Resumen Junto con la producción de hierro y acero se generan grandes cantidades de escoria (30-45 % y 10-20 % en peso, respectivamente). La escoria negra de aceración se produce en el horno BOFS (BOFS, Basic Oxygen Furnace Slag, mayormente en México) y en el horno de arco eléctrico (EAFS, Electric Arc Furnace Slag). Este estudio tiene como objetivo la construcción de sistemas solares para calentamiento de agua, utilizando desechos industriales. Este trabajo describe el desarrollo de un revestimiento, utilizando escoria de aceración para captación de energía solar térmica. La pintura fue elaborada mezclando partículas de BOFS de 5-25 µm, limadura de cobre (1 mm x 3 mm) y adhesivo natural, con composiciones másicas distintas (1-5 % de cobre). Primeramente, este estudio se realizó utilizando un tubo de cobre (3/4”, DI) revestido con cada mezcla preparada, con agua estacionaria y un tubo de policarbonato (1 ¼” DI) como cubierta transparente. Se estudiaron los efectos en el desempeño térmico de la concentración másica (5 % de cobre) y el tamaño de partículas BOFS, así como el espesor del revestimiento. La temperatura máxima alcanzada fue de 64°C. Con base en estos resultados se construyó un calentador solar de agua de placa plana (de 0.5 m2) y un termotanque de 30 litros. La temperatura máxima en el colector solar fue de 65°C. Los calentadores solares de placa plana comerciales garantizan un intervalo de 45-65°C; considerando esta situación, la nueva pintura es competitiva con los revestimientos para captar energía solar térmica disponible en el mercado. La siguiente etapa es el estudio de la aplicabilidad de esta pintura en un calentador solar de agua de tamaño comercial (2m2 de superficie colectora). La pintura desarrollada puede ser utilizada, por ejemplo, en calentadores solares de agua de baja temperatura, para calentamiento de aire utilizable en el acondicionamiento térmico de espacios y secado de materiales.

Abstract Along with iron and steel production, large amount of slag is generated (30-45 % and 10-20 %, respectively). The black steelmaking slag is produced in BOFS (Basic Oxygen Furnace Slag, mostly in México) and EAFS (Electric Arc Furnace Slag). The objective of this study is the construction of solar water heating systems by using industrial wastes. This work describes the testing of an affordable steelmaking slag based coating, for solar thermal energy capture. The coating was elaborated by mixing BOFS particles with size ranging from 5 to 25 µm (95 %), copper filing (1mm x 3mm), and natural adhesive. Firstly, the study was conducted on a copper tube (3/4”, ID) filled with stationary water and fitted with thermometer, using a polycarbonate tube (1 ¼” ID) as transparent cover. The highest temperature reached was 64°C. The effects characteristics of the coating layer, including size and mass concentration of particles and coating thickness on thermal behavior were studied. The formulation was streamlined on results and the process was repeated until optimal results were achieved (5 % mass of copper). Then, a flat plate solar water heating collector was constructed (0.5 m2) with thermotank of 30-liter capacity. The highest temperature of solar water heating system was 65°C. Taking into account that commercial flat plate collectors manufacturers claim heating in 45-65°C range, the new affordable paint competes with the commercial solar thermal energy coating. The new steelmaking slag based coating can be used, e.g., in solar water heating collectors (low temperature), heating air for space thermal conditioning and materials drying.

Resumen En este artículo se presenta la simulación numérica para llevar a cabo el control de temperatura para un modelo de segundo orden de parámetros concentrados obtenido de la ley de enfriamiento de Newton. El modelo considera un sistema térmico en términos del gradiente térmico con parámetros concentrados, cuyas sustancias se caracterizan por una resistencia al flujo de calor y tienen una capacitancia térmica, que comúnmente tienen perdida de calor. Por lo tanto, se busca obtener un modelo basado en una función de transferencia que permita implementar un controlador capaz de optimizar la función de costo y aproveche el rendimiento con la menor perdida de energía. Para ello, se emplea un controlador Proporcional Derivativo (PD) bajo la sintonización de un Regulador Cuadrático Lineal (LQR) que permite minimizar el criterio de desempeño. Finalmente, se presentan los resultados y las conclusiones correspondientes que permiten validar el desempeño del modelo propuesto y el controlador implementado.

Abstract This article presents the numerical simulation of the temperature control for a second order model of concentrated parameters obtained from Newton's law of cooling. The model considers a thermal system of concentrated parameters, whose substances are characterized by a resistance to heat flow and have a thermal capacitance, which usually have heat loss. Therefore, it is found a model based on a transfer function that allows implementing a controller capable of optimizing the cost function and taking advantage of the performance with the least loss of energy. For this, a proportional derivative (PD) controller is used under the tuning of a linear quadratic regulator (LQR) that allows minimizing the performance criteria. Finally, the results and conclusions are presented, which allow validating the performance of the proposed model and the implemented controller.

Abstract Nowadays, the study of simulation models of hybrid energy systems has been increasing due to the fact that, among renewable energy sources, the sun is considered one of the highest potential. This situation makes it more promising for us to study the modeling of systems based on solar energy and its reference applications. Using simulation models in solar energy applications, it is possible to design more complex and efficient hybrid systems by evaluating their behavior as a function of incoming energy. This document shows the mathematical modeling of a hybrid thermal photovoltaic system where the energy behavior of the system is evaluated, with the purpose of increasing the efficiency of the photovoltaic cell by using a residual heat capture system. The simulation model integrates a simple photovoltaic cell model coupled to a simple solar collector model where the initial parameters of the hybrid system and its various control variables are entered. Thus, it is possible to estimate the generation of thermal and electrical energy through a time-based simulation. Finally, to evaluate the sensitivity of the model, various scenarios are considered by modifying the flow rate and temperature of the fluid at the inlet to compare the energy behavior of the hybrid system.

