Revista Tecnología en Marcha

Desarrollo de un protocolo para producir quitosano a partir de la exuvia larval de Tenebrio molitor

Resumen Muchos de los polímeros que son utilizados actualmente en la industria, investigación y otras áreas no son fácilmente biodegradables. Estos polímeros la mayoría de las veces suelen ser derivados del petróleo, lo que implica un gran impacto ambiental en su producción. El quitosano actúa como una materia prima alternativa, con el potencial de reemplazar distintos materiales gracias a sus propiedades, sin embargo, la mayor parte del quitosano industrial es extraído de desechos de especies marinas procesadas para la industria alimentaria, lo que hace que su extracción sea poco escalable y dependiente de las estaciones donde se pescan estas especies, además de tener un alto contenido en minerales, los cuales son difíciles de remover. Es posible obtener quitosano de insectos, de manera más escalable y no dependiente de las estaciones de pesca. En el presente estudio, se desarrolló un protocolo para obtener quitosano de las exuvias larvales de la especie Tenebrio molitor, a partir de un procesamiento químico donde se desproteinizan y demineralizan estos desechos para transformarlos en quitina, y posteriormente de desacetila para transformala en quitosano. Al procesar las mudas de las larvas, y tras distintos cambios al protocolo de extracción, se logró obtener un rendimiento global de un 13.01% de la masa total de la materia prima utilizada. Así mismo, se evidenció mediante espectros infrarrojos (FTIR) la transformación de las exuvias larvales hacia quitosano. Finalmente, se confirmó que el producto obtenido era quitosano mediante un perfil termogravimétrico (TGA) y se observaron diferencias morfológicas entre las mudas de larvas, el quitosano obtenido y el quitosano comercial mediante microscopía electrónica de barrido.

Abstract Many of the polymers currently used in industry, research, and other fields are not easily biodegradable. These polymers most of the time are derived from petroleum, which has a significant environmental impact in their production. Chitosan serves as an alternative raw material with the potential of replacing various materials due to its properties. However, most of the industrial chitosan is extracted from waste generated by marine species processed for the food industry, making its extraction process non-scalable and dependent on the seasons when these species are caught. Additionally, industrial chitosan often has a high mineral content that is difficult to remove. It is possible to obtain chitosan from insects in a more scalable and season-independent manner. In this study, a protocol was developed to obtain chitosan from the exuviae of larvae from the species Tenebrio molitor. The process involves chemical treatment to deproteinize and demineralize these waste materials to convert them into chitin. Subsequently, deacetylation is carried out to transform chitin into chitosan. By processing the larval exuviae and making various modifications to the extraction protocol, an overall yield of 13.01% of the total mass of the raw material used was achieved. The transformation of larval exuviae into chitosan was confirmed through infrared spectroscopy (FTIR). Finally, the obtained product was confirmed to be chitosan through thermogravimetric analysis (TGA), and morphological differences were observed between the larval exuviae, the obtained chitosan, and commercial chitosan using scanning electron microscopy.

Caracterización geoespacial de infraestructura vial mediante machine learning en el distrito de San Isidro de El General

Resumen La propuesta para lograr conocer el valor estimado de la red de caminos de Pérez Zeledón será dividir los caminos por zonas homogéneas, estas presentan diferentes precios por metro cuadrado; además, del levantamiento de algunos caminos, estimación de cantidades de materiales con proyectos realizados en estas zonas. Se brinda un valor aproximado de la red vial del distrito de San Isidro de El General para el costo de metro cuadrado a superficies de ruedo, metro lineal de sistema de drenajes y metro cuadrado de aceras. Así, se concreta la idea de crear un modelo integrado a QGis y determine estas variables. Pasos para completar la metodología: Minería de datos: se extrae la mayor cantidad de información para integrar al modelo, revisión de expedientes físicos de los caminos, obtención de capas relevantes de la red por medio de los departamentos de Catastro y Gestión Vial en la Municipalidad de Pérez Zeledón, información geográfica del SNIT como capas hidrológicas, zonas homogéneas y orto fotos. Luego, para clasificar los resultados, se realiza clasificación supervisada al espectro de análisis (materiales). Una vez acomodados los datos, la clasificación no supervisada por medio de algoritmos de clustering, herramientas vectoriales y ráster, complementos API integrados al sistema, también como la digitalización avanzada o diferentes geoprocesos de un SIG que ajusten de manera óptima las características de la red vial. Estos parámetros se adaptan a los modelos que se encuentran en las bases presupuestarias y se establecen estimaciones acertadas. Se evalúa la red y se concluye con su estimación paramétrica.

