Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

La Facultad de Ingeniería y sus líneas de investigación

Embedded holonics systems in production process: holonic unit of production

The automation of a production process needs a complete description of the productive process in order to be able to: “make a production plan”, “perform a production scheduling”, “control” and “supervise” it. The complexity of building such a description of the productive process model emerges from the coexistence of two points of view that are contradictory: The model precision, which implies the construction of total models that cannot be reached and the necessity of the global knowledge that is associated to the different views of the process. These views show: the organizational structure of the model, dynamics of each distinct component, different temporal scales where decisions are taken. The Holonic approach has been used to handle this complexity in order to manage both, the precision and the global aspects simultaneously. In this article, we show a reference model, where a productive process is seen as the conjunction cooperating production units. These Production Units are described as an invariant embedded system with holon characteristic, named as: the Holonic Production Unit.

La automatización del proceso de producción necesita una descripción completa del proceso productivo para poder: “planificar”, “programar”, “controlar” y “supervisar” el mismo. La complejidad en la obtención de una descripción del modelo del proceso productivo está en la existencia de dos puntos de vista que se contradicen: La precisión que implica la construcción de modelos totales, que no pueden ser alcanzados y la necesidad de la globalidad, que está asociada a las diferentes vistas del proceso. Estas vistas muestran: la estructura organizativa del sistema, la dinámica de los distintos componentes del sistema, las distintas escalas temporales en donde se efectúa la toma de decisiones. El enfoque Holónico ha sido utilizado para abordar el manejo de esta complejidad, en función de una abstracción que permite manejar la precisión y la globalidad simultáneamente. En este artículo se muestra un modelo de referencia en donde un proceso productivo es visto como la conjunción de unidades de producción cooperantes. Estas Unidades de Producción son descritas como un sistema invariante empotrado con las características propias de un holón: Unidad Holónica de Producción.

Application of wavelet theory to analyze seismic signs in the space time-frequency

A seismic signal can be represented like the sum of geologic signal and noise. The noise causes problems in the geophysical data processing because it limits the identification of the geologic characteristics. In this sense, it is important to reduce the associated noise to the measurement trying to preserve the useful information. In Geophysical, the deconvolución is the technique commonly used in the seismic data processing; this technique is based on the theory of filter of Wiener-Levinson and is used to attenuate or to eliminate manifolds or reverberations that appear like noise in the signal. In this work a technique is presented that increases the performance of the Wiener filter in the dominion of the frequency by means of the application of a mixed scheme based on the technique of thresholding of the coefficients of the Transformed of wavelet and the Wiener filtrate in the dominate of wavelet. In order to evaluate the performance of the proposal, the results are compared in the dominion of the frequency with the classic Wiener filtrate.

Una señal sísmica puede ser representada como la suma de señal geológica y ruido. El ruido causa problemas en el procesamiento de datos geofísicos porque limita la identificación de los rasgos geológicos. En este sentido, es importante reducir el ruido asociado a la medición tratando de preservar la información útil. En Geofísica, la deconvolución es la técnica comúnmente usada en el procesamiento de datos sísmicos, esta técnica está fundamentada en la teoría de filtro de Wiener-Levinson y es usada para atenuar o eliminar múltiples o reverberaciones que se presentan como ruido en la señal. En este trabajo es presentada una técnica que incrementa el desempeño del filtro Wiener en el dominio de la frecuencia mediante la aplicación de un esquema mixto basado en la técnica de umbralización de los coeficientes de la Transformada de Ondícula y el filtrado Wiener en el domino de la ondícula. Para evaluar el desempeño de la propuesta, se comparan los resultados con el filtrado Wiener clásico en el dominio de la frecuencia.

Optimization of a seismic ray tracing with globalization method in anisotropic medium 3D

In this paper we show a solution for a seismic ray tracing in 3D problems on convert wave in anisotropic medium. The equations involve in the seismic equation are severely no linear, in that way, we introduce a globalization technique that make possible find a solution from any initial iterate for resolve this kind of equation. We use a method developed for a search of minimum and the convergence of the method is guaranteed. Too we implement a visual tool that permits to represent similar situations to the geological realities. We compare two techniques of optimization, we use the times of prosecution of the algorithms and the graphic representations of the designed rays on an assembly of geological anisotropy media.

En este trabajo se presenta una solución al problema de Trazado de Rayos Sísmicos en 3D para la onda convertida, en medios anisótropos. Las ecuaciones involucradas en el problema de ecuación sísmica son fuertemente no lineales, por lo que los métodos para resolver estas ecuaciones necesitan ser asociados a técnicas de globalización que permitan garantizar la convergencia a puntos críticos desde cualquier iterado inicial. Una de las contribuciones de este artículo, es la utilización de un método para la búsqueda de mínimos, que nos garantiza la convergencia deseada. Otra contribución dentro del trabajo es la utilización de una herramienta visual que permite representar situaciones similares a las realidades geológicas. Se comparan dos técnicas de optimización, usando para esto los tiempos de procesamiento de los algoritmos y las representaciones gráficas de los rayos trazados sobre un conjunto de medios geológicos anisótropos.

Experimental behaviour of RC interior wide beam-column joint subject seismic actions and axial load

This paper presents experimental tests that show the influence of axial load of the RC wide beam-column interior joint subjected to lateral displacements. A numerical part where the numerical results of the experimental tests is included. A damage model with slip in the wide beam-column joints is used. The numerical results and experimental tests were similar. Experimental tests with and without axial load application were performed. The axial load on the interior joint column was applied using the post-tension technique. The pinching phenomenon and energy dissipation from experimental curves were analyzed. The lateral stress increased with the compression axial load application on the joint column is reported. The energy dissipation increases when the axial load on the column of interior joint decrease. The damage levels of the simulations in the wide beam-column joints increased with low axial load on the column. The numerical results are accord with experimental tests.

Este trabajo presenta un modelo experimental que muestra la influencia de la carga axial en las juntas interiores viga plana-columna de concreto armado sometida a desplazamientos laterales simulando su comportamiento ante un sismo. Existe una parte numérica donde se simula el ensayo experimental usando el Modelo de Daño con Deslizamiento en las Juntas viga plana-columna. Los resultados numéricos y experimentales son muy parecidos. Los ensayos experimentales se realizaron sin carga axial de compresión en la columna y con carga axial aplicando el método de post-tensado para incorporar y mantener la carga axial en la columna de la junta. Los fenómenos analizados de los resultados experimentales son el estrangulamiento en las curvas de comportamiento histerético, la disipación de energía y la comparación entre las curvas de comportamiento experimentales y las simulaciones numéricas. Como resultado se reportan el aumento de resistencia al desplazamiento lateral de la probeta con carga axial aplicada, la mayor energía disipada de la probeta sin carga axial aplicada. Los niveles de daño obtenidos en la simulación con carga axial de compresión en la columna de la junta son mayores que sin carga axial, estando estos resultados numéricos acordes a los experimentales.

Behaviour of the exponent of the richardson and zaki sedimentation velocity correction function for the case of microparticles

Richardson and Zaki (1954) formulated a correction function for determining the sedimentation velocity of a suspension of particles on the basis of the velocity of a single particle not subject to hydrodynamic and electrostatic forces. The Reynolds number for microparticles is less than 0.25, so the Stokes equation can be used to calculate their terminal velocity. The exponent in the Richardson and Zaki correction function is n= 4.65, independent of particle size. This paper describes experimental research with calibrated silicon oxide (SiO2) particles in which the value of the exponent of the Richardson and Zaki correction function was found to be inversely dependent on the size of the microparticles.

La función de corrección desarrollada por Richardson y Zaki en 1954, se usa para determinar mediante un factor, la velocidad de sedimentación de un colectivo de partículas a partir de la velocidad que tendría una partícula que no se encuentra sujeta al campo de fuerzas hidrodinámicas y electroquímicas que existen entre partículas en una suspensión. Dado el tamaño de las partículas es micrométrico el valor del número de Reynolds del escurrimiento del fluido por sobre las partículas es menor a 0,25, se emplea la solución de Stokes para evaluar la velocidad terminal de ésta. El valor del exponente de la función de corrección de Richardson y Zaki empleado para este caso es n= 4,65, independientemente del tamaño éstas. El presente trabajo muestra los resultados alcanzados a partir de un trabajo experimental con micropartículas calibradas de óxido de silicio (SiO2), los que indicaron que el valor del exponente de la función de corrección de Richardson y Zaki depende del tamaño de las micro partículas que sedimentan, de manera que mientras menor es el tamaño de la micropartícula mayor es el valor que adopta el exponente de la función.

Retention of calcium ions by thermically modified materials from soils of San Juan de Lagunillas, Mérida, Venezuela

The present work focus on the calcium retention potential of some litologic materials from soils of Mérida state, Venezuela, after progressive thermal treatment from 20°C to 800°C during 3 h. X ray difraction shows presence of iron and aluminium oxides which participate in the exchange reactions. The protonation reaction generates 28.35 cmol (+) kg-1 of positive charges and the deprotonation reaction produces 35.35 cmol (-) kg-1 of negative charges. The analysis made upon the original materials shows cationic exchange capacities “CEC” ranging between 5 - 19 cmol (+) kg-1. Portion of the of the CEC used in the retention of calcium from water ranges 2 - 7% because of the bases saturation, so the amounts of calcium retained are associated with the empty CEC. The exchanging performance is improved by dislodging calcium from the exchanging sites with NaCl 0.05 N solution before reuses, obtaining up to 36% from the original CEC used. Results show that these materials could be used in water softening.

En el presente trabajo se estudió la capacidad de retención de iones calcio por diversos materiales litológicos, provenientes de suelos del estado Mérida, Venezuela con contenidos de óxidos de hierro y aluminio, después de un tratamiento térmico progresivo desde 20ºC hasta 800ºC, durante 3 h. Los difractogramas de rayos X confirman la presencia de óxidos de hierro y aluminio, los cuales participan en las reacciones de intercambio. Por medio de la reacción de protonación se generaron 28,35 cmol (+) kg-1 de cargas positivas, mientras que por medio de la reacción de deprotonación se generaron 35,35 cmol (-) kg-1 de cargas negativas. Los valores de capacidad de intercambio catiónico, CIC, de los materiales originales son relativamente bajos (5 - 19 cmol (+) kg-1) y los porcentajes de la CIC utilizados en la adsorción de iones calcio del agua están entre el 2 y 7% debido a la saturación con las bases intercambiables por lo que las cantidades de calcio retenidas se deben a la CIC desocupada. Después de practicar un desalojo de la CIC por medio de una solución de NaCl 0,05 N el porcentaje utilizado se incrementa hasta 36%. Los resultados muestran que estos materiales pueden aplicarse al ablandamiento de aguas.

Urbach´s tail in the ordered vacancy compound CuGa₃Te₅

The optical absorption coefficient just below the absorption edge varies exponentially with the energy of incident photon, indicating the presence of Urbach’s tail. The phonon energy hn p associated with Urbach’s tail, which in the average is found to be 50 meV, is higher than the highest optical phonon mode that would be expected from in Raman spectroscopy, which is about 27 meV. The origin of the additional energy is attributed to the contribution of localized modes produced by structural disorder of low energy formation as the Donor-Acceptor defects Pair DADP`s. An empirical relation, also used earlier in the case of 1:1:2 and other ordered defect compounds of the 1:3:5 phases, explains very well the variation of Urbach’s energy with temperature.

El coeficiente de absorción óptica justo debajo del borde de absorción varía exponencialmente con la energía del fotón incidente, indicando la presencia de la cola de Urbach. La energía del fonón hn p asociada con la cola de Urbach, que en promedio resultó ser 50 meV, es mayor que el modo del fonón óptico más alto que se observaría por la espectroscopia Raman, que es alrededor de 27 meV. El origen de la energía adicional se atribuye a la contribución de los modos localizados producidos por el desorden estructural de baja energía de formación como el Par de Defectos Donor-Aceptor (PDDA). Una relación empírica, también usada anteriormente en el caso de los compuestos 1:1:2 y otros compuestos con defectos ordenados de las fases 1:3:5, explica muy bien la variación de la energía de Urbach con la temperatura.

Growth, structural, thermal, optical and electrical properties of CuIn₅S₈

In the present work the compound CuIn5S8 is obtained by direct fusion of the estoichiometric mixture of the constituent chemical elements. The data of the X-ray powder diffraction, indexed with the program TREOR 90, show a single-phase crystal with cubic spinel structure, space group Fd3m and unit cell parameter of 10,69 Å. Differential Thermal Analysis (DTA) measurements show that this crystal melts congruently around 1084ºC. Transmittance measurements were used to obtain the absorption coefficient a. From this last one two energy gaps Eg were found at room temperature, one direct and another indirect, with 1.41 and 1,25 eV, respectively. The reflectivity of this compound is reported for the first time and is used to confirm the energy gaps values obtained from transmittance measurements. The study of the electrical properties shows that the conductivity of the CuIn5S8 is n-type. Two activation energies were estimated from the Arrhenius plots of the resistivity and the carrier concentration, 56 meV and 0.16 eV, respectively.

En el presente trabajo el compuesto CuIn5S8 es obtenido por fusión directa de la mezcla estequiométrica de los elementos químicos constituyentes. Los datos de la difracción de rayos X en polvo, indexados con el programa TREOR 90, muestran un cristal monofásico de estructura cúbica spinel, con grupo espacial Fd3m y parámetro de celda unidad de 10.69 Å. De acuerdo con las medidas de Análisis Térmico Diferencia (ATD) este cristal funde congruentemente alrededor de 1084ºC. Se utilizaron medidas de tramitancia para obtener el coeficiente de absorción a. A partir de este último se encontraron dos brechas de energía Eg a temperatura ambiente, una directa y otra indirecta, con valores de 1.41 y 1.25 eV, respectivamente. Por primera vez se reporta la reflectividad de este compuesto, a partir de ésta se confirmaron los valores de las brechas de energía obtenidos de las medidas de tramitancia. El estudio de las propiedades eléctricas muestra que la conductividad del CuIn5S8 es tipo n. Dos energías de activación fueron estimadas de los diagramas de Arrhenius de la resistividad y de la concentración de portadores, 56 meV y 0.16 eV, respectivamente.

**Chemical and microbiological evaluation of cucumber (Cucumis sativus L.) using wastewaters irrigation**

It was carried out and performed a research with the purpose to demostrate the possibility of reusing wastewaters, after they were treated by the system of stabilization ponds at Center of Investigation of Water (CIA) of the Faculty of Engineering of University of Zulia, in the hydroponic cultivation of cucumber (Cucumis sativus L). Three treatments were performed: potable water with nutritious solution; residual water from the system B of stabilization ponds and residual water from the system B with nutritious solution, preparing six repetitions by treatment. Every fifteen days was carried out a complete renovation of the used waters; it was evaluated to the water and fruits: total nitrogen, total phosphorus, heavy metals, pH, electric conductivity; as well as total and fecal coliforms. The results demonstrated that significant differences do not exist among the treatments with nutritious solution elaborated with potable water or wastewater; they produced a good microbiological quality fruits and similar chemical and physical properties in both treatments. These results allow concluding that the treated residual waters from the system were appropriated for the elaboration of nutritious solutions in hydroponics cultivations.

Se realizó un ensayo a escala piloto con la finalidad de comprobar la posibilidad de reutilizar las aguas residuales domésticas, después de ser tratadas en el sistema de lagunas de estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) en la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia, en la producción de cultivos hidropónicos de pepino (Cucumis sativus L.). Se aplicaron tres tratamientos: agua potable con solución nutritiva; agua residual tratada proveniente del sistema B y agua residual del sistema B con solución nutritiva; cada uno con seis repeticiones. Cada quince días se realizó una renovación completa de las aguas utilizadas. En aguas y frutos se evaluó el nitrógeno total, fósforo total, metales, pH, conductividad eléctrica, coliformes totales y fecales. Los resultados demostraron que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos con solución nutritiva elaborada con agua potable o agua residual; se obtuvo una calidad microbiológica y físico-química del fruto similar en ambos tratamientos. El tratamiento B presentó plantas achaparradas, con síntomas evidentes de deficiencias de nutrientes y ausencia de frutos, por lo que se concluye que las aguas residuales tratadas de este sistema son adecuadas para la elaboración de soluciones nutritivas para cultivos hidropónicos.

Determination of the willingness to pay for the water resources protection environmental service in Táchira state, Venezuela

Los ecosistemas agrícolas proveen servicios reconocidos como generadores de beneficios ambientales y sociales mediante la conservación de zonas boscosas y cambios en las prácticas de producción agrícola que ellos promueven. Las cuencas productoras de agua más importantes del Estado Táchira han sido afectadas debido al manejo de los ecosistemas, incidiendo particularmente en la producción, almacenamiento y regulación del caudal. Para valorar los beneficios derivados de la protección del recurso hídrico en las cuencas que surten al Acueducto Regional del Táchira, se aplicó el método de valoración contingente a través de una encuesta con una muestra de tamaño 806 para una población de 90.806 suscriptores. Las preguntas referentes a la disposición a pagar utilizaron formato tipo referéndum y abierto. La mediana resultante según tipo de pregunta y técnica de estimación varió entre 1000 a 1725,1 Bs mes-1 suscriptor-1. Los resultados muestran que la implementación del pago de servicios ambientales podría generar recursos para conservación que varían entre 100.000 a 172.458 Bs ha-1año-1, monto muy superior al obtenido actualmente por Decreto y al utilizado en otras experiencias en América Latina. Esta investigación constituye un primer paso para una gestión integral de cuencas, aun cuando deben esclarecerse otros aspectos básicos para establecer el pago final por servicios ambientales.

Agricultural ecosystems are widely recognized as generators of environmental and social profits through the forest conservation and changes in agricultural production practices that they promote. The most important water producers basins at Táchira State have been affected by ecosystems management, particularly impinging at their ability on production, storage and flow regulation. In order to valuate the profits generated by the water resources protection, a contingent valuation method was applied on these watersheds. A sample was taken from the Acueducto Regional del Táchira subscribers. Referendum and open formats for willingness to pay questions were used. Median of the WTP varied within 1000 to 1725.1 Bs per month subscriber, being sensible to question format and to the estimation techniques applied. The results show that the use of environmental services payments could generate monetary resources of around 100,000 to 172,458 Bs ha-1 year-1 to be used for conservation, a much larger value than the ones obtained by current policies or other Latin American experiences. It’s still pending some basic aspects to actually establish the final payment for the environmental service, but there is no doubt that this research is a first step to reach an integrated watershed management.