismo de selección viable para ser replicado en casos similares, dentro o fuera de la institución. La implementación de estas metodologías multicriterio permitió acercarnos a la objetividad requerida frente a los procesos de selección en cualquier contexto, particularmente, la selección de perfiles docentes.

Abstract The selection process for a teacher's profile in general, and even more for those that are subscribed to higher education institutions requires to fulfill academic, strategic, and scientific criteria, among others, this makes the search become a more difficult process even when multiple profiles must be defined at the same time. The main goal of this research was to design a tool that allows the election those profiles likely to be considered in the next call for teaching vacancies at the Universidad del Valle in Yumbo site. To start with the selection process, the articulation of the strategic plans of the university and its own regional in Yumbo site was taking as a basis, as well as the labor observatories and the Ministry of Science, Technology and Innovation (MinCiencias), obtaining qualitative and quantitative information. To analyze this information, the application of the multicriteria decision analysis (MCDA) techniques was proposed, such as, the analytical hierarchical process (AHP) and the technique for the order of preference by similarity with the ideal solution (TOPSIS), which provide a ranking of profiles with high relevance for the next call for teaching staff to occupy teacher vacancies for the Universidad del Valle in Yumbo site. The tool used offers flexibility in the number of profiles and criteria that are considered by the central administration of the institution at the time of opening the call, for which it was conceived as a viable selection mechanism to be replicated in similar cases. inside or outside the institution. The implementation of these multi-criteria methodologies allowed us to approach the objectivity required in the selection processes in any context, particularly the selection of teaching profiles in higher education institutions.

Combined effect of nano-silica and silica fume to improve concrete workability and compressive strength: a case study

Abstract Several types of amorphous silica generate pozzolanic reactions at micro- and nano-scale improving concrete macro-structural characteristic. However, their addition can raise the viscosity of the mixture, thus decreasing its workability. In the present work is proposed an experimental setup to determine concrete compression and manageability performance adding Silica Fume (SF), 0.0, 6.5, 8.5, 10.0% w/b, colloidal silica (nSi), 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5% w/b and SF-nSi combined, 0.0-0.0, 0.2-8.5, 0.2-10% w/b (by weight), and an extensive overview of the literature for concrete mixtures with SF, nSi and SF-nSi combined. The results show that the addition of SF can increase compressive strength by 12%, nevertheless, can also lead to decreases in manageability of the sample (e.g., a decrease by 67% for a dosage of 10.0% w/b). On the other hand, nSi can increase compressive strength by up to 25% with a dosage of 2.5% and can increase the manageability by 78% for dosages greater than 0.5% w/b. When combining the two materials, an increase in compressive strength was observed, along with a loss of workability. A statistical analysis of the data found in literature is proposed using MATLAB, highlighting interesting trends of behavior between SF and nSi with workability and compressive strength, as well as a lack of research for slump outcomes and for the effects of combined additives in concrete. Finally, a short cost-benefit analysis of the mixtures is proposed.

Resumen Varios tipos de sílice amorfa generan reacciones puzolánicas a escala micro y nano, que pueden mejorar las características macroestructurales del concreto. Sin embargo, su adición puede aumentar la viscosidad de la mezcla, disminuyendo así su trabajabilidad. En el presente trabajo se propone un montaje experimental para determinar el comportamiento de compresión y manejabilidad del concreto agregando Humo de Sílice (SF), 0.0, 6.5, 8.5, 10.0% p/b, sílice coloidal (nSi), 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 % p/b y SF-nSi combinados, 0.0-0.0, 0.2-8.5, 0.2-10 % p/b (por peso), y una amplia descripción de la literatura para mezclas de concreto con SF, nSi y SF-nSi combinados. Los resultados muestran que la adición de SF puede aumentar la resistencia a la compresión en un 12%, sin embargo, también puede conducir a una disminución en la manejabilidad de la muestra (por ejemplo, una disminución del 67% para una dosis de 10,0% p/b). Por otro lado, el nSi puede aumentar la resistencia a la compresión hasta en un 25% con una dosificación del 2,5% y puede aumentar la manejabilidad en un 78% para dosificaciones superiores al 0,5% p/p. Al combinar los dos materiales, se observó un aumento en la resistencia a la compresión, junto con una pérdida de trabajabilidad. Se propone un análisis estadístico de los datos encontrados en la literatura usando MATLAB, destacando tendencias interesantes de comportamiento entre el SF y el nSi con la trabajabilidad y la resistencia a la compresión, así como la falta de investigación sobre los resultados del asentamiento y los efectos de los aditivos combinados en el concreto. Finalmente, se propone un breve análisis costo-beneficio de las mezclas.

