Ingeniería y Competitividad

Una revisión sobre el tratamiento para lixiviados de rellenos sanitarios mediante el acople de procesos avanzados de oxidación y biológicos

Dorance Becerra Moreno — 2023-09-08

El tratamiento de lixiviados de rellenos sanitarios requiere de procesos que permitan la remoción eficaz de los diferentes contaminantes presentes en este tipo de residuos líquidos. Para el tratamiento de este tipo de residuos se han empleado una gran diversidad de procesos biológicos, los cuales aprovechan la capacidad de transformar los diferentes componentes del medio liquido en biomasa, sin embargo, estos procesos poseen limitaciones debido a las características intrínsecas del lixiviado. En los últimos años se ha impulsado la integración de los procesos biológicos con los Procesos Avanzados de Oxidación, lo cual permitiría reducir significativamente las características toxicas de estos residuos para así cumplir con las condiciones legales para ser vertidos al ambiente sin que se produzcan daños. En la presente revisión se investigan los trabajos recientes (2015 a 2021) referentes al tratamiento biológico y con procesos Avanzados de Oxidación (basados en ozono, procesos electroquímicos y fotocatálisis). Estos procesos se analizan en combinación, para describir las condiciones óptimas en las que se reducen las cargas contaminantes de los lixiviados de rellenos sanitarios. Finalmente es posible identificar que los procesos de tratamiento en estudio son tecnologías que pueden ser acopladas, registrando mayor eficacia y menor generación de subproductos de desecho o lodos.

Análisis bibliométrico del ciclo de vida aplicado a procesos de tratamientos de agua residual con microalgas

Michael Edgardo Pérez Roa — 2023-09-08

Este trabajo realizó un análisis bibliométrico de correlación entre palabras claves relacionadas al análisis de ciclo de vida (ACV) y sistemas de tratamiento de agua residual, buscando identificar la relevancia del tratamiento con microalgas. La biomasa de estos microorganismos permite la valorización del efluente residual ya que puede ser empleada en la obtención de energía a través del biogás generado en la digestión de reactores anaerobios y también como fuente potencial para la producción de metabolitos de alto valor industrial. La mayoría de los ACV obtenidos en la búsqueda emplean flujos de referencia como la cantidad de biomasa producida, volumen de agua tratada y equivalentes producidos por persona. Las unidades funcionales más reportadas corresponden a 1m3 de agua residual tratada y aguas residuales producidas por equivalente poblacional. La herramienta predominante para el desarrollo de los ACV correspondió al software SimaPro, aplicando la metodología de impactos ReCiPe.

Metodologías para la evaluación de la eficiencia energética en edificaciones universitarias: Revisión literaria.

Luis Octavio Gonzalez Salcedo — 2023-09-08

Diversos factores, así como el uso y tipo de actividades que se desarrollan en las edificaciones, tienen un rol importante en su eficiencia y comportamientos energéticos. La consideración y conocimiento de estos factores, usos y actividades, son necesarias para proponer acciones que ayuden a mejorar su desempeño energético y aplicar soluciones integradas a sus necesidades. Diversas metodologías se emplean para evaluar el comportamiento y eficiencia energética de los mismos. Sin embargo, para las edificaciones universitarias las metodologías convencionales requieren ser ajustadas para su correcta aplicación. Esta contribución presenta una revisión literaria sobre las metodologías para la evaluación de la eficiencia energética en edificaciones universitarias, la cual fue llevada a cabo usando una metodología orientada hacia los análisis bibliográfico y bibliométrico, respectivamente. La revisión permitió concluir que las metodologías para tal fin, corresponden principalmente a auditorías, modelación y simulación, evaluaciones comparativas, y mediciones avanzadas.

Adsorción de mercurio sobre nanopartículas de hierro soportadas en fibra de Fique: cinética e isoterma de adsorción

Hugo Ricardo Zea Ramírez — 2023-12-05

Se estudia la adsorción de iones de mercurio de una solución acuosa sobre un adsorbente (fibra de fique con nanopartículas de hierro). Se estudió el efecto del pH, la concentración inicial de iones de mercurio ([Hg⁺²]) y la carga de hierro (Fe % peso) en el material adsorbente. De las superficies de respuesta experimentales obtenidos se infiere que en la adsorción de mercurio predomina el mecanismo de quimisorción respecto a la fisisorción. Se utilizaron las isotermas de Langmuir y Freundlich para describir la adsorción física del mercurio; sin embargo, no lograron describir adecuadamente la mayoría de las isotermas experimentales obtenidas. Se estableció que la cinética de adsorción de mercurio en la superficie de la fibra de fique con nanopartículas de hierro se describe mediante un modelo de pseudo-segundo orden que involucra la quimisorción (reacción química) como mecanismo de control de la velocidad, lo que indica que el proceso de adsorción es irreversible. El pH no tiene ningún efecto aparente sobre la adsorción en el rango de pH 4 a 7; sin embargo, para un pH superior a 8, la capacidad de adsorción aumenta a medida que aumenta el valor del pH.

