Optimización de propiedades mecánicas y térmicas de un aglomerado sintético por el Método de Taguchi

In this work, the Taguchi Experimental Design model was applied for the optimization of the mechanical and thermal properties of an agglomerated composite material and to obtain the most appropriate parameters for its elaboration. The importance of the development of synthetic agglomerates is in the use of agricultural waste to give it a useful use when supplying high demand materials. Rice husk, clay, sand and aloe gel were used as raw materials. With the variation of the values ​​of the control factors: percentage of rice husk (R), temperature (T) and time of heat treatment (t), the different experimental combinations were performed. For the optimization of the mechanical and thermal properties according to the Taguchi methodology, the mechanical and thermal tests were selected: the modulus of elasticity, the energy absorbed in the impact, the modulus of maximum breakage and the initial decomposition temperature for each combination chipboard experimental. For the processing of this data, the software for the automatic design and analysis of Taguchi experiments, Qualitek-4, was used under the characteristic of higher-better quality. The optimal parameters obtained for each level of control were R = 15%, T = 120 C and t = 3 h. These results were validated with the performance of a confirmatory experiment, where properties similar to those of wood species were obtained for this agglomerate. The development of this prototype of alternative material will be useful as a substitute for wood and will contribute to the reduction of the environmental impact generated by waste products.En este trabajo se aplicó el modelo de Diseño Experimental de Taguchi para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas de un material compuesto aglomerado y obtener los parámetros más adecuados para su elaboración. La importancia del desarrollo de los aglomerados sintéticos está en el uso de desechos agrícolas para darle un empleo útil al suplir materiales de gran demanda. Se utilizaron la cáscara de arroz, arcilla, arena y gel de aloe como materias primas. Con la variación de los valores de los factores de control: porcentaje de cáscara de arroz (R), temperatura (T) y tiempo de tratamiento térmico (t), se realizaron las diferentes combinaciones experimentales. Para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas según la metodología de Taguchi, se seleccionaron de las pruebas mecánicas y térmicas: el módulo de elasticidad, la energía absorbida en el impacto, el módulo de rotura máximo y la temperatura inicial de descomposición para cada combinación experimental de aglomerado. Para el procesamiento de estos datos, se utilizó el software para el diseño automático y análisis de experimentos de Taguchi, Qualitek-4, bajo la característica de calidad mayor–mejor. Los parámetros óptimos obtenidos para cada nivel de control, fueron R = 15%, T = 120 C y t = 3 h. Estos resultados fueron validados con la realización de un experimento confirmatorio, donde se obtuvieron, para este aglomerado, propiedades similares a las de unas especies de madera. El desarrollo de este prototipo de material alternativo será útil como sustituyente de la madera y contribuirá a la reducción del impacto ambiental generado por los productos de desecho

Optimización de propiedades mecánicas y térmicas de un aglomerado sintético por el Método de Taguchi

In this work, the experimental design of Taguchi model was applied in order to obtain the most appropriate parameters to elaborate an agglomerate material which presents a good mechanical and thermal behavior. The raw materials used were rice husk, common clay, sand and aloe gel. The importance of the development of the synthetic agglomerates is in the use of agricultural wastes to give them an useful employment when replacing materials of great demand. The experimental combinations were done varying the control factors values: rice husk percentage (R), temperature (T) and thermal treatment time(t). Via to the optimization properties according Taguchi’s Methodology, the elasticity modulus, the absorbed energy in the impact, break maximum module and initial decomposition temperature to each experimental combination were selected. The Qualitek-4 software was used below the biggest the better quality characteristic. The optimum parameters obtained to each control level were: R = 15%, T = 120oC and t = 3 h. These results were confirmed with a new experiment, where similar properties to the wood species were obtained. The developing of this will be useful as substitute of the wood and could improve the environment impact due residual materials.PACS: 88.30.mj, 81.70.Bt, 82.35.PqMSC: 91B82En este trabajo se aplicó el modelo de Diseño Experimental de Taguchi para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas de un material compuesto aglomerado y obtener los parámetros más adecuados para su elaboración. La importancia del desarrollo de los aglomerados sintéticos está en el uso de desechos agrícolas para darle un empleo útil al suplir materiales de gran demanda. Se utilizaron la cáscara de arroz, arcilla, arena y gel de aloe como materias primas. Con la variación de los valores de los factores de control: porcentaje de cáscara de arroz (R), temperatura (T) y tiempo de tratamiento térmico (t), se realizaron las diferentes combinaciones experimentales. Para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas según la metodología de Taguchi, se seleccionaron de las pruebas mecánicas y térmicas: el módulo de elasticidad, la energía absorbida en el impacto, el módulo de rotura máximo y la temperatura inicial de descomposición para cada combinación experimental de aglomerado. Para el procesamiento de estos datos, se utilizó el software para el diseño automático y análisis de experimentos de Taguchi, Qualitek-4, bajo la característica de calidad mayor–mejor. Los parámetros óptimos obtenidos para cada nivel de control, fueron R = 15%, T = 120 C y t = 3 h. Estos resultados fueron validados con la realización de un experimento confirmatorio, donde se obtuvieron, para este aglomerado, propiedades similares a las de unas especies de madera. El desarrollo de este prototipo de material alternativo será útil como sustituyente de la madera y contribuirá a la reducción del impacto ambiental generado por los productos de desecho.PACS: 88.30.mj, 81.70.Bt, 82.35.PqMSC: 91B8

