Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Design and construction of an experimental rig for studies of absorption air conditioners

Absorption air conditioners have been trade in Venezuela in small scale for over 30 years. Currently it became an attractive alternative for the reduction in electricity consumption in residential areas and from an ecological point of view for its low environmental impact. Although these systems have been widely studied, there is few experimental data. The present work is aimed to base a long term study that propose massive use of this technology in the country. The article describes equipment and instruments required for the assembly of a benchtest and a methodology is followed to evaluate commercial air conditioners without dismantling them. Comparison were undertaken between the measurements performed, data supplied by the manufacturer and the literature with the purpose of verifying an appropriate operation. A series of conclusions have been withdrawn about operative parameters, among others, it has been established the effect of combustible gas fluctuation in the machine perfomance and feasibility of non-continuous operation.

Los acondicionadores de aire por absorción se han comercializado en Venezuela en pequeña escala por más de treinta años. Existe un renovado interés por su uso como alternativa para la reducción en el consumo de electricidad residencial y desde el punto de vista ecológico por su bajo impacto ambiental. A pesar de que estos sistemas han sido estudiados ampliamente, aún los datos experimentales son escasos. El presente trabajo busca sentar las bases para un estudio a largo plazo que permita fundamentar el uso masivo de esta tecnología a nivel nacional. El artículo describe los equipos e instrumentos necesarios para el ensamblaje de un banco de pruebas y se emplea una metodología para evaluar las máquinas comerciales sin desarmarlas. Se realizaron comparaciones entre las mediciones efectuadas, datos suministrados por el fabricante y la literatura con el propósito de verificar un nivel de funcionamiento apropiado pudiéndose establecer una serie de conclusiones en cuanto a parámetros operativos basados en tal comparación. Entre otras cosas, se estableció el impacto de la fluctuación del gas combustible en la operación de la máquina y la factibilidad de su operación intermitente.

Assessment of the structural integrity of cracked cylindrical geometries applying the EVTUBAG program

In this paper, the assessment of the structural integrity of pressurized cylindrical components containing defects like cracks was performed, considering two types of failures. Brittle failure was evaluated considering Fracture Mechanics and ductile failure was calculated with a plastic analysis. For this purpose, three methods were used. Accordingly, the program EVTUBAG (evaluation of cracked pipe by its initials in Spanish) was written considering the methodologies proposed by Ruiz and Corran, ASME and Raju-Newman. This paper describes this program and relevant results are discussed.

En este trabajo, se realizó una evaluación de la integridad estructural de componentes cilíndricos agrietados sujetos a presión interna. Para este efecto, se consideraron dos tipos de falla. La frágil fue evaluada bajo criterios de Mecánica de la Fractura y la dúctil se calculó con análisis plástico. Para este efecto, se desarrollaron y aplicaron tres diferentes metodologías. Por lo que se implementó el programa EVTUBAG (Evaluación de Tubería Agrietada), en el cual se consideran tres procedimientos, propuestos por Ruiz y Corran, ASME y Raju-Newman. En este artículo se describe la aplicación de este programa y se analizan los resultados relevantes obtenidos.

GPS NTRIP observations: A new alternative for precise positioning in Venezuela

Innovating developments and technologies at satellite positioning GNSS gives an increasing geosciences community a powerful tool for precise coordinate determination at a great application range in function of quality needed. Real time observations in combination with NTRIP services for broadcasting the differential corrections have been accepted at a great branch of applications. SIRGAS-REGVEN GPS permanent station Maracaibo (MARA) recently has been accommodated with newer equipment allowing transmission of corrections issued via NTRIP by the Internet. Receiving the transmissions freely (only handy flat rates apply), real time applications got available to the users of the growing internet community throughout the country. Strengthening geodetic national infrastructure should be obtained incorporating other stations of Venezuelan permanent GPS network (REMOS). Formerly, GPS with NTRIP had been applied only under experimental conditions. Using MARA NTRIP service, different application scenes have been performed at Maracaibo Lake district for investigating latency and quality purposes of the technique. Results show clearly a high consolidation potential for real time-NTRIP use solving a great branch of topographic and geodetic problems of the nation.

