vol. 26 núm. 57 (2023)

Inteligencia Artificial (IA). Imposible no hablar de ello desde la última publicación de OpenAI de GPT-4 en marzo de 2023, convirtiendo de nuevo a la IA en la palabra de moda del momento. Esto es más grande que el día en que Deep Blue ganó a Garry Kasparov en 1997, o el día en que IBM Watson ganó Jeopardy en 2011. OpenAI y su último avance en inteligencia artificial está ahora en manos de cualquier persona con acceso a internet; ChatGPT ha democratizado la IA, y todo el mundo puede "jugar" con ella. Ahora en manos de todos y a pesar de los grandes avances mostrados, los modelos que utilizan la tecnología GPT-4 como ChatGPT o Bing Chatbot están bajo escrutinio en cuanto a rendimiento, "inteligencia" similar a la humana y experiencia de usuario.  

La alta demanda de los almidones comerciales obtenidos de cereales, tubérculos y algunas leguminosas en la industria alimentaria y no alimentaria, plantea la necesidad de buscar nuevas fuentes de almidones. El presente trabajo se centró en analizar las patentes publicadas relacionadas con la utilización de almidones extraídos de fuentes no convencionales en los procesos de microencapsulación y desarrollo de nuevos productos en la agroindustria. Se realizó la búsqueda de patentes a través de Google Patents®, Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO®, por sus siglas en inglés, Lens® y PatentInspiration® versión libre. Se encontraron un máximo de 119 documentos publicados, particularmente Google Patents®. El análisis evidenció un incremento significativo (50 %) en el período 2015 a 2022, mostrando la importancia e interés en la exploración, invención y protección de la propiedad intelectual, de los métodos y tecnologías que utilizan almidones no convencionales para mejorar las propiedades funcionales en el desarrollo de nuevos productos como alimentos funcionales y fármacos, así como material pared de microencapsulados de compuestos bioactivos, aceites esenciales, probióticos y en matrices alimentarias, destacándose el interés en patentar métodos y procesos de modificación, con procesos más prácticos y eficientes en términos de funcionalidad, tiempos de preparación, costos, versatilidad y reducción de efluentes. Sin embargo, la fuente de almidón más utilizada sigue siendo la convencional que, por su alta demanda, plantea la necesidad de potenciar la exploración de invenciones que permitan el desarrollo tecnológico operacional y económico de almidones no convencionales necesarios en la industria farmacéutica y de alimentos.

El helado es un producto lácteo solidificado producido por el congelamiento de una mezcla pasteurizada por agitación para incorporar aire y garantizar una uniformidad en la consistencia. Este producto tiene una elevada demanda en personas de todas las edades. En el presente trabajo se llevó a cabo la simulación mediante la herramienta SuperPro Designer® de una planta de producción de helado de fresa a escala industrial ubicada en Cuba y con una capacidad de producción anual de aproximadamente 830 envases de 10 L de helado por lote (1 201 770 L por año). Por medio de la simulación se determinaron los balances de masa y energía, así como también los principales indicadores económicos y de rentabilidad del proceso productivo propuesto. El costo unitario de producción fue de USD $ 7.04/envase, mientras que la ganancia neta anual fue de USD $ 980 000. El Valor Actual Neto, Tasa Interna de Retorno y Período de Recuperación de la Inversión tuvieron valores de USD $ 2 860 000, 24.29 % y 3.94 años, respectivamente, lo cual indica que la planta de producción de helado de fresa propuesta es factible desde el punto de vista técnico-económico bajo las condiciones económicas actuales de Cuba.

El trabajo colaborativo permite incitar a los participantes a la construcción de conocimiento mediante la exploración, discusión, negociación y debate, con el fin de generar una mejor comprensión o entendimiento compartido de un concepto, problema o situación dentro de un grupo. El objetivo del trabajo colaborativo es encontrar ese entendimiento compartido, el cual se entiende como la concordancia o similitud existente en las percepciones de los participantes sobre una temática. Considerando esto, se puede determinar que cuanto mayor sea el entendimiento y la cohesión entre todos los miembros del equipo, mejores resultados se obtendrán en el desarrollo de las tareas y responsabilidades que cada uno de los miembros debe cumplir, generando mayor confianza grupal y permitiendo que todos avancen en la misma dirección. Sin embargo, dicho entendimiento no es fácil de construir, no hay claridad en cómo se debe construir, y sencillamente se da como algo obvio o que debe lograrse, sin darle la real importancia. Tratando de abordar estas problemáticas, a partir de la metodología de investigación-acción multiciclo se define THUNDERS, un proceso que establece cómo construir entendimiento compartido en actividades de resolución de problemas. Este artículo muestra los ciclos conceptual y metodológico para su construcción, y más en detalle el ciclo de validación, en el cual se realizaron: una validación de expertos de la especificación formal de THUNDERS para determinar la correctitud y completitud de su estructura, una validación de calidad de su modelo de proceso SPEM 2.0, y un experimento para validar su viabilidad y utilidad. Como resultado de estas validaciones se obtuvo que THUNDERS necesita mejorar elementos sintácticos, semánticos de su especificación, y la carga cognitiva que genera su uso. Además, se obtuvo que es un proceso viable y útil para la construcción de un entendimiento compartido con cada uno de los elementos que lo componen.