Evaluation of the Fenton process for the treatment of a colored synthetic solution using mill scale

Resumen La eliminación de colorantes sintéticos del medio acuoso representa un gran desafío ambiental debido a su compleja estructura química y baja biodegradabilidad. En esta investigación, se evaluó el proceso Fenton para el tratamiento de un agua coloreada con azul de metileno. En primer lugar, la aplicación del método Fenton homogéneo permitió seleccionar una dosis óptima de peróxido de hidrógeno de 2.94 mM (100 mg/L) y una relación óptima de Fe(II):H2O2 de 1:10, a partir de las cuales se obtuvo una eliminación de 99.9% del colorante. Posteriormente, se desarrolló el proceso Fenton heterogéneo usando como catalizador tres tipos de calamina provenientes de procesos de transformación del acero. Con la aplicación del proceso de Fenton heterogéneo y empleando la calamina tipo 2 (alto carbono) se reportó una degradación del colorante de 99.8%, una eliminación de la DQO de 86.3% y de 54.8% de COT, con una concentración óptima de 15 g/L de calamina, 2.94 milimolar (100mg/L) de peróxido de hidrógeno, con pH 3 y con 6 horas de reacción. De acuerdo con los resultados obtenidos, la utilización de la calamina como catalizador del proceso Fenton es una alternativa al uso de desechos en la industria del acero. También se demostró que el modelo cinético de primer orden se ajusta apropiadamente a la degradación de azul de metileno mediante los procesos de Fenton homogéneo y Fenton heterogéneo.

Abstract The removal of synthetic dyes from the aqueous medium represents a great environmental challenge because of its complex chemical structure and low biodegradability. In this research, was evaluated the Fenton process for the treatment of a solution colored with methylene blue. Firstly, the application of the homogeneous Fenton method allowed to select an optimal hydrogen peroxide dose of 2.94 mM (100 mg/L) and an optimum ratio of 1:10 of Fe(II):H2O2, from which a 99.9% removal of the dye was obtained. Later, the heterogeneous Fenton process was developed using as catalysts three types of mill scale from steel transformation processes. From this process, where mill scale type 2 (high carbon was used), a dye degradation of 99.8% was obtained, as well as a COD elimination of 86.3% and 54.8% of TOC were reported. The latest was achieved using an optimum concentration of 15 g/L of mill scale, 2.94 millimolar (100 mg/L) of hydrogen peroxide, at pH 3 and with 6 hours of reaction. According to those results, it is concluded that the use of mill scale as a catalyst for the Fenton process is an alternative for wastes in the steel industry in the frame of sustainability and circular economy. It was also demonstrated that the first-order kinetic model fits appropriately to the degradation of methylene blue, by homogeneous Fenton and heterogeneous Fenton processes.