Resumo Atualmente, o estudo de modelos de simulação de sistemas híbridos de energia vem aumentando, pois, dentre as fontes renováveis de energia, o sol é considerado uma das de maior potencial. Esta situação torna mais promissor para nós estudar a modelagem de sistemas baseados em energia solar e suas aplicações de referência. Usando modelos de simulação em aplicações de energia solar, é possível projetar sistemas híbridos mais complexos e eficientes, avaliando seu comportamento em função da energia recebida. Este documento mostra a modelagem matemática de um sistema fotovoltaico térmico híbrido onde o comportamento energético do sistema é avaliado, a fim de aumentar a eficiência da célula fotovoltaica através do uso de um sistema de coleta de calor residual. O modelo de simulação integra um modelo simples de célula fotovoltaica acoplado a um modelo simples de coletor solar onde são inseridos os parâmetros iniciais do sistema híbrido e suas diversas variáveis de controle. Assim, é possível estimar a geração de energia térmica e elétrica por meio de uma simulação baseada no tempo. Finalmente, para avaliar a sensibilidade do modelo, vários cenários são considerados, modificando a vazão e a temperatura do fluido na entrada para comparar o comportamento energético do sistema híbrido.

Resumen En un trabajo previo, Conde Garrido y Silveyra propusieron una novedosa tecnología de trampa fría capaz de atrapar contaminantes en sistemas de vacío. La misma fue diseñada para ser aplicada en sistemas de deposición de películas delgadas de vidrios calcogenuros por ablación láser pulsada. Mientras que los sistemas tradicionales se enfrían por compresión de gases o baños fríos como nitrógeno líquido, la trampa reportada se enfría por efecto termoeléctrico. Esto permite reducir la inversión de capital, los costos operativos y los tiempos de puesta en marcha y mantenimiento. En el presente trabajo se presenta la construcción, puesta a punto y caracterización del primer prototipo físico de la trampa fría. La caracterización incluyó, en primer lugar, el control de la presión final alcanzada por el dispositivo. Para caracterizar el desempeño térmico del dispositivo, se diseñó y fabricó un sistema de medición temperaturas. Como parte de este sistema de medición, se destaca un pasante eléctrico para vacío de bajo costo. Los resultados indican que, con la trampa fabricada, se pueden alcanzar presiones menores a 2 × 10−5 mbar, mientras que las superficies frías alcanzan temperaturas de aproximadamente −12 ◦C. Los niveles de vacío y de temperatura cumplen las condiciones requeridas para el sistema de deposición de películas delgadas de vidrios calcogenuros por ablación láser pulsada. Sin embargo, no se logran temperaturas tan bajas como las estimadas para el prototipo virtual (de hasta −50 ◦C). Se identificaron entonces los puentes y resistencias térmicas presentes en el dispositivo fabricado, despreciados en el modelo, señalando oportunidades de mejora. Finalmente, se proponen revisiones al diseño actual que simplifican su proceso de manufactura, mejoran su robustez y eficacia, y facilitan su operación y mantenimiento.

Abstract In a previous work, Conde Garrido and Silveyra proposed a novel cold trap (baffle) technology capable of trapping contaminants in vacuum systems. The baffle was designed to be applied in systems to synthesize chalcogenide glass thin films by pulsed laser deposition. While traditional baffles are cooled down with compression cooling systems or cooling solutions such as liquid nitrogen, the reported baffle is cooled down by the thermoelectric effect, which allows for reducing the capital investment, operating costs, as well as start-up and maintenance times. This paper presents the construction, tuning, and characterization of the first physical prototype of the baffle. The characterization included, first, the control of the final pressure reached by the device. To characterize the thermal performance of the baffle, a temperature measurement system was designed and manufactured. Within this measurement system, we highlight a low-cost electric vacuum feedthrough. The results indicate that the constructed baffle can reach pressures lower than 2 × 10−5 mbar, while the cold surfaces reach temperatures of approximately −12 ◦C. The vacuum and cold temperature levels meet the required conditions for the pulsed laser deposition of chalcogenide glass thin films. However, temperatures are not as low as those estimated for the virtual prototype (down to −50 ◦C). Thermal bridges and resistances present in the fabricated device, neglected in the model, were then identified, pointing out opportunities for improvement. Finally, revisions to the current design are proposed that simplify its manufacturing process, improve its robustness and efficiency, and facilitate its operation and maintenance.

