Ciencia en la Universidad, de docentes a estudiantes

Ciencia en la Universidad, de docentes a estudiantes Ciencia en la Universidad, de docentes a estudi antes Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla Editado por: PUNTO ROJO LIBROS, S.L. Cabeza del Re y Don Pedro, 9 Sevilla 41004 España 911.413.306 [email protected] Impreso en España ISBN: 979-83-98188-08-0 Depósito legal: SE 2083-2023 Maquetación, diseño y producción: Punto Rojo Libros © 2023 Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla © 2023 Editores: Ana M. Beltrán Custodio y Manuel Félix Ángel © 2023 Punto Rojo Libros, de esta edición Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización por escrito de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes, la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de esta edición mediante alquiler o préstamos públicos. 5 PRÓLOGO En este libro, presentamos una colección de co ntribuciones científicas llevadas a cabo en el ámbito univers itario que abordan diferentes aspec- tos de la ciencia y la tecnología, en globadas en el área STEM. De sde la ciencia de materiales, la química hasta la inform ática y la robótica, ex- plorando las últimas investigaciones y desarrollos. Es te libro tiene c omo objetivo inspirar a las próximas gene raciones de ingeni eros y científicos a través de las experiencias y perspe ctivas de los autore s internacionales que en este libro se rec ogen. La Escuela Politécnica Superior (EPS) de la Universidad de Sevilla cuenta con una reconocida trayectoria la R ama Industrial. Con el apoyo y el es- fuerzo que el centro hace sobre est a obra se pretende que sus estudiantes tengan la posibilidad de formarse tanto a nivel académico, como a nivel investigador, fomentando el desarrol lo de sus habilidades dentro del campo de las anteriormente menc ionadas STEM . Para ello, se ha contado con la contribución de trabajos con im pacto en el sector industrial, enfo- que multidisciplinar, y participación de equipo s formados por prestigio- sos investigadores de di ferentes países. Por otra parte, este libro recoge trabajos que pertenecen a diversas ramas de conocimiento tales como Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Proyectos de Química Industrial y Ambiental, Sistemas Inteligentes y Des arrollo de Productos, y Sistemas Industriales computarizados, robóticos y neuromórficos. 6 Así, esperamos mostrar a los jóvenes in teresados en las STEM, estudian- tes universitarios e investigadores lo emocionante y gratificante que puede ser trabajar en estos campos, a la par de poner al alcance de todos novedades traídas desd e la Universidad. «La investigación es la llave que abre la puerta hacia el conocimiento y la inno- vación". ¿Qué papel juega la investigac ión en el desarrollo de la soci edad?» Índice PRÓLOGO ................................................................................................................. 5 DESARROLLO DE GRASAS LUBRI CANTES BIODEGRADABLES A PARTIR DE NANOE STRUCTURAS DE LIGNINA/ACE TATO DE CELULOSA MEDIANTE ELECTROHIL ADO ............................................ 17 DESARROLLO DE SETUP EXPERIMENTAL PARA LA REALIZACIÓ N DE CARTOGRAFÍA EM EN SISTE MAS CRIPTOGRÁFICOS ........................ 22 IMPEDANCIA DE DISCOS DE Ti35Nb7Zr5Ta CON DISTINTAS CONDICIONES DE FABRICACIÓN .................................................................. 27 NANOESTRELLAS DE AuC u SOPORTADAS SOBRE ÓXIDO DE GRAFENO COMO SENSOR EL ECTROQUÍMICO DE ARSÉNICO........ 32 ADAPTACIÓN DE UN EQUIPO DE SOLDADURA DE PERNOS PARA LA SINTERIZACI ÓN DE POLVOS METÁLICOS. ............................... 37 CARACTERIZACIÓN D E LOS PATRONES DE RELLENO DE ULTIMAKER CURA EN PROBETAS DE P LA REALIZADAS MEDIANTE MODELADO POR DEPOSICIÓN FUNDIDA (FDM) ................ 42 SÍNTESIS DE NANOES TRUCTURAS PLASMÓNICAS D E ULTRA-ALTA SENSIBILIDAD PARA SU APLICA CIÓN EN ESPECTROSCOPÍA RAMAN MEJORADA EN SUPERFICIE (SERS). ............................................... 47 IMPLANTES DENTALES DE TITANIO POROSO: DISEÑO, FABRICACIÓN Y CARACTERI Z ACIÓN TRIBOMECÁNICA....................... 53 ESTUDIO DE LAS PROP IEDADES ESTÍMULO SENSIBLES EN MICELAS MI X T A S A B A S E D E P OL O X Á M ER O S Y PO LO XA M INAS .... 58 MODELO NEURONAL DE AGREGACIÓN DE INFORMACIÓN TUMORAL PSEUDO-ETIQUETADA EN IMÁG ENES HISTOLÓGICAS DE CÁNCER DE PRÓSTATA .............................................................................. 63 EXTRACCIÓN DE CARACTERÍS TICAS USANDO DISPARIDAD TOPOLÓGICA A NIVEL DE PÍXEL EN IMÁGENES BINARIAS MEDIANTE UN GRAFO ETIQUETADO BIPARTITO. ................................... 68 ESTUDIO EXPERIMENTAL ACERCA DE LOS MECANISMOS DE EXTRACCIÓN DE CARACTERÍSTICAS EN SISTEMAS DE MACHINE LEARNING ........................................................................................ 74 ESTUDIO COMPARATIVO DE ALG ORITMOS DE CONSENSO LIGERO Y PROPUESTA DE MEJORA EN BLOCKCHAIN ............................ 79 DETECCIÓN DE CÁNCER DE COLON MEDIANTE IMÁGENES HISTOPATOLÓGICAS .......................................................................................... 84 DISEÑO DE BLOQUES BÁSICOS BASADO S EN REDES NEURONALES PULSANTES EN SPINNAKER ............................................................................ 90 MODELOS NEURONALES PULSANTES DE MEMORIA BIOINSPIRADOS EN LA REGIÓN CA3 DEL HIPOCAMPO ......................... 96 ENFOQUE ESPECTRAL EN CAMPO PARA EL ANÁLISIS DEL CRECIMIENTO DE LAS ACEITUNAS MANZANILLA Y GORDAL ......... 101 PROBABILISTIC FORECASTING APPLIED TO MICROG RIDS: CREATION OF SCENARIOS AND SELECTIO N OF MODELS ................... 106 IMPLEMENTACIÓN HARDWARE DE UN AL GORITMO LIGERO DE CIFRADO CON AUTENTICACIÓN .......................................... 111 ADQUISICIÓN DE DATOS PARA MONITORIZAR LA CONDICIÓN EN VEHÍCULOS TÁCTICOS. DESARROLLO DE COMPUTADOR EMBARCADO ...................................................................................................... 117 ESTIMULACIÓN Y PERCEPCIÓN TÁCTIL PARA NIÑOS CON AUTISMO: DESARROLLO DEL MÉTODO AUSENS PARA LA INTERACCIÓN HÁPTICA .......................................................................... 122 ESTIMATION OF THE CARBO N FOOTPRINT IN AEROSPACE SECTOR. MODEL FOR THE QUANTIFICATION OF EMISSIONS FO R METAL PARTS IN INDUSTRY 4.0. .................................................................................. 127 ESTUDIO DE PROPIEDADES DE PIEZAS A PARTIR DE POLVO MAGNÉTICO DE HIERRO FABRI CADAS POR SINTERIZ ACIÓN POR RESISTENCIA ELÉCTRICA EN MEDIA F RECUENCIA ..................... 132 MÉTODO NOVEDOSO DE LA FABRICACIÓN DE COMPUESTOS INTERMETÁLICOS A PARTIR DEL POLVO AMORFO DE LA ALE ACIÓN AL-NI-TI PREPARADA MEDIANTE MOLIE NDA MECÁNICA DE ALTA ENERGÍA ............................................................................................ 138 MEJORA DEL DISEÑO DE INSTALACIONES MEP MEDIANTE LA DETECCIÓN, ANÁLISIS Y SOLUCIÓN DE INCIDENCIAS EN ENTORNO VIRTUAL BIM .......................................................................... 144 ESTUDIO NUMÉRICO DEL SOPORTE DE LOS CILINDROS HIDRÁULICOS DE LA COSECHADORA DE SAL CUBANA MODERNIZADA ................................................................................................. 152 FABRICACIÓN DE CÁTODOS PARA BATERÍ AS DE IONES DE LITIO MEDIANTE NUEVAS RUTAS SINTÉTICAS ................................ 158 EMPLEO DEL SNAP PARA LA ESTIMACIÓN DE LOS DESPLAZAMIEN T O S E N E L T ER R E NO C O N DA TO S D E SE NT I N E L -1 .... 164 METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS FOTO VOLTAICOS D E CONEXIÓN A RED EN CUBIERTAS UTILIZANDO PAQUETES CA D ... 169 SIMULACIÓN NUMÉRICA COMO HERRAMIENTA PARA PREDECIR DEFECTOS EN PROBETAS EXPERIMENTALES DE ALEACIONES DE HIERRO GRIS ................................................................................................. 175 COMPACTOS POROSOS DE NÍQUEL OBTENIDOS POR CONSOLIDACIÓN POR DESCARGA ELÉCTRICA ...................................... 180 IN FLUENCE OF THE LOW-FREQUENCY VIBRATION IN THE ULTIMAT E T E N S I L E S T R EN G TH O F “ I N M O L D” N O D U L A R C A ST I N G I R O N ............. 185 17 DESARROLLO DE GRASAS LUBRICANTES BIODEGRADABLES A PARTIR DE NANOESTRUCTURAS DE LIGNINA/ACETATO DE CELULOSA MEDIANTE ELECTROHIL ADO J.F. Rubio-Valle, C. Valencia, M.C. Sánchez, J.E. Martín-Alfonso, José M. Franco Pro2TecS – Chemical Proce ss and Product Te c hnology Research Center. Department of Chemi- cal Engineering and Materials S cience. Univer sidad de Hue lva. ETSI. Campus de “El Car- men”. 21071 Huelva. Spain. E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen En este trabajo se des arrollaron nanoestruc turas de lignina/acetato de celulosa electrohiladas y se exploró su potencial como agentes estructurantes de aceite de ricino para ser utilizados como l ubrican tes ecológicos. Se obtuvieron diversas nanoestructuras a partir de disoluciones qu e contenían un 20 o 30 % e n peso de lignina Kraft de eucalipto (EKL) y acetato de celulosa (CA) en distintos ratios de 100:0 a 60:40 en una mezcla de N,N -di metilformamida/acetona. Las disolucio- nes de EKL/CA se caracterizaron fisicoquímicamente a partir de medidas de viscosidad, tensión superficial y conduc tividad eléctrica. Asimismo, las nanoes- tructuras se caracterizaron morfológica mente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La morfología de la s nanoestructuras era dependiente de la s propiedades reológicas de las disolucion es de biopolímeros. Las nanoestructu- ras de EKL/CA uniformes bien desarrol ladas permitieron obtener fác ilmente dispersiones tipo gel en aceite de r icino, mientras que las agru paci o ne s de 18 nanopartículas dieron lugar a dispers iones inesta bles. Las propiedades reológica s de estas dispers iones en forma de gel pued en ajust arse mediante la concentración de la nanoestructura y/o la relación EK L/CA y dependen e n gran medida de la morfología de las nanoestr ucturas electrohiladas . Introducción En las últimas déca das, existe un gran in terés por s ustituir los product os deriva- dos del petróle o por materiales más respet uos os con el medio ambiente [1]. El p e- tróleo se es tá convirtie ndo en un recurso cad a vez má s esca so y caro, y tamb ién en uno de los principale s responsabl es de la contaminació n ambiental, el calenta- miento glob al y el cambio climático. La necesidad de preserv ar el medio ambiente y la creciente esc asez de petról eo han ll evado a varios i nvestigadores a d esarrollar diferentes alt ernativas r espetuosas con el medio ambient e. En el ámbito de los lu- bricantes, se calcula que aproximadamente el 55% de los lubric antes termi nan en el medio ambi ente. Esto h a gener ado u na preocupaci ón general en el sector ya que la s grasas lubricantes están compue stas pr incipalment e por aceite s mineral es o sint éti- cos y jabo nes me tálicos q ue no son bi odegradable s [2 ]. En el presente trabajo se propone la lig nina como posible espesante para la fa- bricación de dispersiones tipo gel con potencial uso como grasas lubricantes, justificándose como una nueva forma de revalorización, que combina beneficios ecológicos, económicos y sociales. Para ello , se desarrollaron diferentes sistemas con distintas proporciones de lignina Kraf t de Eucalipto (EKL) y acetato de ce- lulosa (CA) a diferentes concentraciones. El uso del acetato de celulosa como polímero dopante se justifica por su cará cter biodegradable y su capacida d para formar nanofibras producidas por electrohilado. Materiales y métodos Materiales Se utilizaron como materias primas la lignina Kraft de eucalipto (EKL) y el ace- tato de celulosa (CA). La EKL fue sumi nistrada por INIA-CSIC, por otro lado, el CA (M n 30.000 g/mol), la N,N-Dimetilformami da (DMF) y la acetona (Ac ) fue- ron suministrados por Sigma Aldrich S.A. (Alemania). 19 Procesado de los dispersiones S e p repararon solu ciones utili zando di ferentes proporciones de E KL y CA al 30 % en peso, como se muestra en la Ta bla 1. Toda s las soluciones se prepa- raron con una mezcla de DMF/Ac (1:2 v/v) utilizando un a gitador magnético (500 rpm). Una vez preparadas las soluciones, se realizó el proceso de elec- trohilado utilizando una cáma ra de DOXA Microf luidics (España). Las mem- branas formadas en el proces o de electr ohilado se retira ron cuidadosamente del cole ctor y se dispe rsaron en ac eite de ricin o, con una concentra ción del 15 % en peso. Resultados y discusión La Tabla 1 muestra los valores de visc osidad, tensión superficial y conductivi- dad eléctrica para cada una de las so luciones de EKL:CA descritas anterior- mente. Tabla 1. Valo res de viscosidad, tensión superfic ial y conductivida d eléctrica para las soluciones de EKL:CA Ratio EKL:CA Ʉ (Pa s) Tensión superficial (mN/m) Conductividad eléctrica (μS/cm) 100:0 0.016 AA 30.34 a 18 2.6 C 90:10 0.055 BB 31.15 b 17 4.2 D 80:20 0.184 CC 31.73 c 156. 3 F 70:30 0.331 DD 32.33 d 14 2.4 G 60:40 1.001 EE 32.55 e 13 9.5 G Todas las disoluciones EKL:CA estudiadas mostraron un comportamiento de flujo viscoso newtoniano en el rango de velocidad de cizalla aplicado. Como se puede observar, la viscos idad aumenta con la relación EKL:CA. No se observa mucha variabilidad entre los valores de tensión superficial obtenidos con dife- rentes relaciones EKL:CA, aumentando ligeramente cuando se incrementa la cantidad de CA. Por otro lado, los resu ltados de conductividad eléctrica dismi- nuyen al aumentar la proporción de CA. 20 La Figura 1 muestra l as micrograf ías obtenid as por microsco pía elec trónica de ba- rrido (SEM) de la s nanoestructur as obte nida s a 30 % y con diferentes proporciones de EKL:CA. Como se puede ob servar el proc eso de electro hilado no es c apaz de generar fibr as de lignina sin la adició n de un polí mero dopant e, como el C A, sino que las membra nas for madas en el proceso es tán formad as por par tículas de ta- maño microscópico, en lugar de fibras inte rconectadas (Figura 1A ). Sin embargo, a medida que aumenta la c oncentració n de CA, ap arece n fibras que interco nectan l as nanopartícul as (Fi gura 1B). Este hec ho es más evi dente en el si stema EKL60-CA 40 (Figura 1C), donde se observa u na distribució n heterogénea de las fibras a lo largo de la micrografía. Figura 1. Imágenes de SEM de las nanoestructura s obtenidas con diferentes relaciones EKL:CA: (A) EKL100, (B) EKL80-CA20, (C) EKL60-CA40. Fuente: el aboración prop ia. La Figura 2 muestra la evolución de las funcione s viscoelásticas lineales para las dispersiones tipo gel en función de las diferentes relaciones EKL:CA. Tod os los sistemas muestran un comportamiento simila r en el que el módulo de almace- namiento, G ƍ , es siempre mayor que el módulo de pérdidas, G Ǝ , en todo el rango de frecuencias estudiado. Por lo tanto, un aumento en el contenido de CA genera mayores valores de G ƍ y G”. Esto se debe principalmente a dos efectos; el pri- mero es que un incremento en el contenido de CA aument a el peso molecular de la nanoestructura, es decir, de nuestro agente espesante. Por otro lado, hay un efecto importante en las propiedades morfológicas ya que un aumento en la concentración de CA provoca una mayor densificación, cantidad y tamaño de las nanofibras lo que afecta directamente a las propiedades reológicas de la dis- persión tipo gel. 21 Figura 2. Evolución de las funciones v iscoelástic as co n la frecuencia para dispersiones tipo gel obtenidas con diferentes relac iones EKL:CA. Fuente: el aboración pr opia. Conclusiones En base a los resultados experimentales, el electrospinning de disoluciones de EKL/CA puede proporcionar un método eficiente para la obtención de nanoes- tructuras capaces de estructurar los acei tes vegetales en diferente medida con el fin de producir oleogeles con propiedade s reológicas adecuadas para su uso en el sector de la tecnología de lubricantes. Agradecimientos Este trabajo forma parte de un proyecto de investigación (Ref. RTI2018-096080-B-C21) del MICINN. Los autores agradecen su apoyo finan ciero. Los autores también agra- decen la beca predoctoral de J.F. Rubio-Valle (Ref. PRE2019-090632). Referencias bibliográficas Lainez, M.; González, J.M.; Aguilar, A.; Vela, C. Spanish strategy on bioeconomy: Towards a knowledge based sustainable innovation. N. Biotechnol. 2018 , 40 , 87– 95. Sánchez, R.; Franco, J.M.; Delgado, M.A.; Valencia, C.; Gallegos, C. Development of new green lubricating grease formulat ions based on cellulosic derivatives and castor oil. Green Chem. 2009 , 11 , 686. 22 DESARROLLO DE SETUP EXPERIMENTAL PARA LA REALIZACIÓN DE CARTOGRAFÍA EM EN SISTEMAS CRIPTOGRÁFICO S A. Casado-Galán 1 , V. Zúñiga-González 1 , F. E. Potestad-Ordóñez 1,2 , C. Fer- nández-García 1 , C. J. Jiménez-Fernández 1,2 y E. Tena-Sánc hez 1,2 1 Instituto de Microelectrónica de Sevilla IMSE-CNM (CSIC/US) 2 Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El objetivo de la criptografía es gara ntizar la confidencialidad, integridad y dis- ponibilidad de la información. En los di spositivos electrónicos, protegemos la información por medio de algoritmos cr iptográficos. Estos transforman una se- cuencia de bits mediante operaciones ma temáticas haciendo que la información sea, con la potencia computacional de la que disponemos actualmente, i mposi- ble de recuperar sin conocer una determ inada clave. Si bien teóricamente estos algoritmos son seguros, la implementa ción en circuitos electrónicos abre la puerta a vulnerabilidades que se pueden ex plotar para obtener información so- bre el mensaje cifrado. Midiendo, por ej emplo, la emisión electromagnética (EM) de un circuito, con el instrumental apro piado para ello, y teniendo un modelo matemático de este lo suficientemente pre ciso, podemos hackear el disp ositivo y obtener la clave o mensaje cifrado [1]-[4]. Este trabajo se centra en el desarrollo experimental de un setup de medida para re alizar la cartografía EM de los sis- temas criptográficos. Esto permite determi nar los puntos de máxima emisión de 23 información atacable. Con el setup ex perimental propuesto (PC, mesa-XY y sonda EM) se puede barrer el área comp leta del dispositivo bajo test automáti- camente y capturar la emisión EM en cada punto. Introducción En el mundo actual donde la informació n y la comunicación es tan importante, la seguridad de nuestros dispositivos electrónicos es de vital importancia. Los algoritmos criptográficos nos garantizan esta seguridad haciendo qu e la infor- mación que es privada lo siga siendo. La implementación de los módulos crip- tográficos puede hacerse tanto en software como en hard ware, aunque con las tendencias actuales la implementación en hardware suele ser la preferida. El algoritmo de encriptación más ut ilizado actualmente es el AES [5] ( Advanced Encryption Standard ). Es un algoritmo de encript ación por bloques, es decir, toma secuencias de bits de longitud finita ( bloques) y les realiza operaciones matemá- ticas en función de una determinada clave. En principio, el mensaje original es inaccesible sin el conocimiento de la cla ve, sin embargo, la implementación de algoritmos de este tipo en hardware perm ite aprovecharse de ciertas vulnerabi- lidades. Un ataque de canal lateral explota un observable físico, como por ejemplo la emisión electromagnética de un dispositiv o, y trata de acceder a los secretos de este con la ayuda de un modelo matemático. Marco Teórico Uno de los ataques más potentes es el ataque CEMA ( Correlation-based E lectro- magnetic Analysis ) Este tipo de ataque explota la correla ción entre los datos que se están procesando y la radiación electromagnética [1]. Para o btener datos sobre la emisión electromagnética (EM) del dispositivo necesitamos medir con una sonda en los puntos donde la relación se ñal-ruido sea mayor. En un circuito con un tamaño del orden de los milímetros, donde las áreas de filtrado de informa- ción pueden ser incluso tan pequeñas como del orden de las centenas de micras, la precisión a la hora de medir es clave. Por ello un método automático, preciso y con repetibilidad es necesario para desa rrollar un ataque EM de forma óptima. 24 Situar la sonda manualmente no garant iza ningu no de estos requerimientos, por ello proponemos el método que se expone a continuación. Experimento y Resultados El experimento que realizamos consiste en medir trazas electromagnéticas en una cuadrícula de puntos sobre una FPGA programada con el algoritmo de en- criptación AES. Después, a partir de estas medidas, generar un mapa cartográ- fico que nos señalase las zonas con mayor intensi dad EM. Instrumentación El instrumental de laboratorio que utilizam os para cartografiar la FPGA fue el siguiente: Una mesa-XY, que nos permite colocar la placa base de la FPGA en- cima y realizar desplazamientos muy pre cisos en un plano; una sonda E M ama- rrada a un brazo articulado; un osciloscop io para capturar la emisión EM en un intervalo de tiempo y un ordenador para procesar los datos capturados y para controlar la mesa-XY. Todo el setup se puede ver en la Figura 1. Figura 1. Setup experimental. Fuente : elaboración propi a. Mapas Cartográficos EM Para medir la emisión EM de la FPGA hicimos un programa en MATLAB que controlaba simultáneamente el osciloscopio y la mesa-XY. De est a forma, la mesa-XY iba realizando desplazamientos siguiendo la cuadrícula de punto s para que la sonda capt urase una traza EM en cada uno de ellos. To do esto 25 mientras el algoritmo de encriptación es taba realizando encriptaciones en bucle. En la Tabla 1 podemos ver la relación en tre la resolución de la cuadrícula y el tiempo total de barrido. Un aumento linea l en la precisión co nlleva un aumento cuadrático en el tiempo, algo a tener en cuenta. Tabla 1. Resolución de la c uadrícula fren te a tiempo total de barrido. Resolución 5 10 20 40 100 N.° de puntos 25 100 400 1600 10000 Tiempo total (s) 14.28 48.16 170.86 604.32 3643.00 Fuente : elab oración propi a. El mapa cartográfico que obtuvimos para uno de los barrid os de resolución 20 se puede ver en la Figura 2. Figura 2. Mapa EM de resolución 20. Fuente : elab oración propi a. La zona amarilla es la de mayor intensidad EM, que se corresponde con la loca- lización de la circuitería responsable de realizar las encriptaciones. Otras zonas de intensidad moderada se correspondían con otros procesos electrónicos auxi- liares como por ejemplo la generación del reloj. Teniendo esta información, solo bastaría con situar la sonda EM encima de la zona de color amarillo para obtener la información del AES con la mayor proporción señal-ruid o. 32 NANOESTRELLAS DE AuCu SOPORTADAS SOBRE ÓXIDO DE GRAFENO COMO SENSOR ELECTROQUÍMICO DE ARSÉNICO Francisco Acosta-Arreazola 1 , M. Edith Navarro-Segura 1 , Ana Arizmendi- Morquecho 1 , Alejandra García-García 1 , Virginia H. Collins- Martínez 1 , Marga- rita Sánchez-Domínguez 1* 1 Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C. (CIMAV), Unidad Monterrey, Alianza Norte 202, Parque de Investigación e Innova ción Tecnológica, 66628 , México. E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El presente trabajo busca el desarrollo de electrodos para la determinación elec- troquímica de As por voltamperometría . Se preparó un compósito de nanoes- trellas de AuCu depositadas sobre óxido de grafeno (AuCu/GO) que fue mez- clado con grafito y Nafion, para posterio rmente ser prensado y construir elec- trodos. Se realizaron pruebas de volt amperometría de disolución anódica de onda cuadrada (SWASV) utilizando muestras de agua de la llav e con adición de estándar de As(III). Se caracterizaron morfología, composición química y crista- lografía mediante microscopia electrón ica (STEM en SEM), espectroscopia de emisión óptica acoplada inductivamente con plasma (ICP-OES) y difracción de rayos X (XRD). Se logró detectar arsénico por debajo de los 10 μg L -1 (10 ppb), que es el límite máximo establecido por la Norma Oficial Mexicana NOM-127- SSA-2021. Presentamos una manera fácil, ba rata y con potencial aplicación para la detección de arsénico en agua para consumo humano. 33 Introducción México se encuentra en una situación crítica con respecto al uso de sus recursos hídricos a causa de la sobreexplotación, contami nación y mal uso de las fuentes de agua. Esta problemática se agrav a en ecosistemas áridos o semi-áridos [1]. La actualización de la NOM 127-SSA1-2021 establece un cumplimiento gradual para arsénico de 10 μg L -1 para todas las localidades [2]. La técnica SWASV es una de las voltametrías más rápidas y sensibles, con límites de detección com- parables con técnicas cromatográficas y es pectrométricas [3]. Los materiales na- noestructurados basados en oro han sido ampliamente utilizados como sensores electroquímicos de metales pesados. La s n anoestrellas de Au y nanop articulas bimetálicas AuCu han alcanzado rangos lin eales de detección que van desde los 5 a los 100 μg L -1 de As [4-5]. En el p resente trabajo se propone la combinación de nanoestructura y composición para obten er nanoestrellas de AuCu y evaluar- las en la detección de As a niveles de μg L -1 . Materiales y métodos La síntesis de las nano estrellas de AuCu tomó como referencia los trabajos de Bazán-Díaz [6] y Liu [7] que utilizan he xadecilamina (HDA) como estabilizante, glucosa como agente reductor, y soluciones acuosas de HAuCl 4 y CuCl 2 como precursores metálicos. La mezcla de re acción se mantuvo en agitación en un baño a 100 °C. Posteriormente, la suspensi ón acuosa se purifica por centrifuga- ción y decantado utilizando agua. Las nano estre llas lavadas se funcionalizaron utilizando una solución acuosa de cistea mina 0.1 M manteniendo en agit ación durante 1 h. Para preparar el compósito de nanoestr ellas AuCu/GO (20 % en peso d e AuCu), un volumen adecuado de GO se dispersó y homogeneizó en 5 veces su volumen de agua milli-Q. Se le agre gó un volumen de la dispersión de nanoestrellas fun- cionalizadas y se dejó en agitación durante 1 h. La formulación de los electrodos utilizó una combinación de Compósito: Gra- fito: Nafion dispersados y homogeneizad os en isopropanol bajo agitación mag- nética. La dispersión se secó durante toda la noche a 90 °C. El polvo resultante se homogeneizó por molienda y fue prensado e n u n d a d o d e a c e r o . S e o b t u v o 34 un cilindro con diámetro de 5 mm, el cual fue colocado dentro de una c arcasa plástica y conectado a un alambre de cobre. Resultados y discusión En la figura 1a se muestra el difracto grama de r ayos X, podemos observar que las señales de difracción localizadas en 38.21°, 4 4.55°, 64.75°, 77.6 1° y 81.77° en 2 t h et a c or r es p o n d e n a l a s f a m i l ia s d e p l an o s {111}, {200}, {2 20}, {311}, {222} del Au. Todos los picos su frie ron un desplazamiento hac ia ángulos su periores, lo que indic a una contra cción en la distan cia interplana r, ocasiona da proba - blemente porque el Cu (1.40 Å) tiene un ratio atómico menor al del Au (1.79 Å). Como se observa en la figura 1b , las nanoestrellas sin funcionalizar tie- nen un diámetro promedio de 165 ± 20 nm y formaron aglomerados. Ade- más, con el inserto de la figura 1b se de terminó una relación molar Au:Cu cercana al 1:1. Las nan oestrellas func ionalizadas fueron depositadas sobre GO, lo que promovió una mejor dispersi ón de las estructuras, como se ob- serva en la figura 1c. Finalmente, se pro bó el compós ito AuCu/ GO en la detec ción elect roquím ica de arsénico, utilizando un a rreglo de celda de tres electrodos. Co mo electrodo de trabajo se utiliz ó la bar ra prensada, como elect rodo de re ferencia Ag/AgC l (NaC l 3 M), y com o con traelectr odo un alam bre de Pt. P rimero se aplicó un voltaje de -0.5 V durante 150 s para lleva r a cabo la reducción de los iones As en solución, y después de la SWASV se aplicó un voltaje de 1 V durante 180 s para regenerar el electrod o. En los voltampe rogra mas de la fi- gura 1d se pueden observa r picos de corriente alrededor de los 0.4 V, que corresponden a la oxidació n del As. Además, como es des eado, la señal f ar a - daica es mayor al incrementar la concen tración de la especie electroactiva. 35 Figura 1 a) Difractogram a de Rayo s X de las nanoe strellas AuCu, b) M icrografía STEM de las nanoes trellas AuC u (inserto: análisis químico por ICP-OES), c) Micrografí a STEM del compósito AuC u/GO y d) Vo ltamogramas SWASV de As en HNO 3 0.1 M Fuente: el aboración prop ia Conclusiones Fue posible depositar nanoestrellas de AuCu funcionalizadas con cisteamina so- bre una matriz de GO, con buena dispersión. Utilizando el compósito AuCu/GO fue posible determi nar As por debajo de las 10 ppb, obteniendo una respuesta en corriente superior a varios antecedentes de este proyecto. Agradecimientos A nombre de la colabora ción iSensMEX (www.inaoep.mx/iSensMEX), proyecto apoyado por CONACYT en el año 2021. Proyecto C-614/2021 del Programa Pre- supuestal F003 de CONACYT "P LATAFORMA PARA EL DESARROLLO Y 36 FABRICACIÓN DE SENSORES Y ACTUADO RES INTELIGENTES APLICA- DOS EN ENERGÍA, SALUD Y SEGURIDAD iSensMEX". Paquete de Trabajo 6: Sensor para detección de arsénico en agua de consumo humano. Referencias bibliográficas [1] Rendón, E. C., León, S. S., & Armend áriz, G. M. (2020). Problemáticas so- cioambientales en torno al agua utilizad a para actividades agrícolas en cinco municipios del estado de Chihuahua, México. Sociedad y Ambiente , (22), 124-15 1. [2] DE, S. D. A. Y. D., & MONTERREY, I. NORMA OFICIAL MEXICANA NOM- 127-SSA1-2021, AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO. LÍMITES PE RMI- SIBLES DE LA CALIDAD DEL AGUA PREFACIO. [3] Simões, F. R., & Xavier, M. G. (2017). Electrochemical sensors. Nanoscien ce and its Applications , 155-178. [4] Sullivan, C., Lu, D., Brack, E., Drew, C., & Kurup, P. (2020). Voltammetric codetection of arsenic (III) and copper (II) in alkaline buffering system with gold nanostar modified electrodes. Analytica Chimica Acta , 1107 , 63-73. [5] Yang, M., Guo, Z., Li, L. N., Huang, Y. Y., Liu, J. H., Zhou, Q., ... & Huang, X. J. (2016). Electrochemical determination of arsenic (III) with ultra-high anti-in- terference performance using Au –Cu bimetallic nanoparticles. Sensors an d Actu- ators B: Chemical , 231 , 70-78. [6] Bazán-Díaz, L., Mendoza-Cruz, R., Velá zquez-Salazar, J. J., Plascencia-Villa, G., Romeu, D., Reyes-Gasga, J., & Guisbiers, G. (2015). Gold–copper nanostars as photo-thermal agents: synthesis and advanced electron microscopy charac- terization. Nanoscale , 7 (48), 20734-20 742. [7] Liu, Q. Y., Zhong, Y., Jiang, Z. Z., Chen, K., Ma, S., Wang, P. F., ... & Wang, Q. Q. (2020). A controlled growth of tri angular AuCu alloy n anostars and high photocatalytic activities of AuCu@ CdS heterostars. Journal of Materi als Chemis- try C , 8 (14), 4869-487 5. 37 ADAPTACIÓN DE UN EQUIPO DE SOLDADURA DE PERNOS PARA LA SINTERIZACIÓN DE POLVOS METÁLICOS. Rosa M Aranda 1 , Raquel Astacio 2 , Fá tima Ternero 2 , Petr Urban 2 , F.G. Cuevas 1 1 Afiliación, Departamento de Inge niería Químic a, Química – Fí sica y Ciencia de los Materiales, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de Huelva, Huelva 2 Afiliación, Departamento de In ge niería y Ciencia de los Materiales y del Transporte, Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla, Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Este estudio analiza la técnica de cons olidación por descarga eléctrica de con- densadores, utilizando un equipo comercia l de soldadura de pernos ada ptado, para ser utilizado en la consolidación de po lvos. El paso de la corriente eléctrica a través de una columna de polvos resisti vos produce generación de calor por el efecto Joule. Dicho calor, puede utilizarse para consolidar polvos. Para la puesta a punto del equipo, se analiza cómo las descargas sucesiva s afectan, depen- diendo de la presión en verde, sobre la porosida d, la microestructura, la dureza y la resistividad de compactos generados a partir de polvo de hierro puro. S e evidenciará que, a pesar de decaer la di ferencia de potencial e ntre los electrodos al disminuir la resistividad del compacto tras la primera descarga, las sucesivas descargas producen sobre compactos co n presio nes en verde bajas una mayor consolidación. Así, partiendo de una poro sidad inicial de 0,32, la porosidad tras la primera descarga disminuye a 0,28 y tras 50 descargas la porosidad final 38 disminuye hasta 0,22. Con esta porosidad inicial, el proceso de sinterización au- menta la microdureza Vickers de 29 a 51 HV10 y disminuye la resistividad eléc- trica de la masa de polvo de 3,53 × 10 -2 a 5,38 × 10 -4 Ω-m. Introducción En los últimos tiempos, se han desarrolla do nuevas técnicas pulvimetalúrgicas basadas en la aplicación de presión y el paso de una corriente eléctrica. Estos son procesos relativamente rápidos que pueden incluso ser llevados a cabo sin at- mósfera protectora, como la sinterización por resistencia eléctrica, o por CDE. La consolidación producida por el paso de una corriente eléctrica proporcionada a partir de la descarga de condensadores hace que el proceso se realice en un tiempo extremadamente pequeño, del orde n de milisegundos. Para ello, gene- ralmente se utilizan equipos de alto vo ltaje (2-20 kV) capaces de proporcionar una energía de 8-75 KJ. Esto provoca el calentamiento de los puntos de contacto entre partículas, sin excesivo efecto sobre el resto de la partícula. El equipo em- pleado para este estudio es un equipo de soldadura de pernos adaptado para realizar la descarga sobre polvos de Fe , al poseer un voltaje limitado del orden de 200 V son necesarios sucesivos ciclos de descargas para e studiar el efecto so- bre los polvos. Materiales y métodos Un equipo de soldadura de pernos de C = 132 μF y voltaje de carga V = 200 V es acondicionado con electrodos de Cu que ac túan en una matriz de sialón de 8 mm de diámetro interior. Una prensa neum ática asegura e l buen contacto entre electrodos y 1 g de polvo de Fe Atomet 1 001HP y con un tamaño medio de par- tícula de 162,8 μm, colocado en el interi or de la matriz, ejerciendo 200 MPa. Se realizan entre 0 y 50 ciclos de descarga. 39 Figura 1. Conjunto de sinterización. Se ha analizado la variación de la porosidad, dureza y resistividad de los com- pactos en función del número de descarga s y presión de compactación en verde, así como su microestructura. A efecto s comparativos se ha preparado una mues- tra del mismo polvo de Fe mediante pr ensado y sinterización tradicional (500 MPa y 1175 ºC durante 30 min en A r). Resultados y discusión La porosidad final de los compactos ȣ en función de la presión aplicada (P) y del número de ciclos de descarga (n) se re presentan en la Figura 2 en función de la energía térmica espe cífica (ETE=1/M·n·1/2·CV 2 ) empleada en consolidar los polvos. Figu ra 2 . Poros ida d fi nal ( 4 ) frente a Energía Térmica Específica (ETE). 40 La variación de porosidad puede tambié n apreciarse en la evolución microes- tructural de los compactos (Figura 3). Figura 3. Micrografías que muestran la distribuci ón de la porosid ad para (a) diferentes números de descargas con presiones de comp actación en verde de 200 y 400; (b) el compacto sinterizado convencionalment e. Con las continuas descargas se logra, una disminución de la porosidad en los compactos. Como se observa en la Figu ra 4, esta disminución de porosidad viene acompañada, por un aumento de dureza en los mism os. Figura 4 . Microdureza para un compacto inicialmente prensado a) 200, 400, 700 y 1000 MPa después de 0 - 50 descargas; (b ) Mic rodureza H V10 frente a Po rosidad fin al ( 4 ) La microdureza aumenta con el incremento de la presión en verde, y en el caso de las probetas prensadas a 200 MPa y 400 MPa, también con el número de des- cargas. No hay cambios relevantes en las microdurezas de los compactos con presiones de compactación en verde más altas. La probeta procesada de forma convencional, prensada a 500 MPa, dio lugar a un valor de 67 HV10, ligeramente inferior al de las probetas consolidadas eléctricamente y compactadas a una pre- sión inferior de 400 MPa. 41 La resistividad disminuye con la disminución de la porosidad y el aumento del número de descargas (Figura 5). Este efecto se debe a la mejora de los contactos entre partículas. De nuevo, el efecto de las descargas eléctricas es claro p ara 200 MPa y 400 MPa, pero no para presiones má s elevadas. Figura 5. Resistividad eléctrica pa ra un compacto ini cialmente prensado a (a) 200 MPa después de 0 - 50 descargas; (b) 400 y 1000 MPa después de 0 - 50 descarga s. Conclusiones En este estudio se pone de manifiest o co mo para presiones de compactación ba- jas, la microdureza aumenta y la resi stividad disminuye con el número de des- cargas. Estos resultados confirman el aná lisis de la evolución de la porosi dad y la microestructura, siendo el aumento de la dureza debido a los enlaces entre partículas creados por las descargas. Agradecimientos Esta investigación ha si do financiada por el Ministerio de Economía y Competi- tividad (España) y el Feder (UE) a través del proyecto de investigación DPI2015- 69550-C2-1-P. Referencias bibliográficas Aranda, R.M., Ternero, F., Lozano-Pérez, S., Montes, J.M. y Cuevas, F.G. (2021). Capacitor Electrical Discharg e Consolidation of Metallic Powders— A Review. Metals, 11, 616. https://doi.org/10.3390/met110 40616 48 Introducción La técnica de espectroscopia Raman me jorada en superficie (SERS) ha des- pertado el interés de grupos de investig a ción por su a lta sensibilidad para la detección de molécul as, células o muestras biológicas i ncluso a nivel indivi- dual. Lo anterio r es muy importa nte para dive rsos cam pos de aplicaci ón, como el d iagnóstico m édico de enferm edades crónico degenerat ivas, dete c- ción de pesticidas, fármacos, explosiv os, drogas etc. Una tendenc ia reciente en el área de la plasmónica es el desarrollo de micronanoensamblajes 3D ya que generalmente muestran una alta poro sidad, una gran área de superficie accesible para los analitos y, al mismo tiempo, permit e la utilización del vo- lumen focal 3D complet o del rayo láser in cidente, lo que ta mbién aumenta la respuesta SERS (Yue et al., 2020 ). Materiales y métodos La síntesis de octaedros de Ag y n anojaulas de Au se basó en la metodologí a empleada por nuestro grupo de trabajo (Nava rro-Segura et al., 2022). Para la obtención de octaedros de Ag sobre ITO, se empleó la té cnica de ele ctrode- pósito; usando una mezcla de 10 mM de n itrato de Ag (AgNO 3 ) y 100 μL de NPs de Ag estabilizada s con goma de mezquite (Moreno-Trejo & Sánchez- Domínguez, 2016) y se aplicó 1 V durante 90 segundos con el fin de obtener sustratos SERS óptimos y re producibles. Para la síntes is de nanoja ulas de Au, se preparó 10 mL de ácid o tetracloro áurico (HAuCl 4 -3 H 2 O) a una concentra- ción 0.01 mM y se sumergió el sustrato con octaedros de Ag a dicha solución , manteniendo ahí duran te 30 min. 49 Resultados y discusión Figura 1. Caracterización de lo s sustratos con octaedros de Ag; a) Mecanismo p ro- puesto b) SEM. Caracter ización de las n anoja ulas de Au; c) Esquemas de las diferentes etapas de la RRG entre oct aedros de Ag y la solución de HA uCl 4 , d) XRD, f) XPS p ara la Ag y g ) XPS para el A u. Fuente: el aboración prop ia El mecanismo propuesto para la formación del octaedro de Ag se muestra en la Figura 1 a). El crecimien to de este tipo de estructuras se basa en el modelo de Volmer-Weber (Penner, 2002). Los octaed ros formados presentan un tamaño promedio de 563 ± 132,9 5 nm como se mu estra en la Figura 1 b). Los principales pasos involucrados para la obtención de na nojaula s de Au en la RRG se prese n- tan gráficamente en la Fig. 1 c). Estas estr ucturas tienen una capa de 40 nm de espesor y una longitud de borde de alrededor d e 500 nm en promedio, (Fig. 1 50 d)). En la Figura 1 e) se muestra el patr ón de difracción de rayos X de las nano- jaulas de Au, obteniendo un sistema cri stalino FCC, correspondiente a la carta JCPDS 00-066- 0091 para el Au. La composición de este material fue 1,1% de Ag y 98,9% de Au de acuerdo a la caracteri zación por la técnica de XPS mostrada en la Figura 1 g). Evaluación de las nanojaul as de Au como sustrato SERS Figura 2. Evaluación del efecto SERS sobre la s nanojaulas de Au usando d iferentes concentraciones de; a) R6G y b) 4-ATP. c) E squema del proc eso de reúso, d) Reusabili- dad con R6G a 1×10 -3 M. M odelados usando COMSOL Mu ltiphysics en: e) octaedro de Ag, f) nanojaulas de Au , g) sustrato con un ár ea de 5μm x 5μm. Fuente: el aboración prop ia 51 Las nanojaulas de Au permiten la detección de R6G ha sta 1 × 10 -15 M (Fig. 2a)) obteniendo un alto factor de aumento (EF) de 3.72 × 10 12 . También se evaluó su efecto SERS usando 4-ATP (Fi. 2b)), lo grando detectar concentraciones tan bajas como 1×10 -18 M con un EF de 9×10 15 . En general, la mejora conseguida con las nanojaulas de Au se atribuye princi palmente a los micro-nanoensamblajes 3D jerárquicos, que presentan una porosidad significativa y una gran superficie ac- cesible para los analitos. Así mismo se ev aluó la reutilización a través de ciclos secuenciales consistentes en impregnación/medida/lavado (Fig. 2 c), y se ob- serva que después de 75 reutilizaciones re alizadas durante 100 días, los sustratos aún detectan espectros SERS de alta calidad , como se observa en la Figura 2 d) para la R6G 1 × 10 -3 M. Estos resultad os se confirmaron teóricamente a través de un modelado de elementos finitos (F EM ), lo que demostró visualmente q ue las estructuras huecas (nanojaulas de Au) presentan un mejor rendimiento de d e- tección de campos eléctricos superficiales que l as sólidas (octaedros de Ag) como se muestra en las figuras 2 e)-g). Conclusiones Los sustratos reutilizables SERS basados en nanojaulas de A u, se obtienen con éxito mediante un proces o de electrodeposición simple en co mbinación con una reacción de reemplazo galvánico. Ademá s, mediante el modelado del campo eléctrico superficial a través del soft wa re COMSOL Multiphysics, se muestra vi- sualmente que las estructuras huecas pr esentan una mejor detección del campo eléctrico superficial que las sólidas, lo que da lugar a una mejor respuesta elec- tromagnética debido a los plasmones superficiales. Referencias bibliográficas M oreno-Trejo, M. B. & Sánchez-Domínguez, M. (2016). Mesquite gum as a novel reducing and stabilizing agent for modified tollens synthesis of highly concentrated ag nanoparticles. Materials , 9 (817), 14–22. https://doi.org/10.3390/ma9100817 52 Navarro-Segura, M. E., Rivera-Rangel, D., Arizmendi-Morquecho, A., Al varez- Quintana, J. & Sánchez-Domínguez, M. (2022). Ultra-high Sensitivity Surface- Enhanced Raman Spectroscopy ( SERS ) Substrates Based on Au Nanostructured Hollow Octahedra. Applied Materials Today , 29 , 101598. https://doi.org/10.101 6/j.apmt.2022.101598 Penner, R. M. (2002). Mesoscopic Metal Particles and Wires by Electrodeposition. The Journal of Physical Chemistry B , 106 (13), 333 9–3353. https://doi.org/10.1021/jp0132 19o Yue, W., Gong, T., Long, X., Kravets, V ., Gao, P., Pu, M. & Wang, C. (2020). Sensitive and reproducible surface-enhanc ed raman spectroscopy (SERS) with arrays of dimer-nanopillars. Sensors and Actua tors, B: Chemical , 322 (July), 128563. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128563 53 IMPLANTES DENTALES DE TITANIO POROSO: DISEÑO, FABRICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN TRIBOMECÁNICA. Danaysi Mena Torres 1 , Paloma Trueba 1 , L. Marleny Rodríguez-Albelo 1, * , Ana M. Beltrán 1 , José A. Rodríguez-Ortiz 1 , and Yadir Torres 1 1 Departamento de Ingeniería y Ci encia de los Materiales y del Transp orte, Escuela Politécnica Superior, Universidad de Sevilla. [email protected] , ptru [email protected] , [email protected] , [email protected] , jaror- [email protected] , [email protected] E-mail de correspondencia: lralbelo@u s.es Resumen La demanda de implantes dentales es crecie nte, aunque en la actualidad se co- mercializan una gran variedad de ellos, es neces aria la implementación de me- joras en el diseño y/o selección de los materiales empleados. En este trabajo, se propone el diseño, fabricación y caracter ización de un novedoso implante que intenta solventar algunas de las deficie ncias detectadas en l os implantes comer- ciales fabricados de Titanio. En la presente propuesta, el implante se fabrica con titanio comercialmente puro (Ti c.p.)., con porosidad longitudinal controlada, y acabado superficial, dependiendo de los re quisitos clínicos requeridos de cada zona del implante. Para la fabricación del implante se combin a el uso de pulvi- metalurgia convencional (PM) y la t écn ica de espaciadores. La preforma cilín- drica se caracteriza microestructuralment e y tribomecánicamente, previo al pro- ceso de mecanizado. Posteriormente, se realiza el protocolo de mecanizado del implante. Finalmente, se realiza un estudio detallado del gradiente d e 54 porosidad, relacionándolo con el comportamiento tribo-mecánico en cada zona del implante. Como trabajos futuros se pr oponen tratamientos de modificación superficial que permitirían una mejora sustancial del comportamiento antibac- teriano y la mayor adhesión de osteoblastos. Introducción En la actualidad, el tratamiento más efectivo para el edentulismo es el uso de implantes dentales. Es p or ello, que inv estigadores de todo el mundo están a la búsqueda de mejoras sustanciales a lo s implantes comerciales disponibles, con el objetivo principal de solventar sus principales deficiencias. 1 El titanio y sus aleaciones son el mater ial metálico más empleado para su fa- bricación, por su biocom patibilidad y capacidad de osteointegración. Sin em- bar go, su principal pr oblemática radica en la diferencia de rigidez (Módulo de Y oung) entr e el implante (105-1 10 GPa) y el hueso cortical (20-25 GPa), lo que desencadena el apantallamiento de tensi ones, p rovocando la reabsorción ósea. Como segundo problema, el proceso de o steointegración del titanio sigue siendo insuficiente para generar una intercara r esistente entre el hueso y el implante, lo que lleva a micromovimientos del disposit ivo. Y como última problemática, los implantes dentales son susceptibles a la colonización bacteriana (perimplanti- tis). 2 Con el objetivo de solucionar estas desventajas, este trabajo propone la fa- bricación de una preforma diseñada con porosidad longitudinal por la ruta pul- vimetalúrgica, implementando la técnica de espaciadores. 3 Materiales y métodos Para la elaboración de las preformas, se emplearon polvos de Ti c.p. g rado IV, y como espaciador se ha empleado bicarb onato de amonio. El espaciador se ta- miza para obtener tamaño de partículas entre 100-200 μm. Se preparan las mez- clas de Ti c.p. y espaciador al 30% en volumen y se mezclan en una t úrbula, luego el polvo es compactado a 800 MPa, en forma secuencial para lograr una preforma cilíndrica en verde . 55 El espaciador es eliminado de las prefor mas en verde, siguiendo una rampa de temperatura en horno mufla. Una vez concluido este proceso, la preforma en verde, libre de espaciador, pasa al horn o de alto vacío para ser sinterizada. La prefor ma fabricad a se corta tr ansvers almente, y se le re aliza prepar ación meta- lográfica para así car acterizarla microes tructural mente por análisis de imágenes . 4 Para esto se utiliza un microscopio óptico Nikon Eclipse MA 100N y se analizan con el software NIS-Element s. A la otr a sección, s e le realizan el ensayo de Arquímed es, de acuerdo a la normativ a ASTM C373 - 14, este méto do reflej a la porosidad total, la porosidad inte rconectada y la d ensidad de las mues tras,. Los ens ayos de se rea li- zaron con la máquina de Microtest MTR3/5 0-50/NI con un indentador cónico-es- feroidal tipo Rockwell. El micromecanizado de la pr eforma se realizó en un torno y fresadora, de contr ol numérico, siguiend o la secuencia de operaciones sigu ientes: cilindrado, roscado de los extremos, fresad o ranuras corta hu esos, esmerilado, pu- lido de la parte poro sa y finalmente el punzo nado. Resultados y discusión Las dimensiones de la preforma sinter izad a, avalan el proceso de fabricación, ya que estas permiten, llevar a vías de hecho el implante dental. Los resultados obtenidos de Análisis de Image n y test de Arquímedes se resu- men en la Tabla 1. estos muestran que se ha logrado una preforma con zona porosa de 24.4 % vol. y diámetro equivale nte de 118.4 μm, acorde con el diseño propuesto. Autores como Paloma et al., 20 21 coinciden en sus investigaciones. Tabla 1. Res ultados de an álisis de imágenes y ensayo de Arquímed es de la preforma por zon as. Zona de Im- plante Análisis de imagen Método de Ar- químedes PT[%] Eq[μm] F.F PT[%] PI[%] Superior 0.25 ± 0.02 2.7 ± 0.04 0.71 ± 0.01 10.7 ± 1.4 8.8 ± 1.5 Porosa 23.6 ± 6.6 118.4 ± 9.5 0.61 ± 0.06 24.4 ± 4.2 10.1 ± 4.9 Apical 0.82 ± 0.3 3.6 ± 0. 5 0.71 ± 0.04 10.5 ± 7.1 6.2 ± 3.2 56 En los ensayos de dureza,realizados al implante dental, se evidencia, el au mento de la rugosidad en la zona intermedia (p orosa), con respecto a las zonas densas. La Figura 1 muestra el S cratch del implan te dental, desde la zona apical densa, pasando por la zona porosa y terminando en la zona superior. Figura 1. Perfil de r ayado del imp lante de la zona apic al a la zona densa (11mm, con carga con stant e de 3 N a 1mm /min). La capacidad de recuperaci ón elástica de las zonas d el implante se muestra en la Tabla 2, estos valores apuntan a una menor dureza de zo na porosa y por tanto un menor Modulo de Young. Tabla 2. Resu ltados de la recuper ación elástica por zo nas. Se logró el micromecanizado exitoso de l impla nte dental, zonas apical y supe- rior roscadas, ranura corta hu esos y rosca hexagonal interna. Ensayo Valor me- dio Recuperación elástica Zona Maciza Scracth 2,902 1,02 5 Postpalpación 1,876 Zona Porosa Scracth 3,189 1,35 9 Postpalpación 1,831 -5 5 15 25 02468 1 0 Penetración ( μ m) Desplazamiento X (mm) Prepalpación Scratch 57 Conclusiones El proceso de diseño y fabricación empl eado para la obtención del implante den- tal es viable. La porosidad volumétrica y el tamaño de poro obtenidos respon- den al diseño. Las dimensiones de la pr eforma sinterizada garantizan s u meca- nizado exitoso. Los ensayos de dureza muestran una disminución del Módulo de Young del dispositivo, lo qu e favorece la osteointegración. Agradecimientos A todo el personal investigador que participó en este estu dio y a las organiza- ciones que nos patrocinaron, entre el las Junta de Andalucía. Referencias bibliográficas Torres, Y., Pavón, JJ, Nieto, I., & Rodríg uez, JA (2011). Proc eso de pulvimetalur- gia convencional y caracterización de titanio poroso para aplicaciones biomédi- cas. Transacciones metalúrgicas y de materiales B , 42 (4), 891-900. https://doi.org/10.1007/s116 63-011-9521- 6 Norowski Jr, PA y Bumgardner, JD (2009) . Estrategias de bi omateriales y anti- bióticos para la periimplantitis: una re visión. Journal of Bio medical Materials Research Part B: Applied Biomaterials: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Soci ety for Biomaterials , 88 (2), 530- 543.https:// DOI: 10.10 02/jbm.b.31152 Torres, Y., Rodríguez, JA, Arias, S., Echeverry, M., Robled o, S., Amigo, V., & Pavón, JJ (2012). Procesado, caracteriza ción y ensayo biológico del titanio poroso obtenido mediante técnica space-holder. Re vista de ciencia de los materiales , 47 (18), 6565-65 76. https://DOI 10. 1007/ s10853-012 -6586-9 Trueba, P., Navarro, C., Rodríguez-Ortiz, JA, Beltrán, AM, García-García, FJ, & Torres, Y. (2021). Fabricación y caracter ización de implantes dentales porosos superficialmente modificados. Tecnología de superficies y revestimientos , 408 , 126796. https://doi.org/10.10 16/j.surfcoat.2020 .126796 64 Introducción Según GLOBOCAN, el cáncer de próstata (PCa) es el segundo cáncer más diag- nosticado y la quinta causa de muerte por cáncer en hombres [1]. Por lo general, el primer paso para diagnosticar PCa es un examen digital rectal, que es la prueba principal para la ev aluación clínica inicial de la próstata. Si se encuentra un resultado anormal, se realiza un aná lisis del antíg eno prostático específico (PSA) como método de cribado. En caso de un PSA positivo, se realiza una biop- sia transrectal, que es la prueba más segur a para confirmar la presencia de PCa. Con esta técnica se obtienen muestras, que se procesan e n un laboratorio y se escanean, generando imágenes de alta resolución (WSIs). Estas imágenes son analizadas por los patólogos para proporcionar un diagnóstico con el correspon- diente tratamiento. La aplicación de inte ligencia artificial en el campo biomédico se ha expandido considerablemente, en pa rticular el uso de Deep Learni ng para el reconocimiento de imágenes. Este enfoque se ha utilizado recientemente de forma generalizada en la histopatolo gía digital, do nde redes neuronales de con- volución (CNN) se entrenan para detectar tejid o maligno en WSIs. Dado que las CNN no pueden utilizar una WSI como en trada debido a su resolución, un en- foque común es extraer subimágenes más, llamadas patche s. Trabajos anteriores han seguido esta estrategia de clasificació n para desarrollar sistemas de DL para la detección de PCa en WSIs. Entre ellos, PROMETEO [2] logró el modelo más rápido y menos complejo. Este trabajo presenta un nuevo modelo para agre gar los resultados de la clasifi- cación a nivel de patch obtenidos de un a CNN para dar luga r a una clasificación global. Este enfoque permite proporcionar un método de cribado rápido para la detección de PCa a nivel de WSI. Materiales y métodos Dataset Se usaron 158 WSIs benignas y 174 malig nas, proporcionados por la Unidad de Anatomía Patológica del Hospital Virgen de Valme (Sevilla, España). Se extraje- ron de ellas patches de 100x100 píxeles a 10x de aumento. Se descartaron patches de background y los correspondientes a zonas no deseadas en función de la 65 cantidad de tejido que contiene. Se aplicó un proceso de normalización del color para reducir la variabilidad de la tinción entre muestr as. Finalmente, los patches se utilizaron como entrada a una CNN que los clasifica como maligno o normal. Para crear el dataset se obtuvieron dife rentes características en base a la salida de la CNN. La primera fue el porcentaje de área de tejido maligno (MTR), ex- presado entre 0 y 1. Podría ser el dato más significativo para la clasificación, pero, basándonos en el error de la CNN al realizar la clasificación, no debería ser la única entrada a tener en cuenta. Po r tanto, otra característica que se tuvo en cuenta fue la distribución de la pr obabilidad de predicción de las patches malignos. Se calculó un histograma co n las probabilidades de predicción de los patches clasificados como malignos para ca da WSI. Junto con el histograma de probabilidad de malignidad (MPH), tambié n se calculó la línea de regresión de mínimos cuadrados (LSRL) del histograma. El factor de dispersión de patches clasificados como malignos también se consideró como otro dato relevante para la clasificación. Este factor se obtuvo calculando el número d e componentes co- nexas malignas (MCC), que cuenta los conjuntos de patches malignos según una distancia específica. Modelo neuronal Wide & Deep El conjunto de datos descrito previamente se uti lizó como entrada a un modelo de red llamado W&D para proporcionar una clasificación a nivel de WSI entre normal y maligna. El modelo procesa los datos de entrada de forma indepen- diente, permitiendo un aprendizaje eficaz que generaliza y ex trae características específicas de cada uno de los grupos de entrada. El MTR se utilizó como elemento de entrad a directo, sin ser procesado por la red de forma específica, mientras que LSRL, MPH y MCC se conectaron por sepa- rado a dos capas ocultas de 300 neuronas. Luego, estas cap as se concatenaron junto con MTR a un bloque oculto de dos capas ocultas con 300 neuronas cada una. Finalmente, este bloque oculto se conectó a la ca pa de salida, una función SoftMax que realiza la clasificación de la WSI como maligna o normal. La Figura 1 muestra todo el proceso. 66 Figura 1. Diag ra ma d el proc es a mie n to completo propuesto. Entrenamiento y validación Se realizó una validación cruzada estratif icada de K folds para medir la capaci- dad de generalización del modelo. Esta té cnica c onsistió en dividir el conjunto de datos en 5 conjuntos. Para cada f old , la red se entrenó utilizando cuatro de los cinco conjuntos durante 10000 épocas y se v alidó utilizando el restante. Así, p a r a c a d a e x p e r i m e n t o , l a r e d s e e n t r e n ó y validó un total de cinco veces con datos diferentes. Para validar la red, se utilizaron diferentes métricas de evalua- ción. Éstas fueron el accuracy, la sensibilida d, la precisión, el F1-score y el AUC. Resultados y discusión Tras entrenar la W&D con los datos, se calcularon y obtuvieron las métricas des- critas para evaluar el sistema. Los result ados medios obtenidos fueron de un accuracy de 94,24%, sensibilidad de 98,87%, precisión de 90,23%, F1-score de 94,33% y AUC de 0,94. Los resultados obtenidos en este estudio se compararon con diferentes clasificadores basados en ML utilizando los mismos datos. Se uti- lizaron los siguientes algoritmos de aprendizaje conocidos: ANN, SVM, RF y KNN. Los mejores resultados se obtuvieron con el modelo W&D, a excepción de la precisión (obtenido por SVM). 67 Conclusiones En este trabajo, los auto res presentan un novedoso método basado en ML para clasificar WSIs de tejido de próstata co mo normal o malignas a nivel global, ba- sándose en una clasificación previa a nivel de patch. Esta clasificación se basa en un novedoso modelo denominado W&D. A partir de la información obtenida de los patches malignos obtenidos por u na CNN previa, se calculan diferentes características procesadas, que luego se utilizan como entrada al modelo pro- puesto. La red fue entrenada y validada mediante validación cruzada de 5 folds. Los resultados medios obtenidos alcanzar on un accuracy del 94,24%, una sensibi- lidad del 98,87%, una precisión del 90,23%, un F1-score del 94 ,33% y un AUC de 0,94. Los resultados obtenidos dem uestran que el sistema propuesto podría ayu- dar a los patólogos a la hora de analizar las imágenes h istopatológicas como mé- todo de cribado, dis criminando entre mues tras normales y maligna s [3 ] . Agradecimientos Esta investigación fue financiada por el proyecto DAFNE (US-13816 19). Referencias bibliográficas 1 Sung, Hyuna, et al. "Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries." CA: a cancer journal for clinicians 71.3 (2021): 209-249.. 2 Duran-Lopez, Lourdes, et al. "PRO METEO: A CNN-based computer-aided di- agnosis system for WSI prostate cancer d etection." IEEE Access 8 (2020): 128613- 128628. 3 Duran-Lopez, Lourdes, et al. "Wide & Deep neural network model for patch aggregation in CNN-based prostate canc er detection systems." Comp uters in Biology and Medicine 136 (2021): 104743. 68 EXTRACCIÓN DE CARACTERÍSTICAS USANDO DISPARIDAD TOPOLÓGICA A NIVEL DE PÍXEL EN IMÁGENES BINARIAS MEDIANTE UN GRAFO ETIQUETADO BIPARTITO. Pablo Sánchez Cuevas 1, Daniel Casanueva Mo rato 1, Álvaro Ayuso Martínez 1, José Manuel Marrón Esquivel 1, Lour des Durán López 1, María José Morón Fernández 1, Fernando Díaz del Río 1 y Pedro Real Jurado 1 1 Department of Computer Architecture an d Technology. University of Seville. Spain. 2 Department of Applied Mathematics I. University of Seville. Spain. E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Dada una imagen digital ܫ de n dim ensiones definida con pí xeles hipercúbicos (n-xels), el grado de dispar idad interna topológica de ܫ usando las posibles rela- ciones de adyacencia contiene informació n relevante para el procesado de imá- genes respecto a la extracción de cara cterísticas. En este trabajo, diseñamos e implementamos una nueva representación auto-dual para una imagen 2D bina- ria ܫ llamada árbol-{4,8} de adyacencias de regiones ({4,8}-RAF), que permite un análisis de las diferencias entre la to pologí a de las 4-regiones y las 8-regi ones de ܫ . Este modelo se obtiene del árbol de adyacencia de regiones de ܫ y su comple- mentario ܫ ௖ . Mediante estos dos árboles es posi ble: (a) computar el número de Euler del conjunto de píxeles foreground y background con respecto a las 4 y 8- adyacencias; (b) extraer nuevos descripto res locales y globales de disparidad to- pológica, tanto para una única imagen como entre múltiples imágenes. 69 Palabras claves: imagen digital, disparidad topológica, representación jerár- quica, paralelismo, árbol- {4,8} de adyacencia. Introducción La correspondencia entre imágenes ( Image Matching ) es una de las técnicas más interesantes dentro de la Visión por Computador. Dadas do s imágenes de una misma escena pero tomadas en condiciones diferentes de perspectiva, ilumina- ción, ruido, etc., la correspondencia co nsiste en el emparejamiento de aquellos puntos y regiones de ambas imágenes que son iguales dentro de la esce na. Este procedimiento tiene una gran variedad de aplicaciones: visión estereoscópica, registro de imágenes, reconstrucción 3D, detección de objetos entre otro s [1]. Los diferentes métodos que implementan est a técnica se basan en un conjunto de modelos que, a su vez, explotan prop iedades invariantes de los objetos de la imagen. En este sentido, el objetivo es que el conjunto de características extraídas para realizar el empareja miento sea invariante a es cala, rotación, iluminación, desplazamiento, etc. [2]. La Topología es un cam po que permite un modelado de la imagen (y los objetos que contiene), garantizando la inv arianza ante dis- tintas transformaciones lineales, entre las cuales se encuentran las ya menciona- das [3]. Por ello, distintos trabajos recientes proponen el uso de modelos b asados en topología para la extracción de carac terísticas y la correspondencia entre imá- genes. En este trabajo se describe una representació n topológica de una imagen binaria denominada árbol-{4,8} de adyacen cias de regiones ({4,8}-RAF). A partir de di- cha estructura, la cual está formada l os ár boles de regiones pa ra la imagen y su complementaria, se extraen un conjunto de características basadas en la dispari- dad topológica. Se discute su aplicabilidad y se describe su rendimiento, resal- tando el paralelismo total del proceso. Trabajos relacionados En el Estado del Arte del “ Image Matching ” podemos encontrar una gran varie- dad de metodologías. En los métodos basa dos en correspondencia de caracterís- ticas ( feature matching ), se usa la correspondencia entre puntos ( keypoints ) a los que se les asigna un vector de caracterís ticas (descriptor) co mputado a partir de la información local a nivel de pí xel. En las propuestas clásicas, los keypoints suelen ser píxeles esquina que se localiz an entre gradientes de color desde 70 múltiples direcciones. Métodos como el SIFT [2], BRISK [4], y ORB [5] extraen puntos esquinas y vector de característica s en escala-espacio (scale-space), lo cual garantiza la invarianza ante transfor maciones lineales. Por el contrario, al- gunos trabajos recientes han propuesto la detección de regiones características en espacio-forma (shape-space) usando una base topológica, donde los centroi- des sirven de keypoints y sus mome ntos respectivos a nivel de región hasta or- den 3, de descriptores. Por ejemplo, MS ER [8] extrae como regiones críticas aquellas que sean las más estables en intensi dad de color, y TBMR [3] busca re- g i o n e s c r í t i c a s b a s á n d o s e e n l a t e o r í a d e M o r s e . P o r o t r a p a r t e , c o n o b j e t o d e analizar la topología de la imag en, trab ajos previos nuestros han propuesto el modelo Bosque Homológico Re cubridor o HSF [ 6], que permite la Etiquetación de Componentes Conexas (C CL ) de l c o nj u nto de r egi one s e n imá g en es bi na r ia s. Este modelo da como re sultado un árbol de regiones, cuyas aris tas indican qué región contiene a cuál re gión (e s decir, lo s agujeros), con gran eficienc ia gracias a su paralelis mo puro y permite la obtención de los árboles Ƚ y Ƚ * de una imagen en escala de grises [ 7 ]. Disparidad topológica y {4, 8}-RAF Para operar con imágenes binarias y definir sus respectivas regiones, se parte de la conectividad entre píxeles foreground (FG) , que pued e ser 4-conectividad u 8-conec- tividad. A pesar de su apa riencia trivial, la conectivi dad juega un papel fundamental cuando se establece la topología a nivel de regiones. Por ejemplo, en una image n donde los píxeles forman un patrón de aj edrez y los blancos son píxeles FG, una 4- conectividad para FG y una 8-conectividad para BG (background) resultaría en los píxeles blancos como regiones únicas, mientr as que una conectividad 8 y 4 para FG y BG respectivamente daría lugar a una masa de píxeles blancos que forman una sola región. Para no caer en incongruencias topoló gicas, se define un grafo bipartito, lla- mado árbol de adyacencias de regiones ({4,8 }-RAF). Las fases para el cómputo de di- cha representación son las siguientes: (1 ) se toma la imagen binaria dada ܫ y se calcula su complementaria ܫ ௖ , (2) se calcula el HSF de cada imagen (ver [6]) y se extraen sus respectivos árboles de adyacencia de regi ones, y finalmente, (3) por cada región de un árbol se comprueba qué región es su equivalente en el árbol contrario, asignando dicha relación con una arista que conecta la región d e un árbol con la correspondiente 71 del árbol contrario. Este proceso hereda aquellas propiedades del cómputo del HSF: cómputo 100% paralelo con complejidad teórica de ܱ ( ݈݋݃ ( ݊ )) ; extracción de caracte- rísticas geométricas como perímetro, ár ea, etc. de regiones sin complejidad extra, etc. Una vez computado el árbol {4,8}-R AF se dispone de la di sparidad topológica que se produce al considerar 4-co nectividad fr ente a 8-conectivid ad. Concreta mente, a partir del número de Euler ܧ ௣ ( ܫ ) =# ݎ݁݃݅݋݊݁ݏ ܨܩ െ # ܽ݃ݑ݆݁ݎ݋ݏ ܤܩ , para una ima- gen binaria ܫ con conectividad ݌ , podemos definir una primera medida de dispari- dad como la difer encia entre los números de Euler par a 8 y 4-conectividad : ݀ݏ݉ ( ܧ ) ( ܫ ) =| ܧ ଼ ( ܫ ) െܧ ସ ( ܫ ) |= | ܧ ଼ ( ܫ ௖ ) െܧ ସ ( ܫ ௖ ) | , y la car acter ística de disparid ad de vectores de Betti de la imagen I y su complementaria ܫ ௖ : ߚ ( ܫ )= ( ܧ ଼ ( ܫ ) , ܧ ଼ ( ܫ ௖ ) , ܧ ସ ( ܫ ) , ܧ ସ ( ܫ ௖ ) ) . Finalment e, defi nimos la medida de discrepancia ho- mológica-{4, 8} global entre d os imágen es binaria s diferente s ܫ y ܫԢ : ݀ݏ݉ ( ߚ )( ܫ ) = σ | ߚ ( ܫ )[ ݅ ] െ ߚ ( ܫԢ )[ ݅ ] | ସ ௜ୀ ଵ . Las c aracter ísticas de l a regió n y la im agen aquí definidas son de interé s gracias a la discrep ancia homológic a {4,8}: son relevantes en imág enes que contienen pu ntos de silla, d onde 4 regio nes so n conexas diagon almente 2 a 2. Como muest ran trabajo s como [8], los punto s de sil la son candi dato s a ser ke ypoints de la imag en por su robust ez. Esto sumado a la propia homolo gía de l as regiones (la relación de agujeros/inclus ión que presenta n entre sí, que es invarian te a trans- formaciones lineales) , hace que la aplicación de esta metodologí a a la extracción de caracter ística s en Image Matc hing sea int eresante . Conclusiones La correspondencia entre imágenes es una cuestión de importante en la Visión por Computador, como muestra la li teratura actual. Haciendo uso de la topolo- gía para la correspondencia de características ( feature matching ), se ha propuesto una representación completa de la imagen binaria basada en grafos bipartitos, que permite analizar la imagen en 4 y en 8-conectividad. Al ser una metodología basada en el modelo de homología HSF, podemos garantizar la invarianza ante múltiples transformaciones. Además, se ex traen características de disparidad to- pológica, tanto para una misma imagen como para comparar dos imágenes en- tre sí, lo cual es directamente aplicable a Image Matching. En futuros trabajos, se aprovechará el presente trabajo pa ra diseñar e implementar mé todos de 72 correspondencia para ser luego utilizados pa ra tareas de Robótica como la visión estereoscópica y la calibración 3D. Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmen te por el Ministerio de Ciencia e In- novación y los fondos AEI/FEDER (EU) a través de los proyectos PID2019- 110455GB-I00 (Par-HoT), US-1381077 ( CIUCAP-HSF). Referencias bibliográficas Xingyu Jiang, Jiayi Ma, Guobao Xiao, Zh enfeng Shao, Xiaojie Guo, A review of multimodal image matching: Methods an d applications, Information Fusion, Volume 73, 2021, Pages 22-71, ISSN 1566-2535, ht tps://doi.org/10.1016/j.in- ffus.2021.02.012. Lowe, D.G. Distinctive Image Fe atures fr om Scale-Invariant Keypoints. Interna- tional Journal of Computer Vision 60, 91–110 (2004) . https://doi.org/10.1023/B:VISI.0000029664.99615.94 Y. Xu, P. Monasse, T. Géraud and L. Najman, "Tree-Based Morse Regions: A Topological Approa ch to Local Feature De tection," in IEEE Transactions on Im- age Processing, vol. 23, no. 12, pp. 5612-56 25, Dec. 2014, doi: 10.1109/TIP.201 4.236412 7. S . L e u t e n e g g e r , M . C h l i a n d R . Y . S i egwart, "BRISK: Binary Robust invariant scalable keypoints," 2011 International Conference on Computer Vision, 2011, pp. 2548-2555, doi: 10. 1109/ICCV.2011.6 126542. Luo, Chuan & Yang, Wei & Huang, Pa nling & Zhou, Jun. (2019). Overview of Image Matching Based on ORB Algorithm. Journal of Physics: Conference Se- ries. 1237. 032020. 1 0.1088/17 42-6596/1237/3/0 32020. Fernando Diaz-del-Rio, Pablo Sanchez- Cuevas, Helena Molina-Abril, Pedro Real, Parallel connected-Component-Labeling based on homotopy trees, Pattern Recognition Letters, Volume 131, 2020, Pages 71-78, ISSN 0167-8655, https://doi.org/10.101 6/j.patrec.2019.11.039 73 Díaz-del-Río, F., Sanchez-Cuevas, P., Mo lina-Abril, H., Real, P., Moron-Fernán- dez, M.J. (2021). Building Hierarchica l Tree Representations Using Homologi- cal-Based Tools. Computer Analysis of Images and Patterns. CAIP 2021. Lecture Notes in Computer Science(), vol 130 53. https://doi.org/10.1 007/978-3-030- 89131-2_11 J. Aldana-Iuit, D. Mishkin, O. Chum and J. Matas, "In the Saddle: Chasing fast and repeatable features," 2016 23rd I nternational Conference on Pattern Recog- nition (ICPR), 2016, pp. 675-680, doi: 10.1 109/ICPR .2016.7899712. 80 Introducción Blockchain es una tecnología que aporta unas propiedades muy interesant es como garante de la contabilidad digital (Le & Le, 2021), como son descentraliza- ción, trazabilidad, inmutabilidad o transparencia. Para ello los dispositivos, o nodos, que participan en una red Blockchai n se coordinan entre sí para asegurar que la nueva información que v a a ser almacenada en la red no ha sido manipu- lada por un nodo malicioso. Para ello, la s redes Blockchain se apoyan en los al- goritmos de consenso: algoritmos que se ej ecutan para que una gran mayoría de nodos estén de acuerdo con los dato s a añadir, antes de que estos sean almace- nados en la cadena de bloques. Aunque existen numerosos algoritmos de consenso, la mayoría requieren de un gran esfuerzo tanto en términos de comp utación, como de consumo energético. Por ello, se plantea la e valuación de algunos diseñados para ser utilizados con dispositivos de bajas prestaciones, así como la optimización de uno de ellos para hacerlo óptimo para los dispositivos anteriormente mencionados. Materiales y métodos Para poder analizar los algoritmos de co nsenso, es necesario plantear un entorno d e p r u e b a p a r a p r o t o c o l o s d e c o n s e n s o . U n p r o t o c o l o d e c o n s e n s o e s l a i m p l e - mentación, en forma de código, que hace una aplicación Blockchain a partir de un algoritmo de consenso determinado. Por tanto, se necesita un escenario co- mún donde ejecutar los diversos protoc olos y obtener métricas comparables en- tre ellos. Se ha optado por una solu ción basada en la aplicación Hyperledger Besu (Hyperledger, Hyperledger Besu, 202 2), la cual implementa de forma na- tiva varios protocolos de consenso ligero . De todos ellos, los protocolos que in- teresan a efectos de este trabajo son (Samuel, 2021): 1) Clique. Se trata de la implementación del algorit mo de consenso Proof of Authority (PoA) desarrollado inicia lmente para la red Go Ethereum y adaptada posteriormente para Besu. Se trata de una red que alcanza el consenso entre los nodos rápidamente, y que funciona de forma óptima incluso con un único nodo. Por el co ntrario, es más propensa a bifurca- ciones de la cadena de bloques. 81 2) IBFT. Es una impleme ntación primit iva del algoritmo de consenso Byzantine Fault Tolerant (BFT). Aunque no es un protocolo de consenso ideado para ser utilizado en entornos de producción, sí es viable su uso en redes privadas. Se trata d e una red que mant iene la cadena m ás esta- ble que clique, y tiene un mayor re ndimiento que esta; aunque requiere de un consenso de dos tercios de los nodos, mientras que clique necesita únicamente la mitad más uno de los nodos participantes. 3) QBFT. Es una implementación segura del IBFT. Mantiene las mismas propiedades del IBFT, ampliadas co n algunas medidas de seguridad, que hacen de este protocolo óptimo para entornos de producción. Resultados y discusión Se han desarrollado tres redes Blockchain, una para cada protocolo de consenso descrito en el apartado anterior. Cada red está compuesta por cuatro nodos im- plementados sobre un mismo equipo. U na vez creados los nodos e inicializada la red, sobre cada red Blockchain se realizó una prueba de rendimiento utili- zando Hyperledger Caliper (Hyperledg er, Hyperledger Caliper, 2022). Para ello, se desarrolló un contrato inteligente, o Sm art Contract, que ha sido imple- mentado dentro de cada red Blockchain de prueba, y ejecutado tres tests, los tres sobre un total de mil transacciones, a r azón de 25, 50 y 1000 transacciones por segundo respectivamente. Como prueba preliminar, se ha comprobado que el protocolo que ha demos- trado tener un mejor rendimiento en las pruebas realizadas ha sido el I BFT. A partir de aquí, se han lo calizado paráme tros del código fu ente susceptibles de ser modificados para mejorar la implemen tación sobre dispositivos de bajas prestaciones. En la Tabla 1 se puede ver una comparación entre la implementación del IBFT común, y la implementación del IBFT duplicando el tiempo máximo que tiene el protocolo para crear nuevo bloque, parámetro que se ha modificado compi- lando el código fuente. Esta modificaci ón consigue que todas las transacciones se ejecuten con éxito para bajas tasas de transacciones por segundo, objetivo que no se realizaba con la implementación por defecto del IBFT. Esto hace que, por tanto, el rendimiento aumente, puesto que se mide con respecto a las 82 transferencias exitosas. Por último, se obti ene una latencia de la red igual o lige- ramente mayor con la nueva implementación planteada, aunque sigue siendo asumible por la red, permitiendo mejorar el resto de las métricas de la red Blo- ckchain. Tabla 1 . Resultados del algoritmo IBFT nativo (arriba) y modificad o (abajo). IBFT nativo Éxit o Fa- llo Transacciones por segundo (T PS) Latencia me dia (s) Rendimiento (TPS) Test 1 705 295 25.0 0.57 11.1 Test 2 65 935 50.1 0.80 14.2 Test 3 7 993 854.7 0.78 19.4 IBFT modi- ficado Éxit o Fa- llo Transacciones por segundo (T PS) Latencia me dia (s) Rendimien to (TPS) Test 1 1000 0 25.0 0.62 24.9 Test 2 1000 0 50.1 0.61 48.6 Test 3 64 936 686.3 0.82 19.3 Fuente: El aboración prop ia . Conclusiones Se ha realizado una aproximación hacia di stintos protocolos de consenso, orien- tados a ser utilizados en redes Blockchai n implementadas en dispositivos de ba- jas prestaciones. A partir de estos, se ha encontrado una plataforma común sobre la que implementarlos y compararlos en términos de rend imiento. Una vez se ha determinado el protocolo de consenso que mejor responde a los objetivos planteados, se ha modificado y compilado el código fuente, modificando pará- metros de este para mejorar la implemen tación por defecto del protocolo. De esta forma, se obtienen unas mejore s métricas para la red, que permite obtener 83 un mayor rendimiento con la misma conf iguración de red, obteniendo así un a red Blockchain de mejor desempeño en di spositivos de pequeñas prestaciones. Referencias bibliográficas Hyperledger. (21 de 10 de 2022). Hyperledger Besu . Obtenido de Hyperledger Besu: https://besu.hyperledger.org Hyperledger. (24 de 10 de 2022). Hyperledger Caliper . Obtenido de Hyperledger Caliper: https://hyperledger.github.io/caliper Le, T.-V. L.-V., & Le, C.-L. H.-V. (July de 2021). A Systematic Literature Review of Blockchain Technology: Security Pr operties, Applications and Challenges. Journal of Internet Technology, 22 , 789– 801. doi:10.53106/ 160792642 0210722 04007 Samuel, C. N.-O. (2021). Choice of eth ereum clients for private blockchain: Assessment from proof of authority perspective. IEEE International Conference on Blockchain and Cryptocurrency . IEEE. 84 DETECCIÓN DE CÁNCER DE COLON MEDIANTE IMÁGENES HISTOPATOLÓGICAS Álvaro Gago-Fabero 1 , Elena Escobar-Line ro 1 y Manuel Domínguez-Mor ales 1,2,* 1 Arquitectura y Tecnología de Computadores (ATC), TEP-108: Robótica y Tec n ología de Computadores (RTC), E.T.S. Ingeniería Informátic a – Escuela Politécnica Superior, Un iversidad de Sevilla, Sevill, 41012, España. 2 Instituto de Investigación de Ingeniería Informát ica (I3US), Avda. Reina Me rcedes s/n, Universidad de Sevilla, Sevilla, 41012, España. E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El cáncer colorrectal es el tercer tipo de cáncer con más incidencia del mundo, con unas cifras aproximadas de 1. 931.590 casos en 2020, lo q ue supone un 10% del total de cánceres diagnosticados. Dentr o de los tipos de cánceres que pueden encontrarse en el colon, los adenocarcin omas suponen entorno a un 96% del to- tal. En este trabajo se hace uso de un datase t público que contiene imágenes his- topatológicas de colon, distinguiendo entre tejido sano y adenocarcinoma. Con estas imágenes se diseña, implementa y eval úa un clasificador basado en redes neuronales convolucionales para ayuda al diagnóstico. Utilizando una arquitec- tura liviana con 4 capas convolucionales se obtiene una precisión del 99.4%, me- jorando los trabajos previos. 85 Introducción Según un estudio de 2020 del GLOBOCAN (Global Can cer Observatory) el cáncer colo rectal es el terce r tipo de cáncer con más inc idencia del mund o, solo supera do por e l de mama (11 ,7%) y el de pulmón (11,4%). Se pueden encontrar vari os tipos, com o los carc in oides, estromales gastrointestinales, linfomas, sarcomas o adenocarcinomas. Es tos últimos suponen en torno al 96% de los casos, siendo un tipo de cán cer que comienza en las células que forman las glándulas que p roduce el moco para lubri car el interior del colo n y el rect o. Para detectar un adenoca rcinoma, es ne cesa rio realizar una biopsia, y estas muestras se analizan posteriormen te en el laboratorio por un patólogo que indicará s i en las cé lulas de la muestra e xiste un adenoca rcinoma o no. Esta detección, requiere de un pató logo especia lista con años de expe riencia. Se - gún Fromer (2005) , la frecuencia in formada de errores anatómicos patológicos oscila entre el 1% y el 43%, s iendo para la oncología entre un 1% y un 5%, ya que se tratan de casos muy delicados. Esto se acrecienta po r la falta de pató- logos a ni vel naci onal, lo c ual pro voca un menor tie mpo d e atención y anális is de cada cas o part icular . En este punto, juega un papel importante la tecnología a la hora de permitir im- plementar sistemas de a yuda al diagnóstico utilizando herramientas de Inteli- gencia Artificial para ay udar al cribado masivo y, de esa forma, reducir la carga de trabajo del profesional (además de proporcionarle una segunda opinión). Esto puede observarse en otros trabajos, tanto en los que hacen uso de imágenes médicas ( Civit-Masot, 2021; 2022 ) como en los q ue utilizan información fisioló- gica para detectar estados anómalos ( Escobar-Linero, 2022a; 2022b; Muñoz-Saave- dra, 2020 ). En este trabajo se implementa y evalúa un sistema de ayuda al diagnós tico para adenocarcinoma colorectal utilizando imágenes de biopsias mediante Redes Neuronales Convolucionales. 86 Materiales y métodos Haciendo uso del dataset público proporci onado por XX, se elabora un sistema de procesamiento basado en 4 pasos: elección d el mejor optimizador, búsqueda global (grid search), pruebas de robustez (cross-validation) y evaluación final. Esto puede observarse en la Figura 1. Figura 1. Cadena d e procesamiento. Cada uno de los pasos se describe a continuación: - Selección de optimizador: se prueban di versos optimizadores para la red convolucional (Adam, SGD, RMSProp, Adamax, Nadam, Ftrl). - Búsqueda global: se evalua ron 4 arquitecturas de red diferentes, 3 tama- ños de imágenes, 3 tamaños de kernel, 3 valores de batch size, 4 de lear- ning rate y 4 de dropout (un total de 1728 combinaciones). - Prueba de robustez: se divide el dataset en 10 subconjuntos (folds), y se realizan 10 entrenamientos diferent es con 10 subsets seleccionando en cada caso 8 folds para entrenamiento y 2 para test (siguiendo lo indicado en la Figura 2). Figura 2. Selección de folds pa ra Cross-Validation. I M Á G EN ES BÚSQ U EDA GL OBAL ANÁL ISI S RO BU ST E Z ARQ UI T EC T UR AS C NNs HI P ERPARÁ M E TROS ME JORE S CLAS IFICA DORE S RESUL T ADO S 87 - Evaluación final: se utilizan las métr icas clásicas (accuracy, especificity, sensitivity, precision) además de otras más complejas como F1 score , matriz de confusión o curva ROC. Resultados y discusión Los resultados del mejor modelo son de un accuracy de 99. 93% utilizando un optimizador Adamax, batch size de 10, le arning rate de 0.0001, t amaño de imá- genes 60x60, kernel de 2x2, dropout de 0.15 y arq uitectura de 4 convoluciones. La convergencia del entrenamiento se pu ede observar en la Figura 3 y los resul- tados en la Figura 4. Figura 3. Convergencia d el entrenamien to. Figura 4. Mat riz de confusión y curva ROC del modelo e legido. La clase benigna se clasifica al 100%, mi entras q ue adenocarcinoma tiene un por- centaje del 98.24%, fallando un 1.76% de las mu estras. Los r esultados de aplicar las diversas métricas arrojan un 100% para precision, 99% para sensitivity y 99% para F1 score , además del 99.4% de AUC. 88 Conclusiones Este estudio demuestra la viabilidad de di señar un sistema de ayuda al diagnós- tico utilizando imágenes histopatológica s y herramientas de Deep Learning, ob- teniendo unos resultados más que aceptables. Además, si se compara este trabajo con otros previos, como Lizuka (2020) , Masud (2021) o Yildirim (2022) , se observa una mejora si gnif icativa en la mayoría de los casos. Únicamente, para el trabajo de Yildirim (2022) , se observa un empeora- miento en la clasificación, pero es impo rtante incidir en que dicho trabajo hace uso de una red neuronal 11 veces más co mpleja que la desarrollada en este tra- bajo, lo cual permite afirmar que este tr abajo mejora significativamente en la re- lación precisión-coste computacional. Agradecimientos Este trabajo se ha realizado gracias al gr upo de investigación TEP-108: Robótica y Tecnología de Computadores de la Universidad de Sevilla. Referencias bibliográficas Fromer, M. J. (2005). Study: Pathology er rors can have serious effect on cancer diagnosis & treatment. Oncology Times, 27( 22), 25-26. Civit-Masot, J. et al. (2021). A study on the use of Edge TPUs for eye fundus image segmentation. Engineering A pplications of A. I., 104, 104384. Civit-Masot, J. et al. (2022). Non-sma ll ce ll lung cancer diagnosis aid with histo- pathological images using Explainable Deep Learning techniques. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 226, 107 108. Escobar-Linero, E. et al. (2022a). Work er’s phys ical fatigue classification using neural networks. Expert Systems wi th Applications, 198, 116784. Escobar-Linero, E. et al. (2022b). On th e feature extraction process in machine learning. An experimental study about gu ided versus non-guided process in falling detection systems. Engineering Applications of A.I., 114, 105170. 89 Muñoz-Saavedra, L. et al. (2020). Affectiv e state assistant for helping users with cognition disabilities using neural networks. Electronics , 9 (11), 1843. Iizuka, O. (2020). Deep learning models for histopathological classification of gastric and colonic epithelial tumours. Scientific reports , 10 (1), 1-11. Masud, M. (2021). A machine learning approach to diagnos ing lung and colon cancer using a deep learning-b ased classification framework. Sensors , 21 (3), 748. Yildirim, M. (2022). Classification with respect to colon adenocarcinoma and co- lon benign tissue of colon histopathological images with a new CNN model: MA_ColonNET. Int. J. of Imaging Systems and Technology , 32 (1), 155-162. 96 MODELOS NEURONALES PUL SANTES DE MEMORIA BIOINSPIRADO S EN LA REGIÓN CA3 DEL HIPOCAMPO Daniel Casanueva Morato 1 , Álvaro Ayuso Martínez 1 , José Manuel Marrón Es- quivel 1 , Lourdes Durán López 1 , Pablo Sánchez Cuevas 1 , Juan Pedro Domín- guez Morales 1 , Gabriel Jiménez Mo reno 1 1 Arquitectura y Tecnología de Comput adores, Universidad de Sevilla, Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El cerebro humano es la máquina más potente y eficiente que existe, superando las capacidades de los ordenadores modernos. E n la actualidad, líneas de inves- tigación pertenecientes a la ingeniería neuromórfica intentan desarrollar hard- ware que imite el funcionamiento del ce rebro para adquirir estas capacidades superiores. Una de las áreas actualmente en desarrollo es el diseño de me morias bioinspiradas, dónde el hipocampo juega un papel importante . Esta región del cerebro actúa como una memoria a corto plazo con la capacidad de almacenar y recordar asociaciones de información, gracias a la arquitect ura de red colateral recurrente que constituye CA3, principa l subregión del hipocampo. En este tra- bajo se desarrollan con éx ito dos mo delos computacionales de memorias bioin- spiradas en el hipocampo completamente funcionales para el almacenamiento y recuerdo de patrones complejos implementadas con tecnología de redes neuro- nales pulsantes en la plataforma hardwar e SpiNNaker . Se han desarrollado di- ferentes experimentos sobre cada modelo con el fin de probar sus capacidades 97 de aprendizaje/recuerdo y una comparación exhaustiv a entre la funcionalidad y plausibilidad biológica de ambos modelos, mostrando sus puntos fuertes y débiles. Los dos modelos, que están disp onibles públicamente para los in vesti- gadores, podrían allanar el camino pa ra futuras implementaciones y aplicacio- nes basadas en pulsos. Introducción La ingeniería neuromórfica es aquel campo que s e centra en el desarrollo de sis- temas computacionales que tratan de imitar los principios biológicos del sistema nervioso. Su principal fuente de inspiración es el cerebro y la forma en qué re- suelve eficientemente problemas complejos. De entre todas sus regiones, una de las más interesantes es el hipocampo [1]. El hipocampo o sistema hipocampal fu nciona principalmente como una memo- ria a corto plazo, almacenando información de forma rápida y no estructurada procedente de los diferentes flujos sensor iales de la corteza cerebral. Está com- puesto por: DG encargado de dispersar el contenido de la información y CA que se divide en CA3, donde se encuentra la estructura de red colateral recurrente capaz de almacenar la información, y CA1 donde se realiza la operación inversa a la de DG para recuperar el formato original de la información [1]. La falta de modelos computacionales de memo rias bioinspiradas en el hipo- campo completamente funcionales y capaces de trabajar con patrones complejos [1, 2, 3], es la principal motivación de este trabajo. Materiales y métodos Para la implementación de los modelos de memoria bioinspirados, se utilizó la tecnología de Redes Neuronales Pulsan tes (SNN) y la Plasticidad Dependiente del Tiempo de los Spikes (STDP) como mecanismo de aprendizaje. Modelos que no solo fueron simulados en software, sino tambi én implementados y e mulados en la plataforma hardwar e SpiNNaker. 98 Modelo con actividad oscilatoria Este modelo está formado por una población de entrada, DG, que se conecta excitatoriamente a la población de CA3 fo rmada por neuronas piramidales (PC) como se puede ver en la Figura 1. Esta última población presenta sinapsis exci- tatorias e inhibitorias consigo mismo. Es en est as sinapsis ex citatorias es donde se aplica el mecanismo de aprendizaje STDP y, por tanto, las responsables del aprendizaje y almacenamiento de los patron es en la red. El resto de sinapsis son estáticas. Figura 1. Esquema de los modelos de memoria con actividad oscilatoria (izquierda) y con periodos regulados de actividad (de recha) Fuente : elab oración propi a. Modelo con periodos regulados de actividad Se trata de una extensión del modelo an terior, al cual se le añade un mecanismo inhibitorio para regular y controlar de forma precisa las oscilaciones de la po- blación CA3 durante la fase de recuerdo. Se incluye una población de interneu- ronas que inhiben a la población CA3 y pr esenta una entrada ex citatoria que le indica en que fase de funcionamiento se encuentra. Este mecanismo trata de imi- tar a las interneuronas inhibitorias del modelo biológico. 99 Resultados y discusión Ambas redes presentan un funcionamiento basado en 2 fases. Una fase de en- trenamiento en la cual se introduce el patrón que se quiere aprender y una f ase de recuerdo en la que, a partir de un fragmento cualesquiera del patrón (pista), la red es capaz de recordar la parte restante del mismo. Experimentación Para comprobar las capacidades de aprendizaje y recuerdo de estos modelos, se ha elaborado una serie de experimentos qu e se dividen en dos conjuntos en fun- ción del tipo de patrones usados. El pri mer conjunto de experimentos se centra en patrones ortogonales, es decir, aque llos que son completamente diferentes entre sí y no tienen nada en común. Por otra parte, el segundo conjunto de ex- perimentos se da con patrones no ortogo nales, es decir, aquellos que presentan algunas partes en común. Ambos modelos se probaron con varios co njuntos de 2 a 4 patrones ta nto orto- gonales como no ortogonales. El primer modelo funcionaba corre ctamente para el primer conjunto de experimentos, pero su comportamiento oscilatorio le im- pide recordar correctamente patrones no ortogonales. Por otra parte, el segundo modelo funcionaba correctamente para am bos conjuntos de experimentos, aun- que requería una configuración de la red más compleja. Discusión y comparación de modelos Analizando los resultados de la experime ntación, se procede a la comparación de ambos modelos. A nivel de funcionalidad y rendimi ento, el primer modelo es más bioinspirado por su c omportam iento oscilan te dentro de la re d atra ctora de CA3, sin em- bargo, esto le im pide funcionar corr ectamente con patrones no ortogonales. El segundo modelo, sin embarg o, graci as a la adición del mecan ismo inhibi- torio, es ca paz de controla r y regular estas oscila ciones, per mitién dole fun - cionar correctamente con ambos tipos de patrones. Este mecan ismo hace al modelo más eficiente energéticamente, esta ble y fiable, pero, al mismo tiempo, presenta una mayor laten cia en la fase de aprendi zaje y requiere de una configuración más compleja. 100 Por último, a nivel de recursos y arqui tectura, el segundo modelo es una exten- sión del primero, por tanto, consume más recursos que el primero. Sin embargo, incrementa linealmente en función del ta maño de la memoria respecto al pri- mero modelo. Conclusiones En este trabajo se han propuesto, impl ementado y testeado d os modelos de me- moria bioinspirados en el hipocamp o capaces de aprender y recordar patrones complejos con ciertas limitaciones. Modelos que no han sido solo propuestos y desarrollados en software, sino tamb ién implementados y emulados en la plata- forma hardware SpiNNaker. Además, se han demostrado las fortalezas y debi- lidades de ambos modelos, abriendo futu ras líneas de inves tigación para estu- diar posibles mejoras. Finalmente, el códi go fuente de los modelos propu estos está disponible públicamente, junto con todos los de talles necesarios s obre las arquitectu ras SNN empleadas. Agradecimientos Esta investigación fue parcialmente fi nanciada por el proyecto MINDROB (PID2019-105556GB-C 33/AE I/10.13039/5011 00011033). El trabajo d e Daniel Casanueva-Morato ha s ido financiado po r la beca de "Formación de Profesor Universitario" del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Referencias bibliográficas [1] Rolls, E. T. (2021). Brain computations: what and how . Oxford Uni versity Press, USA. [2] Oess, T., Krichmar, J. L., & Röhrbein , F. (2017). A computational model for spatial navigation based on reference fr ames in the hippocampus, retrosplenial cortex, and posterior parietal cortex. Frontiers in neurorobotics, 11, 4. [3] Tan, C. H., Tang, H. , Tan, K. C., & Yuan, M. (2013, November). A hippocam- pus CA3 spiking neural network model fo r storage and retrieval of sequential memory. In 2013 IEEE Conference o n Cyb ernetics and Intell igent Systems (CIS) (pp. 134-139). IEEE. 101 ENFOQUE ESPECTRAL EN CAMPO PARA EL ANÁLISIS DEL CRECIMIENTO DE LAS ACEITUNAS MANZANILLA Y GORDAL. Samuel Domínguez Cid * , Julio Barbancho Concejero, Diego Francisco Larios, Javier Antonio Guerra Coronado, Francisco Javier Molina Cantero, Carlos León de Mora Departamento de Tecnología Electr ónica, Escuela Politécnica Superior , Universidad de Sevilla, Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Las aceitunas son un activo de valor pa ra los países en la cuenca mediterránea y tienen un gran impacto económico en la s industrias de esto s países. Debido a su importancia, hay regulaciones como la Indicación Geográfica Protegida (IGP) o la Denominación de Origen Protegida (DOP), que protegen las variedades y garantizan su calidad. En este senti do, este trabajo busca mejorar los métodos tradicionales mediante la aplicación de un nuevo enfoque tecnológico. La iden- tificación de los estadios de las aceitu nas usando métodos automáticos en campo se aborda en este trabajo. Para ello, se utilizan métodos basados en inteligencia artificial e imágenes hiperespectrales. Estas imágenes fueron adquiridas en campo durante la temporada de la aceitu na 2021. Mediante un software de eti- quetado, se ha generado un dataset obteniendo las firmas hiperespectrales de las aceitunas. Este dataset se normaliza y se extraen una serie de descriptores para la aplicación de los algoritmos. Concretamente se aplica un Mapa Autoor- ganizado o Self-Organizing Map (SOM) co n el cual se ha ob tenido un f1-score 102 medio del 73,73% en la identificación del estado de crecimiento de la aceituna. Por lo tanto, en esta investigación de pr ueba de concepto se ha obtenido u n mo- delo el cual puede calific ar las aceitunas en tres eta pas, tempranas, media y tar- día. Introducción Los productos procesados de las aceitunas son un activo de alto valor en los mercados internacionales. Si nos fijamos en los países contribuyen mayormente en esta producción, se observan que están localizados en la cuenca mediterránea (Council, 2022a, 2022b). Además, el aceite de oliva y las aceit unas de mesa tien en DOP e IGP (Concepción, Garc ଓ a, Medina, & Brenes, 2018). Estas categorías dotan de reconocimiento de calidad, diferen ciabilidad y pertenencia a un espe cífico lugar geográfico de producción. Durante el crecimiento y madurez de las acei- tunas estas pasan por diferentes fa ses feno lógicas identificables (SANZ- CORTES et al., 2002). En el caso de las aceitunas de mesa, estas deben s er reco- gidas antes de la fase de madurez. Este trabajo se centra en el reconocimiento de la transición que experimenta la aceituna durante sus fases fenológicas utili- zando métodos basados en inteligencia artificial. Materiales y métodos Los materiales utilizados para el desarro llo de este trabajo es la utilización de una cámara hiperespectral para la adquis ición de datos. Esta cámara es el mo- delo Specim IQ del fabricante finlandés Specim. En la toma de datos, una refe- rencia de blanco se ha ut ilizado para la normalización de las condiciones de ilu- minación. Un panel de 20x20 cm de PTEE se utiliza como referencia debido a la estabilidad de reflectancia de este materia l a lo largo de las longitudes de onda de trabajo. Se ha utilizado un software desarrollado por el departamento para el etiquetado de imágenes similar a “labelme” (wkentaro, 2022). P o r ú l t i m o , p a r a e l pr o c e s a - miento de los datos, se ha utilizado MA TLAB y la toobox de procesado de 103 imágenes y de visión a rtificial (“ MATLAB version 9.10 .0.1851785 (R2021a),” 2020). La metodología utilizada para este trabajo se basa en la a dquisición de imágenes de forma no invasiva en campo durant e la tem porada de la aceituna, desde mayo hasta principios de septiembre. En cada i magen la referencia se coloca en la escena. Una vez tomadas las imágen es se etiquetan identificando aquellas zo- nas que tienen aceitu nas. Extrayendo las firmas de est as regiones se ha generado el dataset de trabajo. C on el dataset for mado s e procede a utilizar Matlab para el procesamiento de los datos. En primer lugar, las firmas de las aceitunas se normalizan por cada píxel, ya q ue depend iendo de la lumino sidad de esta pue- den no tener un mismo marco comparativo. Me diante la aplicación de una dis- tribución estándar se obtienen las firmas normal izadas entre un valor medio y una desviación típica. Debido a la gran cantidad de datos que tienen el dataset, 204 valores de re- flectancia por cada pí xel, se busca al guna técnica para la reducción de datos sin perd ida signif icativ a de inform ación. Debi do a que se busca eva luar la evolución temporal de las firmas, el dataset de entrenamiento se ha ordenado con la reflectancia resp ecto al tiempo . De esta manera, se han identificado una serie de bandas con grandes cambio s que s e tomarán como des criptores d e l a s fi r m a s. Resultados y discusión El modelo resultante del estudio es un SOM de 5x5 neuronas en topología de malla. Con este modelo se tienen ciertas neuronas ganadoras para las firmas pertenecientes a los primeros días de temporada y otras diferentes para los últi- mos días de temporada. Se ha realizado una metodología para la identificación de los clústeres. Para ello, se han identi ficado las neuronas activadas por cada uno de los días evaluados. Se han identi ficado los primeros días muestreados en mayo como principio de temporada y como últimos días de temporada los días muestreados a finales de septiembre, cuando el agricultor comenzó a recoger las aceitunas. 104 Con esta identificación de clústeres se pu ede establecer tres etapas en la identi- ficación de las aceitunas. Una etapa tem prana, media y tardía de las aceitunas. Este planteamiento es verificado mediante los d atos de test. Con la utilización de una matriz de confus ión se han ob ten ido métricas cuantitativas que evalúan el clasificador creado. En la figura 1 se tiene la matriz de confusión obtenida bajo este procedimiento. Donde se representan las etapas del 1 a 3, siendo la p rimera la etapa temprana, la clase dos la eta pa media y la tres la tardía. Figura 1. Matriz de con fusión del SOM con los datos de validac ión. Fuente : elaboración propi a. Conclusiones Mediante la adquisición de imágenes hi perespectrales y su posterior procesado, se ha creado un dataset de imágenes hi perespectrales. Este dataset se ha proce- sado reduciendo su dimensionalidad y se ha entrenado un algoritmo de inteli- gencia artificial no supervisado para la cla sificación de las firmas espectrales de las aceitunas. Los resultados obtenidos de este trabajo muest ran como el modelo entrenado tiene un 73,73% de F1-score me dio en la identificación de las aceitu- nas en cada una de las tr es etapas. Agradecimientos Este trabajo ha sido apoyado por el proyecto HYPATIA (PYC20 RE 090 US) Y DAPHNE (P20_01078). Además , Samuel Domínguez-Cid recibe financiación y Valores reales Valores p redicción 123 Predi cted C lass 1 2 3 True Class 53 3 11 5 62 39 142 207 105 es apoyado por el VI Plan Propio de In vestigación de la Universidad de Sevilla (VI PPIT-US). Este trabajo ha sido ap oyado por Hermanos Donaire Ibáñez Agrí- cola, SC y el consejo regulador de la IGP Manzanilla y Gordal de Sevilla. Referencias bibliográficas Concepción, R., Garc ଓ a, P., Medina, E., & Brenes, M. (2018). The PDO and PGI Table Olives of Spain. European Journal of Lipid Science an d Technology , 121 (3), 1800136. doi:10.1002/e jlt.201800136 Council, I. O. (2022a). IOC-Table-O live-Dashboard. Retrieved from https://www.internationaloliveoil.org/wp-content/uploads/2021/ 12/IOC- Table-Olive-Dashboard .html#production-2 Council, I. O. (2022b). IOC-Olive-Oil-D ashboard. Retrieved from https://www.internationaloliveoil.org/wp-content/uploads/2021/ 12/IOC- Olive-Oil-Dashboard-1.html#production-2 MATLAB version 9.10.0.18517 85 (R2021a). (2020). Natick, Massachusetts: Th e Mathworks, Inc. SANZ-CORTES, F., MARTINEZ-CALVO, J., BADENES, M. L., BLEIHOLDER, H., HACK, H., LLACER, G., & MEIER, U. (2 002). Phenological growth stages of olive trees (Olea europaea). Annals of Applied Biology , 140 (2), 151–157. doi:10.1111/j.174 4-7348.2002.tb0 0167.x wkentaro, K. W. (2022). GitHub - wkentaro/labelme: Image Po lygonal Annotation with Python (polygon, r ectangle, circle, line, point and imag e-level flag annotation). Retrieved from http s://github.com/wkentaro/labelme 112 ahora, finalmente se compara el consum o de recursos del cifrador TinyJambu, el cual se trata de uno de los finalistas del proceso de estandarización, con el estándar de cifrado simétrico más empleado hasta la fecha, el Advanced En- cryption Standard (AES). Introducción A lo largo de los años, la información sensible transmitida entre dispositivos electrónicos ha ido aumentado de forma ex ponencial, sobre todo desde el auge del IoT. Esta información debe ser pro tegida para evitar que terceras partes pue- dan tener acceso a ella con diferentes fi nes. Para ello, se han ido desarrollando algoritmos de cifrado que permiten man tener segura dicha información. Es tos algoritmos normalmente han sido d iseñad os para ser implementados en equi- pos de propósito general, donde el c onsumo de recursos no su ponía una restric- ción. Sin embargo, debido al desarrollo de aplic aciones cuyas restricciones de recursos son muy elevadas, la necesida d de d esarrollar nuevos algoritmos de cifrado livianos que pro porcionen un ni vel de seguridad acorde, se ha conver- tido en un objetivo principal. Además de este objetivo principal, se ha encon- trado la necesidad de desarrollar algo ritmos que permitan autenticar las comu- nicaciones realizadas. Es aquí dond e entran en ju ego los algoritmos de cifrado lightweight con autenticación. En esta publicación se presenta una c ompar ativa entre los alg oritmos de cifrado convencionales y los algoritmos de cifrado con autenticación mostrando los be- neficios que pueden aportar los segu ndos. Finalmente se hace una comparación de los recursos utilizados entre el estánd ar de cifrado AES, el cual es el más usado hasta la fecha , y uno de los finalistas del proceso de estandarización lan- zado en 2019 por el NIST, el cual se trata de un cifrador lightweight con auten- ticación, el TinyJambu. 113 Algoritmos de cifrado Algoritmos de Cifrado sin autenticación Los algoritmos de cifrado convencional es empleados hasta la época garantiza- ban únicamente que la información transmitida fuera secreta para todo el mundo excepto para las partes autorizadas de l a comunicación, los cuales son conocedores tanto del algoritmo de cifrado como de la clave. En la Figura 1 se observa una repr esentación esquemática del estándar de ci- frado por bloques más empleado, el cual, partiendo de un texto a cifrar (texto plano - X) y una clave (k), es capaz de generar un a salida de texto cifrado (y). Figura 1. Esquema del cifrador AES Fuente : Understanding Cryptogrraphy a Textb ook for Students and Practicioners El principal inconveniente de estos al goritmos es que no aportan ningún meca- nismo que permita autenticar si la info rmación recibida ha sido enviada por una de las partes autorizadas o si por el co ntrario ha si do interceptada y manipulada por una tercera parte con fines malintencionados. Debido a esto, se comenzaron a utilizar códigos de autenti cación de mensajes ( MAC , por sus siglas en inglés) los cuales son enviados junto con el texto cifrado y permiten al receptor comprobar la autenticidad de la transmisión. Algoritmos de Cifrado con Autenticación Uno de los principales inconvenientes de generar estos códigos de autenticación es que estos no eran contemplados en el al goritmo de cifrado y por lo tanto era necesario emplear bloques y recursos adicionales para su generación. Para poder generar los códigos de autenti cación se encuentra la necesidad de implementar bloques que permitan añadir dicha funcionalidad a los algoritmos 114 de cifrado convencionales. Esto supone un problema debido al coste en cuanto a la necesidad de recursos adicionales. Para suplir esta carencia de los algoritmo s, se ha optado por el diseño de algo- ritmos de cifrado con autenticación, los cu ales ya tiene en cuenta la generación de los códigos de autenticación. De esta forma se evita la necesidad de usar bloques adicionales para autenticar la trans misión y se reduce el riesgo de que se produzcan manipulaciones de la info rmación transmitida por un canal po- tencialmente inseguro. Para esto último , se emplean dos bloques adicionales como entrada del algoritmo. Esto pued e observarse en la representación esque- mática de la Figura 2, donde: x Nonce : Es un número generado de m anera pseudoaleatoria cada vez que se inicia una nueva sesión de transmisión. Permite proteger frente a la reproducción de mensajes entre diferentes sesiones de transmisión. x Dato Asociado : Dato que se envía sin cifrar y que contiene informa- ción acerca del contexto de la tran smisión. Protege frente a la repro- ducción de transmisiones dentro de una misma sesión de transmi- sión. Figura 2. Esquema de un algor itmo de AE Fuente: el aboración prop ia Comparativa del consumo de recursos En la Tabla 1 se muestran el consumo de recursos sobre una FPGA ( Field Progra- mmable Gate Array ) Artix-7 100T del estánd ar de 2001 de cifrado por bloq ues AES, que no proporciona autenticación y el cifrador TinyJambu, el cual se trata de un algoritmo de cifrado lightweight con autenticación en proceso act ivo de estandarización. 115 Tabla 1. Comparat iva de r ecursos utilizados por AE S y TinyJambu. Métrica AES TinyJambu Luts 3175 329 Slice Registers 535 322 Slices 876 123 Fuente : elaboración propi a Conclusiones En este trabajo se ha descrito la creciente necesidad de desarrollo de nuevos algorit- mos que suplan las carencias de los utilizados hasta el momento, añadiendo autenti- cación. Se ha presentado la comparativa de forma general entre l os algoritmos clási- cos de cifrado y los nuevos algoritmos con autenticación y en particular entre los al- goritmos AES y TinyJambu. Se ha mostrado la comparativa de consumo de recursos de ambos cifradores cuando son implementados en una FPGA y se ha podido ver que el consumo de recursos del cifrado r TinyJambu es mucho más adecuado para aplicaciones donde hay fuertes restricciones, añadiendo el valor de que es capaz de autenticar la información. Agradecimientos Gracias a los proyectos PID202 0-1166 64RB-I00 financiado por MCIN/AEI/10.13039/ 50110001103 3, Projec to US- 1380823 y SPIRS Project with Grant Agreement No. 952622 European U nion’s Horizon 2020. Referencias bibliográficas McKay K.A., Bassham L., Turan M.S., & Mo uha N . (2017). Report on Light- weight Cryptography. NISTIR 8114 . Hongjun W. & Huang T. (2021). TinyJambu: A Family of Lightweight Authen- ticated Encryption Algorithms. 116 NIST. (2001). Advanced Encryption Standard (AES). FIPS127. Paar C., & Pelzl J. (2010). Understanding Cryptography a Textbook for Students an d Practicioners . Berlin, Heidelberg: Springer. 117 ADQUISICIÓN DE DATOS PARA MONITORIZAR LA CONDICIÓN EN VEHÍCUL OS TÁCTICOS. DESARROLLO DE COMPUTADOR EMBARCADO Francisco José Ochando 1 , Juan Ignacio Guerrero 2 , Carlos Leon 3 1 doctorando ISI, Departamento d e Tecnología Electrónica, Universida d de Sevilla, Sevilla 2 profesor Titular, Departamento de Tecnología Elec trónica, Universidad de Sevilla, Sevilla 3 profesor Catedrático, Departam en to de Tecnología El ectrónica, Universida d de Sevilla, Sevill a E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen La Organización del Tratado del Atl ántico Norte (OTAN) en un acuerdo de es- tandarización propuso el diseño de sistemas vehiculares con arquitectura abierta e interoperable, en él que se in cluye un Sistema de Monitorización de Salud y Uso para los sistemas a bordo. El presente trabajo describe el desarrollo de un computador embarcado para regist rar, traducir, almacenar y analizar da- tos, destinado a supervisar la salud y esta do de los vehículos tácticos militares. El sistema incluye un módulo que recibe y fusiona los datos de distintas f uentes de sensores, los analiza y almacena loca lmente para su posterior descarga y aná- lisis. Otro módulo realiza una traducción y analiza las tramas de diagnosis para la gestión de flotas. En el futuro, este módulo se completará con modelos de análisis de condición basado en herramient as de Inteligencia Artificial. Un tercer módulo utiliza herramientas de comun icación web para compartir ficheros y mensajes de publicación-subscripción. El desarro llo permitirá mejorar la eficien- cia de conducción, entregar información para mejorar las decisiones tácticas y conocer el estado y uso del vehículo. Se han identificado va riables de estado y uso del vehículo, así como limitar los da tos enviados a los datos de diagnosis. Se ha probado con hardware comercial y software abierto para una rápida 118 implantación y es un referente actual para la inst alación en vehíc ulos tácticos de un fabricante español. Introducción En el des arrollo de op eraciones se desea un a respuesta lo gística y mante nimiento rápido para alcanzar la máxima ope ratividad. Este objetivo sólo es posibl e cam- biando el tradicional enfoque de manten imiento preventivo/correctivo por un en- foque más actual b asado en l a condi ción y la pre dicción de averí as. El manteni- miento prev entivo se apoya en el ti empo de uso y la pér dida teórica de rendimie nto del siste ma. El mante nimiento prev entivo propone interval os de tiempo teóricos previos a la degr adación d el rendimiento, pero en muchos caso s este enfoque puede ser poco rentable y efici ente. Algunos ve hículos con poco rodaje o con una conduc- ción eficiente, se someten a sobre mant enimiento m ucho antes de que se produzca el riesgo de f allo, mientr as que otros v e hículos en condiciones más duras, pueden verse afectados por fallos pr ematuros no pr evistos. Mo nitorizando la condición y promoviendo el man tenimiento predic tivo permiti ría lograr un mej or rendi miento logístico y mayor oper atividad. E n este ca pí tulo, mostr amos el d iseño de u n compu- tador embar cado como prueba de concepto de un sis tema de regis tro y compu- tación de datos de sensores del vehículo , para un futuro ma ntenimiento de condi- ción y mantenimie nto predictivo. Figura 1. Arquitectur a del computador embarcado. Fuente : elab oración propi a. 119 Materiales y métodos El computador de tipo mono placa co n procesador de instrucciones reducida (RISC) [2] BCM2835 tiene cuatro núcleo s y 64 bits de RAM DDR2. Dispone de interfaz de red de Controlador de área (CAN) ‘PICAN2’ y un interfaz de en- trada/salida de propósito general (GPIO) que permite añadir diferentes senso- res periféricos como unidades de medida inercial (IMU), de te mperatura, de na- vegación (GPS/GNSS), redes 3G/4G/LT E, etc. El Sistema operativo es un De- bian personalizado sobre una tarjeta SD de 64 G bit. Módulo de adquisición de datos Los datos de los sensores se capturan de las unidades electrónicas (ECU) a t ravés de la red CAN. Los datos de difer entes fuentes se fusionan en una red CAN virtual, aislando la red CAN física, con puertas de enlace para las distintas in- terfaces. De las herramient as CAN disponibles, se utiliza un módulo que confi- gura las tramas a traducir y almacenar. Módulo de traducción y análisis Un módulo traduce y almacena los datos en archivos JavaScript Object Notation (JSON). El traductor puede detectar las tr amas de fallos o códigos de diagnóstico (DTC) según el estándar SAE J1939, con bibliotecas ‘Cantool’. Se pueden filtrar y traducir los datos de diagnóstico de los datos de operación transmitidos. La marca de tiempo de la trama permite etiquetar e identificar las condicion es am- bientales de uso. Se está estudiando la implementación de un futuro módulo inteligente para modelos de previsión de averías. Figura 2. Proceso de ad quisición y tratamiento de d atos Fuente : elaboración propi a. 120 Módulo de comunicaciones Incluye un servicio web para ficheros de datos masivo y se prevé la integración con herramientas de distribución de da tos (DDS) publicaci ón-subscripción. Los datos tendrán un doble uso, el análisis y la interpretación humana a través de un interfaz hombre-máquina y el intercamb io de datos co n el modelo de datos del vehículo para los sistemas de misión. Resultados y discusión Los datos de la tabla 1 reflejan el tráfico generado por la red CAN del vehículo, determinando los costes en términos de recursos necesarios. SBR indica la tasa de bytes de almacenami ento, TRR indica la tasa de bit de transmisión y GTR indica el intervalo de transmisión de tramas en segundos. Tabla 1. Rec ursos por gr upo de datos y sistema. Page (hex) Group (code) System frame Frames GTR (s) SBR (KB) TRR (kbps) 0000 TSC1 Engine 31734 0.047 10 212 1.92 F000 ERC 1 Brakes 15189 0.1 4800 0.96 F005 ETC1 Transmission 15119 0.1 4800 0.96 FEF7 ETC2 Transmission 151186 0.01 4 8000 9.6 F003 EEC2 Engine 30377 0.05 9600 1.92 F004 EEC1 Engine 15 1886 0.01 4800 0 9.6 FEEE ET1 Engine 1519 1.0 480 0.096 FECA DM1 Diagnostic 1519 1.0 480 0. 096 FEF2 LFE Engine 15189 0.1 4800 0.96 Fuente : elab oración propi a. 121 Conclusiones Se ha determinado la naturaleza de los datos y las unidade s de control electró- nico de los subsistemas para la definición de los módulo s de análisis y filtrando los datos no estánd ar. La traducción de los datos se h a configurado fácilmente y se han podido v isualizar con herramientas gráficas de un módulo de uti lidades CAN. Una vez cuantificado el coste de re cursos, se concluye que los únicos datos a enviar a través de las comunicaciones tácticas, deberían ser los identificados como pronóstico y diagnóstico. Para lograr este enfoque predictivo de manteni- miento por condición, es prioritario ejecut ar un análisis previo en el propio computador embarcado mediante modelos de análisis de futuro desarrollo. Esta propuesta ha sido aceptada para su instalación en vehíc ulos tácticos de rueda en desarrollado de una factoría española . Esto permitirá el despliegue fut uro del sistema logístico predictivo en el Ejércit o de Tierra. El siguie nte paso será inte- grar el equipo con los sistemas tácticos mediante DDS y desarrollar u n marco de análisis sencillo de desplegar, con módulos entrenados de análisis de condición para los subsistemas identificados. Agradecimientos A las Unidades de Mantenimiento de Vehí culos Rueda del ET por el apo yo a la instalación de los dispositivos de las pruebas. Referencias bibliográficas J. Endrenyi et al. (2001). The present status of ma intenance strategies and the impact of maintenance on reliability. IEEE Transactions on Power Systems, vol. 16, no. 4, pp. 638-6 46, doi: https://doi.org/10.110 9/59.962408 . S. Porotsky y Z. Bluvband (2012). Remaining us eful life estimation for systems with non-trend ability behavior. IEEE Conference on Prognostics and Health Management, 2012, pp. 1 -6, doi: https://doi.org/10.1109/IC PHM.2012.6299544 128 calculando las emisiones generadas duran te el proceso de fabricación de una pieza concreta a través de la base de datos Simapro, de forma que se pueda com- probar la viabilidad de l a estimación de la huella de carbono. Esta medición cu- briría sólo una de las tres fases del mode lo propuesto, la medición de las tareas de soporte y gestión aún requiere una sens orización de la planta industrial, que será objeto de futuros estudios. Introducción En trabajos previos se propone un marco conceptual cuyo objetivo es el de esti- mar la huella de carbono producida durante el ciclo de vida completo de fabri- cación de cada una de las piezas de la empresa aeroespacial M&M Group. De este modo, junto con la pieza fabricada se pueda aportar un estudio de la huella de CO 2 generada durante la manufactura. Asimismo, se pretende que esta pri- mera estimación y el uso del modelo facilite el control y la monitorización del consumo de carbono durante toda la cadena productiva. Sirviendo como punto de partida para llevar a cabo procesos de mejora continua y reducción del im- pacto ambiental (Recio et al. 2022). El modelo conceptual propuesto contempla el uso de un gemelo digital de las instalaciones de la empresa. Combina el uso de un modelo físico, un modelo digital y un modelo de CO 2 , así como una base de datos de ACV. Dichos mode- los trabajan conjuntamente para est ima r, controlar y optimizar el consumo y emisiones de carbono. x Modelo físico: se obtiene a partir de los datos reales almacenados de la planta industrial real, en tiempo real e históricos. x Modelo digital: se obtiene a través del Gemelo Digital Industrial, en el que se reproduzcan todos los puestos de trabajo y tareas de la empresa (Liu et al. 2021; Bao et al. 201 9; Ullah, 2019). x Modelo de CO 2 : se obtiene a través de una taxonomía de todos aquellos procesos relacionados con la fabricació n de las piezas, diferenciando en- tre: procesos de fabricación (1), tareas de soporte (2) y tareas administra- tivas (3) (Zhao et al. 2015). 129 Caso de estudio. Pr oceso de f abricación Una vez presentado el marco conceptual propuesto, y realizada la taxonomía para identificar todos los procesos ligado s a la fabricación de las piezas, se deci- dió avanzar realizando un ca so de estudio real. En prim er lugar, se ha seleccio- nado una pieza de estud io que cubriese el mayor número posible de los procesos de fabricación realizados por M&M Group. Esta pieza, denominada e n adelante como pilot_1, se ha modificado levemente sin afectar a los datos debido a la con- fidencialidad de la empresa. Se han estudi ado las características de dicha pieza, que corresponde a un perfil de aluminio 7075, y se identifica su ruta de fabrica- ción, caracterizada por los diferentes pr ocesos que sufre desde su entrada como materia prima, hasta su salida al cliente. Siendo la ruta de fabricación la si- guiente: Recanteado + Recocido + Estira do + Conformado manual 1 + Temple + Conformado manual 2 + Maduración + Anodizado + Impr imación + Pintura. Una vez seleccionada la pieza y estudiados los procesos de fabricación, se selec- ciona la base de datos de ACV — base de datos Simapro — y se selecciona la metodología de estudio — puntos medios y puntos finales. Posteriormente se define la unidad funcional — una pieza metálica pilot_1 — y se definen los lími- tes del sistema. Para situar dichos límites, se ha opta por estudiar únicamente los procesos de fabricación directa — desde materia prima hasta la pieza terminada — d ejando fuera de los límites tanto las tareas d e soporte como las tareas administrativas, ya que actualmente aún no se dispone de los medios de sensorización necesarios para la captación de los datos. Toda es ta información se almacena, cuantifica y gestiona en la base de datos Simapro, cubriendo tanto los diagramas de flujo como el inventario durante el ciclo de vi da de la pieza pil ot_1, siguiendo los pasos de un estudio de ACV (Mar tínez-Rocamora et al. 2016). Resultados Tras el procesamiento de los datos, se ob tienen las gráficas para los resultados tanto de los 18 puntos medios contemplados en la base de datos Simapr o, como de los 3 puntos finales: daño a la salud humana, daño al ecosistema y da ño a los recursos (no representados en este artí culo por limitaciones de es pacio). 130 Además, se aísla el resultado del midpoint ‘Cambio climático’, que es realmente el que nos da la información relacionada con la huella de carbono. Se obtienen los resultados de los impactos en kg de CO 2 equivalente, lo que nos permite ob- tener la medición inicial de los impactos generados por los procesos de fabrica- ción del a pieza pilot_1. Figura 1. Midpoint cambio clim ático. Fuente : Elab oración propi a. Como se pu ede observar , los proc esos re lacionados con el conformado del perfil, tanto ma nual como e stirado — representa dos en el color verde — s on los que mayor impacto genera n sobre el camb io climático, seguidos de los r elacionados con el re- cant eado del m ate rial — representados en ama rillo. Esto n os indica que las primeras acciones de optimización so stenible deberán ir dirigidas a re diseñar es tos procesos de fabricación, de forma que gener en una menor cantid ad de emisiones . Además, se puede ob servar que, comparativ amente , las t areas de trata mientos super ficiales y pintur as — representadas en az ul y naranja — no repre sentan un a huella de car- bono elevad a durant e la fabricaci ón de l a pieza pil ot_1. Discusión y conclusiones Cabría mencionar como conclusiones de este estudio que no es más que un punto de partida en el camino de la es timación precisa de la huella de c arbono generada. Así mismo, es necesario resalt ar la necesidad de una tecnología más avanzada en el camino de las Smart Factories , que permita la captación de los datos necesarios para cubrir la medición de las tareas de soporte y de las tareas C limat e ch an ge % 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 131 administrativas para que puedan ser tratadas en la base de datos de A CV. Al igual que es necesaria la implantación de un gemelo digital en la compañía que permita realizar los procesos de opti mización ambiental una vez se haya reali- zado la medición inicial de la fabricación. Con este primer análisis, se ha demos- trado que estamos en disposición de identi ficar los procesos de fabricación cuyo impacto es más relevante en la huella de carbono generada, de forma que pue- dan tomarse medidas de acción sostenible sobre estos en primer lugar como inicio de un plan de reducción de las emisiones. Referencias bibliográficas Recio Rubio, L., Mas Mórate, F., Martín -M ariscal, A., & Peralta-Álvarez, M. E. (2022). Carbon footprint management in the aerospace industry: circular econ- omy and PLM envirment in industry 4.0 contexts. Sinergías en la investigación en STEM. Liu, M., Fang, S., Dong, H., & Xu, C. ( 2021). Review of digital twin about con- cepts, technologies, and industrial applications. Journal of Ma nufacturing Systems, 58, 346-3 61 . Bao, J., Guo , D., Li , J., & Zhang , J. (2019). The modelling and operations for the dig- ital twin i n the context of manuf acturing . Enterpris e Information Systems, 13(4 ), 534- 556. Ullah, A. S. (2019). Modeling and simu lation of complex manufacturing phe- nomena using sensor signals from the perspective of Industry 4.0. Advanced En- gineering Informatics, 39, 1-13. Zhao, W. B., Jeong, J . W., Noh, S. D., & Yee, J. T. (2015). E nergy simula tion frame- work integra ted wit h green manufactu ring-enabl ed PLM information model. Inter- national Jour nal of Precisi on Engineeri ng and Manufacturin g-Green Tec hnology, 2(3), 217-224. Martínez-Rocamora, A., Solís-Guzmán, J., & Marrero, M. (2016). LCA databases focused on construction materials: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 58, 565-573. ISO, International Standard Organization. Envi ronmental management- Lifecy- cle assessment–requirements and guidelines (ISO 14040:2006) 132 ESTUDIO DE PROPIEDADES DE PIEZAS A PARTIR DE POLVO MAGNÉTICO DE HIERRO FABRICADAS POR SINTERIZACIÓN POR RESISTENCIA EL ÉCTRICA EN MEDIA FRECUENCIA Raquel Astacio López 1 , Rosa María Aranda Lo uvier 2 , Petr Uban 1 , Fátima Ter- nero Fernández 1 y Juan Manuel Montes Martos 1 1 Departamento de Ingeniería y Cien cia de los Materiales y del Transporte, Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universida d de Sevilla, Sevilla 2 Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Ciencia de los Materiale s, Escuela Técni ca Supe- rior de Ingeniería, Campus El Ca rmen, Universidad de Huelva, Huelva E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen En este trabajo se ha estudiado la técnica de sinterización por resistencia eléctrica en media frecuencia (SRE-MF) de piezas blandas magnéticas de Fe. Esta técnica aplica simultáneamente presión y calor del efecto Joule de una corriente eléctrica de baja tensión e intensidad elevada. Se han determinado la distribución de po- rosidad, la microdureza, la resistividad eléctrica y la coercitividad de los com- pactos finales. Estos compactos han sido comparados con compactos consolida- dos por el proceso pulvimetalúrgico conv encional (PM) consistente en prensado en frío y sinterización en un horno de vacío. Los compactos obtenidos fueron de 12 mm de diámetro y 3. 5 g usando una presión de 100 MPa, intensidades de corriente de 6, 8 y 10 kA y tiempos d e calentamiento de 400, 700 y 10 00 ms. La 133 porosidad y microdureza alcanzaron las te ndencias esperadas siendo la porosi- dad menor y la microdureza mayor para las condiciones más energéticas. La resistividad eléctrica tuvo una tendencia razonable para las condiciones de sin- terización. Los valores de coercitividad q ue se alcanzaron coincidían entre com- pactos con igual porosidad. Introducción La sinterización por resistencia eléctrica en media frecuencia (SRE-MF) es una técnica pulvimetalúrgica que ofrece una ser ie de ventajas a las piezas magnéti- cas, como una alta precisión dimensional en la forma final, el acabado superfi- cial, la velocidad del proceso, la ausencia de atmósferas protectoras o la baja presión aplicada. La tecnología de media frecuencia permite el uso de c orriente continua y reduce el tamaño y el peso del compacto manteniendo las propieda- des requeridas para su uso (Montes, 2018 y Astacio, 2021). El principal objetivo de este trabajo es estudiar si con el proceso SRE-MF se pue- den conseguir productos con propiedad es elec tromagnéticas aceptables, ade- más de sus propias ventajas de rapidez y ahorro energético. Por lo tanto, la dis- tribución de porosidad y las curvas de histéresis de los compactos de Fe SRE- MF se determinaron y compararon con un compacto preparado por la ruta PM convencional. Materiales y métodos El material de partida es un hierro comercialmente puro, Fe WPL200 (QMP, Mönchengladbach, Alemania). Un equipo de soldadura por resistencia ha sido adaptado par a producir una in- tensidad de corriente rectif icada y controlada electrónicamente con un transfor- mador trifásico de 1000 Hz y 100 kVA . La fuerza máxima producida es de 15 kN. La presión aplicada ha sido de 100 MPa para todas las condiciones ensaya- das, siendo las experiencias llevadas a ca bo don intensidades de corriente de 6, 8 y 10 kA y tiempos de calentamiento de 400, 700 y 10 00 ms. La mas a de polvo introducida en la matriz fue de 3.5 g obteniéndose compactos cilíndricos de 12 134 mm de diámetro. Las condiciones de la ruta PM convencio nal fueron 500 MPa, horno de vacío y un sinterizado a 1175  C durante 30 min. Figura 1. Esquema de montaje de SRE-MF. Fuente : Elaboración propi a . Resultados y discusión La porosidad final de los compactos SRE- MF se muestra en la Figura 1. Se ha representado una sección transversal de estos compactos y de un compacto sin- terizado convencional. La porosidad del co mpacto sinterizado por la ruta con- vencional (PM) es uniforme de alrededo r del 15 %. La SRE- MF produce mayores densificaciones sin necesidad de atmósferas reductoras, sin embargo, la porosi- dad es heterogénea, consecuencia de la distribución no uniforme de la tempera- tura en el compacto, que resulta mayor en el centro. Figura 2. Distribución de porosidad de los com pactos SRE-MF y co nvencional (PM). Fuente : Elaboración propia . 400 ms 700 ms 1000 ms 6 k A 8k A 10 k A 135 Esta porosidad heterogénea es consecuencia de que tanto las obleas como los electrodos y las paredes de la matriz ac túan como disipadores de calor, y cuanto más baja es la temperatu ra alcanzada, mayor es la porosidad. Como es sabido, la porosidad afecta negativamente a las propiedades magnéti- cas del material. Se han comparado los valores de saturación y remanente del campo magnético aplicado, B max y B r , respectivamente. Estos valores se han re- presentado en la Figura 2. Figura 3. B max y B r en función de la poro sidad fin al de los compactos SRE -MF y PM. Fuente : Elaboración propia . Los valores de B max y B r presentan una disminución a medida que aume nta el nivel de porosidad, de forma práctica mente lineal. En los materiales magnéticos blandos y sus aplicaciones en transfo rmad ores se requieren valores altos de am- bas magnitudes. Los val ores obtenidos para las mejores condiciones de sinteri- zacion de B max y B r son de 1.5 T y 1.12 T respectivamente, que resultan bastante favorables teniendo en cuenta el va lor de porosidad que presentan. Finalmente, se ha medido el campo coercitivo H C , y la Figura 3 muestra los va- lores de la coercitividad en función de la porosidad de los compactos. 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1 1, 2 1, 4 1, 6 1, 8 2 0 0, 05 0, 1 0, 15 0, 2 0, 25 0, 3 0, 35 0, 4 Bma x (T ) Por osi dad, Ⱥ F 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 1 1, 2 1, 4 1, 6 0 0, 05 0, 1 0, 15 0, 2 0, 25 0, 3 0, 35 0, 4 Br (T) Por osi dad, Ⱥ F 136 Figura 4. TEM del polvo molido durante 70 h. Fuente : Elab oración propi a. La influencia de la porosidad en la H C hace que sus valores aumenten con la porosidad. Los valores obtenidos para las mejores condiciones de sinterización son de 161 A/m, inferior al obtenido por PM (198 A/m). E sta variación de los valores también es debida a la forma y tamaño de los poros, el tamaño d e grano, las tensiones residuales o la presenci a de inclusiones, que también afectan a las propiedades de estos materiales. Conclusiones La influencia de la porosidad es la espe rada en las propiedades magnéticas, lle- gando a obtener en los compactos valores de B max , B r y H C aceptables para las aplicaciones a los que están destinad os. Po r tanto, la técnica de SRE-MF puede ser una alternativa para obtener buenas propiedades magnéticas, resultando un proceso rápido y de bajo consumo energético. Agradecimientos Esta investigación ha si do financiada por el Proyecto de investigación DPI2015- 69550-C2-1-P del Ministerio de Economía y Competitividad (España) y Feder (UE). 0 50 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 50 0 0 0, 05 0, 1 0, 15 0, 2 0, 25 0, 3 0, 35 0, 4 Coe r ci ti vi dad , H C (A/m ) Por osi dad, Ⱥ F 137 Referencias bibliográficas Montes J.M., Cuevas F.G., Ternero F., Astacio R., Caballero E.S and Cintas J. (2018). Medium-Frequency Electrical Resist ance Sintering of Oxidized C.P. Iron powder. Metals. 8 . 426. doi:10.33 90/met80604 26 Astacio R., Ternero F., Cintas J. Cuevas F.G. and Montes J.M. (2021). Medium- Frequency Electrical Resistance Sinterin g of Soft Magnetic Powder Metallurgy Iron Parts. Metals. 11 . 994. doi:10.33 90/met11060994 144 MEJORA DEL DISEÑO DE INSTALACIONES MEP MEDIANTE LA DETECCIÓN, ANÁLISIS Y SOLUCIÓN DE INCIDENCIAS EN ENTORNO VIRTUAL BIM Juan Francisco Fernández Rodríguez 1 1 Escuela Politécnica Superior, De partamento de In geniería del Diseño, Universidad de Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Las inst alaciones M EP (Mech anical, Electric al, Pl umbing) tien en una i ncidencia im- portante en el desarrollo de un proyecto de edific ación, por lo que resulta necesario concebir su diseño en paralelo al resto del proyec to arquitectónico. Un diseño de instalacione s basado en e squemas de trazado ocasiona frecuen temente problem as de coordinac ión que tend rán que reso lverse e n el transcurso de la obra, lo q ue ge- nera aum ento de plazos y co stes. El objeti vo de este estudio es determinar en qué medida puede o ptimizar se el dise ño de in s talacio nes en fase de proyecto al de sa- rrollar modelos virtuales BIM (Building Info r mation Modeling) que simulen el pro- ceso constructivo. Par a ello, an alizaremos experi encias de edific ación desarr olladas e n e l m a r c o d e u n B I M E x e c u t i o n P l a n o l a c o o r d i n a c i ó n d e u n B I M M a n a g e r . L o s resultados de este análisis permitirán concluir cómo la vi sualización tridi mensional de las distintas redes, en coordinación co n el resto del modelo arquitectó nico, per- mitirá: antici par conflictos e ntre disci plinas ; asegurar la adecuada pr evisión de es- pacios para el paso de instalaci ones y equipos; facilitar el di seño integral y colabo- rativo entre disti ntos agent es; mantener actualizada la documentación gráfica; y 145 evitar problemas de ejecución y costes adicionale s, facilitando la ge stión y admini s- tración de la obra y l a eficacia de las in stalacion es diseña das. Introducción Las instalaciones MEP (Mechanical, Electr ical, Plumbing) que, de manera gene- ral, forman parte de un proyecto de edificación tienen una incidencia importante en el proceso de diseño. La adecuada concepción de instalaciones como climati- zación y ventilación; electricidad y telecomunicaciones; fontanería y sanea- miento, resulta clave para garantizar el funcionamiento eficaz del edificio y sus condiciones de habitabilidad y confort. Dentro de un proyecto ejecutivo conven cional, estas redes suelen apar ecer re- presentadas como esquemas de trazado que, generalmente, sirven para definir con precisión el diseño y fu ncionamie nto de los elementos y equipos que las componen. Este nivel de definición result a adecuado cuando el proyecto de edi- ficación no presenta excesiva dificultad, caso de un proyecto residencial con ins- talaciones a escala doméstica. Sin embargo, cuando el edificio objeto de estudio, y sobre todo sus instalaciones, prese nt an m ayor grado de complejidad, este sis- tema de representación y diseño puede oc asionar indefiniciones que conduzcan a la aparición de incidencias: interferencias o cruces entre instalaciones; falta de previsión de espacios para paso de instal aciones; o en general, descoordinación entre disciplinas que no se prevén en fase de proyecto y que se trasladan a obra, lo que supone un aumento de costes y retrasos en los plazo s de ejecución. Por ello, resu lta neces ario acudir a siste mas alter nativ os de diseño de instal aciones MEP asociad os al proc eso d e edificació n. En esa líne a, nos centra remos en l a me to- dología BIM (Building Informa tion Modeli ng), un sis tema de di seño di gital basado en el modelado de eleme ntos arquitec tóni c os, estr ucturales y de instal aciones que facilita la construcción de modelos vi rtuale s de representación y visualización 3D mediante l os que coordi nar la s distint as discipli nas y fa ses del proceso: diseño y elaboración de proy ecto, medició n, plani ficaci ón de obr a o explotaci ón. Así, se pro- duce una mejora en la gestión del proyecto, ya que se anticipa la solución de c on- flictos a la fase de proyec to, evitando su aparición en fase de construcción. 146 Materiales y métodos En el contexto antes descrito, el ob jetivo de este e studio es determinar en qué medida puede optimizar se el diseño de instalaciones MEP en fase de proyecto al desarrollar modelos virt uales BIM (Building Information Mo- deling) que simulen el proceso construc tivo. Para ello, nos centraremos en el análisis de dos casos de e studio de éxito en el uso de tecnología BIM: el proyecto BIM para la Ciudad de la Ju sticia de Córdoba, de promoción pú- blica; el proyecto BIM del edifici o Torre Isla Chamartín en Madrid, de pro- moción privada. Ambos casos responden a edificaciones no residenciales de una cierta compleji- dad en los que se plante a optimizar el pr oceso de diseño y de ejecución de las obras desarrollando un proyecto BIM de modelado virtual. Además, ambos se desarrollan bajo la gestión de un BIM Manager y la puesta en marcha, como metodología de trabajo, de un Plan de Eje cución BIM asociado a tres fases: pre - diseño (proyecto básico); diseño (proyecto de ejecución); construcción (direcció n de obra). Así, para cada una de estas f ases, se esta blecen l os roles de los distintos agentes participantes: BIM Manager; equipo BIM; equipo de diseño (arquitecto/director de obra); promotor; empresa constructora , y se establece el flujo de trabajo entre ellos para coordinar el trabajo de desarrollo del modelo BIM. 147 Tabla 1. Dato s generales de casos d e estudio. INFORMACIÓN GENERAL PROYECTOS Ciudad de la Justicia de Córdoba (CJC) Torre Isla Chamartín (TIC) Plantas: 2 sótanos + 5 sobre ra- sante Plantas: 2 sótanos + 18 sobre ra- sante Superficie construida: 50,894 m2 Superficie construida: 24,134 m2 Uso: Órganos judiciales de Cór- doba Uso: Oficinas Promotor: Junta de Andalucía Promotor: Merlin Properties Constructora: Isolux-Corsán / Copcisa Constructora: Ferrovial Arquitectos: Mechano arquitectos Arquitectos: Miguel Oriol Icaza Dirección técnica: Ayesa Dirección técnica: EA3 Técnicos Ados. Proyecto BIM: TotalBIM Consul- ting Proyecto BIM: TotalBIM Consul- ting Fuente : elab oración propi a. De esta forma, el equipo BIM parte del pr oyecto elaborado por el equipo de di- seño para formalizar un modelo BIM inicial que el BIM Ma nager analiza para detectar incidencias, utilizando la herr amienta informática Solibri Model Che- cker. Desde este, se elabora un informe qu e detalla las incidencias detectadas, y se asigna al responsable de la toma de decisión para solucionarla (normalmente el equipo de diseño, promotor o constructo ra). A partir de la respuesta dada, el equipo BIM revisa el modelo para intr oducir los cambios necesarios y obtener un modelo virtual totalmente co ordinado y libre de incidencias. Resultados y discusión Del trabajo llevado a cab o en los casos de estudio señalados p odemos extraer los siguientes resultados: 148 Ilustración 1. Vista del modelo BIM de casos de estudio (C JC / TIC). Fuente: TotalBIM Consulting. Construcción inicial de un modelo BIM y análisis de conflictos de diseño MEP A partir del modelo BIM inicial elaborado según los planos MEP del proyecto, el BIM Manager realiza un análisis de in cidencias a través de dos vías: inspec- ción visual del modelo mediante recorrido vi r t u a l ; e l u s o d e r e g l a s e n S o l i b r i q u e detecten el cumplimiento de determinad as condiciones (colisión entre elemen- tos, cumplimiento de alturas mínimas, de paso etc.) Así, se detectan fundamen- talmente cinco tipos de incidencias: x Colisión entre elementos de la misma instalación : este tipo de interferen- cias suele producirse por falta de in formación en la documentación plani- métrica aportada, o por descoordinación en la altura de ubicación de los distintos elementos de la instalación. x Colisión entre elementos de distintas instalaciones : dado que en el di- seño MEP inicial no se realiza un trab ajo de coordinación entre instalacio- nes, se detectan interferencias entre esta s por indefinición de la altura de sus componentes, así como por falta de espacio para el paso de varias ins- talaciones en paralelo. x Colisión de instalaciones con elementos arquitectónicos y estructurales : la falta de coordinación de instalaciones MEP con estas otr as disciplinas causa problemas para el paso adec ua do de las instalaciones a través de elementos constructivos. x Problemas de habitabilidad causados por errores de diseño MEP : La in- definición de altura de elementos ME P, fundamentalmente, pero también la imprecisión dimensional de estas redes hace que aparezcan problemas de falta de altura o anchuras de paso en distintas estancias del edificio que 149 comprometen su habitabilidad y el corre cto funcionamiento para el uso que tienen asignado. x Problemas de modelad o BIM : se detectan errores de modelado que no son fallo del proyecto y que no requieren toma de decisión. Ilustración 2. Vista de incidencias detectadas en el modelo BIM. Fuente: TotalBIM Consulting. Comunicación de incidencias y traslado de soluciones el modelo BIM Identificadas las distintas incidencias que se producen en el edificio, el BIM Ma- nager elabora un informe que las recoge, indicando el agente responsable de dar respuesta para su corrección. El proceso de comunicación y respuesta se desa- rrolla en el entorno del programa Solibr i Model Checker, antes mencionado, que asocia el modelo BIM con las inciden cias y permite establecer comunica ciones entre los distintos agentes intervinientes. Una vez aportadas las soluciones, no rmal mente por parte del equipo de diseño, el equipo BIM da traslado de estas al modelo virtual, volviendo a chequearse cada una de las incidencias pa ra darlas por cerradas, en caso de est ar resueltas, o volver a reasignarlas para revisión en caso de no haberse solucionado. Obtención de documentación coordinada del modelo BIM Una vez resueltas las incidencias, el mo delo BI M se da por cerrado y se pasa a obtener del mismo la documentación necesa ria para la correcta ejecución de las obras, en este caso, medi ciones y plani metría. Será importante que estos nuevos planos recojan toda la información apor tada por el modelo, fundamentalmente incorporando además de información bidim ensional la cota altimétrica a la que tendrá que discurrir cada una de las in stalaciones para atender a las soluciones 150 coordinadas definidas en el modelo. En ese s entido, se considera fundamental que el modelo BIM elaborado se convierta en material de trabajo utilizar en el proceso de desarrollo de las obras, como instrumento de co nsulta y apoyo para la visualización tridimensional de las soluciones acordadas. Conclusiones A partir del análisis de casos de éxito en el desarrollo de mo delos virtuales BIM para la coordinación de instalaciones ME P en pr oyectos de edificación comple- jos, podemos concluir: que esta metodología de trabajo permite anticipar con- flictos entre las distintas disciplinas ( estructura, arquitectura e instalaciones), asegurando el diseño eficaz MEP, así co mo la adecuada previsión de espacios para el paso de instalaciones y equipos en un proceso de diseño integral y cola- borativo entre distintos agentes. Al mi smo tiempo, el modelo obtenido facilita que la documentación gráfica utilizada en obra se mantenga actualizada, y qu e incorpore información adicional, genera lmente altimétrica. De esta forma se evi- tan problemas en fase de ejecución de la s obras, que al haber se previsto no oca- sionarán retraso de plazos, con su consecuente coste adicional, lo que facilita la gestión y administración de la obra. Es cierto que, en los dos casos analizad os, resulta difícil cuantificar el ahorro producido con la introducción de esta me todología, ya que el inicio del proceso de diseño BIM se pospuso hasta fases muy próximas al inicio de la ejecución de las obras, lo que supuso que estas inicia ran antes de que el trabajo de coordina- ción hubiera finalizado. Sería necesario, pa ra que este tipo de procesos resulten realmente eficaces, que los tiempos de fases de diseño y redacción de proyectos se dilataran, de forma hubiera tiempo, antes del inicio de las obras, para che- chear toda la documentación y desarrol lar un Plan de Ejecución BIM que garan- tizase la adecuada coordinación del proyecto. 151 Agradecimientos El presente estudio se ha realizado gracias a la financiación de las empresas pro- motoras de ambos proyectos, la participación de los agentes i nvolucrados en su desarrollo, y el trabajo de TotalBIM Consulting como equipo modelador BIM. Referencias bibliográficas de las Marinas, V. P. (2018). La experien cia BIM de la Ciudad de la Justicia de Córdoba. Revista de Obras Públicas: Organo profesi onal de los ingenieros de caminos, canales y puertos , (3597), 46-53. Gea Andrés, M. A. (2015). Open BIM: Los ar chivos IFC en la gestión de la obra de la Ciudad de la Justicia de Córdoba (España). Spanish Journal of Building In- formation Modeling , (15), 20-34. Gea Andrés, M. A. (2015). U n caso de éxito: Ciudad de la Justicia de Córdoba (España). Spanish Journal of Building Information Modeling , (15), 18-28. González Pérez, C. (2015 ). Building Information Modeling: Metodología, aplicaciones y ventajas. Casos prácticos en gestión de proyectos. Proyecto Final de Máster en Edificación, Universidad de Valencia. Martínez Torres, A. M. (2015). BIM y las repercusiones en la calidad de los proce sos constructivos: análisis sobre la influencia de est a metodología en las et apas del proceso constructive . Universitat Politècnica de Catalunya. Yacolca Vilcapoma, D. R. (2019). Imp l ementación de la tecnología Building Information Modeling (BIM) 4d en la ejecución de proyectos de edificación. Tra- bajo fin de estudios en Ingeniería Civil. Universidad de Los Andes. 152 ESTUDIO NUMÉRICO DEL SOPORTE DE LOS CILINDROS HIDRÁULICO S DE LA COSECHADORA DE SAL CUBANA MODERNIZADA Héctor Calzadilla Dubras 1 , Javier Castellanos Pazos 1 , Roberto Andrés Estrada Cingualbres 2 , José Martínez Grave de Peralta 3 , Rafael Valera Llanes 1 , Rafael Garcells Mastrapa 1 1 Centro de Desarrollo de la M aq uinaría Agrícola, CEDEMA, Holguín 2 Centro Estudios CADCAM, Universidad de Holguín, Holguín 3 Departamento de Mecánica Aplicada, Facultad de In geniería, Universidad de Holguín, Holguín E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen En el presente trabajo se presenta n lo s res ultados del análisis n umérico rea- lizado al sopo rte lateral de los cilindros hid ráulicos red iseñado para la Cose- chadora de Sal modern izada (modelo CS M19). Se realizó el red iseño de los soportes lat erales d e los cilindros hid ráulicos a parti r del diseño orig inal de la cosechad ora autopropulsada criolla cubana (modelo CSM3), emple ando el princip io de mo dulari dad, para s u inter cambiab ilidad y te cnologicidad de fabricación. Se determ inaron analít icamen te la s cargas a que está sometido e l soporte de bido a la rea cción de la fuer za ejercida en cond iciones de explota- ción por el cilindro hi dráulico. Se confecci onó el mode lo geomét rico del con- junto, se introdujeron las con diciones de contorno y se rea lizó el análisis re- sistivo del mismo empleando e l Método de los Elementos Finitos. Se observa con el n uevo rediseño del subconj unto con ba rras perforadas de gran espesor 153 de diámetro 114.3x16, que las tensione s de Von Mises se mantienen por de- bajo del límite elás tico del material po r lo que el mism o resis te las solicit acio- nes a que está somet ido. Con esta varian te, se dismin uye el peso del s ubcon- junto en 55 .47 kg respecto a la va riante con ejes ma cizos y por equipo en 110.94 kg, ya que son 2 subconjuntos Palabras claves: cosechadora de sal; diseño; elementos finitos. Introducción En Cuba son utilizadas máquinas recole ctoras de sal a utopropulsadas, su funcionam iento está basado en el cort e y des menuzamiento del prism a de sal realizado por una cuchilla d elantera, que en trega la sal a unos transportad o- res laterales que a su vez la transfiere a un transportador transversal fina l que la hace ll egar al transpo rte que mue ve la sal re colecta da hasta el centro de limpieza y beneficio (Fig. 1a). El alto p eso de los transpo rtadore s laterales que conjuntamente con la materia prima a transpor tar produjeron deforma- ciones p lásticas en los s oportes laterales de los c ilindros hidrá ulicos p rovo- cando la ne cesidad de coloca rles refuerz os (Fig. 1b ). El Método de los Elementos Finitos (M EF) es ampliamente usado en la actuali- dad en diferentes aplicaciones del análisis estructural con el fin de determinar entre otros parámetros, el estado tensio nal de los elemento s que conforman las mismas, sin importar su grado de comp lejidad y teniendo en cuenta inclusive, los concentradores de tension es que puedan existir en esta. Figura 1. Má quina recolector a objeto de estudio. Fuente : elaboración propi a. a) Cosech adora de s al cuban a b) soporte origina l reforzado Refuerzo 256 Referencias bibliográficas Almaguer-Zaldivar, P. M., Estrada-Cing ualbres, R., Pérez-Rodríguez, R., y Mo- lina-Gutiérrez, A. (2019) Experimental and numerical evaluation of resilience and toughness in AISI 1015 steel welded plates. Revista Facultad de Ingeniería. Enero-Marzo(90), 62-75. doi: 10.17533/udea.redin.n90 a09 ASTM International. (2004). Norma ASTM E 8 – 04. Standard Test Methods for Ten- sion Testing of Metallic M aterials. Fila delfia. EEUU: American Society for Testing and Materials. Oficina Nacional de Normalización. Cuba. (1972). NC 04-72. Probeta para ensayos de tracción transversal en uniones soldadas a tope . La Habana. Cuba: Oficina Nacio- nal de Normalización. 257 REDES BAYESIANAS P ARA EL APOYO A LA TOMA DE DECISIONES EN LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO Raúl Torres-Sainz 1 , Carlos Alberto Trinchet-Varela 2 , Lidia María Pérez-Va- llejo 1 , Roberto Johan Sierra Pérez 1 : 1 Departamento de Ingenier ía Mecánica, Universidad de Holguín, Holguín, Cuba 3 Centro de Estudios CADCAM, Universidad de Holguín, Cuba Email de correspondencia: [email protected] Resumen La evaluación del impacto operacional de las fallas en los elementos de máquina desempeña un papel fundamental para la tom a de decisiones del manteni- miento (Mtto). Se ha identificado en el Parque Eólico de Gibara (PEG), Cuba; que muchas de las fallas en los aerogene radores se pueden mitigar con la plani- ficación de eficaces estrategias de Mantenimiento (EMtto). La investigación tiene como objetivo proponer un método basado en redes bayesianas (RB) y el criterio a nivel de máquinas para seleccionar en el PEG la EMtto más eficaz, favorecer la toma de decisiones, disminuir la ocurrencia de fallos y el costo. Introducción La energía eólica ha tenido un fuerte desa rrollo debido al agotamiento de los combust ibles fósiles y el dete rioro ambienta l. Para garantizar la co rrecta ges- tión del m antenimiento y la toma de decisiones del a ctivo, es necesario 258 conocer s u costo y ef iciencia, en ca da compon ente y elemento. C ualquier re- traso en la puesta en ma rcha debido a una planificación ina decuada, así como una parada por fa llos impre vistos imp lica pé rdidas de genera ción. Si se d is- pone de datos de opera ción y mantenimiento (O&M) mediante el SC ADA, el empleo de técnicas de la inte ligencia a rtificial puede ofrecer buenas predic- ciones del comportamiento. De todas las herramientas y técnicas del aprendizaje de máq uinas, la RB parece ser el marco más prometedor para actualiz ar la formación en caso de cualquier cambio. Esto puede ser útil en situacione s en las que hay información limitada sobre un sistema complejo en una etapa te mprana, pero se dispone de más in- formación en etapas posteriores de desarr ollo y los responsables de la toma de decisiones tendrán que actualizar sus estimaciones (Adedipe, T., M. Shafiee, and E. Zio, 2020). La tecnología de RB desa rrollada puede describir bien las incerti- dumbres aleatorias y las corre laciones de las variables, y llevar a cabo un razo- namiento de incertidumbre. Materiales y métodos Para defin ir el mo delo conce ptual se co nsidera que la distribución de probabil i- dad previa se determina a partir de la información colectada en los registros y documentación de O&M, el consenso de los especialistas y expertos, así como del SCADA, se emplea el modelo de patron es establecidos por (Arbella, Y; Trin- chet, C.A., 2021) durante el monitoreo discreto basado en la condición en el PEG. Según (Adedipe, T., M. Shafie, and E. Zio, 2020) la precisión del modelo depende de la calidad de los datos de entrada y de los términos de actualización, de la característica de los datos recién adquir idos. Bajo estas premisas se diseña un sistema de gestión de la información y mantenimiento para el PEG (Batista, L, 2020) el cual asegura la calidad y precisión de los datos de O&M. Resultados y discusión Para definir la estructura adecuada y las relaciones de la RB según considera (Medina, G y C. Simon, B. 2012) que el objetivo principal es calcular las 259 probabilidades de distribuc ión en un co njunto de variables Se asocia una proba- bilidad a cada estado del nodo. Esta probabilidad está definida, a priori para un nodo raíz y calculado por in ferencia para los demás. de acuerdo con la observa- ción de algunas variables y el conocimiento previo de las otras. Partiendo de los fundamentos de la Selección de EMtto por el criterio a nivel de máquina se es- tablecen los indicadores que integran el mo delo: alto costo de la máquina, alto costo por pérdidas de producción, no ex istencia de duplicado, posibilidades de diagnosticar con la instru mentación, posibilidad de efectuar mediciones de con- trol de parámetros globales. Fueron diseccionados 25 modelos de RB, de ellos se examinan tres. En (Lazakis, I. and M.A. and Kougioumtzoglou, 2019) se eval úan los riesgos del ciclo de vida del parque eólico utilizando el análisis de modo de falla y sus efectos, análisis de criticidad y RB. Result a novedosa la integración de criterios relacionados con la seguridad del personal, el impacto ambie ntal, la integridad de los activos y la operación. También establecen un modelo de RB para definir las posibles causas de falla de los cables de un aerogenera dor. Por su parte en (Pan, H.N., et al., 2014) se fortalece el proceso de obtención de los datos primarios de la RB me- diante un enfoque que introduce una ev aluación probabilística de fiabilidad, que combina métodos de confiabilidad co mo árbol de fallas, red bayesiana y Cadenas de Markov y el método de Monte Carlo para el análisis del sistema eléctrico de un aerogenerador. (Li, H., C. Guedes, and H.Z. Huang. 2020) analizan la confiabilidad de la estruc- tura de soporte de una turbina eólica marina flotante, se implementa m ediante un modelo de RB jerárquica que consta de capas de propagación y comporta- miento de falla. Se adopta una RB a partir de un modelo inicial desarrollado mediante el árbol de fallos (AF) para si mular la fiabilidad de un aerogenerador offshore, su probabilidad de fa lla, tasa y el tiempo medio. Partiendo de estos fun damentos y resu ltados se establece la estruct ura de RB pa ra el apoyo a la toma de de cisiones en la gestión del Mantenim iento (figura 1). 260 Figura 1. Estructura de RB para el apo yo a la toma de decisiones en la gestión del Manten imiento. Fuente: El aboración pr opia. El método propuesto fue aplicado a tres aerogeneradores, considerando los da- tos de O&M disponibles, la tecnología vi gente por el fabricante (Enterprise Stan- dard of Goldwind Science & Technology CO Golwing, 2008) y las posibilidades existentes en el PEG para establecer la monitorización basada en la condición, en el contexto de clima tropical. Se determina que en componentes fundamen- tales como la caja multiplicadora, radiad or y generador se pueden introducir estrategias predictivas, mientras que en los cojinetes, ejes de baja y alt a veloci- dad, estrategias preventivas por estado de condición. Los resultados de la aplicación del método permiten a los decisores disponer de una información oportuna mediante indica dores, patrones de comportamiento y tendencias de las variables monitorizadas consideradas críticas. Ello favorece la selección de las estrategias más adec uadas en cada componente y elemento. Conclusiones Se desarrolló un modelo conceptual de RB que permite seleccionar en condicio - nes de clima tropical estrategias de m antenimiento eficientes para componentes del aerogenerador, basado en el criterio a nivel de máqu ina. El model o con su s criterios e indicadores permite calcular la probabilidad de fall o de los elementos 261 críticos, así como evaluar los costos de las diferentes alternativas en condiciones de datos ambiguos e incertidumbre. Referencias bibliográficas Adedipe, T., M. Shafiee, and E. Zio. 2020. Bayesian Network Modelling for the Wind Energy Industry: An Overview . Reliability Engineering and System Safety, 2020. 202. Arbella, Y; Trinchet, C.A. (2021). Monitoreo de condición en las turbinas de viento del Parque Eólico Gibara II aplic ando métodos de la Industria 4.0. Revista de Investigación latinoamericana en competitividad organizacional. http: doi.org/10.51896/rilco. Ashrafi, M. and S. Anzabi Zadeh. 2017. Lifecycle risk assessment of a technolog- ical system using dynamic Bayesian netw orks. Quality and Reliability En gineer- ing International, 2017. 3 3(8): p. 2497-2520. Bai, C. G. (2005). Bayesian network base d software reliability prediction with an operational profile. Journal of Systems and Software, 77(2) , 103–112. https://doi.org/10.1016/j.jss. 2004.11.034[4] Kingma. Batista, L. 2020. Sistema de Gestión del M antenimiento del Parq ue Eólico Gibara II. Tesis de Maestría en Mantenimient o y Reacondicionamiento de Máquinas. Enterprise Standard of Goldwind Science & Technology CO., L. Goldwind 750kW series Wind Turbine Electric Drawings, 2008 [Project: E0402501] . Gold- wind Science & Technology CO., LTD. Issued. http://doi.org/Q/JF 50/750YY.2. Medina, G. and C. Simon. 2012. Overview on Bayesian networks applications for dependability, risk analysis and maintenance areas. Lazakis, I. and M.A. Kougioumtzoglou. 2019. Assessing offshore wind tu rbine reliability and availability. Proceedings of the Institution of Mechanical Engi- neers Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 2019. 233(1) : p. 267-282. 262 Li, H., C. Guedes Soares, and H.Z. Huang. 20 20. Reliability analysis of a floating offshore wind turbine using Bayesian Ne tworks. Ocean Engineering, 20 20. 217. Pan, H.N., et al. 2014. Bayesian Networ ks in Electric Reliability Assessment of Doubly-Fed Wind Turbine Generator. A pplied Mechanics and Materials, 2014. 494-495: p. 1 791-1794. 263 ANÁLISIS DE SISTEMA DE BOMBEO CON FRE PARA FINCAS GANADERAS Rolando Enrique Simeón Pérez 1 , René Misael Arias Hidalgo 2 , Rolando Este- ban Simeón Monet 3 1 FORMATUR, GRANMA, José A. Saco, Bayamo, Cuba, simeon [email protected] 2 Universidad de Granma, Depar tamen to de Ingeniería Mecánica, Facult ad de Cie ncias Técnicas, Bayamo, Granma, Cuba, [email protected] 3 Universidad de Holguín, Cent ro de Estudios C AD/ CAM, Ho lguín, Cuba [email protected] m E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El uso de sistemas de extracción de agua en zo nas aisladas con ayuda de molinos de viento ha sido un tema de investi gación estudiado desde muchas diversas aristas y desde hace más de 100 años. En este trabajo se realiza la propuesta de diseño de una bomba tipo émbolo para la extracción de agua en pozos, con au- xilio de un sistema eólico tipo Savonius, la particularidad es que se brindan so- luciones para la amplia gama de mater iales que se disponen tanto en diámetro como en la profundidad de la fuente de abas to de agua. Vinculando los elemen- tos teóricos tanto de los sistemas eólicos, como de las bombas de émbolo, con simulaciones realizadas por el método de Elementos Finitos se espera lograr la variante de diseño más adecuada para las condiciones y materiales locales de cada vaquería o centro d e cría de animales. 264 Introducción Se denomina FRE son formas de energ ías alternativas son las que se encuentran directamente en la naturaleza, en este ca so se encuentran la energía hidroeléc- trica, la eólica, la solar la biomasa y la energía geotérmica (Echeverri 2012). Estas tienen diversos usos, tal es el caso de la generación de energía eléctrica, bombeo de agua o fuente de potencia para accionar otros mecanismos. Los molinos del tipo Savonius tienen facilidad de arranque a bajas velocidades del viento e independiente de la direc ción, además su construcción es relati va- mente fácil. La comparación entre un roto r Darrieus y otro tipo Savonius reali- zada por Wekesa, Saoke et al. (2020) reve la la relación entre el régim en del campo de flujo en la potencia, obteniend o menor Cp para el rotor Savonius, en cada una de las velocidades de viento s analizadas. Diversos estudios se han desarrollado y se siguen desarrollando con análisis por CFD para determinar las mejores condiciones de diseño. Se reconoce que la efici encia aerodinámica de las turbinas eólica Savonius es muy baja (Vega et at ., 2020) por esta r azón se han realizado estudios experimen- tales, teóricos y numéricos dirigidos a cr ear un nuevo diseño, de los cuales se demuestra que el rendimiento de estos ro tores está en función del número de palas, el nú mero de etapas, el diám etro tota l de la turbina (D), la altura total de la turbina (h), el solapamiento de pala (s), lo que permite calcular el Área de Barrido (A) y entre otras muchas la Potencia Eólica disponible (Pd). Teniendo en cuenta que los sistemas de bombeo de émbolo son ampliamente utilizados en los campos y lugares do nde hay pozos, uso fundamentalmente manual, el aprovechamiento de estos dos eleme ntos para la atención al ganado no es común, al menos en los campos cub anos, de ahí surge el objetivo de ésta investigación que forma parte de un proyec to extensionista de las FRE, en fun- ción de la producción de alimentos. Materiales y métodos El rotor de un molino Savonius es el componente que interactúa con el viento para llevar a cabo el proceso de con versión de energía. Para la construcción del rotor se utilizó un barril de 200 L (Fig. 1a), cortados longitudinalmente y 265 dispuestos de acuerdo a la fig.1b. El ensa mble del rotor, la estructura de soporte y la bomba se muestra en la figura 1c. La geometría de los álabes, para el caso de estudio, no se sometió a modificacio- nes, por lo que coincide con la sección circ ular del tanque. Por su parte las Bom- bas de Émbolo dependen del volumen del cilindr o (V) el número de carreras (N) y la longitu d de la ca rrera (S). Pa ra el cálc ulo se tomó como referencia una velo- cidad del viento de 4 m/s, viento y un diámetro de pistón D = 50 mm, así como una carrera S = 120 mm y 6,7 m de p rofundidad de succión. Figura 1. Dimensione s de barril es de 20 0 L, dispo sición d e las asp as y ensamb le del m olino. a) b) c) d) Fuente: Auto res. Los rotores Savonius funcionan por arra stre, experimentando fuerzas e n direc- ción del movimiento relativo del fluido r especto a las aspas. Estas fuerzas de- penden del coeficiente de arrastre ܥ݀ . La acción del viento origina distintas fuer- zas en las partes cóncava y convexa de los álabes, lo que produce un par de fuerzas que hace que el rotor gire. Por esta razón, este tipo de rotor se denomina de arrastre diferencial. El coeficiente de arrastre es aproxima damente 1 para la parte cóncava, y oscila entre 0,12 y 0,25 pa ra convexa. La potencia ejercida por el viento sobre el rotor es la diferencia de ambas fuerzas por la velocidad lineal ( ݑ ) de las aspas (Ecuación 1). ܲ ௠௔௫ = ଵ ଶ 0,071 [ ߩܣ ήܸ ଷ ] (1) El caudal de descarga de la bomba se determinó teniendo en cuenta las d imen- siones de la bomba de émbolo. La potencia necesaria para trasegar este caudal se obtuvo mediante la ecuación 2, siendo e la eficiencia de la bomba. 272 Al condensar todos los materiales en la misma gráfica podemos apreciar mejor sus diferencias. Viendo claramente que el cuero con tej ido por trama es el q ue soporta menos esfuerzo pero también es el más elástico (Desserto Pampa), el que soporta mayor esfuerzo es el cuero con tejido de calada (De sserto Freeport) y el que sufre menor deformación el tejido plano de Bananatex (Uncoated Black). Estos materiales son solo un ejemplo de l abanico de tejidos funcionales aplica- bles a la industria, no solo de la indumentaria sino también del sector industrial, ahora mismo los tejidos de Desserto se est án im plementando en el secto r de la automoción y los deportes. Conclusiones Para cerrar el proyecto con desde una perspectiva optimista la emergencia cli- mática actual y las problemáticas en lo s sistemas de producción han servido de impulso para que pequeñas empresas de sarrollen materiales viables en todos los sentidos mediante té cnicas sostenibles que se adhieren al sistema actual hasta modificarlo y acercarse a la idea de Ecosistema Industrial. A nivel universitario desde la US los ca mpos de investigación que se abren tras este proyecto son muy amplios pero los po demos resumir en la caracterización más tejidos para conocer sus aplicaciones e incluso en la propia creación de nue- vos materiales. Referencias bibliográficas Al-Tohamy, R., Ali, S. S., Li, F., Okasha, K. M., Mahmoud, Y. A. G., Elsamahy, T., … Sun, J. (2022). A critical revi ew on the treatment of dye-containing wastewater: Ecotoxicological and health concerns of textile dyes and possible remediation approaches for environmental safety. Ecotoxicology and Environmen- tal Safety . Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021. 113160 273 Ellen MacArthur Foundation. (2017). A NEW TEXTILES ECONOMY: REDE- SIGNING FASHION’S FUTURE . Retrieved 19 Au gust 2022 from http://www.ellenmacarthurfo undation.org/publications Riechmann, J. (2014). ¿Cómo cambiar ha cia sociedades sostenibles? Reflexiones sobre biomímesis y autolimitación. Cultura Verde. Ecol ogía, Cultura y Comunica- ción , 22–41. Xiro Atlantic Denim. (2015). Desloca lización: una realidad indigna. 274 UN ESTUDIO DE CASO SOBRE EL ANÁLISIS EXPERIMENTAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA DE UN REFRIGERADOR DOMÉSTICO EN NEIVA-COLOMBIA. Karel Arencibia Ávila 1 , Francisco Fernández Periche 2 , Roberto Rodríguez Pé- rez 3 , Karel Daniel Arencibia Heredia 4 , Martha Lucía Solano 5 1 Universidad Antonio Nariño; [email protected] 2 Universidad Antonio Nariño; [email protected] 3 Universidad de Holguín; [email protected] 4 Universidad de Holguín; karelah.uho.edu.cu 5 Universidad Antonio Nariño; [email protected] Resumen El consumo energético de los refriger adores domésticos en C olombia representa el 24 % del consumo total del sector resi dencial. El presente trabajo tiene como objetivo determinar el consumo energéti co de un refrigerador doméstico en con- diciones reales de funcionamiento en Neiva-Huila. La experimentación se llevó a cabo in situ en un hogar colombiano. La medición de los parámetros eléctricos y ambientales se realizó con una inte rfac e desarrollada en Arduino UNO, siendo validadas con un analizador de redes marca Fluke 1730. Los resultados ev iden- cian que el consumo energético en cond iciones operativas reales, se incrementa como promedio en 1,95 kWh/día comparado con el valor declarado en la eti- queta energética. 275 Introducción En Colombia el mayor consumo eléctrico doméstico se localiza en los crecientes estratos 1, 2 y 3, y es a su vez, donde se concentra más del 80 % de la población colombiana. (Cabello et al.,2022). Según la revisión de fuentes oficiales p ublicadas por instituciones del gobierno y la literatura ci entífica, el consumo final de l a energía de la refrigeració n en el sector residencial en los último s años, s e encuentra e ntre el 24 y el 48 %. (UPME, 2018) De acuerdo c on la Encuesta de Calida d de Vida, 2019, el 80,7 % de hogares cuenta n con refrigeradores. En el área urbana la te nenci a al canza el 86,4% y en áre a rural el 62,2%. Del total de ho gares con neve ra, el (55,3%) tienen una de tamaño median o, mientras que ca si la terc era par te (34,1%) i ndicaron que l a nevera era de t amaño pequeño. La edad promedio nacional oscila entre 6 y 8 años. (DANE, 2021 ) Geppert y Stamminger, 2013, revelaron en un estudio experimental que la tem- peratura ambiente es responsable de la mayor parte del consumo de energía de un refrigerador doméstico. Otro estudio experimental del comportamiento de compresores domésticos utilizados en los refrigeradores domésticos en condi- ciones reales de funcionamiento mostró una pérdida de capacidad frigorífica por encima del 15 % sin subenfriamiento. (Arencibia y Tricio 2014). Al revisar la literatura internacional se puede apreciar que son aún limita dos los estudios del comportamiento de los refr igeradores domésticos en climas tropi- cales, y que se hacen necesarios méto dos de pruebas más eficaces. Teniendo en cuenta que el 63 % de la geografía colombiana predomina el clima tropical, y que más del 20 % del consumo residencial se concentra en los refrige- radores domésticos, urge desarrollar investigaciones en este campo con el obje- tivo de determinar los valores de cons umo energético real de estos equipos. Materiales y métodos El refrigerador de estudio se encuentra ubicado exactamente donde original- mente los coloca el dueño en su hogar. El sistema de adquisición de datos está dispuesto y soportado con tecnología Arduin o, como se muestra en la Fig. 1, con la instrumentación adecuada en la s ubicaciones desead as. El sistema de 276 adquisición de datos digitales incluye, la temperatura ambiente y humedad re- lativa en la zona de condensación del refrigerador con cámara termográfica y termo-higrómetro. La determinación de lo s parámetros eléctric os como tensión eléctrica, intensidad de corriente, factor de potencia se realiza con el analizador de redes marca Fluke 1730. Las mediciones de las temp eratura ambiente y hu- medad relativa se toman en los hor arios siguientes: en el h orario de la mañana entre 8:30 y 9:30 AM, en el horario del mediodía entre 1 2:00 M y 1:00 PM y en la noche entre las 8:30 y 9:30 PM. Figura 1. Esquema del montaje del A rduino. Fuente: El aboración pr opia. Resultados y discusión La medición de la temperatura ambiente y la humedad relati va promedio fue de 35°C y 52% respectivamente. Normalmen te los valores de consumo energía de los refrigeradores domésticos son medidos para valores de entre 25 y 32 °C de temperatura ambiente. El valor de la intensidad de corriente decla rado por el fabricante es de 1,2A, sin embargo, el registrado en la condición real de funcionamiento fue de 1,87A. L a p o t e n c i a a c t i v a y r e a c t i v a s e c o m p ortó por encima de los valores normal- mente definidos, incidiendo directamente en el incremento del consumo ener- gético. En el siguiente gráfico se muestra el co mportamiento de la temperatura y con- sumo de energía de refrig erador caso de estudio. 277 Gráfico 1. Comportamientos de la Tem p eratura en una seman a y Consumo Energético en un día. Fuente: El aboración pr opia. Conclusiones Los resultados evidencian que el consum o energético en condiciones operativas reales, se incrementa como promedio en 1,95 kWh/día comparado con el valor declarado en la etiqueta energética. EL refrigerador doméstico estudiado cuen ta con tecnología inverter, no obs- tante, su potencia eléctrica consumida se encuentra por enci ma de la declarada en la etiqueta energética, debido pro bable mente a la influencia de las condicio- nes de operación reales en la que se desempeña. Agradecimientos A la Universidad Antonio Nariño y al Tecnoparque SENA por su apoyo en la entrega de recursos y diseño electrónico pa ra el desarrollo del sistema indicado. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Juan José Cabello Eras (2022). 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Información tecnológica 25 (2): 103-10. https://doi.org/10.406 7/S0718- 0764201400 0200012 279 DESARROLLO DE ANDAMIOS DE LIGNINA/PCL MEDIANTE ELECTROHIL ADO CON POTENCIAL APLICACIÓN EN INGENIERÍA TISULAR Arath A. Rodríguez-Aguayo 1 *, J. F. Rubio-Valle2, G. M. Estrada -Villegas3, J.E. Martin-Alfonso2 1 Tecnológico de Monterrey; Escuela de In geniería y Ciencias, Mo nterrey 64849, México 2 Pro 2 TecS – Centro de investigación en Tecnología de Productos y Procesos. Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales. Universidad de Hu elva. ETSI. Campus de “El Carmen”. Huelva 21071, España 3 CONACYT- CIQA- Centro de Investigación en Química Aplic ada, Apodaca 666 28, México. *E-mail de Correspondencia: [email protected] Resumen En este trabajo se desarrollaron and amios de Lignina/Policaprolactona me- diante electrohilado, los cuales tienen u na potencial aplicación en el campo de la regeneración de tejidos. Se obtuvieron diversas nanoestructuras a partir de disoluciones que contenían un 10, 20, 30 y 40 % en peso de lignina Kraft (AKL) y policaprolactona (PCL) en distintos radios de 100:0 hasta l legar a un 95:5 en una mezcla de N,N-dimetilformamida/cloroformo. Las disoluciones se caracte- rizaron fisicoquímicamente a partir de medidas de viscosidad, tensión superfi- cial y conductividad eléctrica. Por otro la do, los andamios se caracterizaron mor- fológicamente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Los 280 resultados demostraron que el uso de di ferentes concentraciones y de dife rentes radios de AKL y PCL producen diferencias significativas en las propiedades morfológicas, por lo que varios de los andamios sintetizados poseen propieda- des arquitectónicas favorables para el us o en el campo de la regeneración de tejido. Palabras clave: Ingeniería tisular, El ectrohilado, Andamio, Lignina, PCL. Introducción La ingeniería tisular es una ciencia mult idisciplinaria que tiene como objetivo principal regenerar funcionalmente tejid o dañado o perdido por enfermedades o traumatismos, usando distintas técnicas como la adición de células y factores de crecimiento en andamios biosintetizad os, los cuales funcionan como soporte y promueven un ambiente adecuado para la proliferación celular y así lograr regenerar nuevos tejidos u órganos (Jun et al., 2018). El desa rrollo de andamios sintetizados con propiedades importantes como fuerza mecánica adecuada, bio- compatibilidad, biodegradabilidad y propieda des arquitectónicas biomiméti- cas, han sido un desafío donde el trabaj o conjunto de espe cialistas en sectores como biotecnología, nanotecnología, biom edicina, bioquímic a, e ingeniería de materiales ha tomado enorme interés y desa rrollo en las últimas dos décadas, logrando importantes innovaciones que apun tan un futuro prometedor en la In- geniería de Tejidos (Khademhosseini & Langer, 2016). Las fibras poliméricas sintetizadas mediante electrohilado han demostrado te- ner ventajas en la eficiencia y efectivi dad en distintas áreas biomédicas inclu- yendo la regeneración de tejido, con esta técnica es posible obtener fibras con diámetros que van de las sub-micras a lo s nanómetros, en e ste rango el compor- tamiento del material tiene característica s únicas, como lo es una alta relación del área superficial conforme al volumen, flexib ilidad, alta porosidad e interco- nectividad, además de rendimientos mecánicos superiores a escala no nanomé- trica, y por su naturaleza biopolimérica el impacto ambiental en el proceso de manufactura es menor (Deeraj et.al, 2021). El e quipo de electrohilado o “elec- trospinning” compuesto principalmente por una bomba de flujo conectad o a un capilar y a una fuente de poder eléctrica, además de un plato colector, consiste 281 básicamente en un estirami ento coaxial de una solución viscoelástica, la cua l mediante un voltaje elevado (10-40KV) crea una diferencia de potencial entre el colector y la punta del capilar, al alcanza r el voltaje crítico, el equilibrio de fuer- zas repulsivas se rompe por las fuerzas el ectroest áticas venciendo la tensión su- perficial de la gota desplegada del cap ilar, y así la disolución es expulsada me- diante el llamado “cono de Taylor” hacia el plato colector, el solvente es evapo- rado debido al ambiente controlado del equipo, y el producto final es una pelí- cula delgada con arquitectura mimética a la matriz extracelular (ECM) (Long et al., 2018). El objetivo del proyecto fue desarrollar membranas nanoestructura- das de Lignina Kraft (AKL), dopada s en pequeñas cantidade s con Policaprolac- tona (PCL), para mejorar su estabilidad du rante el electrohila do. La Lignina es un biopolímero natural renovable que ti ene propiedades antioxidantes, biocom- patibles y biodegradables, con una natur aleza amorfa y grupos funcionales (OH-) lo cual puede garantizar una mejor función con PCL el cual es un poliéster sintético semicristalino y biodegradable con propiedades mecánicas capaces de soportar una amplia variedad de lí neas celulares (Salami et al., 2017). Las pro- piedades de las disoluciones de AKL/PCL fueron evaluados mediante ensayos de viscosidad, conductividad eléctrica y tensión superficial, además la c aracte- rización morfológica y funcional de las nanoestructuras fueron obtenidas para comprobar el potencial uso de la nanofibra en el campo biomédico de la regene - ración tisular. Materiales y métodos La metodología consistió en la preparación de disoluciones biopoliméricas hí- bridas a 10, 20, 30 y 40 % en peso de Lignina Kraft (AKL) y Policaprolactona (PCL) en distintos radios de 100:0 hasta 95:5 en u na mezcla de N,N -dimetilfor- mamida/cloroformo, posteriormente las di soluciones se sometieron a ensayos de viscosidad, conductividad eléctrica y tensión superficial, y las nanofibras electrohiladas se caracterizaron morfológicamente. El resume n metodológico es presentado en la figura 1. 288 Alemania) al 1% y aplicar tratamiento ultrasónico con una amplitud del 80% durante 20 minutos con una punta de ultrasonido de la marca TOPSONICS, mo- delo UP400. Caracterización de nanopartículas. Los espectros de absorción en el infrarrojo se han obtenido en un equipo de la marca SHIMADZU, modelo IR Prestige 21 que opera mediante la técnica de transformada de Fourier. Los espectros se han obtenido mediante reflexión total atenuada y se han regi strado en todos los casos entre 4000 y 500 cm-1. Los d i f r a c t o g r a m a s d e r a y o s X s e h a n o b t e n i d o e n u n e q u i p o d e l a m a r c a S H I - MADZU, modelo XRD-7000. Se ha empleado la radiación K Ƚ del cobre (longitud de onda = 1,5406 Å) siendo la tensión y corriente de la fuente de 30 kV y 30 mA, respectivamente. El tamaño (diámetr o hidrodinámico) y distribución del ta- maño de las partículas se determinó utiliz ando la técnica de dispersión dinámica de la luz utilizando un medidor de tamaño de partículas de la marca Malvern, modelo Zetasizer Nano ZS. Se utilizó un micro scopio electrónico de barrido (SEM) de la marca Tescan Vega, mo delo Mira 3 a 25 kV para medir el tamaño, forma y distribución de las partícula s, además se utilizó un detector de electro- nes transmitidos (ESTEM) y Microscopía de fuerza atómica. Resultados y discusión La síntesis de las nanopa rtículas de óxid o de hierro, utilizando como precurso- res sales de hierro y ácido cítrico, dio como resultado nanopartículas de magne- tita dispersas en agua. Esto se pudo comprobar mediante difracción de rayos X al comprobar que sus picos de difracción se corresponden con los índices de Miller corres pondientes a magnetita con estr uctura cristalina de espinela inversa (Ficha ISCD # 029129) (Ilustración 1A). Ad emás se pudo comprobar el anclaje del hierro con el oxígeno del grupo carbo xilo del ácido cítrico mediante FTIR (Ilustración 1B). Luego de la encapsul ación con quitosano de las NPm no se puede identificar los picos de la magn etita por DRX debido a que el espectro amorfo del quitosano apantalla el resto de las señales, sin embargo por FTIR se puede apreciar la presencia de la banda característica de las nanopartículas y otros grupos funcionales del quitosano. 289 Ilustración 1. A ) Di af ractogramas de las NPm de l quitosano y de las nano-cápsulas de NPm/Q. B) Espectros FTIR de las NPm, del quitosano y de las NPm/Q. C) Distribución de tamaño de partícul as para NPm. D) Dist ribución de tamaño de partículas para NPm/Q . Fuente: (elaboración propia). Se determinó la distribución de tamaño de las partículas por dispersión diná- m i ca de l a l u z y s e o b t uv o u n d iá me t r o hidrodinámico promedio para NPm de 35.88 nm con una d esviación estándar de 0.40 nm y un índice de polidispersidad de 0.36. Para las na nocápsulas se obtu vo un diámetro hidrodinámico promedio de 167.7 nm con una desviación estándar de 5.5 nm y un índice de polidispersi- dad de 0.34 (Ilustración 1 C y D). Median te varias técnicas microscópicas se ob- servaron nano-cápsulas esfér icas con un tamaño promed io de 124.43 nm carga- das con nanopartículas de magnetit a con un tamaño promedio de 53 nm obte- nido mediante AFM. 290 Ilustración 2. A) Imágen de SE M de NPm/Q, B) Imágen de ESTE M NPm/Q, C) Imá- gen de AFM, modo Tappin g NPm/Q, D) Imágen de AFM, modo No Contacto NPm. Fuente: (elabo ración propia). Conclusiones Las nanopartículas de óxido de hierro , constituidas principalmente por magne- tita, se sinteti zan mediante un procedimie nto de coprecipitación y se encapsulan con éxito en quitosano con fabricación as istida por ultrasonido. Se obtuvo una dispersión estable de nanocompuestos mag néticos en medio acuoso. El nano- compuesto se caracterizó por una amplia gama de técnicas, que comprueban la incorporación efectiva de las NPm en na nocápsulas de quitosano, con una dis- tribución amplia de tamaño menor de 20 0nm principalmente. E sto último y la biocompatibilidad de los compuestos ut ilizado s hace a NPm/Q un excelente candidato para aplicaciones biomédicas como sistemas de administración de fármacos y de terapias contra el cáncer combinadas con hipertermia magnética. Agradecimientos Proyecto PN211LH008-001 del Programa Nacional de Nan ociencia y Nanotec- nología y al proyecto 18-53-34007 de la Fundación Rusa de Investigación Básica. 291 Referencias bibliográficas Kumar, C. S. and F. Mohammad (2 011). "Magnetic nanomaterials for hyperther- mia-based therapy and controlled drug delivery." Advanced drug delivery re- views 63(9): 789-8 08. Mohammad Khaledian, Mohamma l Sadegh, Nourbakhsh, Reza Saber, Hadi Hashemzadeh and M. H . Darvishi (2020). "Preparation and ev aluation of Doxo- rubicin loaded PLA-PEG-FA copolymer co ntaining superparamagnetic iron ox- ide nanoparticles (SPIONs) for cancer trea tment: combination therapy with hy- perthermia and chemotherapy." International Journal of Nanomedicine 15: 6167- 6182. Salmanian, G., S. Hassanzadeh-Tab rizi and N. Koupaei (2021). "Magnetic chitosan nanocomposites for simultaneous hypertherm ia and drug delivery applications: A review." International Journal of Biological Macromolecules. 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Bukre- eva 2,3 , Yorexis González Alfaro 1, * 1 Centro de Estudios Avanzados de Cuba (CEA), CITMA, La Lisa, 17100 La Habana, Cuba. 2 N a tional Research Cen ter “Kurch atov Institute”, 1 23182, Russia, Moscow, 1 , Akademika Kurcha tova pl. 3 A.V.Shubnikov Institute of Crystallography FSRC «Crystallogr aphy and Phot onics» RAS, 119333, Russia, Moscow , Le ninsky pr., 59 E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Varios procedimientos han sido utilizados para liberar fármacos dentro del ce- rebro mediante vías de acceso directas y procedimientos invasivos; sin embargo, hoy día se investiga en l os métodos de encapsulación como una alternativa me- nos invasiva, utilizando sistemas polimér icos para llevar a cabo de forma con- trolada el proceso de liberación de principios activos en un tiempo y zona deter- minada. Es por esta razón, que se diseñó un vehículo para la libera ción contro- lada de fármacos direcciona lizado hacia el tratamient o de enfermedades neuro- degenerativas, donde s e encapsuló el marcador fluorescente 4',6-diamidino-2- fenilindol (DAPI) utilizando el polímero Poli- ɂ -caprolactona (PCL) a través del método de doble emulsión. 293 La caracterización de las cápsulas por analizador de partículas SALD 7 101, mos- tró una distribución homogénea del tama ño de las cápsulas con dimensiones promedio de 240 nm, aproximadamente. Los r esultados obtenidos por Micros- copía Electrónica de Barrido y por Mic roscopía de Fuerza Atómica; mostraron cápsulas de diferentes tamaños con form a esférica. Mediante la Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) se apreciaron l as señales corres- pondientes a los grupos funcionales característicos del polímero PCL. Las cáp- sulas obtenidas se analizaron por Micros copía de Barrido Láser Confocal donde se comprobó la internalización del fluorófo ro en la cápsula polimérica. Se realizó un análisis de degradación del polímer o que conforman las cápsulas, mediante la variación del pH del medio dura nte 30 días. Keywords: Vehículo; fluoróforo; encapsulación. Introducción Uno de los principal es padecimi entos que han alc anzado r eleva ncia a nivel mundial son aquellos que afecta n al Si stema Nervioso Centr al (SNC), con la pres encia de glioblastomas y otros trastornos cerebrale s; sin embargo, el acces o a l a zona dañada se dificulta cada vez más debido a l a pres enci a de diversas barreras que presenta el SNC que lo protegen del ambiente ; así como la resp uesta i nmunológica adversa que han manif estado determi nados pacie ntes some tidos a in tervenciones quirúrgicas. Es por est a razón que s e hace necesario el suminis tro de f ármacos al cerebro m e- diante un vehículo con u n tamaño in ferior a los receptores qu e presen tan dichas barreras ( menor de 300 nm), con el objetivo de ser inter nalizados y transp ortados con facilidad haci a la regi ón af ectada. Difer entes estudio s han demo strado que la encapsulación polimérica de agentes activos que faciliten su paso haci a el cer ebro, es una vía favorable y menos i nvasiva qu e a tr avés de intervenciones quirúrgicas, logrando actuar como un sistema de li bera ción controlada en el sitio requerido, evi- tando de esta form a una respu esta inmunoló gica no de seada. En esta investigación se diseñó un vehícu lo, con el objetivo de ser utilizado para la liberación controlada de fármacos en el tratamiento de enfermedades neuro- degenerativas. Para ello, se describe el proceso de obtención de las cápsulas po- liméricas de Poli- ɂ -caprolactona (PCL) empleando el marcador fluorescente 4 ',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) como agente encapsulado. 294 Materiales y métodos Materiales Poli- ɂ -caprolactona (80 000 PM) (Shapelock); 4 ',6-diamidino-2-fenilindol, DAPI (Merck); Agua Ult rapura; Diclorometano (DCM) (Sigma-Aldrich); Poli vinilal- cohol (PVA) (BDH Chemicals); Span 20 (Riedel-de-Haën™); Ácido clorhídrico (HCl) (1M). Obtención de las cápsulas poliméricas. Para llevar a cabo la síntesis de las cá psulas poliméricas se prepararon previa- mente las soluciones correspondientes a la Fase Orgánica y la Fase Acuosa. Para la preparación de la Fase Orgánica se disolvieron 50 mg d e PCL en 25 ml de DCM mediante agitación magnética duran te 1 hora (Solución A). Además, se disolvieron 15 mg del marcador DAPI en 0. 5 ml de Span 20 hasta alcanzar com- pleta disolución, luego se añadió la solución obtenida a la Solución A y se disol- vió por agitación mecánica durante una hora. Para la preparación de la Fase Acuosa se procedió a disolver 100 mg de PVA en 50 ml de agua ultrapura, me- diante agitación a 500 rpm hasta lograr completa disolución. Posteriormente, se añadió la Fase Orgánica sobre la Fase Acuosa bajo agitación de 10 000- 15 000 rpm en el Ultraturrax durante 30 minuto s. Se dejó reposar un tiempo hasta pre- cipitación completa y luego, se realizó la purif icación y secado de las cápsulas. Caracterización de las cápsulas poliméricas obtenidas La morfología de las cápsulas poliméricas fueron analizadas en el por Microsco- pio Electrónico de Barrido, en un m icroscopio TESCAN MIRA TC a 5 kV. Se utilizó un Microscopio de Fuerza Atóm ica Espectra NT-MDT, en modo Tap- ping, para determinar el tamaño y la morfología de las cápsulas. Se empleó un analizador de partículas SALD 7101 perten eciente a Shimadzu, para la medición del tamaño de partícula. Se reconstituye ron 10 mg de partículas en 1mL agua ultrapura ayudada por un sonicador Hielsher UP400S, (400 W y 24 KHz-70% de frecuencia). Las cápsulas se visualizar on en el Microscopio de Barrido Láser Confocal Olimpus FV1000 IX81. Se realiz ó un análisis estruc tural y se determi- naron grupos funcionales mediante Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) en un espectrómetro Sh imadzu, en la región infrarroja de 600- 295 4000 cm -1 . pH metro. Error ≤ 0,02 unidades de pH a 25°C. Mettler Toledo. Es- paña. Influencia de la variación del pH del medio en la morfología de las cápsulas de PCL Para observar los cambios morfológicos de las cápsulas poli méricas en diferen- tes pH de disolución, se empleó el Micros copio Electrónico de Barrido, TESCAN MIRA TC a 5 kV. Las cápsulas se disp ersaron en solución acuosa durante 30 días, con un valor inicial de pH= 6,50. Pa ra realizar el ensayo, se adicionó una alícuota de 0,2 ml de HCl a la solución con las cápsulas poliméricas y se medió el pH. Este procedimiento se repitió transcur ridos 5, 10 y 30 días después de la primera medición. Finalmente, las cápsulas fueron recubiertas con una capa del- gada de 15nm de espesor de oro (Au) y analizadas mediante la técnica de Mi- croscopía Electrónica de Barrido. Resultados y discusión El producto de la síntesis fue analiz ado por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM); donde se observaron cápsulas con una morfología esférica homogénea y un diámetro promedio de 250 nm, aproximadamente; determinado por las con- diciones en que se llevó a cabo el método de síntesis utilizado. En la Figura 1 a) y b) se muestran las imágenes obtenidas por SEM de las cápsulas poliméricas. El análisis realizado con el Microscopio de Barrido Láser Confoc al evidenció que el fluoróforo empleado como medio de marcaj e, se encuentra encapsul ado en la esfera polimérica (Figura 1 c ). Esta imagen corrobo ra que el método de encapsulación uti- lizado es correcto para la aplicación plan te ada como objetivo principal de esta in- vestigación; obteniéndose u n vehícul o con propiedad es idóne as para enc apsular principios ac tivos como se muestr a en el diagrama de la Figur a 1 d). Mediante la Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), se observaron cápsulas con una morfología esférica, homogénea, con cierta rugosidad superficial y con al- tura o tamaño aproximado de 20 0 y 275 nm . E n la Figura 1 e) se muestra las imágenes obtenidas por AFM de las cápsulas poliméricas y en la Figura 1 f) se muestra un gráfico con la distribución de l a a l t u r a o t a m a ñ o p r o m e d i o d e l a s cápsulas poliméricas. 296 Figura 1. Imágenes de las cápsulas poliméricas: a) y b) Tamaño y mo rfología o btenida por SEM (Escala: 5 y 10 μm; respect ivament e), c) Imagen de Microscopía Confoc al con el fluoróforo DAPI encapsul ad o, d) Diagrama de las cápsul as, e) Tamaño y morfología obtenida por AFM (Esc ala: 500 nm) y f) Dist ribución de la altura o tamaño d e las cáp- sulas determinado por AFM. Fuente: (elabo ración propia). Figura 2. a) D istribución del tam año de p art ículas y b) Espectro infr arrojo de las cápsulas de PCL obtenid as. Fuente: (elab oración propia). 297 En la Figura 2 a) se muestra la dist ribución del tamaño de partículas por can - tidad de partí culas presentes en un volumen de la mues tra analizada. Se aprecia una distribución del tamaño de las cápsulas con dimensiones prome- dio de 240 nm, aproximadamente; sin em bargo también se observan pobla- ciones de partículas de menor tamaño alrededor de 150 nm y otras pobla cio- nes cercanas a los 350 nm; estas últimas pudiendo estar a sociadas a la aglo- meración de las cáps ulas. Al analizar los resultados obtenidos por Espectroscopia Infrarroja con Transfor- mada de Fourier (FTIR) (Figura 2 b), do nde se representa el espectro infrarrojo de las cápsulas poliméricas, se aprecian las señales caracter ísticas de la PCL junto con las señales del PVA como agente estabilizante (v OH , 3250 cm -1 ; v CH , 2942 cm -1 ; v C=O , 1645 cm -1 ; v C-H ,1420 ; ߜ ைு , 1329 cm -1 ; v C-O , 1050 y 990 cm -1 ); sin la pre- sencia de impurezas del resto de los componentes de la form ulación. Figura 3. Imágenes de las cápsulas poliméricas: a) Imagen de la c ápsula polimérica ob- tenida de la síntesis (pH= 6,50), b) Imagen a los 5 días (pH= 6,00 ), c) Ima gen a lo s 10 días (pH= 5,80) y d) Imagen a los 30 días (pH= 2,50). Fuente: (elabo ración propia). En la Figura 3 se encuentran repr esentadas las imáge nes obtenidas por Microscopía Electrónica de Barrido correspondiente a la morfología de las cápsulas poliméricas obtenidas, de acuerdo a la variación del pH del medio. La Figura 3 a) representa una de las cápsul as obtenidas de la síntesis inicialmente, pH= 6,50. Al transcurrir 5 días (pH= 6,00), se ob servó una degradación parcial de la cápsula, con la formación de pequ eños orificios (Figura 3 b); lo que puede estar indicando la lliberación del fluorófo ro. A los 10 días, también se observó 304 Agradecimientos A los profesores instructores de arte del sistema municipal de casas de cultura Báguanos por la colaboración en el proceso invest igativo. 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Universidad de Ci encias Pedagógicas “José de la Luz y Caballero”, Holguín. 305 MANTENIMIENTO CON ENFOQUE SOSTENIBLE EN LA INDUSTRIA DE TRANSFORMACIÓN DEL PLÁSTICO Márian Pérez Pérez 1 , Angel Tomás Pérez Rodríguez 2 , Estrella María d e la Paz Martínez 3 1 Departamento de Ingeniería Indust rial, Univer sidad de Holguín, Cuba. 2 Departamento de Química, Un iversidad de Holg uín, Cuba. 3 Departamento de Educación de Postgrado, Univ ersidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Cuba. E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen La industria de transformación del plást ico ha alcanzado un desarrollo tecnoló- gico significativo, sin embargo, impa cta negativamente en el medioambiente pues consume grandes cantidades de ener gía eléctrica y los desechos generados no son biodegradables, lo que influye en la sostenibilidad. Al respecto, la gestión del mantenimiento contribuye a disminuir los costos, a evitar accidentes labora- les y minimizar los impactos ambientales asociados al funcionamiento de los equipos y al consumo de energía. La presente inv estigación tiene como objetivo promover la sostenibilidad en las empr esas de transformación del plástico me- diante la construcción de un marco conc eptual para la ge stión del manteni- miento con enfoque sostenible. Los princip ales resultados se resumen en la con- cepción del modelo conceptual logránd ose que dicho proceso sea económico, social, ambiental y técnicamente sostenib le. Dicho marco puede facilitar una comprensión generalizada del mantenim iento enfocado a la sostenibilidad y 306 proporcionar una guía útil para respalda r su implementación en las empresas de transformación del plástico a través del diagnóstico, la planeación y organi- zación, la ejecución y la evaluación y mejora. Introducción El proceso de mantenimient o resulta impres cindible para el co rrecto fun cio- namiento de cualquier organ ización. Los fallos funcionales pueden ten er dis- tintas categorías de con secuencias por lo que una adecuada gestión del man- tenimiento debe proyectarse a la mejora de la seguridad , a disminuir el im- pacto negativo al medioambiente a la vez que es económicamente viable (Pé- rez Pérez, et al., 2021). La creciente compleji dad de los pro cesos industr iales, la bús queda constante de mayores ganancias y las limitaciones en la producción, exigen la imple- mentación de una política de mantenim ie nto proactiva y sostenible. En este sentido, el mantenimiento ha evolucionado desde la función reactiva, pa- sando por la preventiva, la esbelta, la ecológica, hasta el enfoque moderno en el que se considera un proceso que de be gestionarse desd e una pe rspect iva sostenible (Jasiulewicz-Kaczmarek y Dro Ă yner, 2011; Sénéchal y Trentesaux, 2020; Karuppiah, et al., 2021). Una de las industrias que más está afect ando al medioambiente y por tanto a la sostenibilidad, es la del plástico. El prin ci pal problema ambiental de este mate- rial es que no es biodegradable, por lo que tarda décadas en reincorporarse a la naturaleza (Pérez Pérez, et al., 201 9). De aquí la importancia del manteni miento con enfoque de sostenibilidad, que permi te reducir los desechos generados en estas empresas propiciando, además, un ahor ro considerable de energía. Esta investigación tiene como objetivo promov er la sos tenibilidad en las empresas de transformación del plástico mediante la construcción de un marco conceptual para la gestión del mantenimiento con enfoque sostenible. 307 Materiales y métodos Durante la investigación se emplearon di ferentes métodos: análisis y sí ntesis de la información, histórico-lógico, sistémico , inductivo-deductivo y revisión de documentos. A través del análisis de contenido, se elaboró la nube de palabras clave formada al procesar 20 conceptos en el periodo 2010-2021. Resultados y discusión Con el objetivo de analizar los diferentes conceptos y defin ir el de manteni- miento con enfoque sostenible (MeS), fu e realizado un estudio de contenido in- ductivo de las definiciones publicadas en el periodo 2010-2021 . Análisis de contenido de los conceptos de mantenimiento con enfoque soste- nible Para el análisis de frecuencia de palabr as clave, se utilizaron los programas QDA miner 6.0.5 y WordStat 8.0.38. Se analizaron 20 conceptos, generando la nube de palabras clave que se muestra en la figura 1. Figura 1. Nube de palabras clave. Fuente : elab oración propi a. Definición de mantenimiento con enfoque sostenible a partir del análisis de contenido A partir del análisis de contenido se elaboró la definición de MeS. El mismo ayuda a los investigadores a entender la definición, permitiendo un lenguaje co- mún entre la academia y la industria. Además, se representan las categorías identificadas durante el estudio realizado. En consecuencia, el mantenimiento con enfoque sostenible es definido por la autora de esta investigación como: “un conjunto de procesos interconectados, 308 basados en las dimensiones de la sos tenib ilidad (económica, social, ambiental y técnica) que permiten mantener los activos a lo largo de su c iclo de vida, garan- tizando mejoras en la seguridad, el ambiente de trabajo, la condición de los equi- pos e instalaciones y la calidad de los productos contribuyendo, ade más, a la eficiencia evidenciado en la disminución de los costos, de los desperdicios, de los flujos, del uso de los recursos y de la energía, así como de los impactos nega- tivos al ambiente, con lo que se logra la satisfacción de las partes interesad as”. Modelo conceptual para la gestión del mantenimiento con enfoque sostenible A partir del estudio realizado, se diseñó el mod elo conceptual para la gestión del proceso de mantenimiento con enfoque sostenible (GMeS) en las empresas de transformación del plástico (figura 2) . En su concepción gráfica est á repre- sentado, en el centro, el mantenimiento coincidiendo con la dimensión técnic a. El diseño se realizó en base al modelo Triple Bottom Line (TBL), considerando las dimensiones económica, social, ambiental y técnica. Figura 2. Modelo concept ual para la GMeS en las E TP. Fuente : elab oración propi a. La GMeS inicia con el diagnóstico, lo qu e posibilita determinar el estado actual y las acciones estratégicas de mejora. Co ntinúa con la planificación y organiza- ción que contribuye a la implementación de la estrategia en busca de la sosteni- bilidad de este proceso. Luego se ejecutan las actividades de mantenimiento con PLANEAR Económico Ambiental Minimización del impacto negativo Desechos Económica Perfiles, tuberías, piezas y accesorios Clientes Satisfacción de las partes interesadas externas Producción Máquinas Infraestructura adecuada Piezas de repuesto Máquinas de inyección y extrusión Equipos auxiliares Instalaciones Recursos financieros Ambiente de trabajo seguro Cultura de seguridad Personal competente Optimización de horas de trabajo Social Técnica Proceso de mantenimiento Minimización del impacto negativo Adquisición de nuevos equipos, modernización e innovaciones productividad Seguridad, y satisfacción de las partes interesadas internas EV ALUAR Y MEJORAR EJECUT AR ORGANIZAR 309 enfoque sostenible, se evalúa y mejora a tr avés de la eliminación de las desvia- ciones y las acciones de mejoras. Conclusiones A partir del análisis de contenido, se propuso la definición de mantenimiento con enfoque sostenible. Se diseñó el modelo con ceptual sustentado en los enfo- ques estratégico, integrado y sistémico de la sostenibilidad, el cual se centra en la gestión del proceso de mantenimiento que emerge como resultado de la inte- gración de sus cuatro dimensiones (econó mica, social, ambiental y técnica) para la mejora continua de este proceso. La GMeS sigue un ciclo que inicia con la preparación inicial, el diagnóstico, la pl aneación y organización, la ejecución y la evaluación y mejora. Referencias bibliográficas Jasiulewicz-Kaczmarek, M., y Dro Ă yner, P. (2 013). Social Dimension of Sustain- able Development – Safety and Ergo nomics in Maintenance Activities . Universal Access in Human-Computer Intera ction. Desi gn Methods, Tools, and Interactio n Tech- niques for inclusion . Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978- 3-642-39188- 0_19 Karuppiah, K., Sankaranarayanan, B., y Ali, S. M. (2021). O n sustainable predic- tive maintenance: Exploration of key barriers using an integrated approach. Sus- tainable Production and Consumption , 27 , 1537–1553. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.spc.2021. 03.023 Pérez Pérez, M., Rojas Batista, D. A., de la Paz Martínez, E. M., y Pérez Rodríguez, Á. T. (2019). Procedimiento para la planificación y organización del mantenimiento en fábricas de transformación de plásticos. 9na Conferencia Científica Internacional de la Universidad de Holguín. ISBN: 978- 959-7237-34- 1. https://eventos.uho.edu.cu/index.php/ccm/ccm9/paper/view/2704/1302 Pérez Pérez, M., Pérez Rodríguez, Á. T., y de l a Paz Martínez, E. M. (2021a). Contribución del mantenimiento con enfoqu e sostenible al control de la calidad 310 en la industria del plástico. Tecnología Quí mica , 41 (1), 232-251. http://scielo.sld.cu/pdf/rtq/v41n1/2224-6185- rtq-41-01-232.pdf Sénéchal, O. y Trentesa ux, D. (2019 ). A framework to help decision makers to be environmentally aware during the ma intenance of cyber physical systems. Environmental Impact Assessme nt Review, 77 , 11-22. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2019.02.007 311 A METHOD TO ESTABLISH SEAGRASS ECOSYSTEM BOUNDARIES IN GUARDALAVACA BEACH, HOLGUÍN CUBA Alexei Rueda Rueda 1 , Silvia Dotres Zúñíga 2 , Libys Martha Zúñiga Igarza 3 1 Centro de Investigaciones y Servic ios Ambientales, Holguín, Cuba 2 Departamento de constr ucciones, Universidad de Holguín, Holguín, Cuba 3 Departamento de constr ucciones, Universidad de Holguín, Holguín, Cuba Correspondence e-mail: [email protected] Abstract A method to establish seagrass ecosystem boundaries in the face of their re- moval threat is determined. Escarpment height between sandy botto m and seagrasses bottom is used for this purpose as circumstantially useful data. Pro- tected area of seagrasses is increased du e to the displacement of this de limited boundary towards mainland taking, into account the escarpment height. This boundary is that which lies offshore at the minimum depth of the seagras s pro- tection area measured from low tide, wh ich is eq uivalent to maximum depth of bathing zone measured from low ti de minus the escarpment height. Introduction In Guardalavaca beach, eastern Cuba, sea grasses are being removed in order to create a comfortable bathing zone. This causes the disappearance of im portant ecosystem services provided by them (Gr een and Short, 2003). Therefor e, the 312 need to determine a method that e stab lishes physical-geographical boundaries between seagrasses area and bathing zone, and defines the removal by restrict- ing human activities, is evident (Watson et al ., 2014). It has been observed that physical boundary between seagrasses and sandy bottom is a vertical escarp- ment of tens of centimeters in Guar dala vaca beach. The phys ical parameters of these escarpments could be exploited for benefit of seagrasses by increasing their protected area. The main objective of this article is to determine a method to establish seag rasses ecosystem boundaries in the face of th e threat of removal in Guardalavaca beach. For this purpose, the seagrass esc arpmen t height will be used as a cir- cumstantially useful data for delimitation of these ecosystems. Materials and methods The zoni ng and c harac terization of se agrass r emoval , was don e through t he literature; this information wa s completed with field observations and support of Tides 2.35.0 applicat ion. The esca rpment height was measured at maxim um depth of the bathing zone (130 ± 30cm a bove sandy bo ttom) with respe ct to the mean low ti de in the winter season. Sa mpli ng was random with a density of 5m. The arithmetic mean and coefficient of variatio n of the escarpment hei ght were de termine d. The chi-s quared dist ribution was used for measure the goodness of fit. Figure 1. Real and virtual profi les (continuous an d dashed l ines, respectively ), before and after removal. Source: Authors 313 When seagrasses are removed, the bathing zone increases and the seagrasses area decreases. In this process , the real sandy profile expands seaward alo ng the line of virtual sandy profile, while the re al seagrass profile retreats seaward and becomes a virtual profile. The removal of the grasses also causes the escarpment to move seaward (Fig. 1). The seagrass bottom can uplift through a process called elevation. However, the elevation has an upper limit that cannot be exceeded due to the hydrodynamism (Boudouresque et al ., 2012). From the elevation process, a zoning of submerged beach is established: (1) zone without seagrasses, closest to the coast; (2) seagr ass no-elevation zone, where the upper limit prevents elevation and; (3 ) zone with seagrass elevation, where the seagrass bottom is free to uplift becau se it is below the upper limit (fig. 2). The sandy profile is represented by th e universal beach profile equation: y = Ax 2/3 (1) (Dean, 1977) which will be established as the equation of sandy profile (1) (fig. 2), where the variable (y) is the depth at a distance (x ) from the coastline and A is a geo metric parameter. Starting from the previous equation (1 ), the following seagrass profile equation is proposed (fig. 2): y = Ax 2/3 – D(x) (2) This equation (2) is the upward translation of the sandy profile. Subtracting the equation (2) from the equation (1) gives the following equation: y A = D(x) (3) This is the escarpment height (y A ) equation (3) valid for the zone with seagrass elevation [x > x 1 ]. According to this equation, for small distances close to x 1 Lim D(x) = Constant x ĺ x 1 320 Figura 3. Distribución de lo s grupos de fitoplasm as, por provincias en la región oriental de C uba. Conclusiones Se detectó e identificó la presencia de fito plasmas asociados al cultivo de la soya en todas las provincias orientales. El patosistema fitoplasma-s oya está caracteri- zado por su distribución en todas las prov incias en estudio, y por la amplia di- versidad de fitoplasmas asociados al cultivo. Referencias bibliográficas Doyle, J. J. y Doyle J. L. (1990). Isol ation of plant DNA from fresh tissue. Fo- cus.12: 13-15. Gundersen, D. y Lee I. M. (1996). Ultra sensitive detection of phytoplas mas by nested PCR assay using two universal pri mer pairs. Phytopathology Mediterra- nean. 35:144-51. Hartman, G., Pawlowski, M., Herman, T., Eastburn, D. (2016). Organically grown soybean production in the USA: Constraints and management of patho- gens and insect pests. Agronomy. 6: 1-18. Lee, I. M., Gundersen-Rindal D. E., Davis R. E., Bartoszyk I. M. (1998). Revised classification scheme of phytoplasma based on RFLP analys is of 16S rRNA and ribosomal protein gene sequences. Int. J. Syst. Bacteriology. 48: 1153-1169. 321 Lee, M. E., Lee I. M., Luk aesko L. A., Heimann M. F., Oplinger E. S., Grau C. R. (1998). R16SrVI (clover proliferation gr oup) and R16SrI (Aster yellow group) phytoplasmas are associated whit soybe an in Wisconsin. P hytopatology, Saint Paul. 88: S116. Mollov, D., Chilvers M. I., Jacobs J. L. ( 2014). First report of aster ye llows phyto- plasma in soybean in Michigan. Plant Disease . 98: 1578. Pereira, C. B.T y Bedendo I. P. (2017). A ‘Candidatus phytoplama ast eris’ (l6Srl group) phytoplasma associated with dela yed maturity in soybean plant s in Bra- zil. Australasian Plant Pathology Society Inc. 12 (1): 50. Zamharir, G. M. y Aldaghi M. (2018). First report of a 'Candidatus Phytop lasma trifolii'-related strain associated with soybean bud proliferation and seed pod abortion in Iran. New Disease Reports. 37: 15. 322 THE SOCIAL RELEVANCE OF SCIENCE- TECHNOLOGY-SOCIETY IN THE POSTGRADUATE TRAINING OF THE HEALTH PROFESSIONAL IN HOLGUÍN Andria Torres Guerra 1* , Elianis Ocaña Samada 2 , Edilio Reynaldo Gabriel Aguilera 3 , Carmen Ramos Pupo 4 1 Holguín University of Medical Sciences, Holguin, Cuba 2 Provincial Dir ectorate of Heal t h. Provincial Co uncil of Scientific Societies of Ho lguín, Cuba 3 Holguín University of Medical Sciences, Holguin, Cuba 4 Holguín University of Medical Sciences, Holguin, Cuba *Correspondence e-mail: [email protected] Abstract Science, technology and society studies in Cuba acquire a public relevance of the first magnitude in a complex social contex t in the orientation of its development and technological sovereignty, issues that go bey ond the academic sphere to be - come the focus of attention and inter est of society as a whole. The objective is to establish the social relevance of Science- Technology-Society in the continuous postgraduate training of professionals at the University of Medical Sciences in Holguín, which influences new ways of acti ng in the training and care processes. The documentary analysis, the survey and the cross-impact matrix provided the information to assess the need for continuo us training from this perspective. The proposed actions contributed to the development of the scientific- 323 technological and humanistic culture in the field of health from the continuous preparation of the professional; to genera te collaboration in the solution of social problems and the socialization of research results from publi cations in journals of impact. Introduction Universities as institutions emerge as fu nctional responses to different social needs, and t ogether with research centers play a key role in the ge neration of wealth based on innovation as a learni ng process, introducing new knowledge or combining existing knowledge to ge nerate new competences, increasing in- terest in the determinants, characteristics and consequences of innovation pro- cesses and endogenous technological change by stimulating local or national creativity. Health, like any human process, is an e ssentially social process, in which the degree of intervention of conscious activity by the various social actors in the process of collective and indivi dual health changes. Theref ore, in the cas e of the health sector, given the complexity of th e object, the variety of levels of organi- zation, the social need for its services, the growing number of technological means for carrying out diagnoses and treatments, require an integrated and transdisciplinary vision in order to prov ide solutions to the multiple problems that arise in social practice. A preliminary diagnosis was carried out and con trasted with the analysis of in- formation on science, technology and inno vation at the University of Medical Sciences, which revealed a deficient ma nagement of inform ation for scientific and technological research and the socialization of its results, which influences the low rates of publications in impact journals, with few proposals for projects and research to be presented for awards, to m ention only the most significant. If we add to this the inter-institutional mobility of human capital and the conse- quent flows of knowledge, the interaction of multiple actors, the intangible fac- tors and effects (learning, informal link s, knowledge transfer) and specific sci- entific and technological trajectories, among othe rs. Thus, to enhance a more en- gaged vision of the complexity of scie ntific and technological practice; to 324 develop the "thinking capacity" in professi onals about the decisive role and the enormous impacts of knowledge, science, technology and innovation in today's society, and certainly in the future. The aim of the study is to establish the social relevance of Science-Technology- Society in the postgraduate training of pr ofessionals at the University of Medical Sciences in Holguín, which will influenc e new ways of acting in the training and care processes. Materials and methods Documentary analysis, the survey and the cross-impact mat rix were used as a method that provided information to ass ess the need for STS training in profes- sionals of the University Of Medical Scie nces Of Holguín. Th e interviews with key informants, as well as the review of research works on Social Problems of Science and Technology (PSCT) from 20 18 to December 2021 , showed the prev- alence of the interpretation of science fr om specialization, the absence or poor integrative analysis of the impact of S cience and Technology on society with the implications that this generates to achiev e institutional technological leadership. Results and discussion In the contemporary conception of s cience and technology, the essentially hu- man dimension has been significant, an aspect that is present in any scientific or technical event: in the elaboration of a new theory, in the scientific polemic be- tween alternative theori es, in the desi gn and manufacture of organizational technologies, etc. In a society such as Cuba's, this probl em is approached from the social dimen- sion of science because rese arch is carried out through projects, centers or hu- man groups whose purpose is not o nly to theoretically construct a vision of the problem, but also to prov ide an alternative response th at can transform this so- cial problem by implementing the solution to these problems in an integrated manner. 325 The way to f avors this new and committed vision of human health is related to the very understanding of health sc iences and t echnologies and their commit- ment to the social fabric. To this end, it is necessary to develop a social con- science that evaluates and assumes risks and benefits, to manage the social con- trol of these processes together with a tec hnological culture in the profes sionals of the sector that allows them to be responsible actors in the process of decision- making and action, with postgraduate studies bei ng the programmers with this specific responsibility. Institutional management is presen ted as a regu latory mechanism that facili- tates decision-making in compliance with national scientific policy through the institution's strategic planning aimed at updating and implementing pos tgrad- uate programmers for th e different medica l specialties, simultaneously with postgraduate courses and STS workshops for changes in teaching and research categories and minimum doctoral degrees, the training courses and tr aining with science and technol ogy managers, as well as specialized conferences of sci- entific information managers, which rai se the awareness of a pplicants to the so- cial problems of science in the search for solutions that can be introduced into social practice and contribute from their socializ ation to the generalizatio n of the results achieved in response to territorial needs, modelled according to priorities and resources. Another way are the scientific events, the transfer or generalization workshop, whose objective is to promote the e xchange of generalizable experienc es be- tween issuers and receivers of technolog ies ap plicable to social practice. All these actions allow the development of the institu tion's technological leadership expressed in the improvement of the quality of life of the population and in the university's sub stantive processes. Conclusions The proposed actions contribute to the development of the scientific-technolog- ical and humanistic culture in the field of health , from the preparation of teach- ers by refocusing their own disciplines, specialties and sub-specialties; reinter- preting the object of their profession, by appropriating knowledge, skills and the 326 values that should preside over medical activity. It also generates collaboration in the solution of social problems and stimulates the socialization of research results through the appropria te publication of the results. The opinions and evaluations expressed in surve ys and exchanges with the par- ticipants showed that the actions favo rs the continuous improvement of re- search and teaching activities. Bibliographic references Morales Suárez, IR. (2019) Science and i nnovation as a strategic component for the fulfilment of health programmes. Journal of Scientific Information for Health Management. INFODIR; (31):1-11. Retrieved from: http://revinfodir.sld.cu/index.php/infodir/article/view/694 Torres Guerra A. (2019). The role of the cu rrent Cuban university and its influence on social development. Rev. CCM, 23 (2): 1-4. Retrieved at: http://www.revcocmed.sld.cu/index.php/cocmed /article/view/3272/1419 Torres Guerra A, Esteva Paredes J, Gab rie l Aguilera ER, Stuart Bruce MV, Carcassés Sánchez TL (2020) Science-Technology-Society education for postgraduate training at the University of Medical Sciences Holguín. Rev. CCM, 24 (2):4-25. Retrieved from: http://revcocmed.sld.cu/index.php/cocmed/article/view/3511 327 CARACTERIZACIÓN DE LAS PACIENTES CON ALTERACIONES COLPOSCÓ PICAS ATENDIDAS EN CONSULTA PATOLOGÍA BENIGNA DE CUELLO UTERINO Juan Pablo Martínez Nocedo 1 , Dailin Frigman Sotelo 1 , Mayelin Silva Rivero 2 , Yodalis Barberán Durán 1 , Surina Sera Velázquez 3 , Carlos Alberto Trinchet Varela 4 1 Hospital General Universitario V. I. Lenin, Holguín, Holguín 80100, Cuba 2 Hospital Fermín Valdés Domínguez, Holguín, Cuba 3 Centro Oftalmológico de Holguín, Cuba 4 Centro de Estudios CAD/CAM, Univ ersidad de Holguín, Cuba Resumen Las consultas de patología benigna de cérvix permiten pesquisar a pacientes asintomáticas. El objetivo de est e estudi o es caracterizar las pacientes con alte- raciones colposcópicas atendidas en esta consulta del Hospital Fermín Valdés Domínguez, Holguín, febrero-diciembre/2 019. Se realizó un estudio de cohorte cuyo univer so estuvo constituido por 554 pacientes asintomáticas a las que se les realizó interrogatorio, examen físico y colposcópico, la muestra fueron 180 pacientes portadoras de lesiones, las variables estudiadas fu eron: edad, menar- quia, inicio del coito, n úmero de pareja s sexuales, hábitos tóxicos, res ultados colposcópicos e histológicos y procedimiento diagnóstico. Las consultas de 328 patología benigna de cuello uterino, son instrumentos útiles para la atención de mujeres asintomáticas. Introducción La consulta de patología benigna de cé rvix permite diagnosticar lesiones en pa- cientes asintomáticas, en el Hospital F. V. Domínguez esta consulta inicio en 2018 con pesquisa a mujeres de las prov incias de Holguín y Granma. Las lesio- nes precursoras de cáncer cervicout erin o diagnosticadas precozmente permiten un tratamiento y seguimiento oportunos logrando su remisión y/o curación. La prueba citológica, sigue siendo la de primera elección para el tamizaje de le- siones pre malignas, por ser un método de detección simple, de bajo costo y la única que se ha utilizado en grupos pobl acionales grandes, sin embargo los re- sultados anormales obtenidos por la citología deben ser confirmados por medios diagnósticos más específicos como son la colposcopia y la biopsia para brindar resultados seguros y proseguir un tratamiento adecuado. Materiales y métodos Se realizó un estudio de cohorte en paci entes atendidas en la consulta de Pato- logía Benigna del Hospital Fermín Valdés Domínguez de Holguín, desde fe- brero a diciembre del 2019. El univer so estuvo constituido por 554 pac ientes atendidas en el periodo de estudio, a las que se les realizó interrogatorio, examen físico y colposcópico, la muestra fueron 180 pacientes portadoras de lesiones en el cuello uterino. Las variables estudi adas fueron: edad, menarquia, inicio de l coito, número de parejas sexuales, hábito s tóxicos, resultados colposcópicos e histológicos y procedimiento diagnóstico. Por su rel evancia y acercamie nto al tema de i nvestigación fueron diseccio nados los trabajos de (Osorio P alma, R. et al., 2019) quienes examina n los factores d e riesgo en la s les iones intra epite lia les del c uello uterino, (Zamor a, R. et al., 2019) que esta- blecen la relación entre Citología, Biopsia y Colposcopía en Cáncer Cérvico Uterino. Por otra parte (Campu zano, JE y LLaguno, HA, 2021) desarrollan un seguimiento y abordaje terapéutico d e lesi ones intraepi telial es de cuello ut erino de mujeres en 329 edad fértil , atendida s en el hospi tal IE SS Ceibos en el 2019 en G uallaquil, así como (Ramírez, DC y Cajas G MC, 2021) que s e enfoca n en el virus del papilo ma humano y lesiones intr aepitelial es escamosas de cuello uterino durante un estudio de una población ec uatoriana. Finalme nte (V ergara, YF., 2022) que s e ocupa de la ef ectivi- dad de la crioterapi a y el cono leep en el tratamiento de lesio nes intraepi telial es cer- vicales en el hospital r egional de Ucall pa. Resultados y discusión La muestra fueron 180 pacientes que presentab an lesiones de cérvix (32,5%). El promedio de edades fue de 50-59 años con un total de 33.9%, seguido del de 40- 49 años en el 30%, en cuanto a la ed ad de la menarqu ía predominaron de 14-16 años (33,9%). El hábito de fumar estuvo presente en el 51,7%. Las primeras re- laciones sexuales fueron precoces ente 12-1 5 años (4 8,9%), la mayoría refi rió ha- ber tenido 10 o más parejas sexuales (52, 8%). En los resultados colposcópicos predominó el bajo grado en el 66, 22%, en cuanto a los histológicos el NIC I (52,22%) seguido del NIC II (24,45%), la ectopia estuvo presente en el 11, 12%. El procedimiento diagnóstico más utilizado fue la biopsia con ASA en el 57,23%, seguido de la biopsia por ponche en el 27,77%. Figura 1. Número de parejas sexuales. Fuente: Autores. 46,50% 30,80% 22,70% 12,80% 34,40% 52,80% Menos de 3 3 a 9 10 y más Número de parejas sexuales Pacientes sanas Pacientes enfermas 336 Figura 2. Factores de riesgos para las lesiones intraepit eliales. Fuente: autor es. Las enfermedades de transmisión sexual (F igura 3) con bajo índice (4 %), ante- cedentes de trichomonas (2,4 %) y gardene llas solo (1,6 %), esto es subjetivo por- que las pacientes en muchas ocasiones om iten haber padecido alguna infección. Figura 3. Infecciones de transmisión sexual. Fuente: autor es. 337 Al comparar la relación citocolpohistológ ica (Figura 4) del diagnóstico inicial de las pacientes en estudio observamos que de 97 pacientes con NIC I a la cit ología fueron positivas 63 (64.9 %) y a la colp oscopia 68(70.1%), las cuales fueron biop- siadas obteniendo una p ositividad en 45 pacient es (46.3 %). En cuanto a la NIC II 64 de las pacientes (8 0%) fueron positivas a la citología y un (71.3%). Las pa- cientes con neoplasia intraepitelial cervical III y el carcinoma in situ fueron en el 100% positivas a la ci tología, colposcopia e histología, dem ostrando una exce- lente correlación citocolpohistológica. La conización por ASA fue el tratamiento más aplicado con mejores resultados en el 73%, la histerectom ía total abdominal se realizó en el 14,9% y el tratamiento destructivo local solo en el 9,3%. Figura 4. Relación citocolpohistológica. Fuente: autor es. Conclusiones Los factores de riesgo que más influyeron en la aparición de LIE fueron: las re- laciones sexuales precoces, el hábito de fumar y el mayor número de parejas sexuales. Se demostró óptima relación citoc olpohistológica en el NIC III y en el Carcinoma In Situ. Referencias bibliográficas Hierrezuelo Rojas N, Carbó Cisneros Y (202 1). Factores de riesgo asociados a la neoplasia intraepitelial cervical en el Policlínico Ramón López Peña. Revista Cu- bana de Obstetricia y Ginecología. 2021; 47(2): 783. Mayorga-Bautista CD et al. (2021). Prev alencia de lesiones intraepiteliales de 338 alto grado en mujeres de 15-25 años con el reporte de citología de infección por el virus del papiloma humano. Gineco l Obstet Mex. 2021; 89 (12): 949-9 55. Sánchez Rincones ME (2021). Prevalencia de lesiones premal ignas y malignas del cuello uterino en mujer es entre 18 a 30 años en el instituto de salud de Buca- ramanga, Colombia, 2018-2020. [Te sis]. Universidad Autónoma de Bucara- manga Junio, 2021. Pérez Solorzano M del S (2020). Comporta miento clínico y epidemiológ ico de las neoplasias intraepiteliales de cérvix de alto grado en mu jeres mayores de 20 años manejadas en la cons ulta externa del Hospital Alemán Nicaragüense du- rante el periodo de enero 2017 a diciemb re 2020. [Tesis]. Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua-Managua. Facu ltad de Ciencias Médicas. Managua, Nicaragua, 2020. Zapana Gómez CA. (2021). Niv el de concor dancia citológica, colposcópica e his- tológica de lesiones escamosas intraepitel iales cervicales, en el preventorio del hospital Hipólito Unanue de Tacna, en el período 2018 - 2 020 [Tesis] Tacna – Perú 2021. 339 LA FORMACIÓN LABORAL DEL MÉDICO RESIDENTE EN IMAGENOLOGÍA. ESTADO DEL ARTE Yamila Cruz Cruz 1 , Laura Leticia Mendoza Tauler 2 , Prudencio Alberto Leyva Figueredo 3 , Carlos Alberto Trinchet Varela 4 1 Hospital Clínico Quirúrgico “Lucia Iñiguez” Holguín, Cuba 2 Centro de Est udios en Ciencias de la Educa ción, Universidad de Holguín, Cuba 3 Centro de Estudios para la Formación Labo ral, Universida d de Holguín, Cuba 4 Centro de Estudios CAD/C AM, Universid ad de Holguín, Cuba E-mail de correspondencia: cruzcruzya mila@gmail. com Resumen La formación laboral del médico residen te en imagenología tiene sus particula- ridades, considerando los elevados y variados conocimientos que debe adq uirir para ser capaz de interpretar las imágenes de todos los sistemas del organismo en pacientes de diversas edades. Es obj etivo de la investigación establecer el es- tado del arte respecto a la formación del residente. Se examinan las publicacio- nes más relevantes, definiendo las va riables, modelos y métodos utilizados. Introducción El residente es tan responsa ble de su formación como la entidad especializada que lo acoge. Internacionalmente no exi ste uniformidad en su preparación. Se ha identificado en ellos con frecuencia ansiedad, agotamiento físico y psicoló- gico. Existen disimiles enfoques y mo delos que caracterizan su plan de 340 preparación. Es necesario definir las pr ioridades para disponer de los funda- mentos que permitan elaborar un modelo conceptual para su formación. Materiales y métodos Se realizó una búsqueda de literatura en las bases de datos Science Direct, Medline a través de Pubmed y Google ac adémico. Se emplearon como palabras claves: desempeño, residencia médica y competencias. Se incluyeron investiga- ciones originales que evaluaron estas rela ciones publicadas en idioma inglés, es- pañol y portugués. La última búsqueda se realizó el 21 de agosto d e 2022. Se establecieron las relaciones existentes entre las investigaciones, las variables asu- midas y los métodos empleados (tabla 1). Fueron seleccionadas para su disec- ción 18 investigaciones, relevantes. Resultados y discusión (Cebriá A L, et al., 2014) investiga el estr és laboral asociado a la residencia de anestesiología como un grupo susceptible de desarrollar el Síndrome Burnout (SB). Se evidencia que el SB es una realid ad en los residentes , la importancia del descanso sistemático que puede proteger la integridad psicofísica de los residen- tes. Por su parte (Burbano et al., 2019) también estudia el SB en residentes me- diante el empleo de biomarcadores. Se identifican las condiciones laborales ad- versas como desencadenantes de estrés crón ico, razón por la cual los residentes son considerados población vulnerable . (Sánchez, Domingo A, et al., 202 0) ana- lizan la situación en la que se encuentran los profesiona les en formación, ante el estado de emergencia sanitaria por coronavirus. (Carrillo, R, et al., 2014) investigan el Bullying du rante el pre y posgrado de la formación médica. Durante estos años los residentes des pliegan su identidad profesional en valores como la ética y el humanismo. Es necesario implementar procesos que lo identifiquen y políticas contra l a intimidación, por su impacto deletéreo en su formación y desenvolvimiento social. (García de Diego, J.M; et al., 2010 ) investigan la satisfa cción del alumnado con su form ación residen cial. E sta percepc ión de los aspectos que ha 341 considerad o positivos y negati vos, según la impo rtancia que le otorga a cada elemento, está influida por sus expectat ivas y deseos previos. Dentro de los aspectos mejores valorados se en cuentran la responsabilidad progres iva, for- mación in vestigado ra , capacidad del t utor, a sí como la s atisfac ción genera l por su form ación. Por debajo del 50 % de aproba ción se ubican la fa cilidad de participa r en curs os y congres os y las posibilidades equitativas para todos los resident es. (Guardi ola, JA, et al., 20 22) examina n la forma ción y labo r asisten cial d el re- sidente de pediatría. Para la obtención de estos datos se ha empleado un for- mulario a modo de resp uesta múltiple y una opción de respuesta a bierta para recoger op iniones e inciden cias. El 54, 5 % de los res identes encuesta dos con- sidera que en su centro formativo no se cum ple correctamente el P rotocolo de Supervis ión del Residente. El p rincipal m otivo referenc iado es la sobre- carga asiste ncial. (Ocampo-Zegarra JC, et al.2013) conside ran que el psiquiatra en formación debe cumplir estándares que le permit an desa rrollar con éxito su labor pro- fesional. Determinan en s u investigació n que solo el 11 % ha realizado tra ba- jos de investiga ción diferentes a su te sis y sólo dos han publicado. Las activi- dades académicas más frecuen tes fueron los casos clín icos y exposiciones. Las atenciones en consulta externa tendieron a increment arse a lo largo de los tres años. Sólo el 37,8 % consideró estar satisfech o o muy satisfecho con la formac ión impart ida por la univ ersidad y s ólo el 40,8 % con la función d e su tutor. La mayor satisfacción se observó en relación a la sede, el ni vel aca- démico de los docentes y la formación en emergencia y hospitalización. En la Tabla 1 se de scriben las regula ridades. 342 Tabla 1. Pr incipales regula ridades ident ific adas en l as investig acione s. Autor/año Objetivo Variables Métodos y modelos Cebriá A. L., et al., 2014 Prevalencia del SB y factores determinantes, residentes de Anestesiología Descanso se- manal, carga horaria, guar- dias mensuales (GM), condicio- nes de trabajo Encuesta, Maslach Burnout Inventory, cuestionario so- ciodemográfico y labora les Alves de Lima, A. E., 2005 Desempeño del residente Habilidades y destrezas clíni- cas, capacita- ción de los do- centes Observación Zurroza-Es- trada, A. D. et al., 2009 Relación entre la personali- dad y el nivel de estrés en re- sidentes Rasgos de la personalidad, estrés Instrumentos de evaluación psicológica, cuestionario (factores de personalidad, perfil de estrés de Nowack) García de Diego, José Mª, et al., 2010 Satisfacción y expectativas del residente con su formación Expectativas y deseos pre- vios, nivel de satisfacción Cuestionario, Teoría de las Discrepancias Múltiples Artajo, J.C, Zabalza, M.D, Alcán- tara Laguna et al, 2021 Percepción de variables defi- nidas en resi- dentes de En- docrinología y Nutrición Conocimientos adquiridos, fu- turo laboral, consecuencias asistenciales y formativas Encuesta anónima a nivel nacional Fuente : Autores 343 Las variables más examinad as son : las habilidades, destreza s clínicas, cap acitación de los docen tes y supervisión d el resident e; así co mo las expec tativas, des eos pre- vios, nivel d e sati sfacción, car ga doc ente y asistencial , y frecuencia de acti vidades académicas . Predomina el emple o de la observación durant e la práctica asis tencia l, además d e las e ntrevistas, encuestas de ma nera direct a o en plataforma s informá ti- cas contrastadas con juici o de expertos. Conclusión Se enfatiza en la necesidad de desarr ollar estrategias de entrenamiento y eva- luación, unido a la capacitación de los do centes, para mejorar la calidad de su observación y apreciación. Se evidencia la necesidad de adoptar cambios desde la formación hasta la planif icación, para que se adapten a las exigencias actuales. Se establecieron las variables y criterios que permiten des arrollar un modelo conceptual propio del residente. Referencias bibliográficas Alves de Lima, A. E. Observación direct a del desempeño del residente: una prác- tica en desuso. Revista Argentina de Cardio logía, vol. 73, núm. 1, enero-febrero, 2005, pp. 39-43. Sociedad Argentina de Cardiología. Buenos Aires, Argentina. Burbano-Obando J, Sánchez JP, M era-Mamian A. Biomarcadores de estrés laboral en residentes. Revista de la Fa cultad de Ciencias de la Salud de la Universidad del Cauca. 2019; 21 (2) 24- 31. Carrillo, R. et al. Bullying durante el pre y posgrado de la formación médica Rev Invest Med Sur Mex, 2014; 2 1 (4): 172-176. Cebriá A L, et al. Síndrome de Burnout en residentes de anestesiología. An Fa- cultad Med (Univ Repúb Urug). 2014;1(2):23-30 García de Diego, J. M; et al. (2010). Pref erencias y expectativas de los médicos residentes en Andalucía. Working paper series. Instituto de Estudios Social Avanzados (IESA-CSIC). Córdova, España. Guardiola, J.A et al. Specialized health training in Pediatrics and its Specific 344 Areas; a perspective from the medical intern doctor. RevEspEduMed 2022, 2: 47- 58; doi: 10.6018/edumed.509 771. Sarmiento, A. Calidad de vida en médi cos en formación de posgrado. Persona y Bioética. 2015;19(2):29 0-302 Ocampo-Zegarra JC, et al. A survey of Ps ychiatry residents about the quality of their training as specialists. Re v Neuropsiquiatr 76 (2), 2013. Sánchez, Domingo A, et al. (2020) A nalys is of the work activity of health profes- sionals in training in the Region of Mu rcia in the face of the COVID-19 pan- demic. Rev Esp Edu Med 2020;1:11-23. 345 PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA ORGANIZACIÓN D EL SISTEMA SALARIAL Lidia-María Pérez-Vallejo 1 , Julio Hurtado-Betancourt 2 1 Dirección de Calidad, Planificación y Control, Universidad de Holguín, Holguín, Cuba 3 Universidad de Holguín, H olguín, Cuba E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen Con la finali dad de co nstruir una nu eva escala s alarial y la política que la suste nta basado en el Decreto 53/ 2021 “Organ ización del sist ema sal arial en el sistem a em- presarial e statal cubano” se diseñó u n pr ocedi miento general que cuenta con cuatro fases, 13 etapas y tres procedimie ntos específico s. Este propor ciona herramie ntas específicas para la valoració n de los cargos que i ntegran l a plantilla y con ello la restructuración de los descriptores de cargos y profes iogramas que coadyuva a ali- near los equipos de trabajo co n las m etas y visió n de la organi zación. L a organiz a- ción del si stema salari al debe co nsiderar la estruct ura organi zativa y de dir ección, el diseño y evaluació n de los pu estos de tr ab ajo y gar antizar l os princi pios de equi- dad, diferenciación, prop orcionalidad y dinámic a. Introducción El procedimiento general prop uesto perm ite la aplicación del Decreto 53/2021 del Consejo de Ministros de la República de Cuba (Consejo de Ministros, 2021). Este decreto tiene como objetivo flexib ilizar el mecanismo para establecer la 352 Materiales y métodos Se realiza un análisis bibliométrico en bases de datos de Google Académico y Dimension, para examinar las principale s investigaciones, valorando los mode- los, criterios empleados y principales r esultados. Se incluyeron investigaciones originales, que abordan esta temática, pu blicadas en idioma inglés, español y portugués. La última búsqueda se realizó el 30 de agosto de 202 2. Se establecie- ron las relaciones existentes entre las in vestigaciones, las variables asumidas y los métodos empleados. (Sánchez, 2009) considera que las listas de espera sanitaria constituyen un pro- blema cuando superan lo considerado acep table, no se trata del tamaño de la lista, sino el tiempo de espera. La princip al preocupación surge por el lado de la equidad: atender antes a quien más lo merec e. En su examen considera el origen de las preferencias implicando a médicos, especialistas, otros profesionales sa- nitarios; así como a pacientes, familia res y población general. Finalmente pre- senta un proyecto de diseño de un sistema de puntos para un servicio de cirugía general (figura 1). Figura 1. Modelo p ara el servicio de c irugía ge neral. Fuente: (Sánchez, 200 9) 353 Sobre el tema (Sampietro, 2006) se prop one en su investigación estimar y com- parar las preferencias de los ciudadanos so bre la priorización de pacientes en lista de espera para cirugía de catarata s. Los criterios seleccionados y su impor- tancia relativa fueron: incapacidad visu al (45%), limitación de las actividades (15%), limitación para trabajar (14% ), tener alguna persona que le cuide (11%), ser cuidador (8%) y probabilidad de re cuperación (7%). Existieron diferencias entre grupos en la puntuación de los criterios (figura 2). Figura 2. Importancia relativa de los criter ios. Fuente: (Sampietro, 2006). La probabilidad de recuperación fue un o de los menos valorados por todos los grupos. La ordenación final de éstos en la lista de espera podía v ariar hasta 27 posiciones al aplicar las preferencias obtenidas de un grupo o de otro. Por su parte (San Miguel, et al., 2008) an alizan cuáles deben ser los criterios clí- nicos y sociales para fundamentar las prioridades. La información obtenida se procesa por métodos de inferencia bayesiana. Lo s pesos relativos de los atribu- tos revelan que los problemas de salud del paciente, el coste de la intervención y el tiempo de espera son los más import antes. Por su relevancia también se 354 analizaron los modelos de (Guine Mendoza, 2022), (In za F et al., 2008) y (Sando- val Vilches C, Leyton Pavez C, 2022) Resultados y discusión El análisis desarrollado indica que la priorización de pacientes de acuerdo sola- mente al tiempo de esp era no tendría en cuenta los aspectos evaluados como importantes por la población. Existen va riedad de modelos. Se destacan como criterios predominantes los problemas de salud, el coste, el tiempo de espera para priorizar a los pacientes. La gravedad de la enfermedad se present a como el atributo considerado de mayor importancia. Se consideró relevantes las dimensiones clínicas y sociales, aunque se identifi- caron casos especiales no incluidos en los criterios y modelos. La existencia de diferencias sobre cómo deberían priori zarse los pacientes en espera reco- mienda tener en cuenta las preferencias de todas las partes afectadas. Después de realizar el ex amen de las diferentes fuentes y modelos se co nsidera la posibilidad de desarrollar un modelo conceptual propio que considere las si- guientes dimensiones y criterios de selecció n para la cirugía de catarata: incapa- cidad visual, la limitación de las actividade s de la v ida cotidiana y para trabajar, así como las características socio demogr áficas. Entre los c riterios clínicos: la afectación (bilateral, ojo único), agudeza vi sual, la probabilidad de recuperación, comorbilidad. Finalmente, la dimensión asociada con la calidad de vi da que incluye diversas variable s. Conclusiones Además del criterio de la agudeza visual se identi fican otras variables; conside- rando las preferencias según pacientes, familiares y oftalmólogos, clasificadas en sus dimensiones socio demográficas, cr iterios clínicos y calidad de vida de los pacientes. Se evidencia que el orden de la lista puede variar de acue rdo a las distinciones de las partes involucradas. Existen los fundamentos para desarro- llar un modelo conceptual más abarcador de los criterios y preferencias. 355 Referencias bibliográficas Guine Mendoza, S. (2022) Unidades de Corta Estancia: estrategia para mejorar la gestión, optimizar recursos y disminuir costos en los Servicios de Salud. Re- vista Centroamericana de Administ ración Pública. (82), 45-63. https://ojs.icap.ac.cr Martínez Suarez JE, NL Pupo Ávila, IE Fe rnández Díaz. (20 22) Acciones para optimizar el uso de la lista de espera quirúrgica en el Hospital ¨Hermanos Amei- jeiras¨ (2020-2021) Infodir 2022 no.3 7 La Habana ene .-abr.2022 Epub 04-Abr- 2022. Versión On- line ISSN 1996-3 521. http://scielo.sld.cu Sandoval Vilches C, Leyton Pavez C. (2022) Cap acidad resolutiva de las unida- des de Atención Primaria en Oftalmología . Revista Cubana de Oftalmol vol.34 no.4 Ciudad de La Habana oct-dic.2021 Epub 15-Ene-2022. Versión On- line ISSN 1561-3070. http://scielo.sld.cu Sampietro-Colom, Laura et al. (2006) Prio rización de pacientes en lista de espera para cirugía de cataratas: diferencias en las preferencias entre ciudadanos. Gac Sanit. 2006; 20 (5):342- 51. http://scie lo.isciii.es Sánchez Martínez, Fernando Ign acio. (2009) Proyecto para el diseño de un sis- tema de priorización en las listas de espera. 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España. http: //www.sciencedirect.com 356 CARACTERIZACIÓN DE LA EXTENSIÓN UNIVERSITARIA Y EL DESARROLLO LOCAL DE LAS PARROQUIAS RURALES DE PORTOVIEJO – ECUADOR Eleticia Isabel Pinargote Macías 1 , Claribel Silvia González Calzadill a 2 , Ana Alejandra Bolívar Chávez 3 1 Departamento de Pedagogía, Univ ersidad Técnica de Manabí -Porto viej o, Ecuador, eleticia.p inar- [email protected] 2 Departamento de Pedagog ía, Universidad Técnica de Manabí -Porto viejo, Ecuador, claribel.gonza- [email protected] 3 Departamento de Pedagog ía, Un iversidad Técnica de Manabí -P or toviejo, Ecu ador, ana.b oli- [email protected] E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen La Universidad Técnica de Manabí (UTM), ha demostrado resultados significa- tivos en su nexo Sociedad- Universida d mediante la vincula ción con la partici- pación de los estudiantes en zonas urbanas y rurales; estas últimas aparta das de la urbe viven situaciones de vulnerabilid ad por la desatención de gobiernos, ob- jeto de estudio de la investigación. La finalidad de este estudio estuvo dirigido a caracterizar la extensión universitari a, su relación en la gestión del conoci- miento y la optimización de los recursos para el desarrollo local. Se aplicó una metodología de índole descriptivo con en foque mixto mediante el uso de técni- cas cuali-cuantitativas. Las encuestas fu eron dirigidas a docentes y est udiantes, 357 las entrevistas a los coordinadores de vi nculación y a los directivos de los Go- biernos Autónomos Descentralizados (GAD´s ). Los resultados constatan que el vínculo UTM -territo rio rural es débil y la gestión del conocimiento desde la vinculación universitaria es insuficie nte. De 519 proyectos desarrollados en 2017 – 2019, el 8,9% han sid o destinados a las parroquias rurales de Portoviejo. Se concluye que las parroquias rurales so n escenarios potenciales de producción agropecuaria y el turismo, constituyen también espacios idóneos para la concre- ción de los objetivos del desarrollo sost enible y la misión de la Universidad. Introducción La sociedad globalizada caracterizada po r marcados avances científicos y tecno- lógicos, exige a la universidad estar a la vanguardia de los cambios de todo or- den que en ella se suscitan. Sin lugar a dudas, son las instituciones de educación superior las llamadas a dar solución a lo s problemas e impulsar la transforma- ción social; ideal que se logra concretar a través de la triada docencia, investiga- ción y extensión conocidas como las func iones sustantivas de la universidad. Fue objeto de investigación las parroquias rurales de Portoviejo; sectores que por encontrarse alejados de la ciudad debido a la poca o nula preoc upación de las autoridades competentes y otros secto res p oseen muchas carencias. Poten- ciar un diagnóstico para conocer sus debilid ades y fortalezas, así como potenciar su productividad, son fuente de una ri queza natural y un capital humano va- lioso. Huerto, (2012) enfatiza “La univer sidad merece, pues, una reflexión parti- cular ante la significación estratégica de su nuevo papel en la formación de re- cursos humanos, la generación y difusión de nuevos conocimientos y el inter- cambio cultural en la sociedad” (p.532). Es, en este contexto donde la extensión un iversitaria cobra sentido, y le da a la universidad la capacidad de extenderse fu era de los linderos de su campus para afianzar los nexos con la sociedad; “La v inculación con la comunidad se con- vierte, a partir de su práctica, en el elemento integrador y dinamizador que fa- cilita el flujo cultural continuo entre la universidad y la sociedad que las enri- quece mutuamente” (López, Cedeño, Lescay & Mestre, 2016, p.63). 358 La Constitución del Ecuador 2008 p recisa que, para cumplir con la obligatorie- dad de los servicios a la comunidad, a tr avés de la vinculación o pasantías s e propenderá beneficiar a sectores rurales y marginados de la población… (art 88). En este objetivo se centra el estudio, carac terizar la extensión universitaria y su relación en la gestión del conocimiento, la optimización de los recursos para el desarrollo local. Materiales y métodos La metodología es desc riptiva y permitió señalar objetivamente las característi- cas del contexto de las parroquias rurales de Portoviejo. Las técnicas permitieron la recogida de información y análisis de carácter cuantitativo y cualitativo. Lo cuantitativo, a través de encuestas aplicadas a los estudiantes y docentes de las unidades académicas involucrados en lo s procesos de vinculación. Los datos cualitativos de las entrevistas a los presidentes de los GAD´s parroquiales. Se realizó un estudio hermenéutico de los catálogos de proyectos de vinculación de los años 2017, 2018 y 2019. Resultados y discusión Se expone la intervención de la universi dad a través de la extensión universitaria en las parroquias rurales de Portoviejo , así como se describ en las condiciones reales de estos sectores vu lnerables (Gráfico 1). Gráfico No. 1. Participación de e studiantes en las parr oquias rurale s de Portoviejo a tr avés de la vinculac ión. Fuente : Autores, Encuesta a estudiantes de la UTM que realizaron la vinculaci ón desde 2017 a 2019. 359 Se visualiza que la intervención de los estudiantes desde la extensión universi- taria ha sido poco notoria, el sector más beneficiado fue la parroquia Calderón en la que interv inieron 111 estudiantes qu e representa 9,38%, la parroquia Rio- chico 64 estudiantes, corresponde 5,40%, la Crucita tuvo la presencia 92 estu- diantes, equivale al 7,77%. y la parroquia Alhajuela participaron 57 est udiantes representa 4.81%. Las parroquias Chirijos, San Plácido y Pueblo Nuevo tuvieron una representación por debajo 1%. Gráfico 2. Proyectos de sarrollado.Parroquias r urales de Portoviejo desde la vinculación. Fuente : Elaboración propia, Catálogo de proyectos de vinculación realizados entre los años 20 17 a 2019. Como observa en la tabla de 519 proyecto s desar rollados entre 2017 a 2019 solo 44 han sido gestionados en las parroquias rurales, representa ndo 8,9%. coincide que la aproximación de los estudiantes y la ejecución de actividades demo strada en el estudio ha sido deficiente. Por otra parte,criterios de los preside ntes de los GAD´s parroquiales sobre el vínculo universidad – parroquias rural es, estos expresaron que el vínculo entre la universidad y las parroquias ha sido es caso, se han propic iado reuniones con ciertas parroquias de forma aislada; consideran fundamental la participación de la universidad desde la vinculación, con el desarrollo de proyectos para poten- ciar las bondades que tienen las parroquias. 360 Conclusiones Se evidencia la diferencia de los proyec tos ejecutados de vinculación entre el sector urbano y cantones aledaños y los po cos en las parroquias rurales. Es débil aún las relaciones de diálogo, que integre los planes de desarrollo en un modelo de gestión y su vínculo con la universi dad como elemento clave en la transfor- mación social. Es palpable que las parroq uias rurales son escenarios aptos para el desarrollo de proyectos de vinculación. Agradecimientos Profunda gratitud a las personas qu e aportaron con información relev ante en el proceso investigativo. Referencias bibliográficas Cast ro, M. j. , Alm uiña, J. L. & Borrot o, O. E . , (2018) Ex t ensión universita ria y desarrollo loca l: U na perspect iva en const rucción, N o. 24, 16 -23 Huert o, M. E (2012). La ex t ensión universit aria desde una perspect iva est ra t é gica en la gest ión integra l de la universida d médica contem poránea , 26(4): 531-540. doi: ht tps:/ /doi. org/10. 3354/cr023149 Ley Orgá nica . Regist ro Oficial, Suplem ent o 298. de 12 de octu bre de 2010, de E duca ción Supe rior . López R. , Cedeño G. , Lesca y D. & Mest re U . (2016), E l proceso de vinculación con la socieda d en la form ación de profesiona les, N o. 2 Plan N a ciona l de Desarrollo 2017-2021-T oda una V ida. Secret aría N aciona l de Pla nificación y Desa rrollo - Senplades 2017. Quit o – E cuador. Resoluci ón N . ª C N P - 003-2017. ww w . planifica cion.gob. ec 361 MEJORAS AL MANTENIMIENTO DE UNA PLAN TA PRODUCTO RA DE LUBRICANTES Y GRASAS Gu illermo Arnaldo Moreno Ri vera 1 , Carlos Alberto Trinchet Var ela 1 , Al ejandr o Garc ía Ri cardo 1 , Roberto Pérez Rodríguez 1 , Julio Ernes to de la R osa Melian 2 1 Centro de Estudios CAD/ CAM, Universidad de Ho lguín, Holguín, Cuba 2 Escuela Técnica Superior de Ingenierí a, Universidad de Sevilla, España E-mail de correspondencia: ro [email protected] Resumen El objetivo de la investigación es de sarrollar mejoras al proceso de manteni- miento en una planta productora de lu bricantes y grasas. Aplicando herramien- tas y métodos del mant enimiento, se esta blecen nuevas me didas preventivas que pueden contribuir al incremento de la disponibilidad y eficiencia; así como alargar la vida de la maquinaria en la planta. Introducción En la planta se identifican como princip ales afectaciones a la disponibilidad, la falta de aseguramientos en partes, piezas, medios de mante nimiento y diagnós- tico: así como el escaso empleo por parte del personal técnico, de métodos pre- dictivos. Se mantiene como principal estr ategia de mantenimiento la correctiva con sus conocidas limitaciones y consecue ncias. Es necesari o disminuir el nú- mero de interrupciones que hoy se presentan. La tarea investigativa se enfoca 368 ensures their future integration and part icipation in society. This right appears in the Declaration of Human Rights and in the Convention on the Rights of the Child. In Cuba, this right is no t only a possibility, but a reality. The specificity of this aspect in the pe dagogical attention received by schoolchil- dren can be analyzed on two leve ls: on the one hand, there are the schoolchil- dren themselves, who are difficult to co unt on when it comes to planning cor- rective measures, and on the other, the tea cher and his or h er curricular training. On the other hand, the diagnosis carried out shows the following regularities: Primary and Special Education teachers do not always hav e a pedagogical tool that allows them to determine the i deal moment of transition to the p rimary level in order to avoid deficiencies in the process and to achieve its dyna mic and temporary nature. The authors assume that it is possible to guarantee the quality of the process starting from early diagnosis, pedagogical atte ntion to the pupil and timely in- sertion into primary school. It is not, th erefore, a question of looking for strate- gies to cater for diversity, diversity is th e norm; it is a question of looking for strategies that favour the learning of all pupils, since any learning situation must and must be understood as an instructive and essentially educational space that favours integral development. This ex perience presents a Pedagogical Strategy for its implementation in educational pr actice from the cu rricular training of Special Education teachers. The studies reveal the need to offer ways of evaluating and controlling the qual- ity of the integration of pupils, from the special schools themselves, which would constitute an instrument for measuring the quality of work in th is area for teachers and managers, as part of th e attention to pupils with temporary spe- cial educational needs. Therefore, the aim of this research is to propose tools for the preparation of Primary and Special Edu cation teachers in the area of inte- gration and educational inclusion. 369 Materials and methods Qualitative research methodology is used, together with study of sources that deal with this problem in Special Educat ion in different contexts, including care centers for schoolchildren with transition al educational needs over a period of five years. Empirical methods such as interviews, surveys and expert judgments are used to deepen the analysis of the ob ject of research. Data triangulation is used in the interpretation of the results. The grap h reflects th e results of the qual- ity of the transit process derived from th e training of teacher s from the model- ling and design of the preparation st rategy for professionals ( Figure 1). Figure 1. Resul ts of the quality of the transit proc ess derived f rom the tra ining of teache rs. Source: Authors Results and discussion In the social component, it is perceptibl e how the Model and Strategy lead to the integration of social factors, generate changes in people's state of consciousness and make them reflect on the role that corresponds to each interacting factor, raise awareness in the development of mo re comprehensive educational actions. In the pedagogical field, it provides tea chers with reso urces and orients their work towards areas to be prioritised in the treatment of schoolchildren. It is evident that the proposal works in the contex t of application, which points to the possibility of its contextualisation in similar scenarios. In the schoo l context, diff erences are evident in the co nception of the school en- vironment for the solution of some of the schoolchildren's learning needs, 370 greater systematisation in the implementa tion of educational actions for the quality of transit. In the preparation of teachers, there is greater integration between the agent s responsible for the process. Conclusions Cuba is one of the countries that promotes the educational inclusion of school- children and to this end prioritises the pr eparation of teachers to deal with di- versity. From this perspective, a Pedagogical Strategy is provided which reveals strategic directions for the preparation of teachers. Its characteristics include flexibility, transferability and variability. It is projected on the basis of training and methodological actions for teachers a nd managers of General and Special Education. Bibliographic references Gayle, A. (2005). An ap proach to the th eoretical- methodological conception of the transit process in the speciality of Psychical Developmental Delay. Paper presented at Event de Pedagogy 20 05, Mi nistry of Education, Havana, Cuba. Grijalba Bolaños, Jean George and Estévez Pich, María Antonia. School inclusión, a challenge for the training of graduates in education. University and Society Journal. vol.12 no.1 Cienfu egos Jan.