Estudio de las propiedades térmicas de harinas de maíz producidas por tratamiento termico-alcalino

The design of a controlled cooking system (SCC) for the production of threshed cornmeal is presented. The system allows reproducibility in sample processing through time and temperature control. The corn treatment was carried out with a cooking time of 120 minutes at 92.5oC, adding calcium hydroxide (Ca (OH) 2) concentrations between 0 and 0.5% in relation to the corn mass. The cooking process was monitored with measures of moisture in the grain and pH of the solution. Flours were manufactured by adding wet milling, dehydration, dry grinding and sieving operations. The samples obtained were analyzed using the differential scanning calorimetry (MDSC) and thermogravimetric analysis (TGA) technique to study both the thermal stability of the flour and its physical variables: gelatinization interval (ΔT), enthalpy of gelatinization (ΔH), change in heat capacity (ΔCp), maximum decomposition rate (Tmd) and residue after decomposition (Rs). TGA analyzes show that the addition of calcium hydroxide improves the thermal stability of the flour, since the degradation temperature shifts to higher temperatures as the amount of calcium hydroxide increases. MDSC and TGA allowed to observe that the addition Ca (OH) 2 produces a gelatinization shift and the maximum rate of decomposition towards higher temperatures. The results were compared with the same analyzes performed on unprocessed corn. With this study an experimental method is proposed, including a controlled cooking system for the production of flour enriched with calcium, which could have a high impact in the field of nutrition.Se presenta el diseño de un sistema de cocción controlado (SCC) para la producción de harinas de maíz trillado. El sistema permite la reproducibilidad enla elaboración de las muestras a través del control de tiempo y temperatura. El tratamiento del maíz se realizó con un tiempo de cocción de 120 minutos a 92.5oC, adicionando concentraciones de hidróxido de calcio (Ca(OH)2) entre 0 y 0.5% con relación a la masa de maíz. El proceso de cocción fue monitoreado con medidas de humedad en el grano y pH de la solución. Las harinas fueron fabricadas adicionando operaciones de molienda húmeda, deshidratación, molienda seca y tamizado. Las muestras obtenidas fueron analizadas usandola técnica de calorimetría diferencial de barrido modulada (MDSC) y análisis termogravimétrico (TGA) para estudiar tanto la estabilidad térmica de la harina como sus variables físicas: intervalo de gelatinización (ΔT), entalpía degelatinización (ΔH), cambio en la capacidad calorífica (ΔCp), temperatura de máxima rata de descomposición (Tmd) y residuo después de la descomposición(Rs). Los análisis TGA muestran que la adición de hidróxido de calcio mejora la estabilidad térmica de la harina, puesto que la temperatura de degradación se desplaza a mayores temperaturas a medida que la cantidad de hidróxido de calcio aumenta. MDSC y TGA permitieron observar que la adición Ca(OH)2 produce un desplazamiento de gelatinización y de la máxima rata de descomposición hacia mayores temperaturas. Los resultados fueron comparados con los mismos análisis realizados sobre maíz sin procesar. Con este estudio se propone un método experimental, incluyendo un sistema de cocción controlada para la producción de harinas enriquecidas con calcio, las cuales podrían tener un alto impacto en el campo de la nutrición

Estudio de las propiedades térmicas de harinas de maíz producidas por tratamiento termico-alcalino