Las nuevas tendencias en materia de posicionamiento GNSS ofrecen a los usuarios de las geociencias una poderosa e innovadora herramienta para la determinación de coordenadas precisas, útiles para diversas aplicaciones de acuerdo a la calidad esperada de los resultados. La medición en tiempo real ha sido uno de los tópicos más beneficiados con este avance tecnológico, surgiendo así el NTRIP. Con la renovación y adecuación instrumental en la estación SIRGAS-REGVEN Maracaibo, se inició la transmisión de correcciones diferenciales bajo esta modalidad a través del IGS, siendo posible la medición en tiempo real de forma simple y menos compleja en campo, de forma gratuita y abierta para todo usuario. Adicionalmente la masificación en el uso de la Internet en Venezuela, crea las condiciones ideales para la activación de otras estaciones de la red permanente del país (REMOS), con lo cual se estaría fortaleciendo la infraestructura geodésica en beneficio del colectivo. Aunque en años anteriores ya se habían realizado observaciones GPS con NTRIP de forma experimental, es en esta ocasión cuando se evalúa formalmente esta herramienta para el posicionamiento preciso. En tal sentido, se planificaron y ejecutaron observaciones GPS de tipo estático diferencial postprocesado sobre una serie de estaciones localizadas a distancias variables con respecto a la estación MARA, adicionalmente, los mismos puntos fueron ocupados en modo tiempo real NTRIP con una y doble frecuencia, permitiendo de esta manera efectuar comparaciones entre las determinaciones y evaluar los diversos efectos que sobre ellas influyen en términos de precisión y exactitud. Este trabajo describe los diversos ensayos realizados así como los resultados obtenidos, los cuales se ubicaron entre ±2 y ±5cm para la componente horizontal. De esta manera se espera ofrecer a la comunidad geodésica nacional, respuestas concretas sobre las bondades y limitaciones del NTRIP.

New U-Pb zircon ages of El Baúl Massif, Cojedes State, Venezuela

El Baúl massif (Cojedes State, Venezuela) has been studied since 1858, especially as an important target for oil companies since it is a structural high that has played an important role in the evolution of the oil bearing Barinas-Apure and Eastern Venezuela sedimentary basins. In addition, igneous and metamorphic rocks have received attention to understand the evolution and relationships of the granitic bodies and their enveloping rock. Prior to this study the Mogote Granite was considered Permian, based on two ages of 287 ± 10 Ma Rb/Sr and 270 ± 10 Ma K/Ar, while the Guacamayas volcanics, were considered Early Jurassic, also for two K/Ar ages (192 ± 3.8 Ma and 195 ± 3.9 Ma). Due to the currently known unreliability of these ages obtained decades ago, new work was done where five new U-Pb zircon ages, in the granitic and volcanic rocks were obtained with the SHRIMP-RG method. The new ages are: El Corcovado Rhyolite, 286.4 ± 2.8 Ma and La Segoviera Rhyolite, 283.3 ± 2.5 Ma (Early Permian), both of the Guacamayas Super Suite. For El Baúl Granitic Suite were obtained ages for: Piñero Granite (289.0 ± 2.9 Ma) and Mata Oscura Granite (294.1 ± 3.1 Ma), both Early Permian, whereas the Mogote Granite (493.8 ± 5.2 Ma) is Late Cambrian. These new ages show that the El Baúl massif forms part of an igneous and metamorphic Paleozoic belt, with features more similar to the known geology of the Merida Andes and the Coastal mountains than to the Guyana Shield as previously postulated. Besides it does not appear to behave as an Arch spreading from the Guyana Shield up to the Paraguaná peninsula, as previously thought.