Abstract The proposal to get to know the estimated value of the road network of Pérez Zeledón will be to divide the roads by homogeneous zones, these present different prices per square meter; in addition, from the survey of some roads, estimation of quantities of materials with projects carried out in these zones. An approximate value of the road network of the district of San Isidro de El General is provided for the cost per square meter of road surfaces, linear meter of drainage system and square meter of sidewalks. Thus, the idea of creating a model integrated to QGis and determine these variables is concretized. Steps to complete the methodology: Data mining: the largest amount of information is extracted to integrate into the model, review of physical files of the roads, obtaining relevant layers of the network through the departments of Cadastre and Road Management in the Municipality of Perez Zeledon, geographic information from SNIT as hydrological layers, homogeneous zones and orthophotos. Then, to classify the results, supervised classification is performed to the spectrum of analysis (materials). Once the data is accommodated, the unsupervised classification by means of clustering algorithms, vector and raster tools, API complements integrated to the system, also as advanced digitizing or different geoprocesses of a GIS that optimally adjust the characteristics of the road network. These parameters are adapted to the models found in the budget bases and accurate estimates are established. The network is evaluated and its parametric estimation is concluded.

Comparative analysis of traditional methods and a deep learning approach for multivariate imputation of missing values in the meteorological field

Resumen Las observaciones climáticas son la base para varias aplicaciones del mundo real, como el pronóstico del tiempo, el monitoreo del cambio climático y las evaluaciones de impacto ambiental. Sin embargo, la mayoría de los datos son medidos y registrados por dispositivos externos expuestos a numerosas variables, causantes de mal funcionamiento de los dispositivos y, por lo tanto, de los valores faltantes. En la actualidad, se ha investigado en profundidad la imputación de datos en el campo de las series temporales y se han propuesto una gran variedad de métodos, donde predominan los algoritmos tradicionales de clasificación y regresión, no obstante, también existen enfoques de aprendizaje profundo que logran capturar relaciones temporales entre observaciones. En este artículo se realiza un análisis comparativo entre un algoritmo de clasificación, un algoritmo de regresión y un modelo de aprendizaje profundo: algoritmo MissForest, basado en árboles aleatorios; Expectation Maximization with Bootstrap (EMB), el algoritmo de estimación de máxima verosimilitud; y una propuesta de un modelo de aprendizaje profundo, basado en la arquitectura Long-Short Term Memory (LSTM). Se utilizaron datos del campo meteorológico de Costa Rica, los cuales consisten en datos multivariados provenientes de varias estaciones meteorológicas en una misma zona geográfica.

Abstract Climate observations are the groundwork for several real-world applications such as weather forecasting, climate change monitoring and environmental impact assessments. However, the data is mostly measured and recorded by external devices exposed to numerous variables, causatives of malfunctions and, therefore, missing values. Nowadays, data imputation in the time series field has been researched in depth and a wide variety of methods have been proposed, where traditional classification and regression algorithms predominate, even though there are also deep learning approaches that manage to capture temporal relationships between observations. In this article, a comparative analysis between a classification imputation algorithm, a regression imputation algorithm, and a deep learning imputation model is made: MissForest algorithm, based on random trees; Expectation Maximization with Bootstrap (EMB), the maximum likelihood estimation algorithm; and a proposed deep learning model, based on the Long-Short Term Memory (LSTM) architecture. Data from the Costa Rica meteorological field were used, which consist of multivariate data coming from several weather stations in the same geographical area.