Resumen Introducción: Los corales ramificados del género Pocillopora son los constructores arrecifales más importantes del Pacífico Tropical Oriental (PTO). Sin embargo, sus poblaciones han disminuido por efectos de eventos de estrés térmico ocurridos las últimas décadas. Por ello, se han desarrollado estrategias de restauración activa como respuesta de mitigación, pero no ha sido posible establecer protocolos específicos para estas especies en el PTO. Objetivo: Evaluar la eficiencia de dos tipos de sustrato (natural vs. artificial) con base en la comparación del crecimiento de coral (tasa de extensión y área de tejido) en tres morfoespecies de Pocillopora a lo largo de un año. Métodos: Las estimaciones del crecimiento coralino se hicieron con dos técnicas (extensión lineal y área superficial) en P. cf. verrucosa, P. cf. capitata and P.cf. damicornis cada tres meses durante un año. Resultados: Las tasa de extensión y crecimiento del área superficial variaron entre las morfoespecies de P. cf. verrucosa (16.33 mm año-1 y 168.49 mm2 año-1), P. cf. capitata (16.25 mm año -1 y 176.83 mm2 año-1), y P.cf. damicornis (12.38 mm año-1 y 87.62 mm2 año-1). Los resultados mostraron que los tipos de sustratos no afectaron el crecimiento de los corales Pocillopora, aunque existió un efecto causado por el cambio de la estación climática, donde la estación cálida promueve un incremento su crecimiento. Conclusiones: Este estudio demuestra que la restauración de corales puede ser implementada con sustrato artificial o natural, sin diferencias en el crecimiento de corales entre ellos. Nosotros recomendamos continuar con la implementación de los programas de restauración de arrecifes de coral, resaltando, la importancia de iniciarlos en la estación cálida cuando existe un desempeño más óptimo en el crecimiento, particularmente de las especies P. cf. verrucosa y P. cf. capitata, lo cual ayudará a mejorar la efectividad de las acciones de manejo en el Parque Nacional Isla Isabel.

Abstract Introduction: The branching coral Pocillopora is the main reef-building species in the Eastern Tropical Pacific (ETP) region. However, their populations have been threatened due to the intense effect of thermal-stress events in the last three decades. As a mitigating response, active restoration strategies have been developed. However, it has not been possible to establish specific protocols along the ETP’s reefs. Objective: To evaluate the efficiency of two different substrates (natural vs. artificial), through coral growth comparison (extension rate and tissue area) in three Pocillopora coral morphospecies within a year. Methods: Coral growth was estimated by two techniques: extension rate and tissue area of P. cf. verrucosa, P. cf. capitata, and P. cf. damicornis every three months during a year. Results: The extension rate and superficial area growth vary among the coral morphospecies P. cf. verrucosa (16.33 mm yr-1 and 168.49 mm2 yr-1), P. cf. capitata (16.25 mm yr-1 and 176.83 mm2 yr-1), and P. cf. damicornis (12.38 mm yr-1 and 87.62 mm2 yr-1). The data reveals that substrate type did not affect Pocillopora growth, yet there was an effect caused by seasonal changes. Conclusions: This study demonstrates that coral restoration can be implemented using both natural and artificial substrata, with no differences in coral growth. We recommend the implementation of coral reef restoration programs, highlighting the importance of initiate during the warm season due to optimal growth performance of P. cf. verrucosa and P. cf capitata species, which improves the effectiveness of management actions in Isla Isabel National Park.

Resumen: Las estrategias para promover el uso eficiente de energía y el confort térmico han sido acciones aplicadas mundialmente. Siendo la variación de temperatura un factor preocupante para los gobiernos debido a la influencia por alcanzar las metas energéticas propuestas por los ODS. En este sentido, el comportamiento térmico al interior de una edificación podría estar relacionado a las condiciones externas y se pueden estimar a través de herramientas de simulación energética. Sin embargo, los resultados presentan diferentes niveles de incertidumbre debido a la calidad de datos meteorológicos, las propiedades de los materiales, los patrones de ocupación, así como la complejidad de generar procesos de evaluación térmica. Frente a esto, mediciones experimentales para evaluar el estado real de una edificación y así predecir su comportamiento respecto a la meteorología pueden tener un gran aporte. En este contexto, este estudio desarrolla una metodología para evaluar la incidencia del clima en el comportamiento térmico de una edificación. La evaluación se realiza en una vivienda prototipo experimental localizada en una región ecuatorial monitoreada por aproximadamente un año. Con los datos disponibles, se desarrollaron modelos de regresión lineal validados para estimar el comportamiento de la temperatura interior en función de una o varias variables ambientales. Los resultados del modelo de predicción de la temperatura interna del aire presenta un R2 de 0.41, en el peor de los casos cuando se disponga solo de la temperatura ambiente para la predicción, y un error experimental del 10%. Por lo tanto, esta metodología puede ser replicada en edificaciones de diferentes usos, clima y ajustada a la disponibilidad de datos.

Abstract: Strategies to promote the efficient use of energy and thermal comfort have been actions applied worldwide. Being the variation of temperature a worrying factor for governments due to the influence to achieve the energy goals proposed by the SDGs. In this sense, the thermal behavior inside a building could relate to external conditions and could estimate through energy simulation tools. However, the results present different levels of uncertainty due to the quality of the meteorological data, the properties of materials, the occupation patterns, as well as the complexity of generating thermal evaluation processes. Against this, experimental measurements to evaluate the real state of a building and thus predict its behavior with respect to the meteorology can have a great contribution. In this context, this study develops a methodology to evaluate the incidence of climate in the thermal behavior of a building. The evaluation is carry out in an experimental prototype house located in an equatorial region monitored for approximately one year. With the available data, validated linear regression models have developed to estimate the behavior of the interior temperature as a function of one or more environmental variables. The internal air temperature prediction model shows an R2 of 0.41, in the worst case when only ambient temperature is available for the prediction, and an experimental error of 10%. Therefore, the methodology can be replicated in buildings of different uses, climate and adjusted to the availability of data.

