Acta Nova

Editorial

Performance analysis for the cycle life of lithium ion batteries: A case study on the LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ cathode

Abstract: The amount of energy and power available in a Li-ion battery (LIB) decrease gradually over time due to degradation that depends on a variety of aging mechanisms. In this study, a reliable computational application was developed to quickly and meticulously analyze the cycling performance of a single or multiple (half or full) cell. It also estimates cycle life based on the aging tendencies of cycling behavior, evaluates the best upper cutoff voltage; identifies and quantifies the evolution of aging mechanisms that affect cycling performance. The application was used for cyclic test analysis such as voltage, charge/discharge current, time, and number of cycles were measured for LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NMC622) half-cells cycled 60 times at different charge limit voltages (4.3, 4.4, 4.5, and 4.6) V. It was determined that the best cycle life performance of the NMC622/Li half-cells was obtained for a charge limit voltage of 4.3 V.

Resumen: La cantidad de energía y potencia disponible en una batería de iones de litio (LIB) disminuye gradualmente con el tiempo debido a la degradación que depende de una variedad de mecanismos de envejecimiento. En este estudio, se desarrolló una aplicación computacional confiable para analizar de manera rápida y meticulosa el rendimiento de ciclo de una celda simple o múltiple (media o completa). Además, se puede estimar la vida útil del ciclo basándose en las tendencias de envejecimiento del comportamiento cíclico, evalúa el mejor voltaje de corte superior; identifica y cuantifica la evolución de los mecanismos de envejecimiento que afectan el rendimiento de ciclado. La aplicación fue utilizada para el análisis de pruebas cíclico como voltaje, carga/ corriente de descarga, tiempo y número de ciclos fueron medidos para medias celdas de LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NMC622) sometidas a ciclos de 60 veces a diferentes voltajes límite de carga (4.3, 4.4, 4.5 y 4.6) V. Se determinó que el mejor rendimiento del ciclo de vida de las medias celdas NMC622/Li se obtuvo para un voltaje límite de carga de 4.3 V.

Arthromotor for knee rehabilitation assistance using myoelectric signals

Resumen: Las lesiones en la rodilla son muy comunes y se caracterizan por ser altamente incapacitantes, ya que afectan significativamente la capacidad para caminar. En Bolivia, la mayor parte de los centros de rehabilitación no cuentan con equipos tecnológicos dirigidos a esta lesión. Esta investigación presenta el desarrollo de un artromotor que tiene como objetivo la asistencia automatizada para el fisioterapeuta durante la rehabilitación de la rodilla haciendo uso de señales electromiográficas (EMG) que detectan la actividad muscular. El desarrollo contempló un análisis de los requerimientos del sistema, el diseño de la estructura mecánica, la selección de componentes electrónicos adecuados y la implementación de un sistema de control basado en Python, donde además se filtraron las señales EMG utilizando el filtro de Savitzky-Golay. Para validar el sistema se realizaron pruebas con pacientes de distintos tamaños y pesos, donde el artromotor demostró una precisión angular de 0,001° que es mucho mayor a del proceso manual del fisioterapeuta, además permite ajustar la velocidad según sea necesario. El sistema automatiza la tarea del fisioterapeuta y permite el monitoreo de la amplitud articular y la actividad muscular, además posibilita el registro de los pacientes y los datos de cada sesión en una base de datos.

Abstract: Knee injuries are very common and are characterized by being highly disabling, as they significantly affect the ability to walk. In Bolivia, most rehabilitation centers do not have technological equipment aimed at this injury. This research presents the development of an arthromotor that aims to provide automated assistance to the physiotherapist during knee rehabilitation using electromyographic (EMG) signals that detect muscle activity. The development contemplated an analysis of the system requirements, the design of the mechanical structure, the selection of suitable electronic components and the implementation of a Python-based control system, where the EMG signals were also filtered using the Savitzky-Golay filter. To validate the system, tests were performed with patients of different sizes and weights, where the arthromotor demonstrated an angular accuracy of 0.001° which is much higher than the manual process of the physiotherapist and allows adjusting the speed as needed. The system automates the task of the physiotherapist and allows the monitoring of joint amplitude and muscle activity, as well as the registration of patients and data from each session in a database.