Resonancia Magnética Nuclear en Costa Rica: una perspectiva histórica

Resumen La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica ampliamente utilizada para la elucidación y caracterización estructural de moléculas orgánicas gracias a la interacción de la materia con un campo magnético. Desde la adquisición del primer equipo de RMN en Costa Rica, a finales de la década de los 70’s, la ciencia costarricense en general y la química en particular, dieron un salto significativo, generando investigaciones de impacto y una gran cantidad de publicaciones y trabajos de graduación. Por primera vez en la historia de la ciencia costarricense se presenta un estudio detallado del desarrollo de la RMN en el país, gracias a una revisión exhaustiva de fuentes primarias y secundarias. El presente documento muestra una recopilación histórica de los equipos de RMN con que ha contado el país, los resultados obtenidos con ellos y una perspectiva histórica sobre su uso en el pasado y a futuro.

Abstract Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a widely used technique for the elucidation and structural characterization of organic molecules thanks to the interaction of matter with a magnetic field. Since the acquisition of the first NMR in Costa Rica, at the end of the 70s, Costa Rican science in general, and chemistry in particular, have taken a significant step, by generating impact research and many publications and theses. For the first time in the history of Costa Rican science, a detailed study of the development of NMR in the country is presented, thanks to an exhaustive review of primary and secondary sources. This document shows a historical compilation of the NMR equipment presented in the country, the results obtained with them and a historical perspective about its use.

Software libre para determinar el comportamiento de los diodos semiconductores

Resumen En este trabajo es presentado un nuevo programa informático que permite analizar el comportamiento de los diodos semiconductores, con el beneficio añadido de su uso para la docencia y el estudio de los códigos de programación. El desarrollo del software libre Scilab y su expansión en las carreras de ingeniería afines a la electricidad, ha permitido contar con los medios informáticos necesarios para lograr este paquete de programas. Cada módulo responde a un problema o solución típica, mediante el uso de modelos matemáticos de los diodos. De esta forma se puede observar el comportamiento de los diodos, su posible inyección de armónicos a la red eléctrica en los rectificadores y el efecto de la temperatura en la unión semiconductora con respecto a las pérdidas eléctricas. El programa está en sus primeras etapas de desarrollo, y se espera, que siga creciendo en modelos y aplicaciones específicas. El potencial del Scilab, permite soluciones técnicas de calidad, con código documentado y disponiendo de una colección de bibliotecas destacadas en ingeniería. Los resultados obtenidos son las formas de onda en los elementos del circuito presentado, cálculos de magnitudes máximas, eficaces o de valor medio, así como factores y la distorsión armónica total. Es reconocida su utilidad para mejorar el proceso de enseñanza – aprendizaje mediante la simulación, para ello se tomó como muestra 30 estudiantes de segundo año de la carrera de Ingeniería Eléctrica. Para la solución numérica de los sistemas dinámicos de mayor complejidad, se usa el método matemático de espacios de estado.

Abstract In this work, a new computer program is presented that allows analyzing the behavior of semiconductor diodes, with the added benefit of its use for teaching and the study of programming codes. The development of open software Scilab and its expansion in engineering careers related to electricity, has made it possible to have the computer means necessary to achieve this package of programs. Each module answers a typical problem or solution, by using mathematical models of diodes. In this way, it is possible to observe the behavior of the diodes, their possible injection of harmonics into the electrical network in the rectifiers and the effect of the temperature in the semiconductor junction with respect to electrical losses. The program is in its early stages of development, and it is expected that it will continue to grow in specific models and applications. The potential of Scilab allows quality technical solutions, with documented code and having a collection of outstanding engineering libraries. The results obtained are the waveforms in the elements of the presented circuit, calculations of maximum, effective or average magnitudes, as well as factors and the total harmonic distortion. Its usefulness to improve the teaching-learning process through simulation is recognized, for which 30 second-year students of the Electrical Engineering career were taken as a sample. For the numerical solution of the most complex dynamical systems, the mathematical method of state spaces is used.

