TecnoLógicas

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ISSN / EISSN : 0123-7799 / 2256-5337
Current Publisher: Instituto Tecnológico Metropolitano (10.22430)
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Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 53-70; doi:10.22430/22565337.1563

Abstract:
A heat pipe can be considered a highly effective thermal conduction device, which is especially desirable in heat transfer operations in order to ensure high energy efficiency. However, the operation of heat pipes comprises different heat and mass transfer phenomena, such phase change, heat conduction and convection, solid-liquid and vapor-liquid surface interactions, surface vaporization, and nucleate boiling. Therefore, modelling heat pipes is a highly complex task that demands detailed knowledge of the physical phenomena involved and choosing suitable theoretical models to obtain a good representation of the real nature of the heat and mass transfer processes. In this study, some models and parameters available in the commercial CFD software ANSYS Fluent for turbulence, density, phase change, and phase interfaces were examined to determine their influence on the prediction of the heat and mass transfer in a two-phased closed thermosyphon (TPCT). The numerical results show that using a turbulence viscous model is not necessary and that a variable density model improves the temperature distribution inside the TPCT. Furthermore, using high mass and energy transfer coefficients during condensation makes the vapor remain close to the saturation temperature. Finally, a sharp interphase model is strongly recommended for this type of process.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 113-128; doi:10.22430/22565337.1621

Abstract:
La fruta pitahaya (Selenicereus megalanthus) es una fruta subtropical exótica con piel amarilla, de pulpa con sabor agridulce, que contiene niveles de ácidos grasos esenciales como los ácidos oleico y linoleico. Su cultivo, en los últimos años, se ha convertido en una de las principales actividades económicas de la provincia Morona-Santiago. El objetivo de este trabajo fue determinar el impacto ambiental que genera el cultivo de pitahaya, y proponer estrategias de manejo que permitan mitigar los efectos sobre el medio ambiente. Se realizó la caracterización de los medios físico, biótico, socioeconómico y cultural de plantaciones del Cantón Palora, según los criterios de las normativas ambientales nacionales. La metodología empleada estuvo conformada por el uso de: listas de chequeo y la matriz de Leopold, las cuales se fundamentan en el análisis de las interacciones existentes entre las etapas del cultivo y los factores ambientales impactados. Los principales resultados en la finca evaluada muestran impactos negativos como la pérdida de biodiversidad, degradación de suelos, del medio físico, asociados principalmente por el uso de agroquímicos, el desbroce de ecosistemas boscosos, así como la apertura de caminos de acceso. El plan de manejo muestra estrategias encaminadas a mitigar y compensar los impactos más severos, y dar cumplimiento a las leyes ambientales vigentes.
Hernando González Sierra, Cristian Camilo Toledo Chavarro
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 147-160; doi:10.22430/22565337.1612

Abstract:
Se elabora un procedimiento alternativo al del método del potencial unidimensional equivalente para describir las características cualitativas del movimiento de dos partículas bajo el efecto de fuerzas centrales, aplicándolo al caso específico del problema de Kepler relacionado con el movimiento de los planetas alrededor del sol; es decir, para la ley de fuerza atractiva inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. El nuevo tratamiento denominado “Método de la fuerza ficticia” es implementado en el contexto de la Mecánica Clásica y difiere del método del potencial unidimensional equivalente a que en lugar de emplear el potencial ficticio se usa la fuerza ficticia; desde esta última perspectiva, se identifica que se está tratando con un símil, ya que se actúa en la misma área del conocimiento, y que se refiere a una nueva herramienta de características geométricas para obtener soluciones de tipo cualitativo a los efectos cinemáticos cuando se tienen fuerzas centrales entre dos cuerpos. El símil, para el caso particular tratado en el presente, conduce a los mismos resultados del método del potencial unidimensional equivalente, que proporciona secciones cónicas como trayectorias para la fuerza atractiva del cuadrado inverso entre los cuerpos, pero tiene la ventaja de que se pueden cuantificar los valores de la fuerza efectiva para algunas órbitas específicas. Al igual que el método del potencial unidimensional equivalente, el símil de la fuerza ficticia puede ser aplicado a otras leyes de fuerzas centrales de forma arbitraria y, lo más importante, el procedimiento podría mostrar su potencialidad en otras áreas de la física contemporánea, ciencias físicas y afines e ingenierías.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 83-111; doi:10.22430/22565337.1611