Analysis of coconut milk consumption in Cochabamba as a healthy option

Resumen: Las leches vegetales han cobrado una importancia significativa en la nutrición debido a sus beneficios para la salud y su aporte en dietas libres de lactosa y veganas. Según Sethi et al. (2016), estas leches ofrecen una alternativa nutritiva y sostenible a las leches de origen animal. En particular, la leche de coco se destaca por sus propiedades únicas. Tulashie et al. (2022) señalan que esta leche posee un perfil nutricional que contribuye a la salud digestiva y cardiovascular. Además, Agdeppa y Zamora (2022) destacan que el consumo de leche de coco puede ayudar a combatir la desnutrición infantil, especialmente en regiones con altos índices de deficiencias nutricionales. Estos estudios subrayan la relevancia de la leche de coco como una opción saludable y accesible dentro de las leches vegetales. La presente investigación tiene la intención de determinar las percepciones demográficas, geográficas y psicográficas de los encuestados, analizar la oferta y la demanda existente en el mercado cochabambino, y evaluar las percepciones de los consumidores de la leche de coco como un producto saludable. Para este propósito, se desarrolló la investigación con un enfoque mixto de carácter cualitativo (inductivo) y cuantitativo (deductivo). Se aplicó, a nivel piloto, una encuesta a 60 personas, lo que permitió calcular una población de 23.923 personas entre 20 y 89 años del distrito 12 de la provincia Cercado en Cochabamba, Bolivia. Los datos fueron analizados utilizando técnicas univariadas, bivariadas y multivariadas. Se identificó que la leche de coco es percibida como un producto saludable, asociado a altos niveles de satisfacción en comparación con otras leches vegetales, siendo su principal competencia la leche animal. El 70% de los encuestados conoce la leche de coco, el 68% la ha probado, y el 41% prefiere consumirla en envases de vidrio. Sin embargo, el 23% desconoce el producto y no lo consume debido a la falta de hábito. En cuanto al mercado, la demanda del producto es ocasional, y la oferta actual está representada por siete marcas, tanto nacionales como internacionales; no obstante, el 68% de los encuestados no las reconoce. Aunque los precios del producto son elevados, existe disposición a pagarlos debido a las aplicaciones y usos que ofrece. Sin embargo, no se observan niveles significativos de posicionamiento para este producto.

Abstract: Plant-based milks have gained significant importance in nutrition due to their health benefits and contribution to lactose-free and vegan diets. According to Sethi et al. (2016), these milks offer a nutritious and sustainable alternative to animal-based milks. In particular, coconut milk stands out for its unique properties. Tulashie et al. (2022) point out that this milk has a nutritional profile that contributes to digestive and cardiovascular health. Furthermore, Agdeppa and Zamora (2022) highlight that the consumption of coconut milk can help combat childhood malnutrition, especially in regions with high rates of nutritional deficiencies. These studies underline the relevance of coconut milk as a healthy and accessible option within plant- based milks. This research aims to determine the demographic, geographic and psychographic perceptions of respondents, analyze the existing supply and demand in the Cochabamba market, and evaluate consumer perceptions of coconut milk as a healthy product. For this purpose, the research was developed with a mixed qualitative (inductive) and quantitative (deductive) approach. A survey was applied, at a pilot level, to 60 people, which allowed calculating a population of 23,923 people between 20 and 89 years of age in district 12 of Cercado province in Cochabamba, Bolivia. The data were analyzed using univariate, bivariate and multivariate techniques. It was identified that coconut milk is perceived as a healthy product, associated with high levels of satisfaction compared to other vegetable milks, its main competition being animal milk. 70% of respondents know coconut milk, 68% have tried it, and 41% prefer to consume it in glass containers. However, 23% are unaware of the product and do not consume it due to lack of habit. Regarding the market, the demand for the product is occasional, and the current offer is represented by seven brands, both national and international; however, 68% of respondents do not recognize them. Although the prices of the product are high, there is a willingness to pay them due to the applications and uses it offers. However, no significant levels of positioning are observed for this product.

