Repositorio Digital - Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
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In the interest of hippos: reflection on the interests of the Colombian hippopotamus population and its management
No full textAnalytical solutions in the modeling of endovenous laser ablation
No full textModelamos el tratamiento quirúrgico de las venas varicosas mediante ablación endovenosa con láser (E.L.A.V.). La principal preocupación en torno a la técnica termoablativa es el daño térmico, el cual se correlaciona con (1) la energía dada por la potencia del láser y (2) la distribución de la temperatura. Nuestro objetivo fue precisar las dos funciones: la tasa de fluencia y la temperatura, al usar la técnica termoablativa y el tratamiento endovenoso con láser. Primero, consideramos tres ecuaciones diferenciales, a saber, las de difusión, calor y biocalor en el sistema endovenoso-perivenoso para describir el lumen, la pared de la vena, la almohadilla de tejido y la piel. En segundo lugar, examinamos la fuente de potencia a partir de la ley de Beer-Lambert para establecer la irradiancia del haz incidente y la fuente de calor como densidad de potencia óptica absorbida. En tercer lugar, tuvimos en cuenta la transferencia de calor en el límite de la piel según la ley de enfriamiento de Newton como condición de frontera de Robin. Para este nuevo modelo propusimos soluciones exactas: la aplicación de ecuaciones diferenciales para resolver (1) la aproximación a la difusión mediante la ecuación de transferencia radiativa bajo la fuente de potencia considerada, y (2) de ecuaciones acopladas de calor y biocalor bajo la fuente de calor lograda mediante la condición de frontera de Robin. Posteriormente, se graficó la tasa de fluencia y se discutió su dependencia con respecto al tiempo y el estado estacionario. Además, se presentan aquí algunas consideraciones en torno a los daños térmicos en el sistema vena-tejido y algunos problemas aún pendientes.We modeled the surgical treatment of varicose veins using endovenous laser ablation (ELAV). The main concern surrounding the thermoablative technique is thermal damage, which is correlated with (1) the energy delivered by the laser power and (2) the temperature distribution. Our objective was to clarify the two functions: fluence rate and temperature, when using the thermoablative technique and endovenous laser treatment. First, we considered three differential equations, namely, diffusion, heat, and bioheat equations in the endovenous-perivenous system to describe the lumen, vein wall, tissue cushion, and skin. Second, we examined the power source using the Beer-Lambert law to define the incident beam irradiance and the heat source as the absorbed optical power density. Third, we considered heat transfer at the skin boundary according to Newton's cooling law as the Robin boundary condition. For this new model, we proposed exact solutions: the application of differential equations to solve (1) the diffusion approximation using the radiative transfer equation under the considered power source, and (2) coupled heat and bioheat equations under the heat source achieved through the Robin boundary condition. Subsequently, the fluence rate was graphed and its dependence on time and steady state was discussed. In addition, some considerations regarding thermal damage in the vein-tissue system and some outstanding problems are presented here
Forecasting precipitation over the tropical Andes: Lessons from convection-permitting simulations
No full textSe presentan los resultados de la evaluación de 625 pronósticos diarios de precipitación en una parte de los Andes colombianos, realizados con el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) entre 2020 y 2022. Las simulaciones se hicieron en modo de “convección permitida” usando un espaciado de cuadrícula de 4 km. El desempeño del WRF se contrastó con los pronósticos del Global Forecasting System (GFS) y con datos basados en observaciones. Los pronósticos con el WRF produjeron un patrón promedio de máximos nocturnos en valles interandinos y tierras bajas similar al del Global Precipitation Measurement Mission (GPM). La precipitación diurna según el WRF tuvo lugar, sobre todo, en las montañas. Comparados con los de la GPM, los promedios estacionales evidenciaron una sobreestimación en las montañas y una subestimación en tierras bajas. Los sesgos y precipitaciones absolutas del GFS fueron de menos magnitud que los del WRF. Las correlaciones entre acumulados diarios del GPM y los pronósticos de ambos modelos tendieron a ser mayores en las temporadas secas, llegando a valores máximos de 0,62 y 0,70 con WRF y GFS, respectivamente. Los índices basados en tablas de contingencia fueron similares en el WRF y el GFS, con valores de Bias, FAR y POD cercanos a 1,1, 0,10 y 0,96, respectivamente. La inspección de dos eventos especiales de precipitaciones elevadas