Evaluation of flow characteristics that give higher mixing performance in the 3-D T-mixer versus the typical T-mixer

This document is the Accepted Manuscript of the following article: Cesar Augusto Cortes-Quiroz, Alireza Azarbadegan, and Mehrdad Zangeneh, ‘Evaluation of flow characteristics that give higher mixing performance in the 3-D T-mixer versus the typical T-mixer’, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 202: 1209-1219, October 2014, DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.042, made available under the the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives License CC BY NC-ND 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).A 3-D configuration of a T-mixer is evaluated under normal operating conditions of the called convective micromixers. The design has been called 3-D T-mixer in our previous work [1] as it adopts a three-dimensional structure at the T-junction. This design feature has been found that it exerts a strong effect on the flow characteristics in the device downstream in the mixing channel. A numerical study has been carried out in the 3-D T-mixer and the typical T-mixer, being these modelled with equal dimensions of channel lengths and cross sections and operated with the same flow rates. The flow analysis in the 3-D T-mixer reveals the quick formation of vortical flow structures composed of intertwined fluid filaments which increase drastically the fluids interface to enhance mixing. The flow patterns in the mixing channel vary with Reynolds number (Re) in the range 100-500. This study shows that the 3-D T-mixer provides a significant enhancement of mixing and presents lower pressure loss and similar level of shear stress compared to a typical T-mixer, in the whole range of Re used to characterize the flow. It has a simple channel configuration which is easy to fabricate and effective for mixing of continuous fluid and potentially particles. The 3-D T-mixer is called to be tested and applied for improving the efficiency of systems which have a T-junction in their design and require fast mixing with high throughput.Peer reviewedFinal Accepted Versio

Analysis and design optimization of an integrated micropump-micromixer operated for bio-MEMS applications

A generic microfluidic system composed by two single chamber valveless micropumps connected to a simple T-type channel intersection is examined numerically. The characteristics of a feasible valveless micropump have been used in the design, where efficient mixing is produced due to the pulsating flow generated by the micropumps. The advantages of using time pulsing inlet flows for enhancing mixing in channels have been harnessed through the activation of intrinsic characteristics of the pumps required to achieve the periodic flows. A parametric study is carried out on this microfluidic system using Computational Fluids Dynamics (CFD) on a design space defined by a Design-of-Experiments (DOE) technique. With this approach, the frequency f and the phase difference of the periodic fluid velocities (operation parameters) and the angle formed by the inlet channels at the intersection (geometric parameter) are used as design parameters, whereas mixing quality, pressure drop and maximum shear strain rate in the channel are the performance parameters. The study identifies design features for which the pressure drop and shear strain in the channel are reduced whereas the mixing quality is increased. The proposed microfluidic system achieves high mixing quality with performance parameters that enable manipulation of biological fluids in microchannels.Peer reviewedFinal Accepted Versio

Estudio de la hidrogenación de citral con catalizadores de Pt y PtSn soportados

En el presente trabajo se estudió la hidrogenación en fase líquida de citral, con la finalidad de obtener selectivamente la mezcla de geraniol + nerol y citronelol, utilizando catalizadores monometálicos de Pt y Ni soportados en silica gel comercial (Pt/SG7 y Ni/SG7 respectivamente) y titania sintetizada por el método sol-gel (Pt/TiO2-SG). Además, se utilizaron catalizadores bimetálicos de Pt-Sn variando la relación atómica entre los metales y soportados en silica gel (PtSn/SG7). Con la misma finalidad se utilizaron catalizadores de alúmina sol-gel y alúmina sintetizada por el método de microemulsión (PtSn/Al2O3-SG y PtSn/Al2O3-MEP respectivamente). Otra variable importante que se analizó fue el tipo de disolvente (isopropanol y hexano) observando el efecto que tiene sobre la actividad y la selectividad. Las condiciones de reacción fueron de 373 K, 1.4 MPa de presión parcial de H2 y concentración de citral de 0.1 M. Con los catalizadores monometálicos no se observó la presencia de la mezcla de geraniol y nerol, mientras que la actividad catalítica y la ruta de reacción, con Pt/SG7 como catalizador, variaron dependiendo del disolvente utilizado. Cuando se utilizaron los catalizadores de Pt promovidos con Sn, la distribución de productos cambia con respecto a los catalizadores monometálicos, y principalmente esta dirigida a la obtención de geraniol, nerol y citronelol. En los catalizadores de PtSn soportados en SG7, se encontró que la variación de la relación atómica entre Pt y Sn tiene un efecto en la selectividad, ya que conforme se aumenta la cantidad de Sn, la producción de alcoholes insaturados aumenta. En PtSn soportados en SG7 y utilizando isopropanol como disolvente se presentan excelentes resultados en selectividad hacia geraniol y nerol cuando la relación es de Pt/Sn = 1.0; obteniéndose 65% hacia la mezcla de geraniol y nerol y 35% de citronelol. El modelo propuesto para describir el mecanismo de reacción de hidrogenación de citral, a las condiciones de reacción ya mencionadas y con los catalizadores de Pt y PtSn, se ajusto satisfactoriamente a los resultados experimentales