Determination of biokinetic coefficients of an aerobic system for potato starch removal

Abstract This study presents the performance of a laboratory scale completely mixed aerobic reactor for starch wastewater treatment. The reactor was operated for 119 days, divided into 5 operational phases which included the start-up and the variation of cell-residence time. In order to determine the biokinetic coefficients for starch removal, the cell-residence time was varied between 20 to 4 days, and the system operation was set to a hydraulic retention time of 24 hours with a completely mixed reactor setup. The chemical oxygen demand concentration was 1000mg/L in the inflow of the reactor and dissolved oxygen remained above 2mg/L. In this experimentation time, the parameters such as pH, chemical oxygen demand (in the influent and effluent), dissolved oxygen and mixed liquor suspended solids were monitored. The calculation of biokinetic constants was done by an approximate method, using the graphical Lineweaver-Burk method. The biokinetic coefficients determined were for maximum substrate removal rate (𝑘0), half saturation rate constant or affinity constant (𝑘𝑚), sludge yield coefficient (Y), and microbial decay or indigenous respiration rate (𝑘𝑒). The results showed that Y, (𝑘0), and (𝑘𝑚), were in the range of 0.3- 0.7 mgSSV/mgBOD5, 2- 8 day1 and 40-120 mg/L (COD- BOD5), respectively. Values of the coefficients were within the range of those reported for conventional activated sludge processes.

Resumen Este estudio presenta el rendimiento de un reactor aerobio completamente mezclado, a escala de laboratorio, para el tratamiento de aguas residuales provenientes de la extracción de almidón de papa. El reactor se operó durante 119 días divididos en 5 fases de operación que incluyeron la puesta en marcha y la variación del tiempo de retención celular. Con el fin de determinar los coeficientes biocinéticos, el tiempo de retención celular se varió entre 20 y 4 días, y el funcionamiento del sistema se estableció con tiempo de retención hidráulica de 24 horas a una configuración hidráulica de mezcla completa. La concentración de demanda química de oxígeno fue de 1000 mg/ en la entrada del reactor y el oxígeno disuelto permaneció por encima de 2 mg/L. En este tiempo de experimentación se monitorearon parámetros como pH, demanda química de oxígeno (en el afluente y efluente), oxígeno disuelto y sólidos suspendidos del licor de mezcla. El cálculo de las constantes biocinéticas se realizó mediante un método aproximado, utilizando el método gráfico Lineweaver-Burk. Los coeficientes biocinéticos determinados fueron: La tasa máxima de remoción de sustrato (𝑘0), la tasa media de saturación o constante de afinidad (𝑘𝑚), el coeficiente de rendimiento de lodo (Y) y la tasa de respiración endógena (𝑘𝑒). Los resultados mostraron que Y, (𝑘0), y (𝑘𝑚), estuvieron en un rango de 0,3- 0,7 mgSSV/mgBOD5, 2- 8 1/día y 40-120 mg/L (COD- BOD5), respectivamente. Estos valores de los coeficientes estuvieron en el rango de los coeficientes reportados en la literatura en el tratamiento convencional de lodos activados empleados para el tratamiento de residual doméstica.

Evaluation of attalea butyracea oil as an alternative for biodiesel production

Resumen Attalea butyracea es una planta que posee la capacidad para la producción de aceite, la cual puede sobre pasar otras especies cultivadas en zonas tropicales, como la Palma africana (Elaeis Guineensis). El objetivo principal de la investigación fue aprovechar el fruto de la Palma Real (Attalea Butyracea) en la obtención de aceite como alternativa de biodiesel en el cual se evaluó el tamaño de la partícula para la etapa de extracción sólido-liquido, el aceite obtenido se analizó fisicoquímicamente, seguidamente, se realizó el análisis de la composición de ácidos grasos empleando análisis por cromatografía gases acoplada a masas. Los datos obtenidos del tamaño de la partícula para la extracción del aceite fueron analizados con el programa estadístico SPSS versión 17, técnica estadística Anova un factor y determinar el tamaño de partícula para la extracción de aceite. El análisis físico-químico realizado al aceite extraído de Attalea butyracea permitió clasificarlo como un aceite tipo palmiste, el cual presentó un elevado porcentaje de saturación lo cual favorece la estabilidad oxidativa, por lo que el aceite obtenido de Attalea butyracea posee alto potencial para ser aprovechado como biocombustible.