en sendos lugares de Antioquia estableció que tanto el WRF como varios de los modelos globales proveyeron pronósticos útiles hasta con 12 horas de anticipación. Sin embargo, las simulaciones de mayor resolución representaron mejor las estructuras y gradientes propios del terreno complejo de los Andes tropicales.We evaluated 625 daily precipitation forecasts over parts of the Colombian Andes using the Weather Research and Forecasting (WRF) model between 2020 and 2022. We run the simulations in “convection-permitting” mode using a grid spacing of 4 km. WRF’s performance was compared with forecasts from the Global Forecasting System (GFS) and observational data. On average, WRF’s forecasts produced a pattern of nighttime maxima within the inter-Andean valleys and lowlands like that of the Global Precipitation Measurement Mission (GPM). According to the WRF model, daytime precipitation mostly occurred over the mountains. Compared to GPM, the WRF model overestimated precipitation in the mountains and underestimated it in the lowlands. In the GFS model, the biases and the absolute precipitation were smaller in magnitude than in the WRF. Correlation values between daily precipitation in the GPM and the forecasts of both models tended to be higher during dry seasons, with maximum values of 0.62 and 0.70 in the WRF and the GFS, respectively. The indices based on contingency tables were similar in the WRF and the GFS, with Bias, FAR, and POD values close to 1.1, 0.10, and 0.96, respectively. The evaluation of heavy rainfall events in two places in Antioquia established that the WRF and several global models provided forecasts up to 12 hours in advance. However, higher-resolution simulations are better for representing structures and gradients typical of the complex terrain of the tropical Andes
Reflections on the handling of the hippopotamus invasion in Colombia: duty, virtue, and consequences
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A new species of Souroubea (Marcgraviaceae, Ericales) from Colombia
No full textSe describe e ilustra una nueva especie de Souroubea Aubl. de Colombia, la cual se reconoce fácilmente por sus nectarios reproductivos pedicelares blancos y por sus glándulas laminales conspicuas en ambas caras de las hojas. La nueva especie se conoce únicamente en una pequeña área andina de la vertiente amazónica del departamento de Caquetá. De acuerdo con los lineamientos de la UICN, la nueva especie se categoriza como “en peligro crítico” (CR).A new species of Souroubea Aubl. from Colombia is described and illustrated . It is easily recognized by its white pedicellar reproductive nectaries and conspicuous lamellar glands on both sides of the leaves. The new species is known only from a small Andean area on the Amazonian slope of the Caquetá Department. According to IUCN guidelines, the new species is categorized as critically endangered (CR)
Optimization of the corrosion resistance of anodized TiO2 coatings using controlled calcination parameters
No full textEstudiamos aquí cómo parámetros de calcinación como la temperatura y la duración influyen en la composición de fases y la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de dióxido de titanio (TiO2) anodizados. Se sintetizaron las fases de anatasa y rutilo del TiO2 en superficies de titanio mediante anodización a 40 V, seguida de calcinación a 350 °C y 450 °C, respectivamente. Se utilizó la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar estas propiedades y comportamientos. Los resultados indicaron que los tiempos de calcinación más largos y las temperaturas más altas favorecieron la fase rutilo, en tanto que los tiempos más cortos resultaron en recubrimientos con una mezcla de anatasa y rutilo. La fase rutilo mostró una resistencia superior a la corrosión debido a una cristalización más completa y la reducción de defectos estructurales. El estudio subraya la importancia de optimizar los parámetros de calcinación para alcanzar las fases cristalinas deseadas y mejorar propiedades como la resistencia a la corrosión, con implicaciones prometedoras para aplicaciones en entornos corrosivos y sujetos a desgaste mecánico.We studied how calcination parameters such as temperature and duration influence the phase composition and corrosion resistance of anodized titanium dioxide (TiO2) coatings. We synthesized TiO2 anatase and rutile phases on titanium surfaces via anodization at 40 V followed by calcination at 350°C and 450°C, respectively. We used electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to assess these properties and behaviors. Our results indicated that longer calcination times and higher temperatures favored the rutile phase and shorter times resulted in coatings with a mixture of anatase and rutile. The rutile phase exhibited superior corrosion resistance due to its more complete crystallization and reduced structural defects. These results underscore the importance of optimizing calcination parameters to achieve desired crystalline phases and enhance corrosion resistance, with promising implications for applications in corrosive and mechanically challenging environments.Keywords: Rutile; Anatase; Anodizing; Electrochemical impedance spectroscopy (EIS)
