Portal de Revistas Academicas del ITM (Institución Universitaria adscrita al Municipio de Medellín)
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Diseño del sistema de distribución del afluente en unidades de tratamiento de aguas residuales domésticas
Get PDFThe efficient treatment of domestic wastewater is associated with good operational practices in wastewater treatment plants (WWTP) and the proper design of each treatment unit, which ensures the correct hydraulic performance of each WWTP. For this reason, the objective of this article was to study the design of the multiple influent distribution systems of a high-rate primary sedimentary, a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor, and an up-flow anaerobic filter (FAFA) in the WWTPs of the municipalities of San Carlos and San Roque, and in the township of Santiago, respectively, located in Antioquia-Colombia. For this purpose, the methodology proposed by Hudson in 1981 was used to evaluate the performance of the current design and, subsequently, a pre-dimensioning was carried out to distribute the flow uniformly, to have velocities within the ranges recommended by the literature, and to obtain the total head loss generated by the distribution manifold in each treatment unit evaluated. It was found that the existing design is not efficient and that the new pre-dimensioning ensures homogeneous flow distribution and provides velocities that contribute positively to the treatment process. The study concludes that the smaller the number of orifices and the larger the pipe diameter, the more uniform the flow distribution, and that the total head loss depends on both the velocity head and the head loss coefficient. The diameter of the orifice was the predominant parameter to control the inlet velocity of the treatment units.El tratamiento eficiente de las aguas residuales domésticas está asociado a las buenas prácticas operacionales en las plantas de tratamiento de agua residual (PTAR) y al diseño adecuado de cada unidad de tratamiento, con lo cual se asegura el correcto funcionamiento hidráulico de cada PTAR. Por tal motivo, el objetivo de este artículo fue estudiar el diseño de los múltiples sistemas de distribución del afluente de un sedimentador primario de alta tasa, un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) y un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) en las PTAR de los municipios de San Carlos y San Roque, y en el corregimiento de Santiago, respectivamente, ubicados en Antioquia-Colombia. Para ello, se utilizó la metodología propuesta por Hudson en 1981 para evaluar el funcionamiento del diseño actual y, posteriormente, se realizó un predimensionamiento que permitiera distribuir el caudal uniformemente, tener velocidades dentro de los rangos recomendados por la literatura y obtener la pérdida de carga total generada por el múltiple de distribución en cada unidad de tratamiento evaluada. Se evidenció que el diseño existente no es eficiente y que el nuevo predimensionamiento asegura la distribución homogénea del caudal y proporciona velocidades que contribuyen positivamente al proceso de tratamiento. El estudio concluye que a menor número de orificios y mayor diámetro de tubería se presenta una distribución uniforme del caudal, además que la pérdida de carga total depende, tanto de la cabeza de velocidad, como del coeficiente de pérdida de carga. El diámetro del orificio fue el parámetro predominante para controlar la velocidad de entrada a las unidades de tratamiento
De la alfabetización científica a la comprensión pública de la ciencia
Get PDFThis paper seeks to exhaustively analyze the literature on public understanding of science and scientific literacy, as well as their different approaches, particularly publications in specialized journals. The aim is to argue that public understanding of science has a broader and clearly defined theoretical component and constitutes the evolution of scientific literacy, which emerged as a curricular model aimed at overcoming the model of educational deficit in the United States after the launch of the first Sputnik satellite by the Russians. For this purpose, around 160 research articles in the field were reviewed. This made it possible to validate the hypothesis that public understanding of science represents the evolution of a paradigm that transferred the image of the scientific concepts and processes necessary for personal decision-making in cultural matters to promote economic productivity.Este trabajo tiene como propósito fundamental realizar un análisis exhaustivo de la literatura relacionada con la comprensión pública de la ciencia y la alfabetización científica y sus diferentes enfoques a través de publicaciones en revistas especializadas. Lo anterior apunta a sostener que dicha comprensión pública de la ciencia tiene un componente teórico más amplio y claramente definido, y es la evolución de la alfabetización científica, que nació como un modelo curricular orientado, básicamente, a superar el modelo de déficit educativo en Estados Unidos tras el lanzamiento del primer Sputnik por parte de los rusos. Para ello se revisaron cerca de 160 artículos, lo que permitió validar la hipótesis en el sentido que la comprensión pública de la ciencia corresponde a la evolución de un paradigma que trasladó la imagen de los conceptos y procesos científicos necesarios para la toma de decisiones personales en asuntos culturales y necesarios con el fin de favorecer la productividad económica
