Ingeniería y Competitividad

Exoesqueleto de crustáceos para la obtención y caracterización mecánica de Quitina en aplicaciones biomédicas

Thu, 10 Apr 2025 00:00:00 -0500

Introducción: En el campo de las aplicaciones biomédicas, la utilización de materiales biodegradables y biocompatibles es esencial. En este contexto, los residuos de caparazones de mariscos representan una alternativa innovadora y sustentable para la producción de biomateriales. Este estudio aborda el aprovechamiento de los desechos de caparazones de camarón y cangrejo, los cuales generan un olor desagradable que afecta la calidad de vida de los habitantes en el centro de la ciudad de Ambato. Se destaca la necesidad de investigar las propiedades mecánicas de estos exoesqueletos para su posible uso en biomedicina, específicamente en la ingeniería de tejidos.
Objetivo: El objetivo de este estudio es analizar las propiedades mecánicas de los exoesqueletos de camarón y cangrejo, con el fin de evaluar su potencial para la obtención de quitina y su posterior aplicación en el ámbito biomédico.
Materiales y Métodos: Para la obtención de la quitina, se utilizaron tres tipos de especies de exoesqueletos: camarón marón, camarón rojo y cangrejo, los cuales son los más comunes en la región. Los caparazones fueron lavados para eliminar impurezas, luego se secaron y se tamizaron. El polvo resultante se almacenó en un recipiente hermético. Posteriormente, se utilizó este polvo para la producción de quitina a través de un proceso químico que incluyó desproteinización con NaOH 0,1N y desmineralización con HCl 0,1N. La quitina obtenida fue moldeada siguiendo la norma ASTM D638-10 y secada a temperatura ambiente.
Resultados: La caracterización del material mostró que la quitina obtenida presenta una morfología irregular, con partículas de diferentes tamaños, lo que sugiere una estructura compleja y una mayor área superficial. Las propiedades mecánicas indicaron que la dureza del material fue de 88,15 HD, lo que clasifica al material como relativamente duro. Además, la rugosidad medida fue de 5,1 μm y el esfuerzo de tensión alcanzó 7,43 MPa para el camarón marrón, lo que indica que el material es capaz de soportar una cantidad significativa de estrés, lo cual es útil para aplicaciones biomédicas.
Conclusiones: El estudio demuestra que los exoesqueletos de camarón y cangrejo pueden ser utilizados de manera efectiva para la obtención de quitina, un biomaterial con características mecánicas adecuadas para aplicaciones biomédicas, como la ingeniería de tejidos. Las propiedades destacadas, como la dureza y la capacidad de soportar tensión, confirman su potencial para ser un material útil en este campo.

Evaluación integral de un sistema silvopastoril con Abarco (Cariniana pyriformis)