El macizo de El Baúl (estado Cojedes, Venezuela) ha sido muy estudiado desde 1858 hasta el presente, especialmente como un objetivo importante de investigaciones por parte de empresas petroleras, ya que como un elemento de alto estructural, ha jugado un papel relevante en la evolución de las cuencas sedimentarias Barinas-Apure y del Oriente de Venezuela. Adicionalmente, las rocas ígneas y metamórficas han recibido atención para entender la evolución y relaciones de campo entre los cuerpos graníticos y su roca caja. Previamente el Granito de Mogote era considerado Pérmico, basado en una edad de 287 ± 10 Ma Rb/Sr y una de 270 ± 10 Ma K/Ar, y las rocas volcánicas de Guacamayas eran consideradas como Jurásico Temprano igualmente por dos edades K/Ar (192 ± 3,8 Ma y 195 ± 3,9 Ma). Debido a la poca confiabilidad atribuida actualmente a estas edades obtenidas décadas atrás en las rocas graníticas y volcánicas, se realizó un trabajo donde se obtuvieron cinco nuevas edades U-Pb en circón con el método SHRIMP-RG. Las nuevas edades son: Riolita de El Corcovado: 286,4 ± 2,8 Ma y Riolita de La Segoviera: 283,3 ± 2.5 Ma, es decir Pérmico Temprano, ambas de la Super-Asociación Guacamayas. Para la Asociación Granítica El Baúl se obtuvieron edades para el Granito de Piñero (289,0 ± 2,9 Ma) y el Granito de Mata Oscura (294,1 ± 3,1 Ma), resultando ambas del Pérmico Temprano, mientras que sorpresivamente, el Granito de Mogote (493,8 ± 5,2 Ma), resultó del Cámbrico Tardío. Estas nuevas edades permiten interpretar que el macizo de El Baúl forma parte de un cinturón Paleozoico de rocas ígneas y metamórficas, con características mas afines a la geología conocida de la Cordillera de los Andes de Mérida y la Costa, que al escudo de Guayana. Además no parece comportarse como un Arco que va desde el cratón de Guayana hasta la península de Paraguaná, como se interpretó previamente.

Biological nitrogen removal using combinated fixed-film and suspended reactors by intermittent operation

A biological system was evaluated at laboratory scale, operated by cycles and intermittent in order to remove nitrogen from synthetic wastewater. The system was integrated by two combined bioreactors, the first was used for nitrification (SBBR) and the second for denitrification (SBR). The typical sequence of operation used for both bioreactors was as follows: 15 min for filling up; 270 min for reaction; 45 min for sedimentation; 15 min for discharge, and additionally an aeration-stirring phase of 15 min was included in the second reactor (SBR) before sedimentation. The synthetic wastewater was distributed between both reactors, a fraction (α = 0,5) was supplied to the SBR to generated enough carbon for the denitrification reaction and the other fraction (1-α) was supplied to the SBBR for the nitrification reaction. The system was operated for 4 cycles/day. The nitrification reached 91% in the SBBR with a surface reaction rate of 12 mg NO3-N/m².h. The denitrification in the SBR reached 99% with a specific rate of 2.0 mg NO3-N/Kg MLSS.h. The NO3-N and total nitrogen (Nt) concentrations in the effluent were 0.06 and 21.6 mg/L, respectively. The proposed system is efficient for nitrogen removal.

Se evaluó un sistema biológico, a escala de laboratorio, operado por ciclos e intermitente para remover nitrógeno de agua residual sintética, constituido por dos biorreactores acoplados, el primero de crecimiento microbiano adherido: Reactor por Carga Secuencial de Biopelícula (RCSB) para nitrificar y el segundo de crecimiento suspendido: Reactor por Carga Secuencial (RCS) para desnitrificar. La secuencia de operación para ambos subsistemas (RCSB y RCS) quedó así: llenado, 15 min; reacción, 4 h y 30 min; sedimentación, 45 min; descarga, 15 min; adicionalmente se incluyó una fase de pulido (aireación/agitación) de 15 minutos en el RCS antes de la sedimentación. El agua residual se distribuyó entre ambos biorreactores, tal que, una fracción (α= 0,5) se envió al RCS para garantizar carbono durante la desnitrificación y el resto (1-α) al RCSB para nitrificar. El sistema operó 4 ciclos/día. La nitrificación alcanzó 91% en el RCSB y la tasa superficial de formación de nitrato 11,6 mg NO3-N/m².h; la desnitrificación en el RCS alcanzó 99% y la tasa específica de desnitrificación 1,99 mg NO3-N/kgSSLM.h. Se obtuvieron concentraciones de NO3-N y Nitrógeno total (Nt) en el efluente del sistema de 0,06 mg/L y 21,6 mg/L, respectivamente. El sistema propuesto es eficiente para remover nitrógeno.