Uso del lenguaje coloquial como estrategia didáctica para la enseñanza y el aprendizaje situado de la química en el contexto socioeducativo rural
Get PDFPutting chemistry in context is a pedagogical strategy that facilitates the teaching and learning of this subject because it establishes connections between chemistry concepts and aspects of daily life. This article reviews the ways in which other authors have investigated the contextualized teaching of science in their environments. It also describes a pedagogical experience that was implemented within the framework of a didactic sequence applied in a rural socio-educational context, i.e., the Colegio Ecológico de Floridablanca (in Santander, Colombia). Said learning experience aimed to teach students principles of chemistry in a real environment using colloquial language to make connections. The data obtained through observation show that the analysis of the expression “we are like water and oil” directed the students in a practical way to study and understand the concepts of types of chemical bonds, principles of solubility, and density. In this way, colloquial language served as a tool that boosted the situated teaching and learning of sciences and made it possible to connect new knowledge with aspects of the environment where the educational process took place.Poner la química en contexto comprende una de las estrategias pedagógicas para facilitar su proceso de enseñanza y aprendizaje al establecer conexiones entre los conceptos propios de la asignatura y aspectos de la vida cotidiana. El presente artículo muestra una revisión sobre la forma en que otros autores han abordado la enseñanza contextualizada de las ciencias desde sus entornos, describiendo, a su vez, una experiencia pedagógica ejecutada en el marco de una secuencia didáctica que fue aplicada en el contexto socioeducativo rural de los estudiantes del Colegio Ecológico de Floridablanca (Santander), con la intención de estudiar los principios de la química en un ámbito real y teniendo como eje articulador, el lenguaje coloquial. Los datos, obtenidos mediante observación, dan cuenta que el análisis de la expresión «somos como agua y aceite», encaminó a los estudiantes de una forma práctica hacia el estudio y comprensión de los conceptos de tipos de enlace químico, principios de solubilidad y densidad. De este modo, el lenguaje coloquial constituye una herramienta potencializadora para la enseñanza y el aprendizaje situado de las ciencias que posibilita la articulación entre los nuevos conocimientos y aspectos propios del entorno en el cual se desarrolla el proceso educativo
Control jerárquico-óptimo de microrredes aisladas
Get PDFThe objective of this article is to propose a novel method that uses hierarchical control to efficiently manage power resources in an isolated Direct Current (DC) microgrid. The scope of this paper is limited to a numerical study of the components of the micro-generation system using accurate mathematical models in a commercial simulation tool. The control methodology is based on power sharing by means of a hierarchical topology including several control layers. In particular, the internal control loops that regulate the electrical variables in individual generators are at the bottom of the hierarchy. In addition, the power-sharing technique distributes power at an intermediate level, and it is complemented by a Newton-Raphson optimization algorithm at the top, which aims to minimize the cost function. The cost of the microgrid is defined in terms of investment and maintenance indices. This study analyzes the case of a low-power isolated DC microgrid that combines an array of photovoltaic panels and a battery bank. The most relevant result was the optimization of its generation cost, which was verified using simulations of the control and power circuits. In conclusion, although simple, the proposed technique achieves efficient performance in managing the power resources of this microgrid under environmental disturbances.El objetivo del presente artículo fue proponer un método para realizar la gestión eficiente de recursos energéticos en una microrred aislada en corriente continua, empleando control jerárquico. El alcance del trabajo se limitó a estudios numéricos a través de modelos matemáticos precisos en una herramienta de simulación comercial para los componentes del sistema de microgeneración eléctrica. La metodología del control se basó en el reparto de potencias mediante una topología jerárquica con diferentes capas de control. Específicamente, los lazos de control internos que regulan las variables eléctricas en generadores individuales están en la base de la jerarquía, la técnica de reparto de potencias realiza una distribución de energía a un nivel intermedio y se complementa en un nivel superior por un algoritmo de optimización del tipo Newton-Raphson, minimizando un funcional de costo. Dicho costo de la microrred es definido, a su vez, en términos de índices de inversión y mantenimiento. Asimismo, una microrred CC aislada y de baja potencia, constituida por un arreglo de paneles fotovoltaicos combinados con un banco de baterías, es analizada como caso de estudio. El resultado más importante correspondió con la verificación de la optimización del costo de generación mediante simulaciones para los circuitos de control y potencia. En conclusión, la técnica propuesta verifica, a pesar de su simplicidad, un desempeño eficiente para el manejo de recursos energéticos de la microrred ante perturbaciones del entorno