Ordered perovskite Ca2TiFeO6: a comprehensive study of its structure and magnetic attributes
No full textLa utilización de materiales en la tecnología contemporánea depende en gran medida de sus atributos nanoestructurales, físicos y químicos. El ámbito tecnológico específico de la espintrónica abarca la electrónica de transporte de espín. La espintrónica estudia a profundidad el espín electrónico, su momento magnético inherente, la carga fundamental y la manipulación de estas características intrínsecas para el desarrollo de dispositivos de estado sólido. En los sistemas metálicos, la espintrónica explora fenómenos como el acoplamiento espín-carga, incluidos los materiales ferro y ferrimagnéticos, los materiales magnetorresistivos gigantes y colosales, y los espines metálicos. Entre los materiales más versátiles en la evidencia de propiedades exóticas, una de las familias más representativas es la de las perovskitas, cuyas propiedades han sido ampliamente estudiadas en los últimos años en el campo de la tecnología de células solares. Presentamos aquí los atributos cristalográficos, composicionales, morfológicos, ópticos y magnéticos del material perovskita doble Ca2TiFeO6, sintetizados mediante el método estándar de reacción en estado sólido a partir de óxidos precursores de gran pureza. El refinamiento Rietveld de los datos experimentales de difracción de rayos X reveló que este material cristaliza en una estructura monoclínica de tipo perovskita con ordenación alternante de los cationes Ti-Fe a lo largo de los tres ejes cristalográficos. La naturaleza marcadamente granular de la superficie de los materiales Ca2TiFeO6 se observó mediante imágenes obtenidas en un microscopio electrónico de barrido y los espectros de dispersión de energía de rayos X electrónicos revelaron una estrecha correspondencia de la composición de las muestras con la esperada a partir de su fórmula química. El espectro de reflectancia difusa reveló la característica semiconductora del material con una banda prohibida de 1,02 eV. La caracterización magnética en el régimen de 50 K < T < 335 K y en campos aplicados de hasta 1 kOe evidenció la respuesta ferromagnética del material en todo el rango de temperatura medido. Estas propiedades generan expectativas tecnológicas en la industria espintrónica para la producción de dispositivos en los cuales un mismo material se utilice en el procesamiento y las operaciones de grabación, lectura y borrado de información como sucede en los transistores de espín.The use of materials in contemporary technology depends largely on their nanostructural, physical, and chemical attributes. The specific technological field of spintronics encompasses spin transport electronics. Spintronics deeply studies electron spin, its inherent magnetic moment, fundamental charge, and the manipulation of these intrinsic characteristics for the development of solid-state devices. In metallic systems, spintronics explores phenomena such as spin-charge coupling, including ferro- and ferrimagnetic materials, giant and colossal magnetoresistive materials, and metallic spins. Among the most versatile materials demonstrating exotic properties, one of the most representative families is that of perovskites, whose properties have been widely studied in recent years in the field of solar cell technology. We present here the crystallographic , compositional, morphological, optical and magnetic attributes of the double perovskite material Ca2TiFeO6 , synthesized by the standard solid-state reaction method from high-purity precursor oxides. Rietveld refinement of experimental X-ray diffraction data revealed that this material crystallizes in a monoclinic perovskite-type structure with alternating ordering of the Ti-Fe cations along the three crystallographic axes. The markedly granular nature of the surface of the Ca2TiFeO6 materials was observed by scanning electron microscope images, and energy-dispersive electron X-ray spectra revealed a close compositional correspondence of the samples with that expected from their chemical formula. The diffuse reflectance spectrum revealed the semiconducting characteristic of the material with a band gap of 1.02 eV. Magnetic characterization in the 50 K < T < 335 K range and in applied fields up to 1 kOe demonstrated the material's ferromagnetic response across the entire measured temperature range. These properties raise technological expectations in the spintronics industry for the production of devices in which the same material is used for processing and for recording, reading, and erasing information, as is the case with spin transistors