Wed, 11 Jun 2025 00:00:00 -0500

Introducción: Los sistemas silvopastoriles (SSP) representan una estrategia clave para restaurar suelos degradados y mejorar la sostenibilidad de la ganadería tropical. En el Magdalena Medio colombiano, el uso de especies forestales nativas ofrece una oportunidad para integrar producción y conservación. En este contexto, se evaluó un SSP que incorpora a Cariniana pyriformis (Abarco) como componente forestal principal.
Objetivos: Analizar el desempeño de un sistema silvopastoril con Cariniana pyriformis en suelos degradados del Magdalena Medio colombiano, considerando indicadores de crecimiento forestal, producción forrajera y recuperación de la calidad del suelo.
Materiales y Métodos: El sistema incluyó gramíneas (Brachiaria humidicola y Brachiaria decumbens) y arbustos forrajeros (Morus alba L., Trichanthera gigantea, Gliricidia sepium), organizados en un diseño funcional y manejados bajo principios agroecológicos. Se evaluó el crecimiento del abarco durante 40 meses, así como la producción forrajera y diversos indicadores edáficos (pH, materia orgánica, fósforo disponible, macrofauna edáfica y actividad microbiológica).
Resultados: El abarco alcanzó un promedio de 6.36 m de altura total y 12.19 cm de DAP, con una tasa de crecimiento diametral de 0.31 cm/mes, lo que permite proyectar su aprovechamiento maderable a los 12 años. Mostró buena arquitectura de fuste y generó hojarasca con altos contenidos de N, P, K, Ca y Mg, favoreciendo el reciclaje de nutrientes. Las gramíneas produjeron hasta 14,960 kg FV/haaño, mientras que los arbustos forrajeros superaron los 13 kg FV/arbustoaño, con alta aceptación por parte del ganado. Se observaron mejoras en la fertilidad del suelo, con aumentos en pH, materia orgánica y fósforo disponible, además de una mayor densidad de macrofauna y actividad microbiológica.
Conclusiones: El sistema silvopastoril evaluado generó beneficios productivos y ecológicos, incluyendo generación de biomasa, recuperación funcional del suelo y provisión de sombra, lo que reduce el estrés térmico en el ganado y favorece la biodiversidad. Este modelo, conocido como “Praderas de Felicidad”, demuestra el potencial de los SSP con especies nativas para transformar la ganadería tropical hacia prácticas más resilientes, sostenibles y multifuncionales.

Sensor de humedad basado en carbono derivado de cascarilla de arroz

J R Castro-Ladino, Santiago Mesa, Dora A. Hoyos-Ayala — Mon, 19 May 2025 00:00:00 -0500

Introducción: Los materiales carbonosos derivados de residuos agrícolas, como la cascarilla de arroz (HR), han despertado un creciente interés debido a su potencial en aplicaciones sostenibles, especialmente en los campos de la electrónica, la detección ambiental y el almacenamiento de energía.
Objetivos: Este estudio tiene como objetivo investigar la síntesis de materiales carbonosos a partir de HR mediante descomposición térmica a distintas temperaturas (900 °C y 1000 °C), y evaluar su aplicación en la fabricación de sensores de humedad, analizando cómo la temperatura de carbonización afecta sus propiedades estructurales y funcionales.
Materiales y Métodos: Se sintetizaron materiales carbonosos a partir de HR mediante pirólisis a 900 °C y 1000 °C. Las propiedades estructurales y el grado de grafitización se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y espectroscopia Raman. Posteriormente, los materiales obtenidos se integraron en tintas conductoras, empleando distintos aglutinantes y disolventes, para fabricar sensores resistivos. La respuesta eléctrica de estos sensores se evaluó en condiciones de humedad relativa controlada.
Resultados: Los análisis estructurales indicaron que una mayor temperatura de carbonización favorece la formación de estructuras más cristalinas y un mayor grado de grafitización. Los sensores fabricados mostraron diferentes respuestas eléctricas según la temperatura de pirólisis, evidenciando una relación variable entre la resistencia y la humedad relativa.
Conclusiones: La temperatura de carbonización tiene un impacto significativo en las propiedades estructurales y funcionales de los materiales carbonosos derivados de HR. Estos resultados demuestran el potencial de estos materiales para ser optimizados en aplicaciones de detección ambiental, específicamente en la monitorización de la humedad, contribuyendo al desarrollo de soluciones sostenibles en electrónica flexible e impresa.

Falsos positivos y negativos en la prevención de colisiones humano-robot: evaluación en realidad virtual

Juan J Piamba, Carlos F Rengifo , Diego E Guzmán — Tue, 03 Jun 2025 00:00:00 -0500