Resumen La construcción residencial en Ecuador ha crecido un35,6 %. El sistema constructivo típico para envolventede viviendas es de bloque de concreto o de ladrillo, laconstrucción en LSF (Light Steel Framing) o marcosde acero galvanizado (LSF) está en surgimiento. Parasolucionar la demanda habitacional se evalúa el confortinterior térmico de una de vivienda unifamiliarde dos plantas en la ciudad de Cuenca con ambossistemas constructivos para conocer los estándares deconfort que ofrecen las viviendas en concordancia conla Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC). Lainvestigación se realizó con Design Builder y Thermdonde se analizan los parámetros que influyen enel desempeño energético de las viviendas. Con lascondiciones locales, el sistema predominante alcanzavalores de confort térmico horario anual del 51 %,pero el sistema LSF alcanza un 62 %. Sin embargo,con estrategias de mejoramiento en la globalidad dela envolvente, el LSF alcanza el 86 %. Las variablesen orden de mayor a menor influencia térmica resultaron:infiltraciones de aire, sistema constructivo de laenvolvente e implantación de la vivienda. En Cuencaes posible el uso del LSF con aislamiento mínimopara alcanzar niveles aceptables de confort, siendouna alternativa adecuada a promover para edificarviviendas unifamiliares.

Abstract Residential construction in Ecuador has recentlygrown by 35.6%. The typical construction systemfor housing envelopes is concrete block or brick, constructionin LSF, Light Steel Framing or galvanizedsteel frames (LSF,) is emerging. To solve the housingdemand, the thermal interior comfort of a two-storysingle-family home in the city of Cuenca is evaluatedwith both construction systems to know thecomfort standards offered by homes in accordancewith the Ecuadorian Construction Standard. (NEC).The research was carried out with Design Builderand Therm where the parameters that influence theenergy performance of homes are analyzed. Underlocal conditions, the predominant system reaches annualhourly thermal comfort values of 51%, but theLSF system reaches 62%. However, with improvementstrategies in the overall envelope, the LSF reaches86%. The variables in order from greater to lesser thermalinfluence resulted: Air infiltrations, constructionsystem of the envelope and implantation of the house.In Cuenca it is feasible to use the LSF with minimuminsulation to reach acceptable levels of comfort,being an adequate alternative to promote to buildsingle-family homes.

Abstract:Due to climate change consequences, microclimate effects, and heat islands in cities, this research seeks to evaluate the natural potential ventilation and energy use at an urban scale in the Casco Antiguo of Panama City. The Natural Ventilation Climate Potential (NVCP), the Natural Ventilation Satisfied Hours (NVSH), and the Electricity Consumption Indicator (ECI) were used as indicators to evaluate natural ventilation. For this purpose, a methodology based on dynamic energy simulations was conducted by coupling ENVI-met and DesignBuilder software. Furthermore, an optimization process based on parametric studies, sensitivity, and uncertainty analysis allow for comparing envelopes of construction materials, glazing, and operating hours of windows with thermal discomfort hours. Results showed that the area under study does not have a beneficial micro-climate for natural ventilation (NVCP = 19.41%), affecting indoor thermal comfort (NVSH = 3.11%). Finally, an optimization process showed that envelope materials do not generate significant changes concerning hours of thermal discomfort in passive mode at the urban scale. However, energy use in active mode was reflected by implementing walls and roofs of superinsulated material.

Resumen:Debido a las consecuencias del cambio climático, las afectaciones del microclima y el efecto de isla calor en las ciudades, esta investigación busca evaluar el potencial de ventilación natural y aprovechamiento energético a escala urbana en Casco Antiguo de la Ciudad de Panamá. Indicadores como Potencial Climático de Ventilación Natural (PCVN), Horas Satisfechas de Ventilación Natural (NVSH) e Indicador de Consumo Eléctrico (ICE) fueron empleados. Para ello, se llevaron a cabo simulaciones energéticas dinámicas acoplando los programas ENVI-met y DesignBuilder. Un proceso de optimización a partir de estudios paramétricos y análisis de sensibilidad permite comparar materiales de construcción de envolventes, acristalamientos y horario de operación de ventanas con cantidad de horas de incomodidad térmica. Los resultados mostraron que el espacio construido no cuenta con un microclima beneficioso para ventilación natural (PCVN = 19.41%) y esta no favorece el confort térmico interior de las edificaciones (NVSH = 3.11%). El proceso de optimización mostró que los materiales de las envolventes no generan cambios significativos con respecto a horas de incomodidad térmica en modo pasivo a escala urbana; sin embargo, un aprovechamiento energético en modo activo se vio reflejado al implementar paredes y techos de material super aislado.

Resumen. Las algas coralinas forman hábitats vegetales sumergidos, ecológicamente importantes y abundantes, alrededor del mundo. El desempeño algal, no obstante, está amenazado por el cambio climático y la acidificación del océano. Estudios previos han sugerido que su desempeño fotosintético estará comprometido, principalmente a elevadas temperaturas. El entendimiento del impacto de diversos escenarios del cambio climático requiere comprensión exhaustiva de la respuesta fotosintética a los gradientes de temperatura. Este estudio evaluó el efecto a corto plazo de la temperatura (10-35 °C) en la fotosíntesis bruta (FSB), la respiración y la tasa del transporte de electrones (TTE) de 3 especies de algas coralinas articuladas (Lithothrix aspergillum, Corallina officinalis y Bossiella orbigniana) para entender mejor su metabolismo e investigar la relación entre la FSB y la TTE en función de la temperatura. Los resultados mostraron que el metabolismo coralino es altamente sensible a la temperatura, pero las respuestas fueron específicas para cada especie y pueden estar relacionadas con su aclimatación/adaptación lumínica; L. aspergillum, alga adaptada a alta luz, fue la menos afectada negativamente. La razón fotosíntesis: respiración fue óptima a 20-25 °C, según el régimen térmico local, pero se redujo significativamente a temperaturas altas; esto indica fuertes desbalances de carbono y resalta la relevancia del estrés térmico para el desempeño fotosintético coralino. Se encontró una fuerte correlación entre la FSB y la TTE entre los 10 y 30 °C para todas las especies, pero se observó una clara desviación de esta linealidad por encima de las irradiancias de saturación y a temperaturas elevadas (≥30 °C). Lo anterior sugiere que la TTE no es un buen indicador de la actividad fotosintética bajo condiciones de estrés lumínico o térmico. Esta información debería ser útil para estudios que implementen escenarios de cambio global y fluorometría de pulso de amplitud modulada (PAM) en algas coralinas.

Abstract. Coralline algae form abundant and ecologically important submerged aquatic vegetation habitats throughout the world. However, algal performance is threatened by climate change and ocean acidification. Previous studies suggest that their photosynthetic performance will be compromised mainly at elevated temperatures. Understanding the impact of diverse climate change scenarios requires a clear and thorough comprehension of the photosynthetic response to temperature gradients. The objective of this study was to evaluate the short-term effect of temperature (10-35 °C) on the gross photosynthesis (GPS), respiration, and electron transport rates (ETRs) of 3 articulated coralline algae (Lithothrix aspergillum, Corallina officinalis, and Bossiella orbigniana) for a better understanding of their metabolism and to investigate the relationship between GPS and ETR as a function of temperature. The results showed that the coralline algal metabolism is highly sensitive to temperature, but responses were species-specific and can be related to their light adaptation/acclimation; the high-light-adapted L. aspergillum was least negatively affected. The photosynthesis to respiration ratio was optimal between 20 and 25 °C according to the local thermal regime but was significantly reduced toward higher temperatures, indicating strong carbon imbalances and highlighting the relevance of thermal stress for coralline algal performance. A strong correlation between GPS and ETR was found between 10 and 30 °C in all species, but both above saturation irradiances and at elevated temperatures (≥30 °C), a clear deviation from linearity occurred. This suggests that ETR is not a good proxy to estimate photosynthetic activity under light or thermal stress. This information should be useful for studies implementing global change scenarios and pulse amplitude modulated (PAM) fluorometry in coralline algae.

Resumen Contexto: La inminente preocupación en torno a la emisión de gases de efecto invernadero asociada a los motores de combustión interna ha motivado a la industria y la academia a proponer soluciones confiables para mitigar los efectos adversos de las maquinas térmicas. La sustitución parcial de combustible es una diversa, conveniente y prometedora tecnología que puede contribuir a minimizar los niveles de emisión. Método: El estudio incorporó un montaje para pruebas experimentales de un motor diésel de baja cilindrada que permite controlar las condiciones de operación para evaluar el desempeño térmico, de consumo de combustible y de niveles de emisión. Se produjo una mezcla biodiésel de aceite de alga a un porcentaje de substitución del 5 % (AB5) y 15 % (AB15) a través de una técnica de transesterificación. La evaluación de desempeño se centró en el impacto de la relación de compresión variable y el margen de torque del motor. Resultados: La implementación del aceite de alga como mezcla biodiésel redujo los niveles de emisión del CO, CO2 y HC en un 40-95 % en comparación con la operación autónoma de diésel comercial. En contraste, se incrementaron las emisiones de NOx en una proporción razonable (<45 %). Se pudo obtener una minimización adicional de las emisiones de CO y HC al incrementar la relación de compresión, pero las emisiones de CO2 y NOx fueron negativamente afectadas. Adicionalmente, al aumentar la relación de compresión se incrementó la presión durante la combustión, lo cual mejoró el consumo de combustible y el desempeño térmico. Contrariamente, un mayor contenido de aceite de alga en la mezcla biodiesel redujo la presión dentro del cilindro, lo que aumentó el consumo de combustible y redujo el desempeño térmico. Conclusiones: En conclusión, la implementación de biodiésel demostró ser una herramienta robusta para mitigar en gran medida las emisiones globales del motor. Los resultados negativos en cuanto a desempeño térmico y consumo de combustible son consecuencia de la alta densidad y la menor capacidad calorífica. Sin embargo, esto puede ser parcialmente contrarrestado al incrementar la relación de compresión del motor. La exploración del hidrógeno e hydroxy es alta recomendada para contribuir a mejorar el desempeño global de las tecnologías de sustitución parcial de combustible.