Abstract:
En este documento se plantea el diseño de un videojuego, como herramienta alternativa de aprendizaje de las metodologías para realizar diseños de iluminación. El videojuego se ha diseñado bajo la plataforma Unity y consta de cinco niveles. Los tres primeros están basados en las metodologías de diseño de iluminación interior, el cuarto hace referencia a iluminación deportiva, mientras que el quinto nivel está dedicado a iluminación de emergencia, teniendo en cuenta la normatividad contemplada en el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público (RETILAP). Realizar diseños de iluminación sin tener en cuenta lo contemplado en el RETILAP, acarrea consecuencias graves en la salud visual de las personas, y facilita el bajo rendimiento laboral por parte de los trabajadores en las organizaciones, como se verá más adelante. Por medio del videojuego, las personas vinculadas al gremio de la iluminación podrán conocer y aplicar la normatividad y metodologías de diseño vigente de una manera didáctica y fácil, con lo cual se busca minimizar los diseños de iluminación erróneos y mitigar sus consecuencias.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 223-249; doi:10.22430/22565337.1638

Abstract:
La simulación del proceso de destilación binaria representa un problema interesante debido a la dinámica compleja del sistema, las interacciones termodinámicas en cada etapa de equilibrio y la interacción entre las corrientes internas y externas. En este trabajo se evalúa el funcionamiento y simulación de una torre de destilación continua y una de destilación discontinua. La simulación se realizó mediante los métodos McCabe-Thiele y riguroso, y empleando la ecuación de estado cúbica modificada Forero-Velázquez-Huron-Vidal (FVHV) propuesta inicialmente por Peng-Robinson y el modelo de actividad No-Random-Two-Liquid (NRTL). La simulación predijo la composición de los productos, el número de etapas y la etapa de alimentación. La torre de destilación cuenta con 9 etapas de equilibrio reales, por FVHV se calcularon 8 etapas y por NRTL 9, con ambos modelos se encontró que la etapa de alimentación óptima era el plato 7. En la torre de destilación discontinua se realizaron dos ensayos, con empaque tipo pall y sin empaque. Aunque la ecuación de estado FVHV tiene varias ventajas ya que todos los parámetros de las sustancias puras están generalizados en términos de propiedades termodinámicas en el punto crítico, la ecuación se correlaciona de forma acertada tanto para sustancias polares como no polares, pero en este caso el modelo NRTL presentó mejor ajuste en la composición, pero para el volumen del destilado ningún modelo representó la tendencia experimental. Se utilizó un complemento con Ms Excel® llamado homosolver para la solución del sistema de ecuaciones, para la solución de las ecuaciones en la torre de destilación discontinua se usó como método iterativo el método de Euler.
Mauricio Granada, Alexander Molina-Cabrera, Patricia Granada-Echeverri
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 129-146; doi:10.22430/22565337.1655