Introducción: en la colaboración humano-robot (HRC), detectar con precisión la proximidad del operador es esencial para garantizar la
seguridad sin comprometer la productividad. Sin embargo, los sensores de distancia convencionales enfrentan una disyuntiva entre falsos
positivos (FP), que pueden provocar paradas innecesarias del robot, y falsos negativos (FN), que pueden derivar en colisiones peligrosas.
Objetivos: este estudio tiene como objetivo analizar el equilibrio entre FP y FN en la detección de proximidad en entornos HRC, utilizando
un entorno de realidad virtual (VR). Se busca identificar configuraciones óptimas de sensores que minimicen los FN sin incrementar excesivamente
los FP.
Materiales y Métodos: se diseñó un entorno de simulación en VR en el que se evaluaron distintos parámetros: distancia de detección,
ángulo de apertura del haz del sensor y disposición espacial de los sensores en el robot. Se aplicó un modelo ANOVA y pruebas post-hoc
para determinar el impacto estadístico de cada variable. Adicionalmente, se realizó una segunda prueba con la participación de un usuario
humano, a fin de observar el comportamiento de los sensores en presencia realista de intervención humana.
Resultados: los análisis identificaron configuraciones de sensores que reducen significativamente los FN sin aumentar de forma considerable los FP. La disposición angular y la cobertura espacial de los sensores resultaron ser factores determinantes. Las pruebas con intervención humana revelaron desafíos adicionales relacionados con la variabilidad del movimiento humano y la necesidad de ajustar la sensibilidad del
sistema.
Conclusiones: los resultados ofrecen criterios técnicos clave para la selección y configuración de sensores en aplicaciones colaborativas. Se
proponen estrategias para mitigar FP, incluyendo la integración de tecnologías como visión artificial y sensores de radar de onda milimétrica.
Este trabajo contribuye al diseño de sistemas más seguros y eficientes en la interacción humano-robot en entornos industriales.

Disminución de la contaminación en la cuenca alta del río Cauca con soluciones basadas en la naturaleza

Thu, 29 May 2025 00:00:00 -0500

Introducción: La contaminación puntual y difusa (CPyD) asociada a micro-contaminantes en el agua amenaza la biodiversidad y la seguridad hídrica en Colombia, especialmente en la cuenca alta del río Cauca. La Universidad del Valle lidera un proyecto para mitigar esta problemática mediante Soluciones basadas en la Naturaleza (SbN), promoviendo tecnologías y estrategias integradas para su implementación.

Objetivo: Plantear un modelo de gestión para la implementación de SbN en la mitigación de la CPyD en la cuenca alta del río Cauca.

Metodología: Se integraron las dimensiones técnicas, económicas e institucionales del contexto regional con una revisión bibliográfica, empleando bases de datos como OpenAlex y VosViewer, identificando experiencias nacionales e internacionales para abordar la CPyD; además, se registró el seguimiento de las unidades piloto de SbN implementadas en la cuenca alta del río Cauca.

Resultados: Las SbN combinan co-beneficios ambientales, económicos y sociales, ecosistemas, incluyendo la mitigación de la CPyD. Investigaciones globales destacan la efectividad de los humedales construidos para tratar contaminantes como agroquímicos y compuestos farmacéuticos; el modelo de gestión propuesto promueve la sostenibilidad y la gobernanza a través de la construcción de procesos asociativos que incrementan la efectividad y sostenibilidad en la implementación de SbN para la mitigación de la CPyD.

Conclusiones: Esta primera aproximación permite avanzar hacia la construcción de un modelo de gestión para el control de CPyD mediante SbN que pueda ser evaluado, mejorado y adaptado en situaciones similares a las registradas en la cuenca alta del río Cauca, bajo criterios de selección participativa y construcción colectiva.

Transferencia de calor en un radiador de motor 4.1L: validación experimental

Wed, 21 May 2025 00:00:00 -0500

Introducción: El rendimiento térmico de los motores de combustión interna depende en gran medida de la eficiencia de sus sistemas de enfriamiento. Los radiadores desempeñan un papel fundamental en la disipación del calor generado, asegurando el correcto funcionamiento del motor. La optimización del diseño de radiadores mediante herramientas como la dinámica de fluidos computacional (CFD) permite mejorar la transferencia de calor y reducir las pérdidas de presión, lo que resulta en una mayor eficiencia térmica y menor consumo energético. La geometría de los tubos y aletas es un factor determinante en este proceso, ya que influye directamente en la disipación de calor y la caída de presión.