Obtención de polifenoles de cáscara de piña usando hidrosecado conductivo-microondas y solventes de punto eutéctico profundo

Claudia Liliana Vargas Serna — 2023-10-04

La piña es una fruta tropical con alta demanda para su industrialización. Sin embargo, sólo entre en 30 y el 50% del peso total del fruto es aprovechable lo que genera un alto volumen de residuos contaminantes. El objetivo de esta investigación fue extraer compuestos fenólicos de residuos agroindustriales de piña mediante tecnologías amigables. Se evaluó el efecto del secado empleando la tecnología de hidrosecado conductivo (muestra fresca y seca) y el efecto del tipo de solvente de punto eutéctico profundo (cloruro de colina - ácido málico y cloruro de colina – glicerol) sobre la extracción asistida por microondas de compuestos fenólicos de cáscara de piña. Se determinó el contenido total de compuestos fenólicos, el rendimiento del proceso, la capacidad antioxidante y el porcentaje de inhibición del radical DPPH. El secado tuvo efecto significativo sobre las variables de respuesta y, en general, el tipo de solvente no tuvo efecto. La mayor concentración de compuestos fenólicos fue 26.29 ± 5.22 mg GAE/g ms, con un rendimiento de 2.6288 ± 0.5220 % (g GAE/g ms) y una capacidad antioxidante de 2.4816 ± 0.0779 mM TE/g. Los extractos obtenidos a partir de muestra seca presentaron la mayor capacidad antioxidante (88.08 ± 1.44% de inhibición del radical DPPH). Estos resultados indican que el uso de tecnologías verdes de extracción es una alternativa viable para la valorización de residuos de piña, comparado con la extracción con etanol.

Estimación del diámetro del enrocado para protección de la base de muros longitudinales en ríos con lecho granular bien gradado

Nelson Javier Cely Calixto — 2023-09-15

En la hidráulica fluvial, la turbulencia y velocidad del flujo representa un gran desafío en la implementación de estructuras de protección de las riberas, debido al arrastre de material y deterioro que se genera sobre estas estructuras. La investigación tiene por objetivo estimar el diámetro optimo del enrocado (rip rap) como medida de protección contra la socavación en muros longitudinales en ríos con lecho granular bien gradado. El estudio se desarrolla mediante modelación física en un canal hidráulico fabricado en acrílico, variando las condiciones de pendiente entre 1 y 2.5 % y caudales entre 0.017 y 0.030 m³/s midiendo la velocidad de flujo y la capacidad de arrastre de rocas calizas con diámetros de ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”. Asimismo, se validaron las ecuaciones de Highways, Mynord, U.S Department of Transportation, U.S geological Survey y R.A Lopardo. El desarrollo de la investigación demuestra que la ecuación de Mynord se ajusta más a las condiciones experimentales, en la cual para velocidades superiores a 0.8 m/s los diámetros arrastrados son de ¾” y 1”, y que la ecuación de U.S geological Survey establece el diámetro más pequeño del enrocado, colocando en riesgo la estabilidad y eficacia del enrocado como estructura de protección

Desarrollo de mezclas para impresión 3d basadas en cemento portland y adiciones de metacaolín, micro sílice y carbonato

Rafael Robayo Salazar — 2023-09-08

Este artículo se enfoca en la utilización de adiciones tipo microsílice (MS), metacaolín (MK) y carbonato de calcio (CaCO₃) para el diseño de tintas cementicias basadas en cemento Portland ordinario (OPC) aptas para impresión 3D (manufactura aditiva). Las adiciones fueron incorporadas en las mezclas como sustitución del OPC en cantidades del 5-10% (MS), 5-15% (MK) y 5-15% (CaCO₃). Se evaluó el efecto de las adiciones sobre las propiedades en estado fresco y endurecido de las mezclas tales como capacidad de extrusión, trabajabilidad (minislump), fluidez (mesa de flujo), tiempo de fraguado, tiempo abierto (open time) y capacidad de impresión. Adicionalmente, se realizó una inspección microscópica de las tintas de impresión mediante la técnica de microscopía electrónica de barrido (MEB) y se llevó a cabo la caracterización físico-mecánica mediante ensayos de densidad, absorción, porosidad y resistencia a la flexión y compresión. Los resultados demostraron que las adiciones influyen directamente sobre las propiedades anteriormente mencionadas. Se concluyó que las mezclas 90%OPC-5%MS-5%CaCO₃ (mezcla 1) y 90%OPC-5%MS-5%MK (mezcla 2) exhibieron el conjunto de características más idóneas para ser implementadas como tintas de impresión 3D. A partir de estas mezclas fue posible la impresión 3D de probetas tipo viga (160 x 40 x 40 mm), logrando valores de resistencia la flexión a los 28 días de 3.4 MPa (mezcla 1) y 4.0 MPa (mezcla 2), y de resistencia a la compresión de 44 MPa (mezcla 1) y 50 MPa (mezcla 2). Estos resultados se consideran un punto de partida para futuras investigaciones, relacionadas con el uso de este tipo de adiciones en la impresión 3D de tintas cementicias basadas en OPC.