Abstract:
El brote actual de la enfermedad por coronavirus (COVID-19), que se informó por primera vez en Wuhan, China, el 31 de diciembre de 2019, ha dejado un saldo al 19 de abril de 2020 de más de 3500000 infectados y 160000 muertes en 185 países. En este trabajo utilizamos un modelo basado en el Método de Cadena Microscópica de Markov (MCMM, Markov Microscopic Chain Approach) para estimar la propagación del COVID-19 en la ciudad de Pereira (Risaralda-Colombia). Este modelo incorpora importantes aspectos de la población, relacionados con: ubicación espacial dentro de la ciudad discretizada por comunas, movilidad entre comunas, estratificación por grupos de edad y separación de individuos en siete compartimientos epidemiológicos. Este modelo se utiliza para predecir, en una línea de tiempo, la incidencia de epidemias en poblaciones geolocalizadas, lo que se traduce en una herramienta indicadora para tomar medidas de control. Así, el resultado de la metodología caracteriza la evolución en el tiempo y el espacio de la proporción de los individuos en cada uno de los compartimientos epidemiológicos y en cada grupo etario. Los datos que se refieren a COVID-19, desde la municipalidad de Pereira, hasta el 20 de abril de 2020, se utilizan para alimentar el modelo y obtener las proyecciones espacio-temporales. Los resultados presentados consideran múltiples escenarios de movilidad, de forma que el aplanamiento de las curvas de los diferentes compartimientos epidemiológicos pueda ser visualizados de acuerdo a diferentes estrategias de confinamiento. Por tratarse de un modelo espacio-temporal, los resultados del modelo pueden ser presentados fácilmente como mapas de calor sobre cada uno de los compartimientos epidemiológicos, a fin de facilitar los procesos de toma de decisiones.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 185-199; doi:10.22430/22565337.1624

Abstract:
La construcción de infraestructura vial genera impactos directos sobre la biodiversidad como la fragmentación del hábitat; muerte de animales por atropellamiento; deforestación, contaminación por ruido y material particulado; y deterioro y agotamiento de recursos naturales por la explotación de fuentes de materiales. La estabilización química se presenta como una solución técnica, económica y ambientalmente sostenible, que consiste en el uso de aditivos químicos para mejorar las propiedades ingenieriles del suelo En esta investigación se evalúan distintas tecnologías de estabilización bajo condiciones de intemperismo acelerado, para establecer su efecto en el desempeño y durabilidad de suelos viales, así como posibles impactos sobre la biodiversidad en comparación con el uso de materiales tradicionales de construcción. Se estudiaron siete productos químicos que fueron aditivados sobre un suelo previamente caracterizado y clasificado. Se compactaron probetas teniendo en cuenta los parámetros obtenidos en el proctor estándar y estos especímenes se sometieron a ciclos continuos de luz ultravioleta (UVA) y de condensación en cámara de intemperismo acelerado QUV-SPRAY/240 a tiempos de exposición de 0, 108, 216, 324, 432 y 540 h. Para cada tiempo se midió pH, conductividad y resistencia a la compresión no confinada. Los resultados mostraron un buen desempeño de los sistemas aditivados al presentar mayores resistencias mecánicas respecto al suelo natural, destacándose los productos de naturaleza puzolánica. Por otra parte, se observa que, al aplicar estos productos, el suelo conserva características del suelo natural, menores emisiones de material particulado y menores tasas de absorción de calor respecto a una estructura de pavimento tradicional. La evaluación bajo condiciones de intemperismo acelerado permite estimar el desempeño a largo plazo y la vida útil de estos materiales; así como evidenciar ventajas desde el punto de vista ambiental y de conservación de la biodiversidad, por la mitigación de impactos como el efecto borde al disminuir condiciones de temperatura superficial en las carreteras.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 33-51; doi:10.22430/22565337.1573

Abstract:
Silk Fibroin (SF) is a natural polymer obtained from the Bombyx mori silkworm. It has been used in bone tissue engineering thanks to its favorable biocompatibility, adhesion, low biodegradability, and tensile strength properties. Electrospinning is a technique to develop nanofibers. It uses high voltages to convert polymer solutions into porous nanostructured scaffolds with a good ratio between superficial area and volume. In this paper, we examine the effect of the electrospinning parameters on fiber morphology once the spun fibers have been treated. In addition, we present different physicochemical characterizations of electrospun SF scaffolds such as their morphology (via Scanning Electron Microscopic—SEM—), crystalline structure (via Fourier Transform Infrared—FTIR—spectroscopy and X-Ray Diffraction—XRD—), thermal characteristics (via Differential Scanning Calorimetry—DSC—and Thermogravimetric Analysis—TGA—), and mechanical properties (tensile strength). Finally, we discuss the potential applications and impacts of electrospun SF in bone tissue engineering and future research trends.
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 201-221; doi:10.22430/22565337.1685