Principios conceptuales de la restauración ecológica

Resumen El presente artículo de revisión buscó dar a conocer la evolución desde sus inicios la conceptualización de la restauración ecológica, estableciendo los diferentes acuerdos y conferencias internacionales que orientan la gestión e implementación de dicha área, así mismo, se plantean las bases conceptuales de la temática estableciendo la importancia, aplicabilidad y diferencias existentes en relación con conceptos como rehabilitar y recuperar. Para esto, se desarrolló una búsqueda organizada de información, permitiendo la sistematización de la documentación a través de la aplicación de cinco fases, las categorías de análisis tenidas en cuenta fueron la normativa y acuerdos internacionales en restauración ecológica y la conceptualización que la fundamenta. Como principales resultados se resalta la importancia de las diferentes cumbres internacionales, metas y desafíos que han aportado al desarrollo y gestión de la restauración ecológica, se logró identificar conceptualmente los tipos de restauración existentes sus características y diferencias. Se establecen las dificultades existentes en el logro de las metas que se han trazado a nivel mundial en cuanto a los procesos de restauración. Entre las principales conclusiones se resalta la importancia que tiene la restauración ecológica en el mejoramiento de las condiciones de los ecosistemas la cual permite llevarlos a restablecer sus componentes, estructura y función, así mismo, ecosistemas que han sufrido disturbios intensos que logran transformar sustancialmente sus características tienen la opción de ser rehabilitados o recuperados en los cuales no se logra llevarlo al ecosistema pre-disturbio pero permite restablecer ciertas funciones para la sostenibilidad del ecosistema y del bienestar humano.

Abstract This review article sought to publicize the evolution since its inception of the conceptualization of ecological restoration, establishing the different agreements and international conferences that guide the management and implementation of said area, likewise, the conceptual bases of the subject are raised, establishing the importance, applicability and existing differences in relation to concepts such as rehabilitate and recover. For this, an organized search for information was developed, allowing the systematization of the documentation through the application of five phases, the categories of analysis taken into account were the regulations and international agreements on ecological restoration and the conceptualization that supports it. The main results highlight the importance of the different international summits, goals, and challenges that have contributed to the development and management of ecological restoration, it was possible to conceptually identify the existing types of restoration, their characteristics, and differences. The existing difficulties in achieving the goals that have been set worldwide in terms of restoration processes are established. Among the main conclusions, the importance of ecological restoration in improving the conditions of ecosystems is highlighted, which allows them to restore their components, structure, and function, likewise, ecosystems that have suffered intense disturbances that manage to substantially transform their characteristics. they have the option of being rehabilitated or recovered in which it is not possible to bring it to the pre-disturbance ecosystem but it allows to restore certain functions for the sustainability of the ecosystem and human well-being.

Nanomateriales en aplicaciones agrícolas. Recientes avances en la agroindustria bananera

Resumen La aplicación de la nanotecnología en la agricultura se ha visto reflejada en un considerable número de contribuciones científicas que demuestran un potencial interés en el desarrollo de nuevos productos que incluye desde cuidados del suelo, frutos y cultivos, hasta la mejora en las formulaciones de fertilizantes, pesticidas, estimuladores y reguladores de crecimiento de las plantas. Producto de una revisión bibliográfica exhaustiva, se describen conceptos, propiedades y ventajas de sistemas nanoestructurados aplicados en sistemas de producción agrícolas en diferentes países de América, Asia y África. Se exploran los avances en sistemas de liberación de compuestos bioactivos empleando matrices naturales y sintéticas en sistemas vegetales. Además, se discute el efecto de la adición de nanomateriales y los efectos positivos y adversos sobre plantas y en el medio ambiente. Finalmente, se expone el uso de estrategias basadas en aplicaciones de la nanotecnología y los desafíos para el control de enfermedades en el cultivo de banano.

Abstract The application of nanotechnology in agriculture has been reflected in a considerable number of scientific contributions that show a potential interest in the development of new products that includes soil care, fruits and crops, to the improvement in the formulations of fertilizers, stimulating pesticides and plant growth regulators. Product of an exhaustive bibliographic revision, concepts, properties and advantage of nanostructured systems applied in agricultural production systems in different countries of America, Asia and Africa is described. It is explore, the recent development in release profile of natural and synthetic bioactive compounds, with an adequate and programmed specificity of the encapsulated compounds by using natural and synthetic matrices on plants. Moreover, it is discussed the effects and of addition of nanomaterials on plants and the environment. Finally, the use and challenges about nanotechnology strategies on banana crops is presented.

Densidad de siembra y producción de elotes y chilotes en maíces nativos de Costa Rica

Resumen Se evaluó el efecto de dos densidades de siembra (83,000 y 100,000 semillas/ha), sobre la producción de elotes y chilotes de cinco variedades nativas de maíz (Zea mays L.): Amarillo, Congo, Piquinitillo, Pujagua y Rocarina. El ensayo se desarrolló en las localidades de Matambú y Matambuguito, Guanacaste, Costa Rica. Para la producción de elotes, no hubo diferencias significativas ni entre las densidades de siembra ni entre las localidades, pero sí se presentaron diferencias entre los maíces nativos; la variedad Amarillo obtuvo un mayor número de elotes (39.844/ha), con respecto a Congo y Piquinitillo (17.969-28.125/ha). Para la producción de chilotes, la densidad de siembra tampoco tuvo un efecto significativo, pero sí se hallaron diferencias entre las variedades; Pujagua produjo un mayor número de chilotes (14.688/ha), en comparación con la variedad Amarillo (5.625/ha). Además, Piquinitillo produjo chilotes con un peso significativamente superior (61,25 g), en comparación con Congo, Pujagua y Amarillo (26,75-37,25 g). El rendimiento de chilotes fue significativamente superior para la variedad Rocarina (654,30 kg/ha), en comparación con las variedades Congo y Amarillo (148,60-195,32 kg/ha). No hubo diferencias significativas en el número total de inflorescencias femeninas inmaduras (elotes + chilotes), ni entre las densidades de siembra ni entre las variedades. El mayor ingreso estimado por la venta de elotes y chilotes se obtuvo con las variedades Amarillo, Pujagua y Rocarina (8,22-8,57 millones de colones/ha), y el menor valor se halló con la variedad Congo (4,25 millones de colones/ha). Este es el primer informe publicado sobre el efecto de la densidad de siembra en la producción de elotes y chilotes, en variedades nativas de maíz de Costa Rica.

Abstract The effect of two planting densities (83,000 and 100,000 seeds/ha) on the production of green corn and baby corn of five maize (Zea mays L.) landraces: Amarillo, Congo, Piquinitillo, Pujagua and Rocarina, was evaluated. The trial was developed in the towns of Matambú and Matambuguito, Guanacaste, Costa Rica. For green corn production, there were no significant differences neither between planting densities nor between locations, but there were differences between landraces; Amarillo variety obtained a higher number of ears (39,844/ha), compared to Congo and Piquinitillo (17,969-28,125/ha). For baby corn production, planting density did not have a significant effect either, but differences were found between landraces; Pujagua produced a higher number of baby cobs (14,688/ha), compared to Amarillo (5,625/ha). In addition, Piquinitillo produced a significant higher baby cob weight (61.25 g), compared to Congo, Pujagua and Amarillo (26.75-37.25 g). Baby corn yield was significantly higher for Rocarina variety (654.30 kg/ha), compared to Congo and Amarillo (148.60-195.32 kg/ha). There were no significant differences for the total number of immature female inflorescences (green corn + baby corn) neither between planting densities nor between landraces. The highest estimated income from the sale of green corn and baby corn was obtained with Amarillo, Pujagua and Rocarina landraces (8.22-8.57 million colones/ha), and the lowest value was found with Congo (4.25 million colones/ha). This is the first report about the effect of planting density on the production of green corn and baby corn, in maize landraces from Costa Rica.

Diseño de un sistema embebido para el control y regulación del proceso dinámico de carga y descarga de celdas electroquímicas y su posterior validación para satélites CubeSat 1U

Resumen Las interfaces de conversión de potencia han evolucionado con el tiem- po para optimizar sistemas y obtener ahorro de energía en muchas indus- trias, incluida la aeroespacial. El sistema eléctrico de potencia (EPS) ha sido la falla más común en las misiones espaciales, por lo que se diseñó una plataforma de pruebas para celdas electroquímicas para prevenir fu- turas fallas. Este proyecto creó una plataforma que incluye controladores digitales de corriente y voltaje, implementados con un compensador PID basado en software diseñado con MATLAB y Simulink. El compensador se programó en un PIC para controlar la interfaz de conversión de potencia. Finalmente, se desarrolló la PCB y una representación en 3D de la plata- forma para probar celdas electroquímicas y validar su funcionamiento.

Abstract Power conversion interfaces have evolved over time to optimize systems and obtain energy savings in many industries, including aerospace. The electrical power system (EPS) has been the most common failure in space missions, so a test platform for electrochemical cells was designed to prevent future failures. This project created a platform that includes digital current and voltage controllers, implemented with a software-based PID compensator designed with MATLAB and Simulink. The compensator was programmed on a PIC to control the power conversion interface. Finally, the PCB and a 3D representation of the silver-form were developed to test electrochemical cells and validate their operation.

Evaluacion de la exposición laboral a compuestos orgánicos volátiles (COV). Caso de estudio en una empresa química

Resumen El sitio de estudio es una empresa dedicada a la fabricación y la comercialización de productos para pinturas y productos cosméticos. Se determinó la exposición laboral mediante la cuantificación de las concentraciones ambientales y análisis de factores de riesgo laboral, mediante la aplicación de la metodología del Instituto Nacional de Investigación de Seguridad de Francia (INRS) denominada “Riesgo químico: sistemática para la evaluación higiénica”. La metodología implementa un análisis global de las condiciones de uso y almacenamiento de los productos químicos por medio de listas de chequeo y encuestas, tomando en cuenta factores como: proceso productivo, condiciones de infraestructura, además de la determinación y la cuantificación de contaminantes atmosféricos internos mediante la técnica de cromatografía de gases (GC). Se detectaron y cuantificaron 22 contaminantes atmosféricos mediante GC; el isocianato de N- butilo sobrepasó los valores límites ambientales de exposición diaria (VLA-ED) del Instituto Nacional de Seguridad, Salud y Bienestar en el Trabajo (INSSBT) de España. Este contaminante se asocia con afectaciones a la salud tales como: padecimientos de síntomas de alergia o asma. La determinación de la exposición laboral a disolventes orgánicos volátiles en el proceso productivo demostró niveles de riesgo químico muy elevados en 4 compuestos analizados, lo que implica modificar las condiciones de trabajo con el fin de prevenir afectaciones a la salud de los trabajadores. Finalmente, se incluyó un plan con medidas correctivas para el adecuado uso y almacenamiento de sustancias químicas.

Abstract The present investigation project was developed in a chemical company which develops, manufactures and trade resins for paints and cosmetic products. The occupational exposure of workers assessment (OEWA) to volatile organic compounds (VOC) was determined by using a methodology named “Chemical risk: systematic for hygienic evaluation”, develop by the French National Institute for Security Research (INRS). The assessment analysed general aspects such VOC environmental concentrations and the evaluation of occupational risk factors chemical products handling and their storage conditions. To gather the necessary data, in situ instrumental tools as site inspections, checklists, and surveys, among others were used. The global evaluation chemical risk assessment also included the following: production process analysis, infrastructure conditions inspection and quantification of internal atmospheric pollutants through the gas chromatography technique (GC). Related with the experimental VOC determination, a total of 22 chemical pollutants were quantified (GC Technique). The N-Butyl was the only compound that exceeded the Threshold Limit Value (TLA) recommended by the Spain National Institute for Safety and Health (INSSBT). The N-butyl is related to health effects such skin allergies and asthma. The results gathered from the OEWA to VOC shows high chemical risk level for 4 chemical compounds. These results indicate the need to prevent worker health effects by modification of some labour conditions. As part of the research and to correct and to prevent future chemical risks an action plan was develop, especially focused on the handling, exposure, and use of chemical volatile organic compounds.