CTS en América Latina, «un mundo en muchos mundos»
Get PDFIn this interview with Javiera Barandiarán, Sebastián Rubiano enables us to reflect on the diversity of epistemologies revolving around Science and Technology Studies (STS) in Latin America. In an open conversation, Barandiarán shares the unique characteristics of the sociological and historical study of science in our region, including a colonial past, tensions, alliances with governments, and an ever-present extractivism. This interview enables us to observe the characteristics of the STS field in the context of the social, political, and technological challenges shared by several countries in Latin America.En esta entrevista a Javiera Barandiarán, Sebastián Rubiano nos permite reflexionar sobre la diversidad de epistemologías en torno a los estudios de ciencia, tecnología y sociedad en América Latina. A través de una conversación abierta, Barandiarán nos comparte las características únicas del estudio sociológico e histórico de la ciencia en nuestra región, incluyendo un pasado colonial, tensiones y alianzas con los gobiernos y un extractivismo siempre presente. Esta entrevista permite observar las características del campo CTS en el contexto de los desafíos sociales, políticos y tecnológicos que comparten varios países de América Latina
Revisión de la optimización de Bess en sistemas de potencia
Get PDFThe increasing penetration of Distributed Energy Resources has imposed several challenges in the analysis and operation of power systems, mainly due to the uncertainties in primary resource. In the last decade, implementation of Battery Energy Storage Systems in electric networks has caught the interest in research since the results have shown multiple positive effects when deployed optimally. In this paper, a review in the optimization of battery storage systems in power systems is presented. Firstly, an overview of the context in which battery storage systems are implemented, their operation framework, chemistries and a first glance of optimization is shown. Then, formulations and optimization frameworks are detailed for optimization problems found in recent literature. Next, A review of the optimization techniques implemented or proposed, and a basic explanation of the more recurrent ones is presented. Finally, the results of the review are discussed. It is concluded that optimization problems involving battery storage systems are a trending topic for research, in which a vast quantity of more complex formulations have been proposed for Steady State and Transient Analysis, due to the inclusion of stochasticity, multi-periodicity and multi-objective frameworks. It was found that the use of Metaheuristics is dominant in the analysis of complex, multivariate and multi-objective problems while relaxations, simplifications, linearization, and single objective adaptations have enabled the use of traditional, more efficient, and exact techniques. Hybridization in metaheuristics has been important topic of research that has shown better results in terms of efficiency and solution quality.La creciente penetración de recursos distribuidos ha impuesto desafíos en el análisis y operación de sistemas de potencia, principalmente debido a incertidumbres en los recursos primarios. En la última década, la implementación de sistemas de almacenamiento por baterías en redes eléctricas ha captado el interés en la investigación, ya que los resultados han demostrado efectos positivos cuando se despliegan óptimamente. En este trabajo se presenta una revisión de la optimización de sistemas de almacenamiento por baterías en sistemas de potencia. Pare ello se procedió, primero, a mostrar el contexto en el cual se implementan los sistemas de baterías, su marco de operación, las tecnologías y las bases de optimización. Luego, fueron detallados la formulación y el marco de optimización de algunos de los problemas de optimización encontrados en literatura reciente. Posteriormente se presentó una revisión de las técnicas de optimización implementadas o propuestas recientemente y una explicación básica de las técnicas más recurrentes. Finalmente, se discutieron los resultados de la revisión. Se obtuvo como resultados que los problemas de optimización con sistemas de almacenamiento por baterías son un tema de tendencia para la investigación, en el que se han propuesto diversas formulaciones para el análisis en estado estacionario y transitorio, en problemas multiperiodo que incluyen la estocasticidad y formulaciones multiobjetivo. Adicionalmente, se encontró que el uso de técnicas metaheurísticas es dominante en el análisis de problemas complejos, multivariados y multiobjetivo, mientras que la implementación de relajaciones, simplificaciones, linealizaciones y la adaptación mono-objetivo ha permitido el uso de técnicas más eficientes y exactas. La hibridación de técnicas metaheurísticas ha sido un tema relevante para la investigación que ha mostrado mejorías en los resultados en términos de eficiencia y calidad de las soluciones
Pensamiento científico en la educación secundaria: acercamiento al estado de la cuestión
Get PDFThis article reviews the international state of the art of research on the development of scientific thinking in secondary school students. In order to systematize the research perspectives of scientific publications in this field into thematic areas and conceptual approaches, an analytical literature review was carried out by mapping the bibliographic information of research articles about this topic published between 2011 and 2021 and indexed in the Redalyc, Scopus, and Web of Science databases. The results describe the relationship between three conceptual approaches (i.e., political perspective, pedagogicaldidactic perspective, and philosophical perspective) and eleven thematic areas. They also reveal the existing interest of secondary education in operationalizing scientific thinking and strengthening the development of skills, abilities, attitudes, and competences using pedagogical and didactic strategies articulated with political and curricular guidelines. This should enable students to apprehend general and particular domains of science and contribute to the construction of a global scientific culture. It is concluded that the development of high school students’ scientific thinking should be consistent with their social, political, and ethical needs and deepen their conceptual understanding, due to its historical, complex, and multidisciplinary nature.Este artículo presenta el acercamiento al estado de la cuestión, el cual refiere la situación actual del conocimiento sobre el desarrollo del pensamiento científico en estudiantes de educación secundaria en el ámbito internacional. Con el objetivo de sistematizar las perspectivas investigativas en campos temáticos y enfoques conceptuales, se realizó una revisión analítica a través de mapeamiento informacional bibliográfico de artículos de investigación publicados entre 2011 y 2021 en las bases de datos de Redalyc, Scopus y Web of Science. Los resultados describen la relación entre tres enfoques conceptuales denominados: perspectiva política, perspectiva pedagógico-didáctica y perspectiva filosófica y once campos temáticos, que exponen el interés que existe en la educación secundaria de operativizar esta forma de pensamiento y fortalecer el desarrollo de habilidades, capacidades, actitudes y competencias a través de estrategias pedagógicas y didácticas articuladas a directrices políticas y curriculares, que permitan la aprehensión de los dominios generales y particulares de la ciencia, para aportar a la construcción de una cultura científica global. Se concluye que es necesario propender porque el desarrollo de este pensamiento resulte consecuente con las necesidades sociales, políticas y éticas de los estudiantes de secundaria, así como profundizar en su comprensión conceptual, dada su naturaleza histórica, compleja y multidisciplinar
Desconexión entre actores: percepciones del uso de tecnologías educativas durante la pandemia por COVID-19
Get PDFThis article studies the relationships between the actors involved in the integration of Information and Communication Technologies (ICTs) into the educational process, from their design to their implementation and use by teachers and students. This study is based on the assumption that, in the introduction of a new technology, different intentions can be identified, bringing into play the elements considered by each one of the actors involved. This paper analyzes a study case, i.e., the Vermont School in Medellín from 2020 to 2021, to explore a particular scenario of complete access to ICTs, as well as the new virtual environments and dynamics resulting from confinement as a strategy to prevent COVID-19 spread. Using surveys, interviews, and focus groups, the authors describe the new telematic environments, as well as the perceptions and relationships of designers, students, and teachers around the use of educational technologies. The results show that the introduction of technologies into education produces changes in the relationships between designers, teachers, and students because different elements modify the perceptions, intentions, and educational expectations of each actor. Consequently, when ICTs are integrated into education, designers, implementers, and users should agree on shared criteria. This integration should also consider the curriculum, the technological tool or platform, and the intentions of each actor.El objetivo de este artículo fue identificar las relaciones que se presentan entre los actores involucrados en la integración de tecnologías de la información y la comunicación al proceso educativo, desde su diseño, hasta su implementación y uso por parte de docentes y estudiantes. Se partió del supuesto de que, en la inserción de una nueva tecnología, se pueden identificar diferentes intenciones, entrando en juego los elementos considerados por cada uno de los actores. Se analizó el caso de estudio del Vermont School de Medellín entre los años 2020 y 2021. Esto permitió explorar un escenario particular de acceso completo a las TIC, así como los nuevos entornos y dinámicas virtuales resultado del confinamiento como estrategia de prevención por la COVID-19. Por medio de encuestas, entrevistas y grupos focales se logró describir los nuevos entornos telemáticos, así como las percepciones y relaciones de diseñadores, estudiantes y docentes alrededor del uso de tecnologías educativas. Los resultados mostraron que la inserción de tecnologías en la educación genera cambios en las relaciones entre diseñadores, docentes y estudiantes a partir de la consideración de diferentes elementos que modifican las percepciones, intenciones y expectativas de cada actor. En consecuencia, es fundamental la unificación de criterios al integrar las TIC al contexto educativo, desde quien diseña, quien implementa y, finalmente, quien las usa. Para esto es determinante tener en cuenta el currículo, la herramienta o plataforma tecnológica, así como las intenciones de cada actor