Formation of trihalomethanes during the disinfection process in the potabilisation of water

The purpose of water disinfection is to selectively eliminate pathogenic microorganisms. The aim of this work is to diagnose the conventional injection system of chlorine in the Plant Alonso de Ojeda (Plant “C”) of Maracaibo city to determine the bacteriological quality of both the natural and the treated water, as well as the formation of THMs during this process. To compare them with the permissible maximum levels of chloroform indicated by the W.H.O. (30 µg/L). The applied methodology consisted on making operational changes to diminish the THMs analysing: a) condition of traditional operation, which includes pre-chloration, intermediate chloration (before the filters), b) eliminating the pre-chloration, c) post-chloration, d) modifying the pre- chloration point toward the entrance of the flocculators in absence of intermediate chloration. For each case it was determined colour, turbidity, aerobic heterotrophic, total and fecal coliforms and trihalomethanes. Being obtained in the natural waters an average of 89.17 UFC/100 mL and 3.0 UFC/100 mL for the total and fecal coliforms respectively, 508.65 UFC/100mL of aerobic heterotrophic, 5 NTU and 16 Pt-Co. Chlorine injection give as result the formation of 32.43 µg/L of chloroform, when the maximum thing permissible it corresponds at 30 µg/L. The elimination of the points of injection of chlorine, in the pre- chloration and the intermediate chloration, allows the chloroform reduction from 32.43 µg/L to 10.57 µg/L fulfilling the permissible levels. On the other hand chlorine economic expenses were decreased 50%. In this evaluation it was proven that the THMs were linearly increased at each injection point. Therefore, when suppressing the pre- chloration and the intermediate chloration, 67% of THMs were eliminated.

La desinfección de las aguas tiene como propósito la destrucción selectiva de aquellos organismos capaces de transmitir infecciones a través del agua. La finalidad de esta investigación fue efectuar un diagnóstico de la operación tradicional del sistema de inyección de cloro en la Planta Alonso de Ojeda (Planta “C”) de Maracaibo, con el propósito de determinar su necesidad en función de la calidad bacteriológica de las aguas naturales y tratadas, así como también la formación de Trihalometanos (THMs) durante el proceso de potabilización. La metodología aplicada consistió en efectuar cambios operacionales para disminuir los (THMs), analizando: a) Condición de operación tradicional, b) eliminando la pre-cloración, c) sólo pos-cloración, d) modificando el punto de pre-cloración hacia la entrada de los floculadores en ausencia de cloración intermedia. Para cada caso fue determinado color, turbiedad, heterótrofos aerobios, coliformes totales y fecales y trihalometanos. Obteniéndose en las aguas tratadas un promedio de 89.17 UFC/100 mL y 3 UFC/100 mL para los coliformes totales y fecales respectivamente, 508.65 UFC/100mL de heterótrofos aerobios, 5 NTU de turbiedad y 16 Pt-Co de unidades de color. La inyección de cloro en diversos puntos, distribuidos durante todo el proceso de potabilización, trajo como consecuencia la formación de 32.43 µg/L de cloroformo, cuando lo máximo permisible corresponde a 30.00 µg/L. La eliminación de los puntos de inyección de cloro, en la pre-cloración y la cloración intermedia, permitió la reducción del cloroformo de 32.43 µg/L a 10.57 µg/L cumpliendo con los niveles permisibles exigidos por la Organización Mundial de la Salud O.M.S. Por otra parte se redujeron los gastos económicos del cloro en un 50%. En esta evaluación se comprobó que los Trihalometanos Totales (TTHMs) se incrementan linealmente en cada punto de inyección, por lo tanto al suprimir la pre-cloración y la cloración intermedia, fue eliminado 67% THMs.