Desatando el potencial de la expansión instantánea al vacío: un enfoque innovador para el procesamiento de mora de los Andes (Rubus glaucus Benth)

Karen Johana Ortega Villalba — 2023-09-28

Los frutos de mora de los Andes (Rubus glaucus Benth) tienen un prometedor potencial de mercado con notables propiedades nutricionales y antioxidantes; no obstante, su vida útil limitada de 3-6 días plantea desafíos importantes. Se utilizó el proceso de Expansión Instantánea al Vacío (FVE) acoplado con el despulpado al vacío para obtener puré de mora. Se evaluaron diferentes tiempos de calentamiento (53, 75, 85 y 95 s) con vapor a una presión de 130 kPa. Se evaluaron los residuos insolubles en alcohol, la actividad residual de la enzima polifenol oxidasa (RAPPO), la retención de antocianinas, el ácido ascórbico y elagitaninos, las propiedades reológicas y la reducción microbiana en los purés después del proceso FVE y el despulpado al vacío (5kPa). Se seleccionó un tiempo óptimo de calentamiento con vapor de 85s para el proceso FVE, el cual mostró un 98% de retención para cianidin-3-O-glucósido y de 88% para el ácido ascórbico, además de una mayor extracción de elagitaninos en el puré a partir del torus y de las semillas de la mora. Los purés mostraron un comportamiento de flujo pseudoplástico creciente, correlacionado con el aumento en el %AIR. Se logró una reducción de más de 5 Log₁₀ CFU / mL en los recuentos de mohos, levaduras, mesófilos aeróbicos y coliformes para todos los tratamientos. El néctar y el puré desarrollados a partir del puré óptimo procesado con FVE, tuvieron una aceptación favorable por parte de los consumidores, con una alta intención de compra. Los hallazgos sugieren que este proceso innovador tiene un gran potencial para desarrollo de productos de alta calidad.

Sistema de interacción humano-robot para la enseñanza-aprendizaje de una tarea de ordenamiento de objetos mediante comunicación verbal y gestual

Sandra Esperanza Nope Rodríguez — 2023-11-29

Se desarrolló un sistema interacción humano-robot multimodal (gestos y voz) que permite a usuarios enseñarle tareas de clasificación de cubos por color a un robot. La evaluación del sistema fue realizada por siete usuarios de forma cuantitativa y cualitativa. En las pruebas cuantitativas se evaluó un total de 63 interacciones verbales, 252 interacciones gestuales, y 63 multimodales. El porcentaje de reconocimiento de las interacciones fue del 98.41% para los comandos de voz, 81.35 % para los gestuales, y 80.95% para las multimodales. Luego del aprendizaje, el robot fue capaz de realizar correctamente la tarea de clasificación de cubos por color en un 100%; siendo capaz de responder exitosamente ante condiciones iniciales (ubicaciones y cantidad de cubos) no enseñadas previamente. La evaluación cualitativa del sistema se realizó para conocer la percepción de los usuarios, arrojando resultados consistentes con los porcentajes de reconocimiento, favoreciendo la interacción verbal sobre la multimodal.

Aplicando paralelismo a un algoritmo de bisimulación para mejorar la eficiencia de pruebas de software de sistemas de tiempo crítico

Joan Betancourt — 2023-11-29

Los Sistemas de Tiempo Crítico (STC) son importantes cuando estrictos requerimientos temporales garantizan fiabilidad y correctitud de los sistemas. Las Pruebas de Mutación (PM) son una valiosa técnica para el aseguramiento de la calidad de STCs, pero sufren del Problema de los Mutantes Equivalentes (PME), que incrementa costos de cómputo y reduce la confiabilidad de PM. Para combatir el PME, un algoritmo de Bisimulación Temporizada (BT) puede ser usado si los STC se expresan como Autómatas de Tiempo (AT). BT es computacionalmente costoso, y podría beneficiarse de técnicas de paralelismo. En este trabajo, se analizan implementaciones de BT disponibles en la literatura, se identifican oportunidades para aplicar técnicas de paralelismo, se construye una solución que aprovecha estas oportunidades, y se comprueba su efectividad. La solución construida es un programa en Java que recibe múltiples ATs en formato UPPAAL y determina qué ATs son equivalentes, usando una implementación de BT como TimBrCheck o MUTES y paralelismo basado en procesos. Comparado con las soluciones disponibles previamente, los experimentos muestran que nuestra propuesta es más eficiente, ya que los tiempos de ejecución de BT se reducen a menos de la mitad. Esto podría mejorar el alcance, la confiabilidad y efectividad de PM para STC.