Meteorological monitoring system and early warning of drought in the municipality of Pasorapa for the temporary horizons of 1, 3 and 6 months

Resumen: La sequía afecta negativamente a los cultivos, el ganado y a la población en el municipio de Pasorapa en el Departamento de Cochabamba, Bolivia. Se hizo uso del modelo autorregresivo de media móvil (ARMA) en el programa Excel para realizar un pronóstico de la sequía. Los datos de precipitación y temperaturas fueron obtenidos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) 1990 a 2019. Se calculó: Índice de Precipitación Estandarizado (SPI), Anomalías de Precipitación Mensual (MPA), Anomalías Mensuales de Temperatura (MTA), Índice de Aridez (IA), Índice de Evaporación de Precipitación Estándar (SPEI) e Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) para conocer el estado de la vegetación. Con los resultados se obtiene gráficos de monitoreo de la sequía y con el modelo (ARMA) los gráficos de pronóstico de sequía para los horizontes temporales de 1, 3 y 6 meses. El horizonte de 1 mes, muestran temporadas cortas de sequía y de humedad en un mismo año; el horizonte de 3 meses muestra poca variación en los resultados pronosticados contra los observados; el horizonte de 6 meses muestra excesivas temporadas de sequía de hasta 3 años de duración. La anomalía de la temperatura presenta valores cercanos a su media histórica cuando la anomalía de precipitación es mayor.

Abstract: Drought negatively affects crops, livestock and the population in the municipality of Pasorapa in the Department of Cochabamba, Bolivia. The autoregressive moving average model (ARMA) was used in the Excel program to make a drought forecast. Precipitation and temperature data were obtained from the National Meteorological and Hydrological Service (SENAMHI) from 1990 to 2019. The following were calculated: Standardized Precipitation Index (SPI), Monthly Precipitation Anomalies (MPA), Monthly Temperature Anomalies (MTA), Aridity Index (IA), Standard Precipitation Evaporation Index (SPEI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to know the state of the vegetation. The results are used to obtain drought monitoring graphs and with the (ARMA) model, drought forecast graphs for the time horizons of 1, 3 and 6 months. The 1-month horizon shows short dry and wet seasons in the same year; the 3-month horizon shows little variation in the predicted results versus the observed ones; the 6-month horizon shows excessive dry seasons of up to 3 years duration. The temperature anomaly presents values close to its historical mean when the precipitation anomaly is greater.

Analysis of exergetic efficiency in the storage of solar thermal energy in phase change materials (PCMs)

Abstract: Renewable energy generation systems in most cases require exergy storage systems to reconcile the differences between renewable energy supply and energy demand. For this it is necessary to have exergy storage systems (not just energy), the efficiency of these systems is very important for the competitiveness of renewable energies. This work analyzes the efficiency of thermal exergy storage systems applied to solar energy use systems through CSP (Concentrated Solar Power) systems. The theoretical analysis shows that the efficiency of exergy storage depends essentially on the temperatures and the temperature differences between the source of thermal energy loading and the source of thermal energy discharge. It is also evident that the closer the system is of the ambient temperature, the lower its efficiency will be until it is practically zero, around ambient temperature. The basic strategy to reduce losses in heat transfer processes for exergy storage is to reduce the temperature difference between the elements that exchange heat. With this criterion, a heat storage system is proposed with PCM at high temperature, the maximum possible, and a combined Bryton and Rankine cycle system that would improve the efficiency of solar exergy capture in a CSP system.

Resumen: Los sistemas de generación de energías renovables requieren en la mayoría de los casos sistemas de almacenamiento de exergía para conciliar las diferencias entre la oferta de energía renovable y la demanda de energía. Para ello es necesario contar con sistemas de almacenamiento de exergía (no solamente energía), la eficiencia de estos sistemas es muy importante para la competividad de las energías renovables. En este trabajo se analiza en particular la eficiencia de los sistemas de almacenamiento de exergía térmica aplicada a sistemas de aprovechamiento de energía solar mediante sistemas CSP (Concentrated Solar Power). El análisis teórico muestra que la eficiencia del almacenamiento de exergía depende esencialmente de las temperaturas y las diferencias de temperatura entre la fuente de carga de energía térmica y la fuente de descarga de la energía térmica, también se evidencia que mientras más cerca se encuentra el sistema de la temperatura ambiente, menor será su eficiencia hasta ser prácticamente cero, cerca de la temperatura ambiente. La estrategia básica para reducir las pérdidas en los procesos de transferencia de calor para el almacenamiento de exergía es reducir la diferencia de temperatura entre los elementos que intercambiar calor. Con este criterio se propone un sistema de almacenamiento de calor con PCM a alta temperatura, la máxima posible, y un sistema de ciclos de Bryton y Rankine combinados que permitiría mejorar la eficiencia de la captura de la exergía solar en un sistema CSP.