Determination of atenolol in pharmaceutical dosages by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR)

In this work, a simple and rapid alternative method for determining atenolol in solid pharmaceutical dosages has been developed. The method is based on the dissolution, or extraction, of the active principle with chloroform and direct analysis of standard and sample solutions by FTIR spectrometry. Quantification of the analyte was carried out at the 1512 (principal band) and 1300 cm-1 bands, using as analytical signal the absorbance at 1512 and 1300 cm-1, respectively, corrected by mean appropriate baselines. The main figures of merit at the principal band (working range 0.1-1.0% (w/v), limit of detection (3 σ): 0.004% (w/v), limit of quantification (10 σ): 0.0125% (w/v), precision: 0.6% and sample throughput of 30 samples h-1) are attractive and really adequate for the proposed analysis. The accuracy of the method was certified by means comparative analysis of real samples using the official method described by the United Stated of America Pharmacopeia (USP). The method was satisfactorily applied to the determination of atenolol in a series of commercially available solid pharmaceutical samples. All the values obtained for the commercial samples were within the limit prescribed by the official pharmacopoeia.

En este trabajo se desarrolla una propuesta metodológica alternativa, simple y rápida, para la determinación de atenolol en productos farmacéuticos. El método se basa en la disolución, o extracción, del principio activo con cloroformo y análisis directo de los estándares y muestras por espectrometría infrarroja con transformada de Fourier. La cuantificación del analito se llevó a cabo, en paralelo, en las bandas del analito centradas en 1512 (banda principal) y 1300 cm-1, utilizando como señal analítica la absorbancia a 1512 y 1300 cm-1, respectivamente, corregida mediante líneas de base apropiadas. Las figuras de mérito del método en la banda principal (intervalo de trabajo: 0,1-1,0% (p/v), límite de detección (3σ): 0,004% (p/v); límite de cuantificación (10 σ): 0,0125% (p/v), precisión: 0,6% y una frecuencia de análisis de 30 muestras h-1) resultan adecuadas para realizar el análisis propuesto. La exactitud del método se certificó mediante análisis comparativos de muestras reales con el método oficial descrito en la Farmacopea de los Estados Unidos de América (USP). Se analizaron, de forma satisfactoria, diversos productos farmacéuticos que se comercializan en el país. En todos los casos, la concentración encontrada está en el rango de tolerancia aceptado por la USP.

Oxidation of natural graphite in the laboratory and comparison with the synthetic graphite oxide, by means of thermal and spectroscopic techniques

With the aim of establishing the probable natural formation of graphite oxide (GO) during the weathering and transport of this mineral, a highly crystalline graphite sample isolated from a Sierra Nevada Formation graphitic schist (Precambrian Age) collected at the State of Trujillo, was subject to controlled oxidation in an oven (T~90°C) with a wet oxygen atmosphere through 25, 50 and 75 days of oxidation. This experimental design simuling weathering is equivalent to the natural alteration for the period of 8, 16 and 24 years, approximately. In addition, graphite oxide (GO) was synthesized by treatment with acid KMnO4. All samples and GO were characterized by means of XRD, Raman spectroscopy, thermogravimetric analysis and Fourier Transformed infrared spectroscopy. Oxydized samples exhibit a decrease in the crystallinity index and in the crystal thickness, reduction of the Raman signals corresponding to the ordered structure, displacements in the highest temperature towards lower values in thermogravimetry, and appearance of C - O strenght vibration in infrared spectroscopy. Such results indicate that a modification takes place in the graphite crystallinity, due to the expansion and incorporation of oxygen. The extent of the alteration do not reached the stage of GO formation.

Con la finalidad de determinar la posible formación natural del óxido de grafito durante la meteorización y transporte de este mineral, una muestra de grafito altamente cristalizado, aislado de un esquisto grafitoso de la Formación Sierra Nevada (Precámbrico), Estado Trujillo, fue sometido a oxidación controlada (T = 90°C) en atmósfera de oxígeno saturado de agua, a tiempos variables (25, 50 y 75 días). Este diseño experimental de meteorización simulada corresponde a la alteración natural durante 8, 16 y 24 años, respectivamente. En adición, se sintetizó óxido de grafito (OG) por tratamiento con KMnO4 en medio ácido. Tanto las muestras y el OG fueron caracterizadas por medio de las técnicas de difracción de rayos X, espectroscopía Raman, análisis termogravimétrico y espectroscopía de infrarrojo con Transformadas de Fourier. Las muestras oxidadas presentaron disminución en el índice de cristalinidad y espesor del cristal, disminución de las señales Raman correspondientes al material ordenado, desplazamientos de la temperatura máxima en termogravimetría hacia valores más bajos, y aparición de señales C - O en el infrarrojo. Estos resultados indican un cambio en la cristalinidad del material, por la expansión e incorporación de oxígeno. La alteración del material grafitoso original no alcanzó la formación de OG.