Design and implementation of a controlled low-cost ventilator for emergency use on ICU patients

Abstract The worldwide outbreak of the SARS-CoV-2 virus led to a shortage of hospital ventilators worldwide. During recovery, these devices were crucial for patients in Intensive Care Units (ICUs). However, countries like Costa Rica faced difficulties acquiring these devices due to high demand in the world. To address this issue, professionals and students from the Costa Rica Institute of Technology have developed a prototype of a mechanical ventilator. This ventilator incorporates PIDs and Fuzzy Logic algorithms and features a user-friendly graphic interface based on PyQt5/GraphicsView, designed with input from medical experts. The ventilator is easy to assemble and highly portable. Initially, the ventilator successfully underwent testing using advanced patient simulators, namely Gaumard HAL S3201 and Gaumard NOELLE S574.100. Subsequently, it underwent a successful real-world test using animals. The tests involved varying the breathing rate from 10 to 30 breaths per minute, adjusting the tidal volume from 250 to 800 mL with automatic control of a 50 mL increase, and manipulating the I: E ratio from 1:1 to 1:5.

Resumen El brote mundial del virus SARS-CoV-2 provocó una escasez de ventiladores hospitalarios en todo el mundo. Durante la recuperación, estos dispositivos fueron cruciales para los pacientes en las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI). Sin embargo, países como Costa Rica enfrentaron dificultades para adquirir estos dispositivos debido a la alta demanda en el mundo. Para abordar este tema, profesionales y estudiantes del Instituto Tecnológico de Costa Rica han desarrollado un prototipo de ventilador mecánico. Este ventilador incorpora algoritmos PID y Fuzzy Logic y presenta una interfaz gráfica fácil de usar basada en PyQt5/GraphicsView, diseñada con aportes de expertos médicos. El ventilador es fácil de ensamblar y es portátil. Inicialmente, el ventilador se probó con éxito utilizando simuladores de pacientes avanzados, concretamente Gaumard HAL S3201 y Gaumard NOELLE S574.100. Posteriormente, se sometió con éxito a una prueba en el mundo real utilizando animales. Las pruebas implicaron variar la frecuencia respiratoria de 10 a 30 respiraciones por minuto, ajustar el volumen tidal de 250 a 800 ml con control automático con aumentos de 50 ml y manipular la relación I:E de 1:1 a 1:5.

Desarrollo de prototipos de ortesis protectoras pasivas mediante manufactura aditiva

Resumen La manufactura aditiva ha revolucionado la producción al permitir la creación de objetos a partir de modelos digitales, sin requerir moldes. En el ámbito médico, la personalización adquiere una relevancia crucial, siendo la impresión 3D un vehículo efectivo para la creación de órtesis. La importancia de la personalización radica en la limitación de dispositivos genéricos, los cuales pueden resultar inadecuados para ciertos pacientes y carecer de atractivo estético. Los hallazgos del estudio revelan que la impresión y escaneo 3D desempeñan un papel fundamental en la optimización de los procesos de producción de ortesis, generando estructuras altamente personalizadas y ergonómicas. Los profesionales médicos consultados para validar los prototipos consideran su viabilidad. No obstante, se plantea la necesidad de mejorar la seguridad y funcionalidad de los dispositivos, especialmente al considerar posibles cambios de volumen de las lesiones durante el tratamiento. Un análisis de costos detallado revela que la mano de obra constituye la mayor parte del costo de fabricación, representando un 73,87%. Le sigue el filamento utilizado con un 23,14%, el velcro con un 1,4% y, finalmente, la electricidad consumida con un 1,59%.

Abstract Additive manufacturing has revolutionized production by enabling the creation of objects from digital models, without requiring molds. In the medical field, customization takes on crucial importance, with 3D printing serving as an effective vehicle for orthosis creation. The significance of customization lies in the limitation of generic devices, which may prove inadequate for certain patients and lack aesthetic appeal. The findings of the study reveal that 3D printing and scanning play a fundamental role in optimizing orthosis production processes, generating highly personalized and ergonomic structures. Medical professionals consulted to validate the prototypes deem them viable. However, there arises a need to enhance device safety and functionality, particularly when considering potential volume changes in injuries during treatment. A detailed cost analysis uncovers that labor constitutes most of the manufacturing cost, accounting for 73.87%. It is followed by the filament used, at 23.14%, Velcro at 1.4%, and finally, consumed electricity at 1.59%.