SNAr-Intramolecular como etapa clave en la síntesis total de plagiochinas y del macrociclo D-O-E de la parte profunda de la vancomicina

El presente trabajo de tesis se divide en dos partes, iniciando con la síntesis total de plagiochinas. Las plagiochinas A-D son macrociclos bis(bibencílicos) de 16 miembros formados por 4 anillos aromáticos. De estas, la llamada plagiochina A presenta actividad neurotrópica, de ahí el interés de su síntesis por diferentes grupos de investigadores. Se han descrito dos síntesis de la plagiochina más sencilla como modelo, la plagiochina D, con el fin de establecer una ruta general para la síntesis de todas ellas. En el año 2006 fue aislado de la hepática Marchantia polymorpha un nuevo macrociclo bis(bibencílico) nombrado Plagiochina E. En el 2008 se publicó que la plagiochina E tiene importantes propiedades antifúngicas; en ese mismo año nuevos estudios demostraron que la plagiochina E tiene potentes efectos para revertir la resistencia de multifármacos mediante la P-glicoproteina, estos estudios hacen pensar que la plagiochina E puede ser un candidato potencial para revertir la resistencia en fármacos en la quimioterapia para el tratamiento de cáncer. En esta parte del trabajo se propone una nueva estrategia de síntesis basada en una reacción de sustitución nucleofílica aromática (SNAr) en su versión intramolecular como etapa clave, esta estrategia inició con la preparación de los fragmentos adecuados para la síntesis de cada plagiochina en particular, seguido del ensamblaje de ellos. Para el ensamblaje de los fragmentos se emplearon las siguientes reacciones: reacción de Wittig, hidrogenación selectiva de los dobles enlaces para construir las cadenas saturadas, y una reacción de Suzuki para formar el enlace Ar-Ar´. Estas reacciones permitieron llevar a cabo la síntesis total de las plagiochinas D y E. En cuanto a la segunda parte se propone la síntesis de un macrociclo D-O-E de la parte profunda de la vancomicina. La vancomicina y la teicoplanina llegaron a ser los fármacos más empleados para el tratamiento de infecciones debidas a staphylococcus aureus resistentes a la meticilina. Es hasta 1986, treinta años después de la introducción clínica de la vancomicina, cuando se aíslan las primeras cepas de Enterococcus resistentes a los glicopéptidos. La biosíntesis del depsipéptido D-Ala-D-Lac y su incorporación como el peptidoglicano terminal de resistencia bacterial, fue propuesto como el principal mecanismo de resistencia. Estudios in vitro han mostrado que la afinidad de la vancomicina por N-Ac-D-Ala-D-Lac es alrededor de 1000 veces menor que la afinidad por N-Ac-D-Ala-D-Ala debido a la pérdida de un enlace de hidrógeno y el estado de repulsión entre los dos pares libres de oxígeno para formar complejos. La reducida afinidad del enlace se traduce en una reducción de 1000 veces menos la sensibilidad de la resistencia de la bacteria a la vancomicina. El problema del aumento de la resistencia ha reincidido el interés en este campo dando como resultado el desarrollo de más moléculas activas y nuevos mecanismos de penetración con miras a combatir la resistencia de enterococos a la vancomicina en procesos infecciosos. Se han descrito síntesis de moléculas donde modifican la parte profunda de la glicoma (D-OE), algunas de ellas se han llevado a cabo remplazando el grupo carbonilo del aminoácido 4 (anillo D) de la vancomicina por un CHNHCOR y por un α-hidroxi-βaminoácido, demostrando que el macrociclo incluyendo la estereoquímica y la presencia de una cadena hidrofóbica en la posición adecuada son importantes para la actividad en la vancorresistencia. Por lo tanto siguiendo la misma línea, en esta segunda parte del trabajo se pretende sintetizar un grupo de anillos modificados (D-O-E) de la vancomicina sustituyendo el aminoácido D por un ácido α-aminofosfónico, los cuales se conoce que tienen gran importancia en la química orgánica y medicinal, así como en agricultura debido a sus importantes propiedades biológicas y farmacológicas

Robot omnidireccional para el diagnóstico del déficit de atención

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) occurs in 16% of the Colombian student population and estimates that between 30-70% of these children continue to show symptoms in adulthood. Thus, a tool is proposed for the professional to support his diagnosis according to the criteria offered by the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DMS). An omnidirectional platform is implemented, striking for its design, for children, adolescents and that becomes a concentration challenge for adults.With an Electroencephalography (EEG) helmet a brain wave reading is made; with the help of a Computer Brain Interface (BCI) you can have the reading of facial gestures, having said reading is implemented to control the omnidirectional platform, with the same BCI you also have the reading of concentration, stress, excitation, etc. of individuals; Thus, the professional in the area can support his diagnosis according to several factors, such as: EEG interpretation, emotional data (concentration, stress, excitement ...), and the observation of the individual. The evaluation of the patient makes the health professional, generating some challenges to overcome the platform and interpreting the different data according to their professional criteria.El TDAH se presenta en un 16% de la población estudiantil colombiana, además, estima que entre el 30-70% de estos niños sigue presentando síntomas en edad adulta. Así, se plantea una herramienta para que el profesional, apoye su diagnóstico según los criterios ofrecidos por el “DMS”. Se implementa una plataforma omnidireccional, llamativa por su diseño, para niños, adolescentes y que llega a ser un desafío de concentración para adultos.Con un casco de EEG se hace una lectura de las ondas cerebrales; con ayuda de una BCI se puede tener la lectura de los gestos faciales, al tener dicha lectura se implementa al control de la plataforma omnidireccional, con la misma BCI también se tiene la lectura de la concentración, estrés, excitación…etc. de los individuos; así el profesional en el área puede apoyar su diagnóstico según varios factores, como: la interpretación EEG, datos emocionales (concentración, estrés, excitación…), y la observación del individuo. La evaluación del paciente la hace el profesional de la salud, generando algunos retos a superar con la plataforma e interpretando los diferentes datos según su criterio profesional

Modelo de proceso como guía para la etapa de elicitación de requisitos, implementado en software libre

El propósito de la Ingeniería de Requisitos (IR) es obtener, analizar, especificar, verificar y gestionar los requisitos de un proyecto de desarrollo de software, para que éste sea exitoso. La primera etapa de la IR es la elicitación, esta etapa tiene como objetivo principal determinar la lista de deseos y necesidades de los stakeholders (fuentes de los requisitos). El producto resultante permitirá definir los requisitos del producto software que se pretende construir, tomando en cuenta que éstos deben ser completos, correctos, consistentes, no ambiguos, verificables, trazables, viables, relevantes y modificables. Para realizar la elicitación, es importante determinar en primer término quiénes serán los stakeholders, y a continuación las técnicas que serán utilizadas para elicitar sus deseos y necesidades. En este trabajo se construye un modelo de proceso para guiar a los analistas o ingenieros de requisitos, en la ejecución de las actividades de la etapa de elicitación, como parte del desarrollo de un proyecto software categorizado como pequeño. Este modelo cubre las principales actividades del proceso de elicitación: identificación de las fuentes de los requisitos, elección y aplicación de técnicas de elicitación, así como la integración de la lista de deseos y necesidades. Con el propósito de representar, controlar y analizar las actividades de la etapa de elicitación, se utiliza el software libre Activiti, que constituye un conjunto de herramientas para la gestión de procesos de negocios (BPMS, por sus siglas en inglés). El modelo de proceso para la elicitación, se crea en Activiti, utilizando una notación estándar para el modelado de procesos de negocio, denominada BPMN en su versión 2.0, promulgada por la Object Management Group (OMG). A continuación, el modelo de proceso especificado en esta notación, se ejecuta en el motor de Activiti, en donde se realizan las tareas de seguimiento y análisis de las actividades que integran el modelo

APLICACIÓN DEL MÉTODO DE LA ECUACIÓN DE BOLTZMANN EN REDES PARA LA SIMULACIÓN BIDIMENSIONAL DE UN PROBLEMA TÍPICO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

Existen diversos problemas de flujos de fluidos que cuentan con soluciones analíticas y que pueden ser utilizados como referencia para la validación de soluciones obtenidas a partir de métodos experimentales y numéricos. El flujo de Couette es uno de estos flujos, por lo tanto es utilizado en el presente trabajo para validar el uso de un método numérico relativamente nuevo. Conceptualmente, la configuración más sencilla y la utilizada en el presente trabajo es la de un fluido entre dos placas infinitas, paralelas y separadas entre sí una cierta distancia, y en la que uno de los platos, como en la mayoría de los casos, el superior se traslada con velocidad constante U0. En el presente trabajo se simula, mediante el método de la ecuación de Boltzmann en redes (LBEM), dicho flujo de Couette imponiendo un gradiente de presión aguas abajo y sin dicho gradiente. Los resultados son comparados con las soluciones analíticas existentes (ecuaciones de NavierStokes), los cuales demuestran la efectividad el método y del código computacional desarrollado por los autores para la simulación de este tipo de flujo

A PERCEPÇÃO DOS MAGISTRADOS ÀS MUDANÇAS NA LEGISLAÇÃO TRABALHISTA E O PERITO CONTÁBIL

O objetivo é estudar a percepção dos magistrados em relação às mudanças na legislação trabalhista e o papel dos peritos contábeis. Para alcançar o objetivo, foi realizada uma pesquisa de campo. A amostra da pesquisa, seria composta por todos os Magistrados da Circunscrição de Brasília, mas nem todos aceitaram. Assim, a amostra final foi composta por dez juízes titulares do Tribunal Regional do Trabalho da 10ª Região. O trabalho apresenta as mudanças mais significativas na visão dos magistrados, e o posicionamento deles em relação as mudanças serem positivas ou negativas. Com base na Análise de Conteúdo de Bardin (2011), realizou-se a divisão em categorias temáticas e concluiu-se que há inúmeros pontos controvertidos na nova lei e alguns são considerados pelos magistrados como inconstitucionais. Para os peritos contadores, a Reforma Trabalhista pode trazer dois impactos: o primeiro é uma nova possibilidade de trabalho, pois agora há a necessidade de os pedidos serem liquidados desde o início e assim a parte irá procurar os serviços do contador já na fase inicial do processo; o segundo é que agora a responsabilidade pelo pagamento dos honorários periciais passa a ser da parte sucumbente na pretensão objeto da perícia, ainda que beneficiária da justiça gratuita. Isso poderá a uma carência de peritos contábeis

Análisis multivariado del comportamiento espacial y temporal de la resistencia del suelo a la penetración

La resistencia a la penetración (RP) es una forma fácil y rápida de identificar la compactación del suelo.El objetivo del presente trabajo fue evaluar un procedimiento para caracterizar adecuadamente la variabilidad vertical y horizontal de la compactación de suelos agrícolas, usando técnicas de análisis multivariado. Las mediciones de RP se realizaron antes de la labranza y después de la cosecha en un lote sembrado con maíz (Zea mays) en la sabana de Bogotá (Colombia), en una cuadrícula regular de 32 puntos (25 m x 25 m), hasta una profundidad de 60 cm. Para identificar zonas y capas compactas del suelo se utilizaron técnicas de análisis multivariado. El análisis jerárquico, realizado a partir de las lecturas de RP por punto de muestreo, permitió elaborar mapas de contorno con zonas delimitadas de compactación. A su vez, cuando el análisis se realizó por profundidad utilizando la metodología de componentes principales, se identificaron tres capas de suelo donde la capa intermedia presentó los mayores valores de resistencia a la penetración en ambos muestreos. El procedimiento utilizado permitió caracterizar las variabilidades vertical y horizontal de la RP en el lote del estudio.The study of agricultural soil compaction is of great relevance, due to its negative effects on crop development and productivity. A quickly and easy way to identify soil compaction is throughout penetration resistance (PR). The aim of this study was to define an approach to adequately characterize the vertical and horizontal variability of agricultural soil compaction, using multivariate analysis techniques. Soil penetration resistance was measured before tillage and after crop harvesting a field grown with maize (Zea mays), using a 32 point regular grid (25 m X 25 m), up to 60 cm of depth. To identify compacted areas and layers, multivariate analysis techniques were used. The hierarchical cluster analysis, considering the RP measurements by sampling point, allowed drawing contour maps with defined compacted areas. Meanwhile, when such an analysis was performed by depth, together with the principal component analysis, three soil layers were identified being the middle layer the one with the highest values of PR in both sampling periods. The approach performed, allowed characterizing the vertical and horizontal variability of PR in the field under study

Algoritmo estocástico para la generación automática de trayectorias de un robot humanoide

Introduction: The incorporation of an autonomous learning system in robotics will allow the resolution of a large number of problems. One is the autonomous march of the humanoid robots due to its complexity in the great number of variables regarding this process.Objective: Develop algorithms that generate autonomous paths in a humanoid robot with various degrees of freedom.Methodology: The study begins with the development of stochastic algorithms with few dimensions. Then, it will be extended to n-dimensional situations. Afterward, simulation tests will be carried out. And finally, the experimental tests are performed.Results: An algorithm was generated based on the physical model of the robot to create walking paths stochastically. A simulator that contemplates the kinematic constraints, including collisions, was implemented to verify the results. In addition, one hundred experimental tests were done. With these tests, the correct operation of the trajectories was verified.Conclusions: It was verified that it is possible to create a stochastic algorithm that mixes determinant and random rules to automatically generate paths in humanoid robots, hence, extending concepts generated in two-dimensional and three-dimensional spaces to n-dimensional articulated coordinates.Introducción: La incorporación de sistemas de aprendizaje autónomos en la robótica permitirá la resolución de una gran cantidad de problemas. Uno de ellos es la marcha autónoma para el caso de los robots humanoides debido a la complejidad que tiene por la gran cantidad de variables que influyen en este proceso.Objetivo: Desarrollar algoritmos que generen marchas autónomas en un robot humanoide con varios grados de libertad.Metodología: El estudio inicia con el desarrollo de algoritmos estocásticos con pocas dimensiones; luego, se extiende a situaciones n-dimensionales. Posteriormente, se realizan pruebas en simulación, y, por último, las pruebas experimentales. Resultados: Se generó un algoritmo basado en el modelo físico del robot para crear las trayectorias de marcha estocásticamente.Se implementó un simulador que contempla las restricciones cinemáticas incluyendo colisiones para verificar los resultados. Adicionalmente, se realizaron cien pruebas experimentales donde se verificó el correcto funcionamiento de las trayectorias.Conclusiones: Se pudo corroborar que es posible crear un algoritmo estocástico que mezcla reglas determinantes y aleatorias para generar marchas automáticamente en robots humanoides, extendiendo conceptos generados en espacios bidimensionales y tridimensionales a coordenadas articulares n-dimensionales