Preparation and characterization of supported Ce/Tb mixed oxide for use in TWC catalysts

The CeTbO X/La2O3-Al2O3, CeO2/La2O3-Al2O3, CeTbO X/SiO2 and CeO2/SiO2 catalysts were prepared by incipient wetness impregnation technique from aqueous solutions of cerium, terbium and lanthanum chlorides. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (XRF), Surface area, Temperature-programmed reduction (TPR), Temperature-programmed desorption of hydrogen (TPD-H2), Oxygen storage capacity (OSC). The catalytic behavior was studied using methane oxidation reaction after different thermal treatments. The TPR study showed that the addition of Tb ion improves the reduction properties of cerium oxide. TPR profiles showed appreciable changes in the nature of the superficial phases in surface after the different thermal treatments, and that the oxides supported on silica reduce in a temperature range lower than those corresponding to the modified alumina-supported catalysts; this effect is advantageous but it does not correlate with the low values of OSC and catalytic activity. The higher OSC and the higher conversions were obtained with CeTbO X/La2O3-Al2O3 catalyst. The methane oxidation reaction is not favored with the increase of the oxygen partial pressure.

Se prepararon catalizadores de CeTbO X/La2O3-Al2O3, CeO2/La2O3-Al2O3, CeTbO X/SiO2 y CeO2/SiO2, utilizando la técnica de impregnación a humedad incipiente a partir de soluciones acuosas de cloruros de cerio, terbio y lantano. Los catalizadores fueron caracterizados mediante las técnicas de Fluorescencia de rayos X (XRF), Área superficial, Reducción a Temperatura Programada (TPR), Desorción a Temperatura Programada de H2 (TPD-H2), Capacidad de Almacenamiento de Oxígeno (OSC). El comportamiento catalítico de las muestras sometidas a distintos tratamientos térmicos fue evaluado a través de la reacción de oxidación de metano. Los estudios de TPR muestran que la adición del ión Tb mejora la reducibilidad del óxido de cerio. En los perfiles de TPR se observan cambios en la naturaleza de las fases presentes en superficie luego de ser sometidas a distintos tratamientos térmicos y que los óxidos soportados en sílice se reducen en un rango de temperatura menor que los correspondientes a los catalizadores soportados sobre alúmina modificada, efecto que es ventajoso pero que no tiene correlación con los valores obtenidos de OSC y actividad catalítica. La mayor OSC y conversión fueron obtenidas para el catalizador CeTbO X/La2O3-Al2O3. La reacción de oxidación de metano se desfavorece con el incremento de la presión parcial de oxígeno.

Parameter estimation and validation of power transformers top oil temperature model by applying genetic algorithms

This paper presents a technique based on Genetic Algorithms for the parameter estimation and validation of the power transformers top oil temperature model proposed by Lesieutre [1]. For such aim, data are used in on-line diagnosis and monitoring systems, installed in a 100 MVA 230/115/24 kV OA/FA/FOA transformer of Barquisimeto Substation at ENELBAR, Venezuela since the year 2003. The objective of this work is to compare mistake reduction between the model and the top oil temperature measurement when their parameters estimation is considered by genetic algorithms and least-squares. The parameters estimation by genetic algorithms evidence better results of the model, which improves its performance as a power transformer diagnosis tool.

Este articulo presenta una técnica basada en Algoritmos Genéticos para la estimación de los parámetros y validación del modelo de la temperatura del aceite superior en transformadores de potencia propuesto por Lesieutre [1]. Para tal fin se emplean datos de un sistema de monitoreo y diagnóstico en línea instalado en un transformador de 100 MVA 230/115/24 kV OA/FA/FOA de la Subestación Barquisimeto de ENELBAR, