Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Investigación científica universitaria

Computacional program for the 3D simulation of the indoor temperatura distribution

Este trabajo presenta el desarrollo del código EVITA 3D, elaborado con el propósito de simular la distribución de temperaturas en el interior de una vivienda. Para su desarrollo, se utilizó el método de los volúmenes finitos en mallas no desplazadas y tratamiento acotado de alto orden de los términos convectivos. Se adoptó un esquema similar al algoritmo PISO para la solución de las ecuaciones acopladas de Continuidad, Cantidad de Movimiento y Energía, bajo condiciones transitorias. El dominio de cálculo se modela en un ambiente cartesiano tridimensional divido en zonas, sobre las que se construye la malla de manera que se pueda considerar cualquier material que forme parte de la edificación a evaluar. Se establecen condiciones de contorno transitorias para la solución de la ecuación de Energía tales como: la temperatura ambiente, radiación solar global sobre superficies exteriores, intercambio radiativo de onda larga entre las superficies externas y el cielo, temperatura del suelo y la velocidad promedio del viento. El movimiento del aire en el interior de la edificación se modela utilizando la aproximación de Boussinesq. Para evaluar el desempeño del modelo desarrollado fueron realizadas diferentes simulaciones de casos con información conocida experimentalmente, obteniéndose resultados satisfactorios, lo que permite considerar el código una herramienta útil.

Some integrals involving Wright’s hypergeometric function

In this paper some single and double integrals involving the generalized hypergeometric function of Wright are evaluated. Integrals involving the function as particular cases are obtained.

En este artículo se evalúan algunas integrales simples y dobles que involucran a la función hipergeométrica generalizada de Wright . Se obtienen como casos particulares integrales que involucran a la función .

Ultrasonic velocity and attenuation in carbon steel specimens

Materials testing and inspection by means of the ultrasonic nondestructive method, has become an useful and sensitive tool to determine its acoustic properties. By virtue of this, the purpose of the following study was to measure the longitudinal ultrasonic velocity and to estimate the ultrasonic attenuation for three carbon steel specimens. This ultrasonic characterization was done by means of the pulse-echo technique using transducers with a diameter of 0.375” (9.525 mm) and center frequencies of 1.5, 2.25, 5, 7.5 and 10 MHz, besides glycerin as coupling. Results showed an insignificant change in the frequency spectrum of each specimen and significant changes of its attenuation. Likewise differences in velocity and attenuation were found between the specimens, proportionally to its carbon concentration.

La inspección y evaluación de materiales mediante el método no destructivo ultrasónico se ha convertido en una herramienta muy útil y sensible para determinar las propiedades acústicas de los mismos. En virtud de ello, este estudio ha tenido por objeto la medición de la velocidad ultrasónica longitudinal y la estimación de atenuación ultrasónica para tres muestras de acero al carbono. Esta caracterización ultrasónica se hizo mediante la técnica pulso-eco de contacto directo utilizando transductores de 0,375” (9,525 mm) de diámetro con frecuencias centrales de 1,5; 2,25; 5; 7,5 y 10 MHz, además de glicerina como medio acoplante. Los resultados mostraron una variación insignificante de la velocidad ultrasónica en el espectro de frecuencia de cada muestra y variaciones significativas de su atenuación. Así mismo se encontraron diferencias de velocidad y atenuación entre las muestras, proporcionales a su concentración de carbono.

Fabrication and characterization of gold ultra and microelectrodes

Gold disk ultramicroelectrodes of 10 µm and microelectrodes of 60 µm diameter were fabricated using gold wires. These ultra and microelectrodes were characterized by electrochemical measurements and using scanning electron microscopy (SEM) for determining the real shape of the surface, and obtaining information about the quality of the seal at the electrode material-insulating material interface.

Microelectrodos de oro de 10 y 60 µm de diámetro fueron fabricados utilizando alambres de oro. Estos microelectrodos fueron caracterizados electroquímicamente y utilizando microscopía de barrido electrónico para determinar la forma real de la superficie y obtener información acerca de la calidad del sello entre la interfase del metal y el material aislante utilizado en la construcción del electrodo.

Operational variable effects on heavy metals acid leaching present in fly ash

In this research work the operational variable effects are analyzed on vanadium and nickel acid leaching, both present in fly ash from fuel oil combustion. The samples used correspond to fly ash coming from a thermoelectric plant. The extraction procedure includes batch acid leaching varying: temperature, particle size, acid concentration and stirring time. Metal content is determined by atomic absorption spectrophotometry. The following leaching conditions gave good vanadium recovery: a) 20% sulfuric acid, 40°C, original sample, 6 hours contact time and 4230 mgV/L maximum concentration. b) 20% nitric acid, 50°C, original sample, 6 hours contact time and 3869 mgV/L maximum concentration. c) 20% hydrochloric acid, 50°C, original sample, 4 hours contact time and 4290 mgV/L maximum concentration (with 100% extraction). The following leaching conditions gave good nickel recovery: a) 20% sulfuric acid, 40°C, original sample, 2 hours contact time and 294. 50 mgNi/L maximum concentration. b) 20% Nitric acid, 50°C, original sample, 6 hours contact time and de 325 mgNi/L maximum concentration. c) 20% Hydrochloric acid, 50°C, original sample, 6 hours contact time and 373.50 mgNi/L maximum concentration. Vanadium and Nickel have been efficiently recovered from oil fly ash.

En este trabajo se analiza el efecto de las variables operacionales en la lixiviación ácida de vanadio y níquel presentes en las cenizas producidas por la combustión del fuel oil. La muestra utilizada corresponde a las cenizas volantes provenientes de una planta termoeléctrica. Se utilizó un procedimiento de extracción que comprende: lixiviación ácida por carga con variación de temperatura, tamaño de partícula, grado de concentración del ácido y tiempo de agitación. La cuantificación del contenido de metales, se realiza por Espectrofotometría de Absorción Atómica. Para la óptima recuperación de vanadio, las condiciones operacionales de lixiviación encontradas fueron: a) Ácido sulfúrico al 20%, 40°C, muestra original, 6 horas de contacto y concentración máxima de 4230 mgV/L. b) Ácido nítrico al 20%, 50°C, muestra original, 6 horas de contacto y concentración máxima de 3869 mgV/L. c) Ácido clorhídrico al 20%, 50°C, muestra original, 4 horas de contacto y concentración máxima de 4290 mgV/L (con una extracción del 100%). En el caso del níquel, las condiciones operacionales de lixiviación óptima encontradas fueron: a) Ácido sulfúrico al 20%, 40°C, muestra original, 2 horas de contacto y concentración máxima de 294.50 mgNi/L. b) Ácido nítrico al 20%, 50°C, muestra original, 6 horas de contacto y concentración máxima de 325 mgNi/L. c) Ácido clorhídrico al 20%, 50°C, muestra original, 6 horas de contacto y concentración máxima de 373.50 mgNi/L. El proceso investigado en este trabajo permite la recuperación eficiente de Vanadio y Níquel, a partir de las cenizas volantes provenientes de la combustión del fuel oil.

Design and construction of a rapid filter of multiple bed to pilot scale

A rapid filter on a pilot scale was designed and constructed, based in the prototype of one of the filters from the filtration train installed on a treatment dehydration plant of oilfield water. The parameters that were considered to design the filter are: diameter and porosity of the filter environment and depth of the bed prototype. The empirical relation considered between the maximum size of the grain and diameter of the filter was 1:50.

Se diseñó y construyó un filtro rápido a escala piloto, tomando como prototipo uno de los filtros del tren de filtración de una planta de tratamiento de aguas de deshidratación del petróleo. En el diseño del filtro se consideraron parámetros tales como el diámetro y porosidad del medio filtrante, la profundidad del lecho prototipo. Se tomó la relación empírica 1:50 entre el tamaño máximo del grano y el diámetro del filtro.

Thermal degradation of pinus caribe wood treated with CCA salts

In this work a comparative study of the thermal degradation of Pinus caribaea var hondurensis (PCHT) sapwood, treated with chrome-copper-arsenic (CCA) salts as preservative, with retention levels of 4.4 and 12.6 Kg/m³, and without treatment (PCHST), is reported. The different PCH samples were analyzed by thermogravimetric analysis (TGA) and thermal volatilization analysis (TVA) techniques. In the PCH treated wood, the CCA salts increases the temperature threshold of the initiation reaction of weight loss. On degradation the polymeric matrix shows an interaction, which is observed as destabilization. This result suggests that in the treated PCH wood, radical species formed during decomposition may abstract hydrogen atoms leading to an increase in chain scission and consequently to a lower degradation temperature. Volatilization of short chain fragments, formed in this way, very likely compete with the depropagation reaction. The main degradation products formed in PCH treated and untreated, as evidenced by IR spectroscopy, were carbon dioxide and short chain fragments. In the treated PCH, the latter possibly contains a lower proportion of carbohydrates and higher ring substitute in the guaiacyl units of the lignin component. These derivatives may arise from interaction of CCA components with C=C groups in the aromatic ring of lignin in the wood.

En este trabajo se reporta el estudio comparativo de la degradación térmica de la albura de Pinus caribaea var hondurensis tratada (PCHT) con sales de cromo-cobre-arsénico (CCA) como preservante, a dos niveles de retención de 4.4 Kg/m³ y de 12.6 Kg/m³,con la madera PCH sin tratamiento (PCHST). Las diferentes muestras de PCH fueron analizadas empleando las técnicas de análisis termogravimétrico (ATG) y análisis de volatilización térmica (AVT). En la madera PCHT, se observó que las sales CCA actúan incrementando el umbral de la temperatura de la reacción de iniciación de pérdida de peso. En la degradación, la matriz polimérica mostró interacciones que se observa como desestabilización térmica. Se sugiere que en la madera preservada, especies radicales formadas durante la descomposición, sustraen átomos de hidrógeno de las cadenas de polímero que conduce a un incremento de las escisiones de éstas y consecuentemente, disminuye la temperatura de degradación. La volatilización de los fragmentos de cadenas cortas, formadas de esta manera, podría competir con la reacción de depropagación. Los principales productos de la degradación, en la madera PCHT y PCHST, como se evidenció por espectroscopía IR, fueron dióxido de carbono y fragmentos de cadenas cortas. En la madera PCHT, éstos últimos, posiblemente contienen menor proporción de carbohidratos y anillos aromáticos con mayor número de sustituciones en las unidades guayacil de la lignina. Estos derivados probablemente se originan por la interacción de los componentes de las sales CCA con los enlaces C=C en el anillo aromático de la lignina de la madera.

The atmospheric corrosivity maps in Zulia region

In this research a one-year study was run, for two different periods, in eight test stations of the Zulian Region, in which the corrosion rate of steel SAE1010 and 99% copper were evaluated by weight loss. Samples of 10×15cm were exposed to the prevailing wind direction in the natural environments, on racks with 45º inclination. Deposition rates of chloride ions, sulfur dioxide, atmospheric dust, and the meteorological variables with greater incidence were determined. The Planetario was the most aggressive station for the steel, with 26.10 µm/year, and the T. Bachaquero test site for copper with 8.96 µm/year. In the repetition study for the first year of exposure, a comparative decrease from C5 to C4 was found, which was due to the faster formation of the protector patina as a result of the increment in contaminants deposition. Later, the Zulian maps of atmospheric corrosion for steel and copper were constructed, using pies to report the results, where the diameter of the pie represents the corrosion rate of the material in each zone and the size of the pie portions represent the effect of each variable in the atmospheric corrosion process.

En esta investigación se planificó un año de exposición, para dos periodos distintos, en ocho estaciones de la región zuliana, en el cual se determinó la velocidad de corrosión del acero SAE1010 y cobre 99% por el método de pérdida de masa. A tal efecto, se utilizaron placas, de 10×15cm, expuestas a la intemperie, en la dirección de los vientos preferenciales, en bancos de 45º de inclinación. Además, se cuantificó la velocidad de deposición de los iones cloruros, dióxido de azufre, y el polvo atmosférico, junto con las variables climatológicas de mayor incidencia. El Planetario fue la estación de mayor agresividad para el acero, con 26,10 µm/año, y la estación T. Bachaquero para el cobre con 8,96 µm/año. En el estudio de repetición del primer periodo se encontró que para el cobre se produjo un descenso comparativo de C5 a C4. Esto debido a la formación más rápida de la patina protectora como consecuencia del incremento de la deposición de contaminantes. Luego se construyeron los mapas zulianos de corrosividad atmosférica para el acero y el cobre, empleando tortas para reportar los resultados, donde el diámetro de la torta representa la velocidad de corrosión del material en esa zona y el tamaño de las porciones de la torta representan el efecto de cada variable en el proceso de corrosión.