Abstract Attalea butyracea is a plant that has a capacity for oil production, which can surpass other species cultivated in tropical zones, such as the African Palm (Elaeis Guineensis). The main objective of the research was to take advantage of the fruit of the Royal Palm (Attalea Butyracea) to obtain oil as a biodiesel alternative in which the particle size was evaluated for the solid-liquid extraction stage, the oil obtained was analyzed physicochemically, followed by the analysis of the fatty acid composition using gas chromatography analysis coupled to masses. The data obtained from the particle size for oil extraction were analyzed with the statistical program SPSS version 17, statistical technique Anova one factor, to determine the particle size for oil extraction. The physicochemical analysis of the oil extracted from Attalea butyracea allowed classifying it as a palm kernel type oil, which presented a high percentage of saturation which favors oxidative stability, so the oil obtained from Attalea butyracea has a high potential to be used as biofuel.

Effect of the addition of stabilizers on physicochemical, antioxidant and sensory properties of a beverage made with hydrolyzed sweet whey permeate enriched with agraz (Vaccinium meridionale Swartz) and cape gooseberry (Physalis peruviana L) pulp

Abstract The global beverage industry continues to grow with the particularity that the current market shows a trend for healthy, functional products that incorporate sustainable processes and raw materials that reduce negative impacts on the environment. The objective of this study was to develop a fruit drink with cape gooseberry (Physalis peruviana L) and agraz (Vaccinium meridionale Swartz) pulp, from sweet whey ultrafiltered and hydrolyzed permeate (80% degree of hydrolysis/lactase) , evaluating the effect of the addition of stabilizers on the physicochemical, antioxidant and sensory properties. The results indicated that the addition of a mixture incorporating pectin at 0.1% and Carboxymethylcellulose (CMC) at 0.1% with a participation of fruit pulp of 15% w/w achieves the best colloidal stability. Physicochemical analyzes for beverages with stabilizers showed the following values: pH (3.65±0.01), total soluble solids (11.9±0.05°Bx), titratable acidity (0.415±0.004%), viscosity (27.6±1.9 mPa.s), density (1.0387±0.0012 g/ml), humidity (87.34±0.124 % w/w), ashes (0.49 g/100g ), protein <2.5 g/100g , total phenols (38.14±1.52 mg, gallic acid/100g), total carotenoids (292.99±6.72 μg -carotene/100 g), antioxidant capacity by ABTS 452.42±12 μg trolox/ml, and DPPH 219.4±13.34 μg trolox/ml. Most of these attributes remained stable for 32 days both for the drink with stabilizers and for the one that did not incorporate them (control), however there were losses of 17% in total phenols and 4% in total carotenoids at the end of the storage period at 4 oC. Sensory tests in the beverage with stabilizers indicated general acceptance of attributes above 80% by consumers, allowing to conclude that the developed beverage offers an important alternative to generate added value to whey permeate with commercial projection compared to other applications where only separated and concentrated whey proteins are used.

Resumen La industria de bebidas a nivel mundial se mantiene en aumento con la particularidad que el mercado actual nos muestra una tendencia por productos saludables, funcionales y que incorporen procesos y materias primas sustentables que reduzcan los impactos negativos sobre el medio ambiente. El objetivo de este estudio fue desarrollar un refresco de frutas con pulpas de uchuva (Physalis peruviana L) y agraz (Vaccinium meridionale Swartz), a partir de un permeado de lactosuero hidrolizado al 80% con lactasa, evaluando el efecto de la adición de estabilizantes sobre las propiedades fisicoquímicas, antioxidantes y sensoriales del mismo. Los resultados indicaron que la adición de una mezcla con incorporación de pectina en 0,1% y carboximetilcelulosa (CMC) en 0,1%, con una participación de pulpa de frutas de 15% p/p logró alcanzar la mejor estabilidad coloidal. Los análisis fisicoquímicos para la bebida con estabilizantes presentaron los siguientes valores: pH 3,65±0,01, sólidos solubles 11,9±0,05°Bx, acidez titulable 0,415±0,004%, viscosidad 27,6±1,9 mPa.s, densidad 1,0387±0,0012 g/ml, humedad 87,34±0,124 %b.h, cenizas 0,49 g/100g, proteína <2,5 g/100g, fenoles totales 38,14±1,52 mg ácido gálico/100g, carotenos totales 292,99±6,72 μg -caroteno/100 g, capacidad antioxidante por ABTS 452,42±12 μg trolox/ml y DPPH 219,4±13,34 μg trolox/ml; la mayoría de estos atributos se mantuvieron estables durante 32 días tanto para la bebida con estabilizantes como para la que no los incorporó, sin embargo se presentaron perdidas del 17% en fenoles totales y del 4% para carotenos totales al final del período de almacenamiento a 4°C. Las pruebas sensoriales por consumidores en la bebida con estabilizantes indicaron una aceptación general de atributos superiores al 80%, permitiendo concluir que la bebida desarrollada ofrece una alternativa importante para generar valor agregado al permeado de lactosuero con proyección comercial frente a otras aplicaciones en donde solo se aprovechan las proteínas séricas separadas y concentradas.

Corporate social responsibility: an industrial engineering approach to craft bricklayers in rural areas in Colombia

Resumen La problemática en la producción artesanal de ladrillos en Colombia es diversa y se pueden apreciar criterios ambientales, técnicos, económicos y sociales que influyen sobre el desarrollo de esta actividad económica. Para ello, se realizó una exploración de las tecnologías de horno de ladrillos existentes mediante un análisis jerárquico de procesos-AHP, un estudio de ergonomía física, un estudio relacionado a la localización y distribución de la instalación y finalmente, una simulación del proceso productivo para generar el diseño de una nueva planta de producción. Se encontraron niveles de riesgo muy altos a nivel postural el caso del cargue de los ladrillos (REBA=11) y alto en el caso de Moldeo y Secado (REBA=10). Basado en el método Systematic Layput Planning (SLP) la nueva distribución sugiere una orientación en U y la simulación ha arrojado que la nueva planta estará en capacidad de fabricar 55 lotes de 12 mil ladrillos al año con ingresos anuales superiores a COP$264.000.000 que representa una tasa interna de retorno de la inversión TIR del 16,71%.

Abstract The problems of artisanal brick production in Colombia are diverse and environmental, technical, economic, and social criteria that influence the development of this economic activity can be appreciated. For this purpose, an exploration of the existing brick kiln technologies was carried out through a hierarchical analysis of processes-AHP, a study of physical ergonomics, a study related to the allocation and layout, and finally, a simulation of the production process to generate the design of a new production plant. Very high levels of postural risk were found in the case of brick loading (REBA=11) and high in the case of Molding and Drying (REBA=10). Based on the Systematic Layout Planning (SLP) method, the new layout suggests a U-shaped orientation and the simulation has shown that the new plant will be able to manufacture 55 batches of 12,000 bricks per year with annual revenues of more than COP$264,000,000, which represents an internal rate of return-on-investment IRR of 16.71%.

Structural health of buildings using BIM technology: Literature review

Abstract A literature review was conducted regarding the use of technology applying structural health monitoring and maintenance allowing researchers to visualize and document results using BIM technology as a powerful tool, with the objective of estimating tools that are widely used in the architecture, engineering and construction sector through wireless sensors and the use of 3D modeling. Due to the combination of the results of structural health monitoring (SHM) and BIM technology, 80 articles indexed in the database: Scopus, Ebsco, Scielo and Science Direct, from the years 2016 - 2021 were reviewed, the following keywords were used for the information search: Structural health and BIM technology, Structural Health in building and Bim, Properties of recycled concrete, Health and buildings, Building and bim technology, Structural health in buildings, structural health of buildings through bim. Subject area filters were used such as: Engineering, Engineering and Building. Concluding that the current knowledge how to integrate BIM and SHM allows an improvement during the life cycle in a building, using software in real projects simultaneously is the support to establish the situation, the capacity and to estimate the duration in the structure.