-Feb. 2020 Epub 02-Feb-2020 O choa, Y. (2010). The quality of the transition to General Education of schoolch ildren with Psychical Developmental Delay. [Docto ral thesis, University of Holguín]. https://repositorio.uho.edu.cu/xmlui/handle/uho/2669 371 METODOLOGÍA PARA LA DIRECCIÓN DEL ENFOQUE PROFESIONAL EN LA LICENCIATURA EN EDUCACIÓN PRIMARIA Francisca Arranz Aranda 1 , Wanda Lázara Domínguez Rodríguez 2 , María Vilma Mejías Acosta 3 , Yander Martínez Gandol 4 1 Universidad de Holguín, H olguín, Cuba 2 Universidad de Holguín, Holguín, Cuba 3 Universidad de Holguín, H olguín, Cuba 4 Universidad de Holguín, Holguín, Cuba E-mail de correspondencia: arranzfranciscagmail.com Resumen Los estudios teóricos sobre el enfoque pr ofesional, realizados en la carrera Li- cenciatura en Educación Primaria de la Universidad de Holguín se sustentan en los resultados de investigaciones obtenid as por dos proyectos de investigación, desarrollados en el Departamento, e n varios años de trabajo (2013-202 2). Los re- sultados alcanzados se evidencian en artí culos, informes, monografías, f olletos, un libro y una página web. En este senti do, la contextualización de estos, de manera integrada en el accionar profes or-estudiantes se co ncretan en una meto- dología de trabajo para la dirección por pa rte de los docentes y en la apropiación por parte de los estudiantes del enfo que pr ofesional. Por lo que la investigación que se presenta está dirigida a ofrecer una metodología para la dirección del enfoque profesional en la carrera Licenciatura en Educación Primaria y valorar su impacto. La pertinencia y viabi lidad se constatan a través de métodos y 372 técnicas de investigación científica: como teóricos: análisis-síntesis, inducción- deducción, histórico lógico y modelación; como empíricos: la observación, en - trevistas, encuestas, análisis del producto de la activi dad y talleres de reflexión, los que evidencian trans formaciones en 50 do centes para la dirección y en 151 estudiantes, en los modos de actuación y en la reafirmación de su identidad pro- fesional. Introducción El enfoque profesional en la Licenciatura en Educación Primaria requiere de la preparación del claustro univers itario para el desarrollo de capacidades peda- gógicas en los docentes desde los diferentes pro cesos sustantivos. Entre los in- vestigadores nacionales que han incursionado en estudios sobre el enfoque pro- fesional desde el contexto pedagógico, se destacan: González (1998) y Cárdenas (2003). Como investigadores de las univ ersidades cubanas: Ar ranz et al. (2017), Lao y Tamayo (2020). Se han realizado est udios además, di rigidos a la orienta- ción profesional pedagógica, orientación educativa y la motivación profesional por González, F. (1983), Domínguez, et al . (198 7), González, D. (1995), González, V. (1999), Del Pino (2011), Fernández (2019) , Calviño (2020). En el contexto in- ternacional: Valdés (2010), Sánchez ( 2018), E spín (2020), Zev allos et al. (2020), Quiroga (2020), entre otros. A pesar de que la mayoría de estos investi gadores han realizado aportes desde el punto de vista teórico y metodológico sobre este tema, aún en la práctica educativa prev alecen limitaciones que afectan este pro- ceso. En consecuencia, los Proyectos: “E l enfoque profesional en la formación inicial en la Licenciatura en Educació n Primaria desde la perspectiva curricular” y “Concepción Teórico-Metodológica para el enfoque profesional del Licenciado en Educación Primaria”, posibilitan solucion ar esta problemática a partir de re- sultados concretos. Por lo que la finalid ad de este artículo es ofrecer una meto- dología para la dirección del enfoque prof esional en la carrera Licencia tura en Educación Primaria y valorar su imp acto. 373 Materiales y métodos Los métodos empleados fueron: como teór icos: análisis-sínte sis, inducción-de- ducción, histórico lógico y modelación; como empíricos: la observación, entre- vistas, encuestas, análisis del producto de la actividad y talleres de reflexión. Las entrevistas y encuestas fueron a doce ntes y e studiantes, una entrevis ta gru- pal a investigadores y docentes, la o bser vación de clases de diferentes asignatu- ras y la revisión de documentos del depa rtamento, carrera, disciplinas y grupos. La muestra fue de 50 docentes con el prop ósito de identificar los logros y las insuficiencias que existen en el proceso de formación profesional de los estu- diantes de la carrera, a partir de la sa lida curricular del contenido de la profe- sión, y su influencia en el logro de los objetivos de cada año, así como de 151 estudiantes para evaluar la apropi ación del enfoque profesional. Resultados y discusión La metodología para la dirección del enfoq ue profesional en la Licenciatura en Educación Primaria propuesta se estructu ra en los momentos: de diagnóstico, de desarrollo y de evaluación, las que pa rten de un objetivo general e incluyen objetivos específicos y acciones. Cuentan además con orientaciones metodológi- cas generales para su aplicación y con los indicadores para su evaluación. I. Momento de Diagnóstico Objetivo: Diagnosticar el proceso de dirección del enfoque profesional en la ca- rrera, los factores asociados a su de sarrollo, las acciones de mejoramiento y orientaciones metodológicas. II. Momento de Desarrollo Objetivo: Dirigir el proceso de dirección del enfoque profesional en la carrera. III Momento de Evaluación Objetivo: Evaluar a los docentes en la dirección del enfoque profesional y a los estudiantes en su apropiación. Entre los principales resultados de impact o: Se enriquece el currículo de la ca- rrera Licenciatura en Educación Primar ia en relación con el desarrollo de 374 habilidades profesionales e investigativas qu e favorecen el enfoque profesional desde lo docente educativo, al incorporar como parte de la introducción de re - sultados; cinco programas del currículo propio y cuatro de cursos optati- vos/electivos. Contribuye a un mejor pr oceso de formación y orientación profe- sional de los estudiantes de la carrera, al favorecer las intenciones profesionales y reafirmar la motivación por la carr era desde: lo docente-educativo, didáctico- metodológico, investigativo y extensioni sta. Contribuye al mejoramiento del desempeño profesional y social de los estudiantes en función de las habilidades profesionales. Se incrementa la producci ón científica vinculada con los resulta- dos parciales del proyecto y del libro elaborado, por la vía de la formación ini- cial y/o permanente, donde el 100 % de los investigadores participan en la so- cialización de sus resultados en eventos. En las memorias de los eventos nacional es e internacionales se publican 23 ar- tículos, 43 en revistas de impacto y 8 artículos en libros, lo que evidencia la visi- bilidad de los resultados en diferentes ámbitos. También se el abora un programa de un ciclo de conferencias sobre el obje to investigado, para la introducción y generalización del libro en los FUM y CU M y escuela pedag ógica, el que posibi- lita la preparación de 151 docentes del ter ritorio holguinero. Se logra alcanzar el 82 % de resultados parciales de registro s en CEN DA: 1 informe científico, 1 mo- nografía, 3 artículos y 3 t esis doctorales desde su introducción y generalización, Premio Provincial ACC (2020) y del Rector (2015 ), así como resultados de Exce- lencia en el Fórum Nacional de estudian tes de Ci encias Pedagógicas, noviembre de 2014, 20 16 y 2018 con 6 estudiantes premiados de la Carrera Educación Pri- maria, en cada año, desde la introducci ón y generalización de los resultados. Conclusiones Los resultados de los proyectos de in vestigación del Departamento, propician la integración de su accionar en una metodolo gía pertinente de trabajo para la di- rección del enfoque profesional en la ca rrera Licenciatura en Educación Prima- ria, en tres momentos esenciales: de diag nóstico, de desarrollo y de evaluación. Se alcanzan resultados de impacto en la Carrera de Educación Primaria en la dirección y apropiación del enfoque profes ional, a partir de las transformaciones 375 alcanzadas en 50 docentes y en 151 estudiantes en la sede central de la Univer- sidad; en 48 docentes y 205 estudiantes en Filiales y Centros Universitarios Mu- nicipales y en 25 docentes y 318 estudi antes e n otras universidades del país. También se logra la socialización de 26 ponencias en eventos internacionales y la publicación de 43 artículos en revistas de alto impacto. Agradecimientos Se agradece la colaboración de estudian tes y profesores de las Filiales y Centros Universitarios Municipa les, a Expertos de las diferentes Universidades del país, a Conciencia Ediciones y a la Edi tora del libro: Xiomara Garzón. Referencias bibliográficas Arranz, F., et al. (2021) Enfoque Profesio nal en la formación inicial en la Licen- ciatura en Educación Primaria desde la perspectiva curricular. Libro impreso y digital. Universidad de Holguín: En Conciencia Ediciones. ISBN: 978-959-7263- 06-7. Cruz, E. (2020). La Formación Inicial de l Profesional de la Educación Primaria en el Multígrado, desde la Disciplina Pr incipal Integradora. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Pedagógicas, Universidad de Holguín. Lao, L., Fuentes, A. & Tamayo, R.M. (2020). El tratamiento al enfoque profesio- nal en el proceso de ense ñanza aprendizaj e de la Educación Superior. En Revista Luz, volumen 19, Número 2, Edición 83. abril-junio, 122-131, ISSN 1814-151X, https://luz.uho.edu.cu 376 PRODUCTOS ESPECIALIZADOS EN AUTISMO. ANÁLISIS DE TENDENCIAS PA RA UN MERCADO INCLUSIVO M. Estela Peralta 1* , Paloma Trueba 2 , Amanda Martín-Mariscal 1 , Carlos Her- vás-Gómez 3 , M. Dolores Díaz-Noguera 3 , M. Dolores Borrá s 4 1 Escuela Politécnica Superior, De partamento de In geniería del Diseño, Universidad de Sevilla 2 Escuela Politécnica Superior, Depart amento de Ingeniería y Cien cia de los Materiales y del Transporte 3 Facultad de Cien cias de la Educ ación, Departamento de Didá ctic a y Organización Educativa 4 Escuela Politécnica Superior, Depart amento de Ingeniería Eléctrica E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen La tecnología de asisten cia tiene un pape l importante en el bienestar de los niños con necesida des especia les. Incluye cua lquier dis positivo que ayude a rea lizar ac- tividades de forma independient e. La co munidad científica ha demostrado la im- portancia de utiliza r estos dispositivos tec nológicos en las terapias. Los productos (como juguetes, objet os antiestrés, protec tores sensoria les o textiles) a men udo son “facilitado res" para me jorar la inte racci ó n entre un niño y s u compañero de acti- vidad (maestr os, psicólogo s, terapeutas o familiares). Estos deben cumplir c on un diseño inclusivo com o requisit o que integre la accesibil idad física, co gnitiva y sen- sorial. Este trabajo t iene como objetivo realizar un estudio de mercado sobre pro- ductos especializados en neces idades especia les para el autismo. Los res ultados muestran la relación entre oferta-dem anda (disponibilidad de productos según e l 377 tipo de di scapacid ad y gr ado) y asequibilidad (preci o). Pocas empresas tienen pro ducto s adap tado s par a ni ños co n di scapa cid ad en sus catál ogo s. U n nú mer o muy peque ño de empresas in cluye líneas de "productos inclusivos”. Concreta- mente la discapacidad motora corresponde al 20 % de las líneas, la discapacidad visual al 27%, la discapac idad auditiva al 69%, y solo un 5% corresponde a dispo- sitivos universalmente adaptados a difere ntes n ecesidades especia les. Un hecho relevante es que el equilibrio entre oferta y demanda se reduce con e l aumento de la edad del usua rio. Se conc luye que la transformación del mercad o hacia una estrategia de inclus ión es necesaria. Palabras clave: Trastorno del espectro autista; ne cesidades especiales; infancia; diseño universal; Diseño inclusivo Introducción El TEA pres enta un conjunto de restri cciones so ciales (com unica ción verb al y no verbal, reciprocidad social y emocional), sensibilidad sensoria l, disfunciones men- tales y diversos comportamientos (como ag re sividad, autolesión, inte reses restrin - gidos, hiperactividad o pasivida d) (Lord, 2022). Estos deben cumplir con un di- seño inclusivo como requisit o, integrand o accesibilidad fís ica (caracte rísticas adaptadas de movilidad), a ccesibilida d co gnitiva (funciones adaptadas de proce- samiento, comprensión, aprendiza je y toma de decisiones en la tarea) y accesibili- dad sensorial (p ropiedad es para la corre cta percepción de los fa ctores ambie ntales y de contexto). Este t rabajo tiene como objet ivo de realiza r una investigaci ón de mercad o sobre productos especia lizados en las necesid ade s para el auti smo. Lo s resultados muestran la relación entr e oferta y demanda (disponibilida d de pro- ductos según el tipo d e discapac idad y grado) y la asequibilidad (precio). Materiales y métodos El estudio fue realizado con una segmenta ción d e variables geográficas relacio- nadas con el fabricante y/o el distribuidor (a nivel nacional e internacional); y variables demográficas (edad entre 1 y 12 años) y psicográficas (necesidades es- peciales e interacción) del grupo de usua rios objetivo (niños con necesidades 384 puesto de trabajo utilizando vehículos a motor, incluso aquellos cuya residencia se encuentra a menos de un kilómetro de su puesto de trabajo . Los trabajadores manifiestan que cuentan con la pos ibilidad de rea lizar des - cansos en sus puestos de tra bajo, y la totalidad utilizan el intervalo de 20 minutos para desayuna r. El 30% de los encuestados manifiestan que pasa en- tre 5 y 5,5h sentados, y el 70% manifiesta que el perí odo de tiempo que pasan sentados es superior a las 5,5h. El 100% de los trabajado res manifiestan que no cuentan con ciclos de descanso al margen del tiempo para el desayuno. En tre los resultados referidos al trabajo con pantallas de visualización de datos, el 30% manifiesta sufrir parpadeo de los caracteres y el 20% reflejos en el monitor. En lo referente a los síntomas sufridos , la mayor parte están asociados con la visión. De esta forma el 70% sufre picores en los ojos, el 20% ve peor tras la jor- nada de trabajo, el 100% ma nifiesta sufrir visión turb ia, el 40% sufre migrañas y el 20% presenta deslumbramientos y estrellitas. El 70% manifiesta dolores en la columna baja y el 20% sufre de dolores en los tobillos y pies. Un apartado important e de la encuesta que se ha llevado a ca bo, son los re- sultados referentes a las preguntas acer ca de las acciones lleva das a cabo en la jornada labo ral que no están direct amente relacionadas con la misma. De esta forma, el 70% de los encuestados manifies ta hablar muy a menudo, por teléfono mientras que el 30% man ifiesta realizarlo a veces. El tiempo dedi- cado a esta actividad es de dos a cinc o minutos en el 30% de las ocasiones y más de cinco minutos para el 20%. El 80% de los encuestados manifiesta uti- lizar aplicaciones de mensajería instant ánea muy a menudo y el 20% lo rea- liza a veces. Por otro lado , el 80% de los encuestados manifiestan que fuman con mucha frecuencia. Esto s últimos res ultados manifiestan que existe un pe- ríodo de tiempo que podría ser usado para el desarrollo de las pausas activas. Propuesta de secuencia de pausas activas desarrollada Debemos señalar que no existe una propuesta universal de sea válida para todos los trabajadores y todas las empresas. Para optimizar la propuesta aquí desarro- llada sería necesario que se pudiera adecuar a las características de los futuros usuarios. 385 Se han barajado 4 opciones. La primera propuesta (opción A) supone llevar a cabo 10 pausas activas c ada 30 min uto s mant eniendo el tiempo de de sayuno cifrado en 20 minutos. La segunda opción (opción B) plantea realizar 8 pausas activas de 5 minutos reduciendo el tiempo del desayuno a 10 minutos. La tercera opción (opción C) plantea realizar 4 pausas activas de 5 minutos a lo largo de la jornada laboral manteniendo los 20 minuto s para desayunar. En la última (op- ción D) se plantea llevar a cabo 4 pausas activas de 5 minutos a lo largo de la jornada disminuyendo en 10 mi nutos el tiempo del desayuno. Todas las propuestas comienzan por dedica r una de las pausas activas al calen- tamiento, el fortalecimiento de 6 (op ciones A y B) y 2 (opciones C y D) grupos musculares y la realización de ejercicios de estiramiento. Se ha optado por el trabajo de fuerza-resistencia porque el desarrollo de ejercicio aeró bico podría aumentar la sudoración siendo inopor tuno para el entorno de trabajo. Todas las opciones son igualmente válidas, si bien es cierto que en las opciones A y B permiten ejercitar todos los grup os musculares a la par que suponen un mayor tiempo de ejercicio permitiendo alcanzar todas las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud. Se recomienda llevar a cabo un equilibrio entre los grupos musculares contrapuestos. Por ejemplo, no se debe desarrollar más la musculatura del abdomen que la de la espalda, porque se podría produ- cir un desajuste muscular traduciéndose en una lesión. La mayor parte de las lesiones se llevan a cabo po r desequilibrios musculares. Para cada uno de los ejercicios se ha desa rrollad o una ficha de descripción de la actividad. Los materiales utilizados son muy limitados: bandas elásticas y un par de trapos para facilitar los deslizamientos de los pies. Se considera que el programa de entrenamiento debería estar realizado y evaluado por un profesio- nal cualificado. Sería importante contar con un plan de ga mificación para intentar fidelizar a los trabajadores. Hoy en día, existen numerosas aplicacion es (Garmin, Strava, etc.) que permiten crear grupos de entrenamiento y con ello motivar a los us uarios a desarrollar los ejercicios de actividad fí sica propuesta. Del mismo modo, estas pausas activas podrían combinarse con ac tividades fuera del horario laboral re- lacionadas con la actividad física (salidas al campo, carreras, rutas en bicicleta), 386 eventos en los cuales se podría sensibilizar acerca de la importancia del ejercicio físico en la prevención de la salud. Este trabajo está alinead o con otros previamente desarrollados de promo ción de las pausas activas en el entorno laboral (Mainsbridge et al. 2020) Conclusiones La sedestación prolongada constituye en riesgo para la salu d, en particular en- fermedades cardiovasculares y trastornos musculo esqueléticos. En ocasiones esta sedestación está propiciada por el entorno laboral. Se han propuesto la realización de 8 pa usas activas de 5 minutos de duración cada 45 minutos de trabajo. La encuesta piloto mos tró que ac tualment e una p arte de l a act ividad profe sional se dedica a re alización de activida des que no tien en un c arácter l aboral tales c omo ll a- madas tel efónicas person ales, hablar medi ante apl icaciones de mens ajería i nstantá- nea, nav egar por i nternet sin fines profesio nales, etc . Las per sonas podrían reducir el tiempo dedicado a es tas actividad es con el objetivo de mejorar su bienestar físico. Las investigaciones previas han mostrado que la realización de este tipo de pro- gramas puede provocar un aumento en la calidad de vida de los trabajadores, en su mejora de la forma física a la par que reducen el absentismo laboral y me- joran el rendimiento de los trabajadores. Somos conscientes de que los empresarios pudieran ser reacios a este tipo de iniciativas por lo que podría enmarcarse en la negociación colectiva, com o una mejora de las condiciones laborales que fidelizara a los trabajadores. Entre las limita ciones del est udio se pueden encontra r el red ucido núme ro de encuesta s llevadas a ca bo para el trabajo y la po ca vari edad de p erfiles profesionales sedentar ios que se han anal izado (admin istrativos y auxilia res administrativos). Como líneas de trabajo futuras se encuen tra el desarrollo de un mayor número de encuestas, ampliar la variedad de perfiles profesionales analizados inclu- yendo otras profesiones sedentarias tal es como profesores, profesionales de 387 estudios. Del mismo modo, se po drían analizar lo s resultados de la solución ob- tenida una vez llevada a cabo la intervención. Consideraciones éticas Este trabajo constituye un extracto d el Trabajo Fin de Máster elaborado para op- tar al título de Máster Universitario en Seguridad Integral en la Industria y Pre- vención de Riesgos Laborales por el prim er autor (Alberto Ávila-Martín) bajo la supervisión del segundo autor (Francisco Zamora-Polo). Referencias bibliográficas Callaghan, Jack P., Dian a de Carvalho, Kaitlin Gallagher, Thomas Karakolis, y Erika Nelson-Wong. 2015. «Is Standing the Solution to Sedentary Office Work?» Ergonomics in Design: The Quarte rly of Human Factors Applications 23(3):20-24. doi: 10.1177/106 4804615585 412. Kar, Gourab, y Alan Hedge. 2021. «Ef fect of Workstation Conf iguration on Mus- culoskeletal Discomfort, Productivity, Po stural Risks, and Perceived Fatigue in a Sit-Stand-Walk Intervention for Computer-Based Work». Applied Ergonomics 90:103211. d oi: 10.1016/j.apergo.202 0.103211. Mainsbridge, Casey Peter, Dean Cooley, Sa rah Dawkins, Kristy de Salas, Jiajin Tong, Matthew Wade Schmidt, y Sc ott J. Pedersen. 2020. «Taking a Stand for Office-Based Workers’ Mental Health: The Return of the Microbreak». Frontiers in Public Health 8. doi: 10.3389/fpubh.2020 .00215. Ministerio de Hacienda. 2019. Protocolo de Vigilancia de La Salud PME . Organización Mundial de la Salud. 2020. «A ctividad Física». Recuperado 19 de octubre de 2022 (https://www.who.int/es/news-room/fact-shee ts/de- tail/physical-activity). 388 ANÁLISIS DE LA SUBSIDENCIA EN CARRET ERAS MEDIANTE LA TECNOLOGÍA INSAR Rosa Yireine Caneda Navarro 1 , Luis Enrique Acosta Gonzá lez 2 , Julio Ernesto de la Rosa Melian 3 1 Empresa C onstructor a de obras de Ingen iería No.17, Ho lguín, Cu ba, yiri.c [email protected] 2 Centro de Estudios CAD/CAM, Universidad de Ho lguín, Holg uín, l ui s. ac ost [email protected] 3 Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de Sevilla, [email protected] E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen El objetivo del artículo es mostrar las aplicaciones de la tecnología InSAR (Inter- ferometric Synthetic Aperture Radar, por sus siglas en inglés) enfocadas al aná- lisis de la subsidencia en carreteras. In SAR consiste es el uso de imágenes RA- DAR de alta resolución para detectar ca mbios y desplazamientos en la superficie en Geodesia y Teledetección. Puede medir cambios en escalas de centímetros de deformación en intervalos de días y año s. Sus aplicaciones se extienden a la sis- mología, vulcanología, hidrología, ciencias forestales, de slizamientos de tierra y la subsidencia. En la búsqueda de su aprovechamiento se introduce su estudio en la infraestructura vial, marcando un nuevo reto que promete grandes cam- bios en la ingeniería. Se examinan investigaciones desarrolladas en este tema, sus principales modelos y criterios emple ados durante la gestión y monitoreo de las carreteras para identificar de ma nera oportuna las defo rmaciones estruc- turales, deslizamientos, subsidencias y cambios topográficos que la afectan. 389 Introducción Uno de los problemas que más afectan el funcionamiento de las carreteras es la subsidencia. Ha sido de gran impacto la utilización desde finales del siglo pa- sado la tecnología InSAR, la cual se ha convertido en un método complementa- rio de monitorización. Siendo una de sus mayores ventajas medir en detalle la evolución de la subsidencia del suelo en periodos de varios años, proporcio- nando una historia de los cambios to pográficos de la zona estudiada. Materiales y métodos Se realizó una búsqueda y estudio para detectar la subsidencia en carreteras a partir de métodos tradicionales y la apl icación de otros métodos como la te lede- tección, fotogrametría, la aplicación de Si stema de Información Geográfica (GIS) y la monitorización mediante la tecnología InSAR. Resultados y discusión En los últimos años se fortalece y amplia el radio de acción de la tecnología In- SAR para posibilitar la detección de cam bios en los suelos, como resultado se realizan innumerables investigaciones que demuestran su utilidad en diferentes zonas de estudio. Esta tecnología llega a través de la Agencia Espacial Europea ( E S A ) , l a p u e r t a d e E u r o p a a l e s p a c i o . S u funció n principal es garantizar que la inversión en el espacio siga aportando beneficios a los ciudadanos de Europa y del resto del Orbe. Dirige varias misiones satelitales, la mayoría de ellas con ba- ses de datos disponibles, libres o con licen cias, desde el inicio de su puesta en marcha hasta el final de cada misión. Las grandes ventajas de InSAR se exponen en el estudio de subsidencia reali- zado en el año 2020 en la Carretera de México en el tramo Mazatlán-Durango. El objetivo fue demostrar que InSAR se pu ede aplicar a obras lineales. Se obtu- vieron los elementos de la infraestructura que se pueden estudiar y las platafor- mas que brindan información para aplicar la metodología. El resultado fi nal de la investigación es a favor de la utilización de InSAR en: la Caracterizaci ón de áreas aledañas de derrumbes y taludes inestables, Monitor eo de estructuras lineales, Análisi s 390 de la estabilidad de estructuras y Verificac ión de daños causados por construcción. (Guzmán Acevedo et al., 2022) E n Barranquilla, Colombia (Ojeda Arz u za, A. D., 2021) va lidó la potencia li- dad de InSAR mediante el uso de imágenes Sentinel 1B en el periodo de 2017 hasta 2021 obteniendo desplazamientos de l terreno promedio en diferentes épocas del año. China, el país líder en la aplicación de la tecnología InSAR, comparte innumera- bles investigaciones y sus resultados, ejemp lo, la utilización de imágenes del ra- dar Sentinel-1A en el periodo de 2017 hast a el 2020 correspondientes al Aero- puerto Internacional Zhon gchuan. Expresando en este caso que la deformación del suelo del Aeropuerto está relacionada con factores humanos como la red de carreteras y la expansión interna del Aero puerto y concluyeron que el monitoreo mediante esta tecnología favorece la plani ficación del uso del suelo, la preven- ción y el control de los desastres (CHEN, Y., ZHANG, L., HE, Y., WANG, W., & YANG, W., 2022). En una obra de gran importancia como la red del metro de Kunming con alre- dedor de 164 km de longitud, perteneciente a China trabajaron con 69 imágenes SAR Sentinel-1A, en el periodo desde el 20 d e julio de 20 18 hasta el 18 de no- viembre de 2020 y las procesaron con la tecnología SBAS-InSA R para obtener la información de hundimiento de la superf icie. Los resultados mostraron que en el periodo analizado la tasa de subsidencia es de -123,98 hasta 31, 52mm/a. Las áreas clave de hundimiento se distribuyen principalmente a lo largo de las líneas de metro. Este trabajo demuestra que la tecnología SBAS-InSAR basada en las imágenes SAR de Sentinel-1A tiene un gr an potencial en la monitorización del hundimiento de la superficie del terreno (Xiao, B., Zhao, J., Li, D., Xi, W., Zhou, D., Gao, S., & Zhao, Z., 2021). Los sitios web European Space Agency Portal (ESA), Alaska SAR Facility y la base de datos de la ES A “Copernicus Op en Access Hub” permiten la descarga libre de imágenes SAR del satélite Sent inel-1, los que han estado proporcio- nando imágenes de la Tierra desde 1992. El usua rio puede acceder, descargar y procesar las imágenes de una zona de estu dio y obtener el análisis de la subsi- dencia a través del interferograma. 391 Una zona de estudio puede re gistrar cientos de imágenes en periodos de varios años como se muestra en la siguiente figura: Figura 1. Imágenes de un caso de Estudio desde 2014 hasta 202 2 Fuente : https://www.esa.int/Applicat ions/Observi ng_t he_Earth/Copernicus/Sentinel-1 Las investigaciones estudiadas validan la utilización de la tecnología InSAR como un método efectivo para la evalua ción de la subsidencia en extensas zonas de estudio incluyendo las carreteras y lo s objetos que forman parte de esta. Conclusiones La Tecnología InSAR puede ser aplicada a diferentes estructuras e infraestruc- turas durante el ciclo de vida de estas. Las imágenes se pueden obtener mediante patentes o de forma libre al igual que los softwares. Agradecimientos A todos los profesores de la Maestría CAD/CAM de la Universidad de H olguín. 392 Referencias bibliográficas Guzman Acevedo, G. M., Quintana Rodrigue z, J. A., Gasca Zamora, H. M., Ca- rrion Viramontes, F. J., Martinez Trujano, L. A., Hernandez Figueroa, J. A., ... & Anaya Diaz, M. (2020). Analisis del Poten cial de Tecnología Satelital InSAR para el monitoreo de la Infraestructur a Carretera. Publica ción Técnica, (593) Ojeda Arzuza, A. D. (2021). Potencial de la Interferometría de Radar de Apertura Sintética (InSAR) para el análisis del d esplazamiento del terreno: caso de estudio Barranquilla, Colombia. Chen, Y., Zhang, L., HE, Y., Wang, W., & Yang, W. (2022). Ground Deformation Monitoring and Analysis of Zhongchuan I nternational Airport Based o n The Time Series InSAR of Sentinel-1A With Ascending and Descending Orbits. Jour- nal of Engineering Geology , 30 (3), 803-816. Xiao, B., Zhao, J., Li, D., Xi, W., Zho u, D., Gao, S., & Zhao, Z. (2021, November). The Subsidence Detection and Analys is Along Kunming Subway Network Based on SBAS-InSAR. In 2021 28th International Conference on Geoinfor matics (pp . 1-8). IEEE. Tao, W., Dai, L., Zhang, Z., Tang, B., & Yu, L. (2022). Stability Analysis Model of Expressway Passing through Goaf Based on SBAS-InSAR Technology. Mathe- matical Problems in Engineering , 2022 . http://www.asf.alaska.edu/sentinel/ https://www.esa.int/Applications/Obser ving_the_Earth/Copernicus/Senti- nel-1 393 ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA COMPARATIVO DE LOS SISTEMAS DE ILUMINACIÓN PARA EL DISEÑO AMBIENTAL Y LA CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS SOSTENIBLES Alberto Picardo 1 *, Manuel Galván 1 , Víctor Soltero 1 and Estela Peralta 1 1 Escuela Politécnica Superior, De partamento de In geniería del Diseño, Universidad de Sevilla E-mail de correspondencia: [email protected] Resumen La gestión del ciclo de vida de las red es de transporte es uno de los principales retos de la movilidad sostenible. Las ca rreteras causan un daño directo impor- tante en el ec osistema (como fragmenta ción y alteración del hábitat, modifica- ción de los patrones de flujo hídrico, ruido y luz artificial, contaminación o efec- tos sobre la vida silvestre); asimismo, contribuyen al cambio climático, al con- sumo de combustible y energía, o a los efectos sobre la salud humana. En este contexto, este trabajo analiza la ecoeficie ncia de una de las tipologías más habi- tuales de carretera, incluyendo en el mo delo el ciclo de vid a del sistema de ilu- minación. El objetivo es conocer la co ntribución relativa del sistema de ilumina- ción en el impacto ambi ental y económico to tal de la carretera. El modelo in- cluye el análisis de cuatro diferentes esc enarios d e sistemas de iluminación: S1, lámparas de vapor de sodio de alta pr esión (VSAP) alimentadas desde l a red; S2, lámparas halógenas alimentadas desde la red; S3, lámparas LED alimentadas desde la red; S4, lámparas LED ali mentadas desde sistemas autónomos de pro- ducción de energía eléctrica fotovoltaicos. Se tuvieron en cuenta las e tapas del 400 Introducción El conjunto cachimba con portadiscos que se producen en la UEB Fábrica de equipos e implementos agrícolas "26 de julio” perteneciente a la Empresa mecá- nica “Héroes del 26 de julio” de la Pr ovincia de Holguín, presentan fallos du- rante la explotación de los arados de disc os del tipo ASS-7. Se necesita eliminar los fallos en el conjunto cachimba con portadiscos del arado de discos semisus- pendido ASS-7, mediante un estudio de fiabilidad, donde se selecciones la mejor combinación de variantes de este arado. Se deben evaluar indicadores de fiabi- lidad mediante el método Análisis Je rárquico de Proceso (AHP) y AHP-Fuzzy. El mal funcionamiento de los órganos de trabajo, producto al desgaste en los elementos que forman el conjunto cachimba con portadiscos y sus rodam ientos, trae aparejado vibraciones, desajustes, roturas; es decir, mal funcionamiento del principal órgano de trabajo, que puede llegar a provocar deformaciones y rotu- ras de algunos de los elementos que comp onen el arado, impo sibilitando el tra- bajo en la preparación de los suelos. Dentro de los autores que han incursio nado en los modelos AHP- Fuzzy están Saaty (2015) y Abdel et al. (20 18) con una metodo logía AHP ex tendida difusa en la industria marítima en Turquía, Atee kh et al. (2019) Lutfu & Fiden (2017), en la empresa intensiva de mano de ob ra. Por otro lado Ho et al. (2010) en la evaluación de sostenibilidad en las edifica- ciones residenciales en Irán han uti lizado el AHP-difuso, Yajure & Guzmán (2017) realizó un análisis comparativo de los AHP y AHP difusos en la selección tecnología para la producción eléctrica y Zavaskas & Turski (2010), realizaron un estudio para el análisis de criticidad de piezas de repuesto y un método de decisión multicriterio aplicando el método ARAS, por lo que no se tiene eviden- cia de la existencia en la literatura de la aplicación del método AHP - Fuzzy ex- tendido a la selección de variantes de diseños del conjunto cachimba con porta- discos en los arados de di scos semisuspendido ASS-7, por lo que es algo nove- dosos su aplicación. 401 Materiales y métodos A continuación, se muestra la propuesta me todo lógica para resolver el caso es- tudio. Paso 1. Modelación de la estructura jerárquica. Paso 2. Establecimiento de las prioridades entre los criterios. Paso 3. Cálculos de los índices ponderados. Permite evalúan las alternativas de acue rdo a cada criterio y se encuentra una ponderación de cada alternativa. Paso 4 Ranking Luego de todo lo anterior, los pesos de los criterios se plotean contra los pesos de cada alternativa, y es entonces la qu e mayor peso obtenga será la elegida, por lo que será la mejor alternativa, a prop oner a los que toman las decisione s. Paso 5 Análisis de sensibilidad Este paso, no por ser el último es el menos importante, ya que aquí, se les darán valores a los criterios, en avance para ver qué sucede con la alternativa elegida, y es que la disminución o el aumento, muev en los resultados, es por eso que es importante tener en cuenta este análisis, y tener en cuenta los criterios que mue- ven los resultados, para observarlo o en ot ros casos, incidir sobre él para cambiar la soluciones a nuestro problema. Pasos a seguir para la aplica ción del método Fuzzy extendido Paso 1. Calcular el valor del análisis extendi do con respecto al i-ésimo objeto. Paso 2. El grado de posibilidad definido. Paso 3. Calcular el grado de posibilidad para un número difuso convexo, y que sea mayor que k número difuso convexo ܵ ଵ (1,2, … ݇ ) . Paso 4. Normalizar los pesos de los vectores. 402 Resultados y discusión En la tabla 1 se muestra los criterios, alternativas, indicadores explotativo de cada una de las variantes en estudios. Tabla 1 . Criterio y alternativas de las variantes en estudio. Criterio/alternativa ࡯ ૚ ; ࡿ ૚ ࡯ ૚ ; ࡿ ૛ ࡯ ૛ ; ࡿ ૚ ࡯ ૛ ; ࡿ ૛ ࡯ ૜ ; ࡿ ૜ Disponibilidad 13112 15161 9518 8653 13390 Mantenibilidad 7118,3 8306,7 5621,54 5550,54 572,92 Costo de producción 970,4 910,05 858, 94 798,59 843,70 Tiempo fabricación 15,06 12,123 10,782 7,845 8,369 Precio venta 1913,7 1913,7 1740,92 1740,92 5015 ,17 Fuente : elaboración propi a. Para caracterizar al grupo de expert os seleccionado por el número de Miller quien expresó cuando el número de elemen tos para los que se efectúan las com- paraciones relativas supera (7±2), el mo delo AHP recurre a las medidas absolu- tas (ratings) es por ello que se escoge n 7 expertos los cuales se caracterizaron en la investigación, así como la encuesta qu e se les realizó para determinar su con- senso en cuanto a los criterios evaluados. Conclusiones La investigación realizada permitió el aborar y aplicar una metodología, donde se evaluó por parte de los autores, la mejor variante de diseño del arado ASS-7 , que permitió eliminar los fallos en el conjunto cachimba con portadisco del arado de discos semisuspendido ASS-7. El estudio de fiabilidad y la modelación matemática multicriterio, pe rmitieron seleccionar la mejor variante de diseño del conjunto cachimba con portadisco de los arados ASS-7 con Inteligencia arti- ficial: Método AHP-FUZZY, donde se demo stró que, aunque existe coin cidencia en la ponderación encontrada de los c riter ios, no hay coincidencia en la elec ción: para el AHP, la mejor alternativa es la C2-S2 y para el método Fuzzy, es la C1- S2. El modelo conceptual propuesto permitió identificar las variables 403 fundamentales que influyen en el desemp eño del conjunto cachimba con porta- disco de los arados de discos. Referencias bibliográficas Saaty, T. L. (2015). About a hundred years of creati vity in decision making. Interna- tional Journal of the Analytic Hierarchy Process, 7(1). Doi: https://doi.org/10.13033/ijahp.v7i1.321 Abdel, B.M., Gamal, A., Chakrabortt y, R.K., & Ryan R. (2018). A New Hybrid Multi-Criteria Decision-Making Approach for L ocation Selection of Sustainable Offshore Wind Energy Stations: A Case Study. Journal of Cleaner Production, 51(1). Doi: https:www.doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124462 Ateekh, U.R., Mustufa, H.A., Umer, U., & Yusuf, S.U. (2019). Multi-Criteria De- cision-Making Approach for Selecting Wind Energy Power Plant Location. Sus- tainability, 11, 6112. Doi: https://www.doi.org/10.33 90/su1121611 2 Lutfu, S., & Figen, B. (2017). Multi-cri teria decision making for 1.5 MW wind turbine selection. Elsevier. Procedia Co mputer Science, 111, 413 -419. Doi: https://www.doi.org/10.1016/j.procs.2017.06.042 Ho, W., Xu , X., & Dey, P.K. (2010). M ulti- Criteri a Decision-Maki ng Approaches for Supplier Evaluation and Sele ction: A Literature Revi ew. European Journal of Oper- ational Research, 202, 16-2 4. Doi: h ttps://doi.org/1 0.1016/j.ejor.2009.05.00 9 Yajure, C.A., & Guzmán, Y.A. (2017). Estudio comparativo de técnicas de toma de decisiones multicriterio para la jerarq uización de tecnologías de energías re- novables a utilizar en la producción de el ectricidad. Scientia et Technica, 22(3), 273-280. ISSN 0122-1701. Doi: https: //doi.org/10.22517/23447214.1159 1 Zavadskas, E.K., & Turskis, T. (2010). A new additive ratio assessment (ARAS) method in multicriteria decision ma king. Technological and Economic Develop- ment of Economy, 16(2), 159–172. Do i: http://doi.org/10.3846/tede.2010.10 404 DESIGN OF A SOLAR DESALI NATION SYSTEM THROUGH THE VARIATION OF TERMINAL TEMPERATURE DIFFERENCE S USING THE NSGA-II ALGORITHM Geosvanis Boligán-Rojas 1 , Ricardo Lorenzo Ávila-Rondón 2 , Carlos Alberto Trinchet-Varela 1 , Roberto Pérez-Rodríguez 1 , Ana C. Meléndez-Gurrola 2 1 CAD/CAM Study Centre, Universi ty of Holgu in, Holguin, Cuba 2 School o f Systems of Torre on, Auton omous Unive rsity of Coah uila, Me xico Correspondence e-mail: [email protected] Abstract This research proposes an improved design methodology for the solar desalina- tion system, through the use of CAD/ CAE systems and Artifici al Intelligence. A multi-objective optimization is config ured usin g evolutionary algorithms that provide a set of efficient and economical solutions. The algorithms facilitate the calculation of the optimal thermodynam ic values and the corresponding geo- metric dimensions, which are linked to a CAD system for their graphical repre- sentation and to support a CAE anal ysis. Introduction The solar desalination system with hu midification dehu midification cycle (SDSHDH), are a viable option to suppl y drinking water to remote areas with little demand and close to the coast, where they are more feasible than 405 traditional systems. It is almost the only option in cases of water with high sa- linity because these syst ems work at low temperature. As shown in figure 1, cold air enters the humidifier 6 where it is exposed to hot saline water 3, which increases the te mperat ure and water content of the air. The moist air (at higher temperature) then enters the dehumidifi er 7 where it loses heat to a feed stream of s aline water at room temperature flowing through a coil. Water vapor condenses in the dehumidifi er and exits the system as a str eam of fresh liquid water 5. The more we preheat the saline water in the dehumidifier, the less heat we have to supply in the solar wat er heater (SWH) 1-2, question reflected with the gained-output-ratio (GOR ) that is the ratio of the latent heat of evaporation of the water produced h ୤୥ ( kJ/kg) to the heat input to the cycle Q ሶ ୧୬ , ୱ୵୦ (kW). In figure 1, appears the termi nal temperature difference (TTD), is the stream-to-stream temperat ure difference at either end o f the humidifier and dehumidifier. The pinch point temperatur e difference (PTD), is the minimum local stream-to-stream temperature differen ce at any point within the heat ex- changer and is lower than both the t e rminal temperature di fferences (Lienhard V, 2019). Figure 1. General scheme of a SD SHDH and w ater heater. Source : based on (Lienhard V, 2019). Multi-objective evolut ionary algorithms (MOE) have previously been used to operate research on SDSHDH (Mistry, Mitsos, & Lienhard V, 2011; Rafigh, Mirzaeian, Najafi, Rinaldi, & Marchesi, 2017) and other, which, however, do not [Document text truncated for crawler view.]