Objetivo: Este estudio tiene como propósito analizar la transferencia de calor en un radiador de motor de combustión interna de 4.1L, combinando simulaciones CFD y validación experimental, con el fin de evaluar su desempeño térmico y optimizar su diseño.

Metodología: Se utilizó un modelo CFD basado en 9 tubos con 4 hileras de aletas, representativo de un radiador comercial de tres columnas de 28 tubos cada una. Se aplicó el modelo de turbulencia k-ω SST y se realizaron simulaciones en ANSYS Fluent. Los resultados numéricos fueron validados con mediciones experimentales en un banco de ensayos, donde se registraron temperaturas, presiones y velocidades de flujo.

Resultados: La validación experimental mostró una diferencia menor al 5.8% respecto a la simulación. Se obtuvo una mejora del 18% en la transferencia de calor y una reducción del 12% en la caída de presión. La disposición geométrica de los tubos y aletas demostró ser un factor clave en la eficiencia térmica, ya que pequeñas modificaciones pueden generar mejoras significativas en la disipación del calor sin aumentar la resistencia aerodinámica.

Conclusiones: El modelo CFD validado permite predecir con precisión el desempeño térmico del radiador y optimizar su diseño. No obstante, el estudio presenta ciertas limitaciones, como la simplificación geométrica y la selección del modelo de turbulencia, aspectos que pueden mejorarse en futuras investigaciones. Se recomienda explorar el uso de materiales avanzados y configuraciones híbridas para mejorar la eficiencia térmica. Además, estos hallazgos pueden aplicarse al diseño de radiadores para vehículos eléctricos e híbridos, donde la gestión térmica es crucial. Este enfoque puede ser clave en el desarrollo de radiadores más eficientes y sostenibles para la industria automotriz.

Generación eléctrica con biogás de vinaza de caña en Colombia

Fri, 02 May 2025 00:00:00 -0500

Introducción: El consumo de bioenergía ha experimentado un aumento en los últimos años, lo que ha contribuido a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). En particular, los residuos de caña de azúcar han sido evaluados en diversos estudios como una fuente potencial de energía renovable. La industria azucarera genera principalmente azúcar y etanol, y por cada litro de etanol producido, se generan entre 10 y 15 litros de vinaza. Este residuo es altamente contaminante y, aunque tradicionalmente se utiliza en fertirrigación o se desecha, presenta un alto potencial para la producción de biogás.
Objetivos: El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el potencial de generación de electricidad a partir de la vinaza producida en plantas de etanol en Colombia, así como calcular las emisiones de CO2 evitadas al sustituir el uso de electricidad local mediante esta fuente de energía renovable.
Materiales y Métodos: Se evaluaron cuatro escenarios distintos en función del porcentaje de jugo de caña utilizado para la producción de etanol. Para cada escenario, se calculó el potencial de generación eléctrica a partir del biogás producido por la biodigestión de vinaza. Además, se estimaron las emisiones de CO2 evitadas mediante la comparación con la electricidad proveniente de fuentes locales convencionales.
Resultados: Los resultados obtenidos en los diferentes escenarios muestran que el potencial de generación eléctrica varía entre 249.840,36 MWh/año y 437.156,37 MWh/año, dependiendo del porcentaje de jugo de caña utilizado para la producción de etanol. Las emisiones de CO2 evitadas fluctuaron entre 31.475,26 y 55.081,70 toneladas de CO2/año. Estos resultados indican que la generación de electricidad a partir de la vinaza tiene un impacto significativo en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con la electricidad local convencional.
Conclusiones: La valorización de la vinaza de caña de azúcar para la generación de electricidad representa un avance significativo hacia la producción de energía eléctrica limpia en el sector azucarero. Los resultados muestran que este enfoque no solo tiene un alto potencial para la generación de energía renovable, sino que también contribuye de manera importante a la reducción de las emisiones de CO2, lo que mejora la sostenibilidad del sector.