Resumen Se realizó una revisión literaria respecto al uso de la tecnología aplicando mantenimiento y supervisión de salud estructural permitiendo que, los investigadores puedan visualizar y documentar resultados utilizando tecnología BIM como herramienta potente, con el objetivo de estimar herramientas que se utilizan ampliamente en el sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción mediante sensores inalámbricos y el uso del modelado 3D. Debido a la combinación de los resultados de la vigilancia de salud estructural (SHM) y tecnología BIM, se revisaron 80 artículos indexados en la base de datos: Scopus, Ebsco, Scielo y Science Direct, a partir de los años 2016 - 2021, para la búsqueda de información se utilizaron las siguientes palabras clave: Structural health and BIM technology, Structural Health in building and Bim, Properties of recycled concrete, Health and buildings, Building and bim technology, Structural health in buildings, structural health of buildings through bim. Se usaron filtros de áreas temáticas tales como: Engineering, Engineering and Building. Concluyendo que el conocimiento actual como integrar BIM y SHM permite una mejora durante el ciclo de vida en un edificio, utilizando software en proyectos reales simultáneamente es el soporte para establecer la situación, la capacidad y estimar la duración en la estructura.

Sugarcane Bagasse Ash as a Stabilizing Additive in Clay Soils for Paving Purposes: A Literary Review

Resumen La ceniza de bagazo de caña de azúcar es un residuo agroindustrial sólido resultante de la quema del baga-zo en calderas para cogeneración de energía. El objetivo de estudio del presente artículo de revisión es eva-luar sistemáticamente el uso de la ceniza de bagazo de caña de azúcar como componente puzolánico de una nueva aplicación de residuos sostenible para la estabilización de suelos con el propósito de disminuir el im-pacto ambiental negativo de la construcción. El método utilizado de estudio se basó en un análisis específico en la recopilación de los artículos pertenece al estrato de tiempo de 2017 al 2021; donde están distribuidos de la siguiente manera: 05 artículos de EBSCO, 48 de Scopus, 2 de SciELO y 25de ScienceDirect. En conclusión, de acuerdo con el estudio crítico de los resultados encontrados sustentamos que el uso del método de estabiliza-ción del suelo mejora con éxito el suelo arcilloso.

Abstract Sugarcane bagasse ash is a solid agroindustrial residue resulting from the burning of bagasse in boilers for energy cogeneration. The study objective of this review article is to systematically evaluate the use of sugar-cane bagasse ash as a pozzolanic component of a new sustainable waste application for soil stabilization in order to reduce the negative environmental impact of construction. The study method used was based on a specific analysis in the collection of the articles belonging to the time stratum from 2017 to 2021; where they are distributed as follows: 05 article from EBSCO, 48 from Scopus, 2 from SciELO and 25 from ScienceDi-rect. In conclusion, according to the critical study of the results found, we sustain that the use of the soil stabi-lization method successfully improves clay soil.

Gilsonite: An organic mineral with special physical-chemical properties, current uses and future prospects applications

Resumen Debido a su composición química, la gilsonita de origen natural que contiene cuatro fracciones, con una elevada cantidad del elemento carbono (>84%) y un mínimo contenido de azufre (≪0,3%) con otras propiedades semejantes a las de los de hidrocarburos (compuestos saturados, asfaltenos, resinas y aromáticos ) se caracteriza por sus múltiples aplicaciones como: energéticos, en pavimentación de carreteras, en tintas y pinturas, en perforación de pozos petroleros, el gilsocarbón para reactores nucleares, aditivo para caucho de neumáticos, en emulsiones de petróleo, , fundición de metales, en filtros para retención de ión cianuro y tolueno, entre otras y también aplicaciones prometedores para el futuro, sobre las cuáles se hace el análisis en este artículo. Se ha encontrado que la gilsonita tiene en su estructura la cantidad de elemento carbono adecuada para grafitizarse y posteriormente convertirse en grafeno, lo cual abre las posibilidades de aplicarse en materiales novedosos a partir de óxido de grafeno y celdas fotovoltaicas. Los asfaltenos extraídos del petróleo, guardan bastante similitud con respecto a la estructura y composición de los asfaltenos extraídos de la gilsonita, lo que hace a esta última una alternativa más económica para desarrollar aplicaciones similares (recubrimiento con grafeno, elaboración de pantallas flexibles, etc.). En Colombia hay actividad de exploración y explotación de minas de gilsonita, pero el uso es muy limitado como agente aglutinante de asfalto para mejorar la eficiencia mecánica de en los pavimentos. Gracias a su estructura, la gilsonita también puede emplearse en la remoción de ión cianuro en la descontaminación de los ríos y acuíferos afectados por la minería.