Automatización inteligente mediante reconectadores en redes de distribución

Eduardo Gómez Luna — 2023-12-01

La programación de un sistema automático inteligente para una red eléctrica inteligente fue aplicado en una red de distribución para la subestación Guachicona en Yumbo Valle por medio de reconectadores, la cual consistió en trazar operaciones automáticas inteligentes utilizando reconectadores para mantener el servicio continuo de energía a los circuitos presentes de la subestación, para lograr el objetivo inicialmente se identificaron los elementos presentes en el sistema de distribución, tales como: transformadores, interruptores, reconectadores, sistemas de comunicación y control, esto con el fin de proponer algoritmos basados en los equipos reconectadores para implementar un sistema automático de transferencia inteligente de carga. Este articulo presenta la implementación de un sistema automático inteligente para la alimentación de la subestación Guachicona utilizando el software Smart Grid Automation (SGA) en el sistema eléctrico de las empresas de servicios públicos de EMCALI bajo estudio, el cual puede realizar órdenes dependiendo de las características del sistema y comunicarse entre sí de manera descentralizada, lo que permite con la implementación realizada que el sistema se comporte como una Red Eléctrica Inteligente.

Estabilidad oxidativa de aceite de sacha inchi (Plukenetia volubilis Linneo) microencapsulado enriquecido con compuestos fenólicos extraídos de su cascarilla

Cristhian Fernando Betancourt López — 2023-11-02

El sacha inchi (SI) es una planta autóctona de la Amazonía, cuyas semillas se destacan por su alto contenido de ácidos grasos poliinsaturados, en particular el omega 3 (18:3n-3, ácido linolénico). Las semillas de SI empleadas en este trabajo contienen 37.9 ± 1.2% de aceite, en el cual 45.90 ± 0.26% es ácido linolénico. En el proceso de extracción del aceite de sacha inchi se retira la cascarilla (CSI), que representa el 31.30 ± 0.50% del total de la semilla. Este subproducto contiene concentraciones significativas de polifenoles (3372 + 23 mg AGE/100 g FW). El aceite de sacha inchi (ASI), junto con el extracto vegetal de polifenoles de la cascarilla, se micro encapsuló mediante secado por aspersión, utilizando maltodextrina y goma arábiga como materiales de recubrimiento. La efectividad de la microencapsulación se evaluó mediante pruebas fisicoquímicas, como contenido de humedad (3.27%), actividad de agua (0.256 ± 0.015), tamaño de las microcápsulas (9.15 y 15.13 μm), solubilidad (88.40 ± 0.10%), humectabilidad (6.5 minutos) y digestión in vitro (50.38 ± 1.19% de aceite liberado). La estabilidad oxidativa de las microcápsulas de ASI enriquecido se evaluó mediante el método Rancimat, revelando el efecto significativo de la microencapsulación al aumentar la vida útil del aceite microencapsulado en un 64% en comparación con el aceite líquido. La oxidación del producto final se evaluó en una cámara de almacenamiento con temperatura (35°C) y humedad (80%) controladas durante 60 días, donde el índice de peróxidos al final del período de seguimiento no superó los 4.22 ± 0.20 meq O2/kg de aceite. Este estudio demuestra la viabilidad tecnológica del proceso de microencapsulación del ASI enriquecido con compuestos fenólicos para prolongar su vida útil.

Preparando los gasoductos para el transporte de mezclas de gas natural – hidrógeno en Colombia

Valentina Núñez — 2023-10-13

La alarmante preocupación global por el cambio climático, el incremento de la concentración en la atmósfera de los Gases de Efecto Invernadero – GEI, el aumento promedio de la temperatura terrestre, los compromisos de los gobiernos con el Acuerdo de París, las metas de descarbonización de la economía Net-Zero 2030, 2050, 2100, los cambios bruscos geopolíticos y el nuevo ordenamiento de poder mundial, han hecho que las energías renovables y el potencial del hidrógeno sean considerados como las mejores opciones para solucionar los requerimientos de energía del futuro, sin emisión de GEI.

Doctorado en Ingeniería de la Universidad del Valle: un pilar fundamental para el Desarrollo Regional y Nacional

Ruben Jesus Camargo Amado — 2023-10-30