En la agroindustria se genera una considerable cantidad de residuos, los cuales pueden ser tratados usando diversas tecnologías termoquímicas como la carbonización hidrotermal. El rendimiento y contenido de carbono de biomasas son dos de las características más comunes que se estudian dentro del proceso generado en estas tecnologías tecnoquímicas, y usualmente se aplican análisis químicos y técnicas estadísticas, tales como pruebas t-student, análisis de varianza o modelos de superficies de respuestas para optimizar estas respuestas o estimar el efecto que ciertos factores puedan tener sobre estas. A diferencia de las investigaciones abordadas en esta área de la química, este estudio tuvo como propósito introducir diferentes técnicas alternativas de la estadística para la modelación de este tipo de datos con el fin de proponer diferentes estrategias de análisis que permitan ampliar el conocimiento de los fenómenos estudiados en esta área. Para ello, se presentó la modelación estadística de dos bases de datos provenientes de bagazo de manzana y de arándanos que contienen un total de cuatro factores (tiempo, humedad, potencia, temperatura) y dos respuestas a analizar por separado (contenido de carbono y rendimiento del proceso). En este estudio se observa que el tiempo, la temperatura y la humedad tienen un efecto conjunto sobre el rendimiento del proceso y el contenido de carbono de la biomasa proveniente de la manzana. Se concluye que, técnicas como modelos lineales generalizados con respuesta beta y los modelos aditivos generalizados de posición, escala y forma, proporcionan un mayor conocimiento del fenómeno de interés y la capacidad de estimar el efecto de los factores estudiados sobre respuestas que naturalmente no poseen un comportamiento distribucional como el modelo normal.

Actualmente, existe una búsqueda permanente de bacterias ácido-lácticas (BAL) autóctonas para explorar y aplicar su biodiversidad en el desarrollo y mejoramiento de procesos industriales, siendo los estudios de cinética de crecimiento y los factores de rendimiento una herramienta fundamental para la utilización biotecnológica. Este trabajo tuvo como objetivo determinar los parámetros cinéticos de 12 cepas autóctonas (Pediococcus pentosaceus (19), Leuconostoc citreum (20), Pediococcus acidilactici (21), Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides (22, 29), Enterococcus faecium (24, 25), Enterococcus faecalis (27), Weissella viridescens (28), Lactococcus lactis (30), Lacticaseibacillus casei (31) y Limosilactobacillus fermentum (32)) aisladas de un queso doble crema tradicional colombiano con el fin de obtener información para identificar su potencial en la conformación de un cultivo iniciador. Se realizó una fermentación en leche UHT a 120 rpm y 35-37 °C hasta la fase estacionaria, y se tomaron muestras para determinar el pH y la acidez titulable (TTA). Se emplearon los modelos exponencial y logístico para ajustar los datos de la cinética de crecimiento. La validación de ambos modelos se realizó empleando el coeficiente de correlación R2, presentando buena consistencia en ambos (R2 = 0.925 - R2 = 0.932) con variaciones en los parámetros cinéticos en todas las cepas. Los géneros Pediococcus, Leuconostoc, Lactococcus y E. faecium (24) tuvieron las fases de adaptación más cortas (0-2 h), siendo P. acidilactici (21), Leu. mesenteroides (22), W. viridescens (28) y E. faecium (24) quienes presentaron los menores valores de pH y altos porcentajes de acidez. Esto evidencia su potencial para ser incluidas en el cultivo iniciador de BAL autóctonos y en estudios de aptitud tecnológica e idoneidad para la elaboración del queso tipo doble crema utilizando leche pasteurizada sin perder las cualidades del producto original.

Las articulaciones de la cadera pueden resultar dañadas por causas metabólicas (enfermedad degenerativa) o mecánicas (fractura), limitando su funcionalidad. Para restablecer el movimiento de la articulación, esta debe ser sustituida por una prótesis de cadera. En las articulaciones se producen fenómenos de lubricación, fricción y desgaste que, a su vez, suelen ser responsables del fallo de la prótesis, provocando su aflojamiento. Por tal motivo, el objetivo del presente estudio consistió en evaluar el comportamiento biotribológico de un prototipo de prótesis de cadera de Ti6Al4V manufacturado mediante fabricación aditiva por haz de electrones (EBM) y posteriormente modificado superficialmente mediante anodizado. Una vez obtenido el prototipo, se pulieron algunas muestras para realizar ensayos biotribológicos y otras para anodizarlas. Las pruebas biotribológicas se realizaron en un tribómetro de esfera sobre disco utilizando contracuerpos de alúmina de 6 mm de diámetro, empleando una carga de 5 N y velocidades de 30, 50 y 70 rpm. Se obtuvieron huellas de desgaste de 2 mm de diámetro, utilizando como medio un fluido corporal simulado (SBF) a una temperatura de 37 °C. El proceso EBM incrementó la dureza de la aleación Ti6Al4V respecto al proceso de forja convencional. Las muestras fabricadas por EBM, y posteriormente anodizadas, revelaron los valores más altos de coeficientes de fricción, mientras que las muestras fabricadas por forja y EBM indicaron coeficientes de fricción similares para todas las velocidades estudiadas. Adicionalmente, las muestras fabricadas por EBM, y después anodizadas, señalaron la menor tasa de desgaste, seguidas por las muestras fabricadas por EBM, mientras que las muestras fabricadas por forja evidenciaron la mayor tasa de desgaste. Igualmente, se encontró abrasión como principal mecanismo de desgaste en todas las condiciones evaluadas en las pruebas biotribológicas. Con la velocidad de 30 rpm se obtuvieron las menores tasas de desgaste para la aleación de Ti6Al4V con los diferentes procesos de fabricación; con esta misma velocidad se obtuvieron las mayores tasas de desgaste de los contracuerpos de todos los pares biotribológicos.

La combustión moderada o intensa con bajo contenido de oxígeno por dilución (MILD) es un régimen en el cual el combustible se quema en una zona distribuida generando emisiones ultra bajas y sin un frente de llama visible. También conocida como combustión sin llama, se puede obtener por recirculación de gases de combustión en la zona de reacción. Un factor de recirculación basado en la masa recirculada es utilizado en la práctica para caracterizar el régimen sin llama. Sin embargo, la definición original de la combustión MILD se basa en los niveles de temperatura de un reactor. El objetivo de este trabajo consistió en conectar ambos criterios al introducir un parámetro llamado relación de recirculación, el cual es derivado teóricamente de un balance de masa. Esta relación fue calculada numéricamente simulando una red de reactores perfectamente mezclados y realizando un balance de energía utilizando software de código abierto. Esta metodología fue validada contra experimentos y simulaciones reportadas en la literatura. Se realizaron simulaciones para metano, etano, propano e hidrógeno bajo condiciones adiabáticas y dosados entre 0.6 y 1. Los resultados mostraron que existe una relación de recirculación crítica requerida para establecer combustión MILD incondicional, la cual cambia con el combustible y el dosado. En todos los casos estudiados, la relación crítica disminuye a medida que se reduce el dosado. El hidrógeno y el metano requieren la más alta y la más baja relación critica, respectivamente. Los resultados para el hidrógeno sugieren que la dilución externa con dióxido de carbono puede reducir los requerimientos de recirculación para la combustión MILD.

Los suelos agrícolas pueden contaminarse con metales pesados como consecuencia de recibir una cantidad significativa de contaminantes procedentes de diferentes fuentes de aplicaciones terrestres, tales como fertilizantes, estiércol animal, lodos de depuradora, pesticidas y/o riego con aguas residuales. Dado que la información sobre la distribución de metales pesados (MP) en el Piedemonte llanero de Colombia es aún bastante limitada, el objetivo principal de este trabajo fue caracterizar el contenido de estos elementos y su potencial nivel de contaminación en suelos ácidos bajo diferentes sistemas agrícolas. La hipótesis es verificar si el tipo de uso representa una amenaza ambiental. Para lograr estos objetivos, se determinaron las concentraciones de siete metales en los suelos de tres sistemas de producción agrícola: palma aceitera, pastos y cultivos semestrales. La contaminación del suelo se evaluó con base al índice de geo-acumulación (I-geo), el factor de contaminación (FC), el índice de carga contaminación (ICC) y el índice de contaminación integrada de Nemerov (ICIN). Un resultado sobresaliente fue que las concentraciones promedio de MP en las muestras de suelo recolectadas fueron en general: Mn (110.5 mg kg-1), Zn (31.93 mg kg-1), Cr (8.85 mg kg-1), Ni (11.68 mg kg-1), Cu (11.28 mg kg-1), Pb (9.42 mg kg-1) y Cd (0.21 mg kg-1). Las actividades agrícolas, especialmente el uso excesivo de fertilizantes fosfatados, fueron la principal fuente de nutrientes en toda el área de estudio. Esta información puede convertirse en una herramienta básica para establecer procesos de monitoreo y seguimiento que permitan establecer un manejo sustentable del suelo en el Piedemonte llanero. Además, los resultados obtenidos de este estudio constituyen una estimación del estado de contaminación de los MP en el contexto específico de un ambiente hiperhúmedo.

La energía de las olas es una de las fuentes menos explotadas en Colombia. La columna de agua oscilante (OWC, por siglas en inglés) puede ser una tecnología sostenible para generar electricidad en zonas de difícil acceso utilizando la energía disponible en el océano Pacífico. En la actualidad, Colombia carece del desarrollo de estos dispositivos; sin embargo, hay esperanzas centradas en la energía de las olas como alternativa factible para proporcionar energía renovable en las zonas no interconectadas (ZNI) del país. En este trabajo, se pretende simular numéricamente una OWC para las condiciones del océano Pacifico colombiano, por lo que se empleó la dinámica de fluidos computacional a través del programa ANSYS Fluent para modelar una OWC ubicada en la orilla. Esta investigación alcanza la etapa de simulación numérica; sin embargo, puede ser llevada a estudios experimentales a pequeña escala. La eficiencia máxima de la cámara resonante simulada y la velocidad media de la superficie libre de la columna de agua para la geometría estudiada fueron 66.81 % y 0.118 m/s, respectivamente. El análisis de sensibilidad de los factores geométricos que describen la cámara resonante del dispositivo frente a diversas condiciones de mar podría ser de crucial interés para mejorar su eficiencia hidrodinámica.

Las capas absorbentes de calcopirita CuInSe2 (CISe) y Cu(In, Ga)(S, Se)2 (CIGS) han surgido como alternativas prometedoras en el campo de las celdas solares debido a sus propiedades únicas tales como, eficiencias de conversión de energía (PCE) por encima del 20 %, bandgap directo y el alto coeficiente de absorción. Esto permite fabricar dispositivos fotovoltaicos de alta calidad con capas absorbentes de 2 μm de espesor, reduciendo significativamente el uso de materias primas. Además, la capa absorbente de CISe es un material deseable para la configuración en tándem de Perovskita/CIS con un estrecho bandgap en la parte inferior que ha demostrado PCE cercanos al 25 % y potenciales aplicaciones en sustratos ligeros y/o flexibles. Recientemente, la adición de elementos alcalinos como el sodio, el potasio, el rubidio y el cesio, mediante técnicas de posdeposición (PDT), ha demostrado una mejora en el rendimiento de las celdas solares basadas en CIGS. En este estudio se depositaron capas de 10, 20 y 30 nm de espesor de fluoruro de rubidio sobre películas de CIGS fabricadas mediante técnicas de procesamiento en solución, y luego se selenizaron bajo una atmósfera de selenio-argón para mejorar propiedades foto-electrónicas como el número de portadores de carga recolectados y crecimiento de grano, características esenciales para la obtención de dispositivos fotovoltaicos funcionales. Así, se analizó el efecto del fluoruro de rubidio en las celdas solares basadas en CISe mediante varias técnicas de caracterización. Según los resultados, se obtuvieron películas delgadas fabricadas con una mezcla de amina y tiol con una composición atómica uniforme. La cristalinidad y el crecimiento del grano mejoraron con el aumento de la adición de fluoruro de rubidio. Además, con 10 nm de fluoruro de rubidio, se obtuvo una mejora en el tiempo de vida del portador de carga, la intensidad de fotoluminiscencia y el número de portadores obtenidos por las celdas solares.