Riesgos financieros en la planeación de edificios: revisión de la literatura

Iris J. Muñoz , Dagoberto Moreno, Fabián A. Suárez — Fri, 11 Apr 2025 00:00:00 -0500

Introducción: La industria de la construcción desempeña un papel crucial en el desarrollo económico de los países, impulsando el crecimiento y la infraestructura. Sin embargo, este sector también enfrenta desafíos significativos, entre los cuales los riesgos financieros son particularmente críticos. La adecuada planeación en los proyectos de construcción es un factor determinante para su éxito, ya que permite anticipar y mitigar dichos riesgos desde las etapas iniciales del proyecto.
Objetivo: El objetivo de esta investigación fue identificar y clasificar los riesgos financieros asociados con la planeación de la construcción de edificios, a través de una revisión de literatura científica. Se analizaron las fuentes de origen de estos riesgos, sus causas, su peso estadístico dentro de la literatura y se propusieron alternativas para su gestión.
Materiales y Métodos: El estudio se realizó mediante una revisión sistemática de literatura en inglés y español, abarcando el periodo comprendido entre los años 2000 y 2024. Se empleó un enfoque mixto, combinando análisis cuantitativo y cualitativo, y se consultaron las principales bases de datos científicas. Inicialmente se revisaron 163 artículos, de los cuales se seleccionaron 42 por su relevancia, actualidad y contribución directa al tema de estudio.
Resultados: Del análisis se identificaron un total de 28 causas de riesgo financiero en la etapa de planeación de edificaciones. Estos riesgos se clasificaron según su origen, destacándose fuentes comunes como la licitación, la financiación y la consultoría. Se observó que el 30% de la literatura revisada coincide en que las situaciones de mayor incidencia están relacionadas con la consultoría de ingeniería, lo cual facilita la implementación de estrategias de mitigación. Las principales causas encontradas incluyen la deficiente recolección de información, errores en las estimaciones financieras y fallas en el diseño de los procesos durante la etapa de planeación.
Conclusiones: La revisión permitió evidenciar que los riesgos financieros en la planeación de construcciones provienen de múltiples factores interrelacionados. La consultoría deficiente, una planificación inadecuada y errores en los cálculos económicos iniciales son los principales detonantes. La identificación temprana de estas causas, así como su adecuada clasificación, es clave para el desarrollo de estrategias efectivas de mitigación que garanticen la viabilidad financiera de los proyectos constructivos.

Estado del arte de la huella hídrica agrícola en Colombia

Andrés Felipe Góngora, Juan Manuel Trujillo González — Wed, 23 Apr 2025 00:00:00 -0500

Introducción: La huella hídrica es una métrica ambiental que cuantifica el volumen total de agua utilizado en la producción de bienes o servicios. En la agricultura, esta se mide en m³ por tonelada de producto (m³/ton) y se divide en tres componentes: verde (agua de lluvia), azul (agua superficial o subterránea) y gris (agua contaminada). Esta métrica permite evaluar la eficiencia hídrica de los cultivos.
Objetivos: Este estudio tuvo como objetivo examinar el uso del agua en la agricultura colombiana mediante una revisión sistemática, enfocándose en la gestión del recurso hídrico y su utilidad para orientar decisiones sobre la ubicación óptima de cultivos según sus necesidades de agua.
Materiales y métodos: Se realizó una revisión sistemática de 37 estudios científicos sobre huella hídrica agrícola en Colombia, que en conjunto cubren 44 cultivos distribuidos en diferentes regiones del país. Se analizaron los valores reportados de huella hídrica por cultivo y su distribución entre los tres componentes mencionados.
Resultados: Los cultivos más estudiados fueron: hortalizas (20%), café y cacao (19%), frutales (17%), flores (12%), cereales (10%) y otros (22%). En promedio, el 72% del agua utilizada corresponde al componente verde, el 15% al azul y el 13% al gris, lo que indica una alta dependencia del agua de lluvia en la agricultura nacional.
Conclusiones: Los resultados destacan la necesidad de una planificación hídrica basada en evidencia, que permita mejorar la eficiencia del uso del agua en el sector agrícola colombiano, contribuyendo así a su sostenibilidad.