Abstract Due to its chemical composition, gilsonite of natural origin containing four fractions, with a high amount of the element carbon (>84%) and a minimum sulphur content (≪0.3%) with other properties similar to those of hydrocarbons (saturated, asphaltenes, resins and aromatics compounds) is characterized by its many applications such as: energy, road paving, inks and paints, oil well drilling, gilsocarbon for nuclear reactors, additive for tire rubber, in petroleum emulsions, metal smelting, in filters for cyanide ion and toluene retention, etc. And also promising applications for the future, which are analyzed in this article. It has been found that gilsonite has the right amount of carbon element in its structure to be graphitised and subsequently converted into graphene, which opens up the possibilities for application in novel materials based on graphene oxide and photovoltaic cells. Asphaltenes extracted from petroleum are very similar to the structure and composition of asphaltenes extracted from gilsonite, which makes the latter a more economical alternative for developing similar applications (graphene coating, making flexible screens, etc.). In Colombia, there is exploration and exploitation of gilsonite mines, but its use is very limited as an asphalt binding agent to improve the mechanical efficiency of pavements. Due to its structure, gilsonite can also be used to remove cyanide ions in the decontamination of rivers and aquifers affected by mining.

Challenges and opportunities of the sugar cane vinasse. A bibliometric análisis

Resumen La vinaza de caña de azúcar (VC) es el principal subproducto de la producción de bioetanol. Esta se considera un potencial contaminante debido a su índice de acidez y a la presencia de componentes orgánicos, sólidos en suspensión y metales pesados. Los altos niveles de producción de VC son sin duda una amenaza para el ambiente y la comunidad en general. El objetivo de este estudio fue evaluar las principales disposiciones o tratamientos de VC, además de sus aplicaciones, empleando mapas bibliométricos para el análisis de metadatos. Se encontró que los principales focos de estudio con relación a la VC son: (i) digestión anaeróbica (DA), (ii) fertirrigación, (iii) coagulación/floculación, (iv) algas, microalgas y hongos, y (v) producción de hidrógeno. Adicionalmente, se determinó que el tratamiento más efectivo para VC fue la DA, alcanzando una eficiencia de 90% en la remoción de demanda química de oxígeno y una recuperación energética entre 85 y 95% como biogás. Finalmente, se abordaron los desafíos y oportunidades que enfrenta Latinoamérica con la creciente producción de VC, así como una revisión detallada de su tratamiento y/o disposición, incluyendo condiciones óptimas para la producción de productos de valor agregado.

Abstract Sugarcane vinasse (SV) is the main by-product of bioethanol production. It is considered a potential pollutant due to its acidity index and the presence of organic components, suspended solids and heavy metals. High levels of SV production are undoubtedly a threat to the environment and the community in general. The aim of this study was to evaluate the main SV dispositions or treatments, in addition to their applications, by using bibliometric maps for metadata analysis. It was found that the studies related to SV were focused in (i) anaerobic digestion (AD), (ii) fertirrigation, (iii) coagulation/flocculation, (iv) algae, microalgae and fungi, and (v) biohydrogen production. Additionally, it was determined that the most effective treatment for SV was AD, reaching 90% chemical oxygen demand removal efficiency and energy recovery between 85 and 95% as biogas. Finally, the challenges and opportunities facing Latin America with the growing production of SV were addressed, as well as a detailed review of its treatment and/or disposal, including optimal conditions for the production of value-added products.

Bibliometric analysis: a powerful tool for supporting research in engineering