Competencias digitales de los docentes en la Universidad de los Llanos, Colombia
Get PDFThe constant evolution of technologies has influenced educational systems around the world, forcing teachers to rapidly develop new skills in order to meet these challenges. The aim of this study is to determine the level of digital competencies of the professors at the Universidad de los Llanos (Villavicencio, Colombia) and analyze the factors that influence their adoption of information and communication technologies. This study used a methodology that mixes quantitative and qualitative approaches. A test to diagnose the professors’ teaching competencies in digital knowledge was administered in the first semester of 2021. The sample included 180 professors from five faculties. Their digital competencies were analyzed in four dimensions: (1) information, (2) communication and collaboration, (3) use of digital devices and tools, and (4) content creation. The results show that these professors present a medium to medium-high level of adoption in all dimensions, with content creation obtaining the lowest score. In conclusion, higher education institutions should implement new measures to strengthen the adoption of digital competencies and adapt to new ways of teaching and learning.La constante evolución de las tecnologías ha influido en los sistemas educativos en el mundo, lo que ha obligado a los profesores a desarrollar rápidamente nuevas habilidades para hacer frente a estos desafíos. El objetivo de este trabajo fue determinar el nivel de competencias digitales de los profesores de la Universidad de los Llanos (Villavicencio, Colombia) y analizar los factores que influyen en la adopción de las tecnologías de la información y la comunicación. Esta investigación utilizó una metodología que combina enfoques cuantitativos y cualitativos. Para diagnosticar las competencias docentes en saberes digitales de profesores en educación superior, se aplicó un test durante el primer semestre del año 2021 a 180 profesores de cinco facultades. Las competencias digitales se analizaron en cuatro dimensiones: (1) Información, (2) Comunicación y colaboración, (3) Uso de dispositivos y herramientas digitales y (4) Creación de contenido. Los resultados mostraron que los profesores presentan un nivel de apropiación de medio a medio-alto en todas las dimensiones, siendo la más baja la Creación de contenido. Las conclusiones destacan la importancia de implementar nuevas medidas en el entorno institucional para el fortalecimiento de competencias digitales y la adaptación a nuevas formas de enseñanza y aprendizaje
Aproximación musical a través de la interpretación gestual
Get PDFThis article describes a virtual environment of an interactive computer system that can interpret hand gestures as pitches in a tonal scale. The methodology implemented here is based on a quantitative approach with three data collection stages: sequence of gestures, Curwen’s hand signs, and approximation to reality. This study was divided into three general stages conceptualization, design and implementation, and evaluation, to expand the scope of hand gesture recognition. The Kodály method implemented in this paper, which was adapted in Colombia, uses hand gesture to help students better understand musical concepts. The evaluation was conducted with a population sample of 15 users in each data collection stage. The results show that users adapted quickly to hand gesture recognition and its relationship with musical notes. Times and errors obtained in the tests were used to measure aspects of execution. A set of hand gestures was adapted to a virtual environment where users can play melodica by gestural interpretation, which showed that gesture recognition can help music instruction. Finally, users achieved a high level of understanding thanks to the use of natural hand movements, and it was a meaningful process for them because it was their first experience with a hand gesture recognition.Este trabajo tuvo como propósito explorar entornos virtuales desde un sistema interactivo que permitiera interpretar los gestos manuales hacia una aproximación musical. La metodología implementada se realizó desde un enfoque cuantitativo, donde se establecieron tres fases de recolección de datos: secuencialidad de gestos, signos de Curwen y aproximación a la realidad. Este estudio fue dividido en tres etapas longitudinales conceptualización, diseño e implementación y evaluación para ampliar el espectro en la interpretación de los gestos. El método Kodály implementado en este trabajo, el cual ha sido adaptado en Colombia, utiliza los gestos manuales para asimilar con mayor rapidez conceptos musicales. La evaluación fue desarrollada con una muestra poblacional de 15 usuarios en cada fase para la recolección de datos. Los resultados se identificó una rápida adaptación en la interpretación de los gestos en relación con las notas musicales. Los tiempos y errores obtenidos permitieron medir aspectos en la ejecución de los gestos. Se adaptó un conjunto de gestos de la mano a un entorno virtual en el que los usuarios pueden tocar la melódica mediante la interpretación gestual, lo que demostró que el reconocimiento de gestos puede ayudar hacia una aproximación musical. Finalmente, los usuarios lograron un alto nivel de comprensión gracias al uso de movimientos naturales de la mano, lo cual fue un proceso significativo para los usuarios en una primera experiencia mediante el reconocimiento de gestos manuales