Abstract:
Las intervenciones no farmacéuticas (NPI) son actualmente el único mecanismo que los gobiernos pueden usar para mitigar el impacto de la epidemia de COVID-19. De manera similar a la propagación real de la enfermedad, la dinámica de los patrones de contención que surgen de la aplicación de los NPI es compleja y depende de las interacciones entre las personas dentro de una región específica, así como de otros factores estocásticos asociados a condiciones demográficas, geográficas, políticas y económicas. Los modelos basados en agentes simulan reglas microscópicas de interacciones simultáneas de múltiples individuos dentro de una población en un intento de reproducir la dinámica compleja del efecto de las medidas de contención. De esta manera, es posible diseñar comportamientos individuales junto con escenarios de NPI, midiendo cómo se ve afectada la dinámica de la simulación y, por lo tanto, brindando información útil para realizar una evaluación rápida del potencial de las intervenciones combinadas, en las diferentes etapas de la epidemia. En este artículo describimos un modelo y una herramienta para experimentar con este tipo de análisis, considerando una serie de NPI ampliamente utilizadas, tales como distanciamiento físico, aislamiento de casos, cuarentena domiciliaria, encierro total, pruebas centinela, uso de tapabocas y una novedosa aplicación “zonal”, que permite aplicar estas intervenciones gradualmente a localidades o zonas separadas. La elección de las intervenciones o combinaciones más adecuadas para un territorio particular, dependerá en última instancia de las condiciones socioeconómicas y de salubridad, así como de una validación a gran escala de la viabilidad de los escenarios identificados preliminarmente mediante la herramienta.
Valentina Hernández Pinto, Manuel Rodríguez Muchati, Luis Castillo Campos
Published: 15 September 2020
TecnoLógicas, Volume 23, pp 161-184; doi:10.22430/22565337.1648

Abstract:
Las incrustaciones minerales representan un fenómeno recurrente en la industria petrolera que puede ser controlado para evitar problemas operacionales costosos. Para ello se requiere de la aplicación de tratamientos químicos conocidos como inhibidores, los cuales son evaluados tomando en cuenta propiedades como la dureza cálcica o el pH, de manera independiente. Con base en lo expuesto, se desarrolló una metodología que permitió involucrar de forma conjunta distintos parámetros fisicoquímicos para evaluar la eficiencia de inhibidores de incrustaciones de carbonato de calcio; para efectos de esta investigación, se utilizaron dos productos comerciales y un inhibidor natural a base del mucílago extraído de la planta de cayena. En primer lugar, se realizó una esquematización de la metodología evaluativa que se quería desarrollar y que se fundamentó en la unión de tres etapas: valoración mediante la norma NACE TM 0374-2007, que toma en cuenta la dureza cálcica; el índice de saturación de Langelier para determinar la naturaleza incrustante de las aguas y un modelo de medición de pH continúo desarrollado por Zhang, Wu, Li y Zhao. Posteriormente, como parte de la validación de la propuesta, se caracterizaron tres muestras de salmueras sintéticas, y consecutivamente, considerando distintas dosificaciones (55, 100 y 300 ppm) de los productos inhibidores, se aplicó la metodología establecida. Se concluyó que esta nueva propuesta permite evaluar el desempeño de los inhibidores seleccionados en cada una de sus etapas, para así determinar más certeramente la capacidad antiincrustante de los mismos en muestras de salmueras sintéticas a distintas concentraciones, donde se prevea la deposición de incrustaciones minerales de carbonato de calcio (CaCO3).
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