Abstract Context: The imminent concern regarding greenhouse gas emissions associated with internal combustion engines has motivated both the industrial and academic sectors to propose reliable solutions in order to mitigate the adverse effects of thermal machines. Partial fuel substitution with biodiesel blends is a promising, convenient, and diverse technology that can contribute to minimizing emission levels. Method: This study incorporated an experimental test bench for a low-displacement diesel engine that enabled control of the operating conditions in order to evaluate thermal performance, fuel metrics, and emission levels. An algae oil biodiesel blend at replacement percentages of 5 % (AB5) and 15 % (AB15) was produced via a transesterification technique. The performance evaluation was centered on the impact of the variable compression ratio and torque ranges of the engine. Results: The implementation of algae oil as a biodiesel blend reduced the emission levels of CO, CO2, and HC by 40-95 % compared to diesel standalone operation. In contrast, it boosted NOx emissions in a reasonable proportion (<45 %). Further emission minimization of CO and HC could be reached by increasing the compression ratio, but CO2 and NOx emissions were negatively affected. Moreover, increasing the compression ratio intensified the combustion pressure while improving both fuel consumption and thermal performance. Contrarily, a higher algae oil content in the biodiesel blend reduced the in-cylinder pressure, thus increasing the fuel consumption and reducing the thermal performance. Conclusions: In conclusion, biodiesel implementation demonstrated to be a robust tool to mitigate the global emissions of the engine to a great extent. The negative results regarding thermal performance and fuel consumption are a consequence of the higher density and lower heating value. However, this can be partially offset by increasing the compression ratio of the engine. The exploration of hydrogen and hydroxy is strongly recommended to contribute to enhancing the overall performance of partial fuel substitution technologies.

Abstract Several studies have analyzed the integration of energy-saving strategies in buildings to mitigate their environmental impact. These studies focused mainly on a disaggregated analysis of such strategies and their effects on the building's energy consumption and thermal behavior, using energy engine simulation software (EnergyPlus, TRNSYS, and DOE2) or graphical interface software (DesignBuilder, eQuest, and ESP-r). However, buildings are complex systems whose energy behavior depends on the interaction of passive (e.g., location and construction materials) and dynamic (e.g., occupation) components. Therefore, this study proposes a composite indicator Building’s Energy Performance (BEP) as an alternative to deal with this complex and multidimensional phenomenon in a simplified way. This indicator considers energy efficiency and thermal comfort. The Electrical Engineering Building (EEB) of the Universidad Industrial de Santander was selected to verify the performance of the BEP indicator. In addition, a sensitivity analysis was performed for different mathematical aggregation methods and weighting values to test their suitability to reproduce the building behavior. Different simulation scenarios modeled with DesignBuilder software were proposed, in which the energy-saving strategies integrated with the building was individually analyzed. The results confirmed that the integration of the building's energy-saving strategies improved the BEP indicator by approximately 16%. It has also been possible to verify that the BEP indicator adequately reproduces the building’s energy behavior while guaranteeing comfort conditions. Finally, the Building Energy Performance indicator is expected to contribute to the integration of sustainability criteria in the design and remodeling stages of buildings.

Resumen Diversos estudios han analizado la integración de estrategias de ahorro energético en edificaciones para mitigar su impacto ambiental. Estos estudios se centraron en un análisis desagregado de estas estrategias y sus efectos sobre el consumo de energía y el comportamiento térmico del edificio utilizando motores de simulación energética (EnergyPlus, TRNSYS y DOE2) o software de interfaz gráfica (DesignBuilder, eQuest y ESP-r). Sin embargo, los edificios son sistemas complejos cuyo comportamiento energético depende de la interacción de componentes pasivos (p. ej., ubicación y materiales de construcción) y dinámicos (p. ej., ocupación). Por lo tanto, este artículo propone un indicador compuesto de desempeño energético de edificaciones (BEP) como una alternativa para enfrentar este fenómeno complejo y multidimensional de manera simplificada. Este indicador considera la eficiencia energética y el confort térmico. Para ello, se seleccionó un edificio real, el Edificio de Ingeniería Eléctrica (EEB) de la Universidad Industrial de Santander, con el fin de verificar el desempeño del indicador BEP. Además, se realizó un análisis de sensibilidad para diferentes métodos matemáticos de agregación y valores de ponderación para probar su idoneidad para reproducir el comportamiento del edificio. Se propusieron diferentes escenarios de simulación modelados mediante el software DesignBuilder, en los que se analizaron individualmente las estrategias de ahorro energético integradas con el edificio. Los resultados confirmaron que las estrategias de ahorro energético del edificio mejoraron el indicador en aproximadamente un 16 %. Asimismo, fue posible verificar que dicho indicador reproduce adecuadamente el comportamiento energético de la edificación mientras se garantiza condiciones de confort. Por último, se espera que el indicador contribuya en la integración de criterios de sostenibilidad en edificaciones durante las etapas de diseño y remodelación.

Abstract: Air quality plays a decisive role in the performance of the occupants of indoor spaces; it is estimated that 30% of a person's life corresponds to their academic training. This research aimed to determine if the ventilation systems in the Technological University of Panama buildings provide appropriate air quality for its students. We evaluated the ventilation performance in passive and mechanical mode; the dynamic interface DesignBuilder simulated case studies. The indicators used were CO2 concentration, indoor air renewal rates, and thermal comfort. The minimum requirements of Panamanian and international standards were used as a reference. The results showed insufficient natural ventilation due to thermal discomfort and high CO2 concentrations. In contrast, mechanical ventilation improved thermal comfort levels, but the CO2 concentration remained slightly outside acceptable limits. These results demonstrated that the buildings are not designed to operate passively, restricting their operation exclusively in mechanical mode.

Resumen: La calidad del aire juega un papel decisivo en el rendimiento de los ocupantes de espacios interiores; además, se estima que un 30% de la vida de una persona corresponde a su formación académica. El objetivo de esta investigación fue determinar si los sistemas de ventilación de los edificios de la Universidad Tecnológica de Panamá proveen una calidad de aire apropiada para sus alumnos, mediante la evaluación del desempeño de la ventilación en modo pasivo y mecánico; se utilizó la interfaz dinámica DesignBuilder para simular los casos de estudio. Los indicadores utilizados fueron la concentración de CO2, las tasas de renovación de aire interior y el confort térmico. Para esto se tomaron como referencia los requerimientos mínimos de la normativa panameña y normativas internacionales. Los resultados demostraron que el uso de ventilación natural resulta insuficiente debido a la inconformidad térmica y altas concentraciones de CO2. Por el contrario, el uso de ventilación mecánica mejoró los niveles de confort térmico pero la concentración de CO2 se mantuvo ligeramente fuera de límites aceptables. Estos resultados demostraron que los edificios no están diseñados para operar en modo pasivo, lo que restringe su operación exclusivamente en modo mecánico.

Resumo Este estudo técnico foi feito através de uma análise operacional de dois aquecedores de queima direta, a fim de identificar possíveis fatores que impactam sua eficiência. Além disso, possíveis melhorias foram levantadas com base em artigos e informações acadêmicas relacionadas a estas máquinas, de modo a aumentar sua eficiência e diminuir seu consumo de gás. Foram utilizadas duas fontes de informação: a acadêmica e os dados fornecidos pela empresa. Em seguida, as mais importantes foram selecionadas para suscitar alternativas. Três fatores que impactam a eficiência foram identificados: o desgaste do isolamento térmico e/ou de suas paredes, a temperatura e o fluxo de ar que é utilizado no sistema. Com base nas informações selecionadas, três alternativas foram apontadas: verificar e corrigir o isolamento térmico, ajustar o fluxo de ar e instalar um sistema de pré-aquecimento para aumentar a temperatura do ar. Posteriormente, uma simulação do processo foi feita no Aspen HYSYS ® para analisar o impacto das alternativas sobre a eficiência. Finalmente, foram obtidas evidências do impacto sobre o consumo de gás. A primeira alternativa poderia economizar entre $ 27 103,44/ano e $ 51 309,07/ano, a segunda entre $ 56 856,52 e $ 73 049,23/ano e a terceira entre $20 899,59/ano e $ 71 064,14/ano.

Resumen En este estudio técnico se llevó a cabo un análisis operativo a dos hornos de calentamiento de llama directa donde se identificaron posibles factores que impactan su eficiencia y, con base en la literatura asociada a esta tecnología, se plantearon alternativas que podrían mejorar su desempeño disminuyendo el consumo de gas combustible. Se realizó una compilación y depuración de información operativa y en paralelo se llevó a cabo una contextualización bibliográfica basada en artículos relacionados. Posteriormente, se identificaron tres factores que impactan sobre la eficiencia del proceso: el desgaste del aislamiento térmico y/o las paredes del equipo, la temperatura y el flujo de la corriente de aire alimentada al sistema. Teniendo en cuenta lo anterior, se establecieron como opciones técnicas de mejora: intervenir el aislamiento térmico; realizar adecuaciones que permitieran ajustar el flujo de aire alimentado e instalar un sistema de calentamiento del aire. Posteriormente, se elaboró un modelo con las condiciones del proceso haciendo uso del software de simulación Aspen HYSYS® que permitió analizar el impacto de las alternativas sobre el sistema para así obtener evidencia de la repercusión de cada alternativa sobre el proceso. Para la primera alternativa se estima un ahorro entre 27 103,44 USD y 51 309,07 USD por año, para la segunda entre 56 856,52 y 73 049,23 USD por año y para la tercera entre 20 899,59 USD y 71 064,14 USD por año.

Abstract This technical study consists of an operational analysis of two direct fired heaters in order to identify possible factors impacting their efficiency. Furthermore, possible improvements were raised based on articles and academic information related to these machines in order to increase their efficiency and decrease their gas consumption. Two sources of information were used: the academic one and the data provided by the company. Then, they were filtered to choose the most important of them and raise the alternatives. Three factors that impact the efficiency were identified; wear of the thermal isolation and/or their walls, the temperature and the flux of the air that is used in the system. Based on the filtered information, three alternatives were raised: check and fix the thermal isolation, adjust the air flux and install a pre-heating system to increase the temperature of the air. Subsequently, a simulation of the process was made on Aspen HYSYS ® to analyze the impact of the alternatives on the efficiency. Finally, evidence of the impact on gas consumption was obtained. The first alternative could save between $27,103.44/y and $ 51,309.07/y, the second between $ 56,856.52 and $ 73,049.23/y and the third one between $20,899.59/y and $71,064.14/y.

Resumen Esta investigación evalúa las propiedades físicas, mecánicas y termoacústicas de materiales compuestos particulados de matriz geopolimérica con incorporación de partículas orgánicas proveniente de residuos como poliestireno expandido (EP), madera (CK) y residuos de llantas (RB), en porcentajes de 2, 4 y % en volumen. Metakaolin fue usado como precursor del geopolímero producido por activación con NaOH y silicato de sodio. Los materiales fueron obtenidos a temperatura ambiente. Propiedades como densidad, porosidad, absorción, resistencia a la compresión, y medidas de conductividad térmica y propiedades acústicas fueron evaluadas en los compuestos desarrollados. Complementariamente fueron realizadas observaciones en microscopio óptico y electrónico. Los resultados mostraron que la alta alcalinidad de la matriz geopolimérica deteriora las partículas de CK. Para los materiales compuestos con incorporación de EP y RB en 4%, reportaron resistencia a la compresión de 32 y 45 MPa a 28 días, y densidades de 1853 y 1922 kg/m3 respectivamente, lo cual representa una reducción de 6,08% y 2,58% en comparación a la matriz de referencia. La conductividad térmica de los compuestos con 4% de EP y RB fue de 0,314 y 0,344 W/m.K, y el coeficiente de absorción acústica a frecuencia de 500 Hz fue de 0,7 y 0,5 respectivamente. Las propiedades de desempeño evaluadas mostraron la facilidad de usar 4% de EP y RB para la manufactura de materiales compuestos para aplicaciones como paneles de aislamiento térmico y acústico.

Abstract This research evaluates the physical and mechanical properties of particulate composites, produced from geopolymer paste with the incorporation of different organic type wastes as expanded polystyrene (EP), corkwood (CK), tire rubber (RB); in percentages by volume of 2, 4, and 6%. Metakaolin was used as a precursor of the geopolymer produced by alkali activation from NaOH and sodium silicate. The geopolymer composites were cured at room temperature. Properties as density, porosity, absorption, compressive strength, thermal conductivity, and acoustic behavior were evaluated. As complementary techniques, light and scanning electron microscopy were used. It was observed that the high alkalinity of the geopolymer mixture causes deterioration of the CK particles. Composites with the incorporation of 4% of the EP and RB particles reported compressive strength of 32 and 45 MPa at 28 days, and apparent density of 1853 and 1922 kg/m3, respectively, which represents a reduction of 6.08% and 2.58% in comparison to the GP reference. The thermal conductivity for composites with 4% of EP and RB was 0.316 and 0.344 W/m.K and the sound absorption coefficient was evaluated at frequencies of 500 Hz, 0.70, and 0.50 respectively. The evaluated performance properties show the feasibility of using 4% of EP and RB for the manufacture of geopolymer composites for applications in thermal and sound insulating panels.

RESUMEN La manzana ‘Anna’ es una variedad de bajo requerimiento térmico (250 a 300 horas frío ≤7,2ºC). Esta posee beneficios importantes para la salud y tiene un gran potencial en zonas tropicales y subtropicales, afectadas por el cambio climático. En esta revisión, se pretende presentar la importancia del cultivo de manzano ‘Anna’, los cambios fenológicos y ecofisiológicos, y el estado actual en el manejo agronómico cuando se trabajan cosechas continuas en condiciones del trópico alto. En zonas altas tropicales, esta variedad de manzano presenta dos cosechas en un año en zonas con condiciones ambientales específicas e implementando un manejo particular. Bajo la producción de estas cosechas continuas, se realizan algunas prácticas agronómicas durante la fenología productiva para que el manzano no ingrese a una endodormancia, dichas prácticas son estrés hídrico - defoliación - agobio de ramas y aplicación de compensadores de frío (inductores de brotación floral). En Colombia, esta variedad fue introducida en 1985 y se cultiva bajo condiciones de temperaturas entre 14 y 20°C, de 1700 a 2800 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.), precipitación bimodal y monomodal, y brillo solar entre 800 y 2000 horas al año. El desarrollo del fruto y la cosecha es entre 100 a 120 días después de la antesis, con valores de firmeza de 38.38 N, contenido de sólidos solubles de 8.58°Brix y acidez total titulable de 0.7% del fruto. Esta documentación indica una producción favorable y con gran potencial en cuanto al crecimiento y desarrollo, precocidad y calidad del manzano ‘Anna’ en zonas altas colombianas.

ABSTRACT The 'Anna' apple is a variety of low requirements of winter chill (250 to 300 chilling hours ≤7.2C). This apple has essential health benefits and remarkable adaptive potential in tropical and subtropical areas affected by climate change. Thus, this review presents the significance of the 'Anna' apple cultivation, the phenological and eco-physiological modifications, and the current state of agronomic management when continuous crops are managed in tropical highlands. The production of this apple in tropical highlands has outstanding potential to obtain cyclical or continuous harvests (two harvests per year) in certain areas with specific environmental conditions, implementing a particular management system. In plantations, it is crucial to carry out some agronomic practices during the reproductive phenology so that the apple tree does not enter into an endodormancy. These are water stress - defoliation - tie-down branches, and the application of dormancy-breaking agents (flower-inducing compounds). In Colombia, ‘Anna’ variety was introduced in 1985 and is grown in areas with temperatures between 14 and 20°C, altitudes between 1700 and 2800 meters above sea level (m a.s.l.), with bimodal and monomodal rain regimes, and solar brightness between 800 and 2000 hours a year. The harvest is between 100 to 120 days after anthesis, with firmness values of 38.38N, a soluble solids content of 8.58°Brix, and total titratable acidity of 0.7% of the fruit. This documentation indicates a good production with great potential in terms of growth and development, earliness, and quality of the 'Anna' apple tree in Colombian highlands.