Técnicas de Inteligencia Artificial para el análisis de calidad de vida: Mapeo Sistemático

Tue, 20 May 2025 00:00:00 -0500

Introducción: La calidad de vida es un concepto complejo que abarca múltiples dimensiones, desde la salud y la educación hasta el bienestar económico y social. En los últimos años, el uso de la Inteligencia Artificial (IA) ha permitido analizar grandes volúmenes de datos para comprender mejor los factores que influyen en la calidad de vida. Sin embargo, aunque se han desarrollado diversas aplicaciones en este campo, todavía existen desafíos en la integración de diferentes enfoques y fuentes de datos.

Objetivo: Este estudio analiza cómo se está utilizando la IA en la evaluación de la calidad de vida. Se identifican las principales técnicas empleadas, las áreas de aplicación y los vacíos en la literatura, con el fin de proponer futuras líneas de investigación.

Métodos: Se realizó una revisión sistemática siguiendo la metodología de Kitchenham, recopilando estudios en bases científica como Scopus, IEEE Xplore y Google Scholar. Se aplicaron criterios de inclusión y exclusión, formulación de preguntas de investigación entre otros pasos, para seleccionar investigaciones relevantes sobre IA y calidad de vida.

Resultados: Los algoritmos más utilizados incluyen Árboles de Decisión (DT), Random Forest (RF), Redes Neuronales y Support Vector Machines (SVM), aplicados en salud, educación y condiciones socioeconómicas. Sin embargo, la mayoría de los estudios analizan factores de forma aislada, sin integrar múltiples dimensiones.

Conclusiones: Aunque la IA es una herramienta prometedora para evaluar la calidad de vida, es necesario desarrollar enfoques más integradores que combinen diversas fuentes de datos y reflejen la complejidad del concepto.

Olores comunitarios en comunidades de desarrollo de software: Revisión Sistemática de la Literatura

Wed, 18 Jun 2025 00:00:00 -0500

Objetivo: Este estudio presenta hallazgos iniciales obtenidos a partir de una Revisión Sistemática de la Literatura, cuyo propósito fue identificar los potenciales anti-patrones conocidos como olores comunitarios, los cuales si no se abordan de manera efectiva, pueden generar problemas sociales subyacentes en equipos de desarrollo de software. Metodología: Para llevar a cabo este estudio, se realizó una Revisión Sistemática de Literatura, que proporcionó un análisis detallado y organizado de los estudios relacionados con el tema olores comunitarios en equipos de desarrollo de software. El artículo se enfocó en tres aspectos principales: (i) aspectos demográficos del tema, (ii) tipos de investigación, y (iii) definición, causas y efectos de los olores comunitarios según los diferentes autores. La Revisión Sistemática de Literatura siguió el protocolo propuesto por Kitchenham, lo que permitió identificar, analizar y evaluar la literatura disponible de manera rigurosa y profunda. Resultados: Se seleccionaron, analizaron y evaluaron 49 artículos primarios, lo que permitió identificar 35 olores comunitarios; entre los más destacados o visibles se encuentran: silo organizacional, nube negra, lobo solitario y cuello de botella junto con sus causas y efectos negativos. Conclusiones: A partir de la Revisión Sistemática de Literatura, se pudo identificar el estado actual de la investigación sobre los olores comunitarios y los principales anti-patrones que provocan su aparición. Estos efectos pueden complicar la interacción y el trabajo en equipo entre los integrantes, conduciendo a fallas, retrasos, artefactos de software incompletos o defectuosos, y la manifestación de riesgos psicosociales.