A design of a controlled cooking system (CCS) for corn flours production is presented. The system allows reproducibility in the samples preparation withcontrol of the time and the temperature. The treatment of corn was performed with a cooking time of 120 minutes at 92.5◦C, by adding calcium hydroxide (Ca(OH)2) in concentration between 0 and 0.5% compared to the corn weight.The cooking process was monitored via measures of moisture absorbed by the corn kernels and pH of the solution. The samples were manufactured by operation steps like wet milling, dehydration, dry milling and sieving. The samples were analyzed using modulated differential scanning calorimetry (MDSC)and thermogravimetric analysis (TGA) techniques, which were focused in the thermal stability of the flours and their physical variables: gelatinization range (∆T), enthalpy (∆H), change in heat capacity (∆Cp), temperature decomposition of maximum decomposition rate (Tmd) and residue after decomposition (Rs). The adding of Ca(OH)2 moves the peak gelatinization and the maximum peak of decomposition towards higher temperature. The TGA analysis showed that the addition of calcium hydroxide improves the thermal stability of the flour, since the degradation temperature shifts to higher temperatures as the amount of calcium hydroxide increases. The results were compared with the same analysis performed on raw corn. This study proposes an experimental method, including a controlled cooking system for the production of flour enriched with calcium, which could have a major impact in the field of nutrition. PACS: 64.60.-i, 61.25.hk, 61.25.hp, 83.10.TvSe presenta el diseño de un sistema de cocción controlado (SCC) para la producción de harinas de maíz trillado. El sistema permite la reproducibilidad enla elaboración de las muestras a través del control de tiempo y temperatura. El tratamiento del maíz se realizó con un tiempo de cocción de 120 minutos a 92.5oC, adicionando concentraciones de hidróxido de calcio (Ca(OH)2) entre 0 y 0.5% con relación a la masa de maíz. El proceso de cocción fue monitoreado con medidas de humedad en el grano y pH de la solución. Las harinas fueron fabricadas adicionando operaciones de molienda húmeda, deshidratación, molienda seca y tamizado. Las muestras obtenidas fueron analizadas usandola técnica de calorimetría diferencial de barrido modulada (MDSC) y análisis termogravimétrico (TGA) para estudiar tanto la estabilidad térmica de la harina como sus variables físicas: intervalo de gelatinización (ΔT), entalpía degelatinización (ΔH), cambio en la capacidad calorífica (ΔCp), temperatura de máxima rata de descomposición (Tmd) y residuo después de la descomposición(Rs). Los análisis TGA muestran que la adición de hidróxido de calcio mejora la estabilidad térmica de la harina, puesto que la temperatura de degradación se desplaza a mayores temperaturas a medida que la cantidad de hidróxido de calcio aumenta. MDSC y TGA permitieron observar que la adición Ca(OH)2 produce un desplazamiento de gelatinización y de la máxima rata de descomposición hacia mayores temperaturas. Los resultados fueron comparados con los mismos análisis realizados sobre maíz sin procesar. Con este estudio se propone un método experimental, incluyendo un sistema de cocción controlada para la producción de harinas enriquecidas con calcio, las cuales podrían tener un alto impacto en el campo de la nutrición. PACS: 64.60.-i, 61.25.hk, 61.25.hp, 83.10.T

Papel del agua en la gelatinización delalmidón de maíz: estudio por calorimetríadiferencial de barrido

The thermal behavior of corn starch (Sigma Aldrich) was studied by differential scanning calorimetry (DSC). The endothermic peak in the DSC thermogram is associated to the starch gelatinization transition process. Initial phase of process and range in which it occurs is governed mainly by starch concentration in the solution, and the botanical source. This study demonstrates that the parameters associated to the observation method, in the DSC analysis, are influential in the determination of the maize starch gelatinization. In this way, the transition peak temperature, gelatinization enthalpy, and range of temperature are parameters that have to be considered when the moisture of sample and heating rate are changed with a homogenous grain size. For the DSC analysis, samples were prepared whit moisture values of 60, 65, 70, 75 and 80% (w/w), and heated at r = 2, 5, and 10◦C/min. Similarly, for fixed values of moisture (80%), the values of the heating rate were 2, 5, 7, 10 y 15◦C/min. Results indicate that the amount of water has influence over the enthalpy transition; however the peak temperature Tp remains invariable. The variation also depends of rate which transformation is made. Analysis allowed corroborating, that starch transition depends on extrinsic factors during the process. This knowledege about starch gelatinization is very useful for optimizing industrial process derivate of it.PACS: 64.60.-i, 61.25.hk, 61.25.hp, 83.10.TvEl comportamiento térmico del almidón de maíz (Sigma Aldrich) se estudió através de calorimetría diferencial de barrido (DSC). El pico endotérmico observadoen el perfil DSC se asocia al proceso de transición de gelatinizacióndel almidón. La fase inicial del proceso y el rango en el que éste ocurre, está gobernada principalmente por la concentración del almidón en solución. Enesta investigación se demuestra que los parámetros relacionados con el métodode observación, en un análisis de DSC influyen al momento de determinar lagelatinización del almidón de maíz. De esta forma, la temperatura del picode transición, la entalpía de gelatinización y el intervalo de temperatura degelatinización son los parámetros en estudio cuando se varía la humedad dela muestra y velocidad de calentamiento con un tamaño de grano homogéneo.Para los análisis, se tomaron valores de humedad de 60, 65, 70, 75 y 80%(p/p), para una velocidad de calentamiento de 2, 5 y 10◦C/min. De igualmodo, para un valor fijo de humedad (80%), se utilizó una velocidad de calentamientode 2, 5, 7, 10 y 15◦C/min. Los resultados indican que la cantidad deagua influye significativamente sobre la entalpía de gelatinización del proceso,pero la temperatura del pico Tp de la endoterma se mantiene constante. Elvalor de la entalpía disminuye a medida que la cantidad de agua aumenta.Las variaciones también son dependientes de la rapidez con que se efectúa latransformación. Los análisis permitieron corroborar, que esta transición en elalmidón es dependiente de factores extrínsecos durante el proceso. Este conocimientosobre la gelatinización del almidón es útil para optimizar procesosindustriales derivados de éste.PACS: 64.60.-i, 61.25.hk, 61.25.hp, 83.10.T

Papel del agua en la gelatinización delalmidón de maíz: estudio por calorimetríadiferencial de barrido

The thermal behavior of corn starch (Sigma Aldrich) was studied through differential scanning calorimetry (DSC). The endothermic peak observed in the DSC profile is associated with the transition process of starch gelatinization. The initial phase of the process and the range in which it occurs is governed mainly by the concentration of the starch in solution. In this investigation it is demonstrated that the parameters related to the method of observation, in a DSC analysis influence when determining the gelatinization of corn starch. In this way, the temperature of the transition peak, the gelatinization enthalpy and the gelatinization temperature range are the parameters under study when the sample humidity and heating rate are varied with a homogeneous grain size. For the analyzes, values ​​were taken of humidity of 60, 65, 70, 75 and 80% (w / w), for a heating rate of 2, 5 and 10 ° C / min. Similarly, for a fixed humidity value (80%), a heating rate of 2, 5, 7, 10 and 15 ° C / min was used. The results indicate that the amount of water significantly influences the enthalpy of gelatinization of the process, but the temperature of the Tp peak of the endotherm remains constant. The value of the enthalpy decreases as the amount of water increases.The variations are also dependent on how quickly the transformation takes place. The analyzes allowed corroborating that this transition in elalmidon is dependent on extrinsic factors during the process. This knowledge about starch gelatinization is useful for optimizing industrial processes derived from it.El comportamiento térmico del almidón de maíz (Sigma Aldrich) se estudió através de calorimetría diferencial de barrido (DSC). El pico endotérmico observadoen el perfil DSC se asocia al proceso de transición de gelatinizacióndel almidón. La fase inicial del proceso y el rango en el que éste ocurre, está gobernada principalmente por la concentración del almidón en solución. Enesta investigación se demuestra que los parámetros relacionados con el métodode observación, en un análisis de DSC influyen al momento de determinar lagelatinización del almidón de maíz. De esta forma, la temperatura del picode transición, la entalpía de gelatinización y el intervalo de temperatura degelatinización son los parámetros en estudio cuando se varía la humedad dela muestra y velocidad de calentamiento con un tamaño de grano homogéneo.Para los análisis, se tomaron valores de humedad de 60, 65, 70, 75 y 80%(p/p), para una velocidad de calentamiento de 2, 5 y 10◦C/min. De igualmodo, para un valor fijo de humedad (80%), se utilizó una velocidad de calentamientode 2, 5, 7, 10 y 15◦C/min. Los resultados indican que la cantidad deagua influye significativamente sobre la entalpía de gelatinización del proceso,pero la temperatura del pico Tp de la endoterma se mantiene constante. Elvalor de la entalpía disminuye a medida que la cantidad de agua aumenta.Las variaciones también son dependientes de la rapidez con que se efectúa latransformación. Los análisis permitieron corroborar, que esta transición en elalmidón es dependiente de factores extrínsecos durante el proceso. Este conocimientosobre la gelatinización del almidón es útil para optimizar procesosindustriales derivados de éste

Preventing and addressing the stress reactions of health care workers caring for patients with COVID-19: Development of a digital platform (Be + against COVID)

Background: COVID-19 became a major public health concern in March 2020. Due to the high rate of hospitalizations for COVID-19 in a short time, health care workers and other involved staff are subjected to a large workload and high emotional distress. Objective: The objective of this study is to develop a digital tool to provide support resources that might prevent and consider acute stress reactions in health care workers and other support staff due to the COVID-19 pandemic. Methods: The contents of the digital platform were created through an evidence-based review and consensus conference. The website was built using the Google Blogger tool. The Android version of the app was developed in the Java and XML languages using Android Studio version 3.6, and the iOS version was developed in the Swift language using Xcode version 11.5. The app was evaluated externally by the Andalusian Agency for Healthcare Quality. Results: We detected the needs and pressing situations of frontline health care workers, and then, we proposed a serial of recommendations and support resources to address them. These resources were redesigned using the feedback received. A website in three different languages (Spanish, English, and Portuguese) and a mobile app were developed with these contents, and the AppSaludable Quality Seal was granted to the app. A specific self-report scale to measure acute stress and additional tools were included to support the health care workforce. This instrument has been used in several Latin American countries and has been adapted considering cultural differences. The resources section of the website was the most visited with 18, 516 out of 68, 913 (26.9%) visits, and the “Self-Report Acute Stress Scale” was the most visited resource with 6468 out of 18, 516 (34.9%) visits. Conclusions: The Be + against COVID platform (website and app) was developed and launched to offer a pool of recommendations and support resources, which were specifically designed to protect the psychological well-being and the work morale of health care workers. This is an original initiative different from the usual psychological assistance hotlines

An ammonia spectral map of the L1495-B218 filaments in the Taurus molecular cloud. I. Physical properties of filaments and dense cores

We present deep NH3 observations of the L1495-B218 filaments in the Taurus molecular cloud covering over a 3° angular range using the K-band focal plane array on the 100 m Green Bank Telescope. The L1495-B218 filaments form an interconnected, nearby, large complex extending over 8 pc. We observed NH3 (1, 1) and (2, 2) with a spectral resolution of 0.038 km s−1 and a spatial resolution of 31''. Most of the ammonia peaks coincide with intensity peaks in dust continuum maps at 350 and 500 μm. We deduced physical properties by fitting a model to the observed spectra. We find gas kinetic temperatures of 8–15 K, velocity dispersions of 0.05–0.25 km s−1, and NH3 column densities of 5 × 1012 to 1 × 1014 cm−2. The CSAR algorithm, which is a hybrid of seeded-watershed and binary dendrogram algorithms, identifies a total of 55 NH3 structures, including 39 leaves and 16 branches. The masses of the NH3 sources range from 0.05 to 9.5 ${{M}_{\odot }}$. The masses of NH3 leaves are mostly smaller than their corresponding virial mass estimated from their internal and gravitational energies, which suggests that these leaves are gravitationally unbound structures. Nine out of 39 NH3 leaves are gravitationally bound, and seven out of nine gravitationally bound NH3 leaves are associated with star formation. We also found that 12 out of 30 gravitationally unbound leaves are pressure confined. Our data suggest that a dense core may form as a pressure-confined structure, evolve to a gravitationally bound core, and undergo collapse to form a protostar

Interstellar MHD Turbulence and Star Formation

This chapter reviews the nature of turbulence in the Galactic interstellar medium (ISM) and its connections to the star formation (SF) process. The ISM is turbulent, magnetized, self-gravitating, and is subject to heating and cooling processes that control its thermodynamic behavior. The turbulence in the warm and hot ionized components of the ISM appears to be trans- or subsonic, and thus to behave nearly incompressibly. However, the neutral warm and cold components are highly compressible, as a consequence of both thermal instability in the atomic gas and of moderately-to-strongly supersonic motions in the roughly isothermal cold atomic and molecular components. Within this context, we discuss: i) the production and statistical distribution of turbulent density fluctuations in both isothermal and polytropic media; ii) the nature of the clumps produced by thermal instability, noting that, contrary to classical ideas, they in general accrete mass from their environment; iii) the density-magnetic field correlation (or lack thereof) in turbulent density fluctuations, as a consequence of the superposition of the different wave modes in the turbulent flow; iv) the evolution of the mass-to-magnetic flux ratio (MFR) in density fluctuations as they are built up by dynamic compressions; v) the formation of cold, dense clouds aided by thermal instability; vi) the expectation that star-forming molecular clouds are likely to be undergoing global gravitational contraction, rather than being near equilibrium, and vii) the regulation of the star formation rate (SFR) in such gravitationally contracting clouds by stellar feedback which, rather than keeping the clouds from collapsing, evaporates and diperses them while they collapse.Comment: 43 pages. Invited chapter for the book "Magnetic Fields in Diffuse Media", edited by Elisabete de Gouveia dal Pino and Alex Lazarian. Revised as per referee's recommendation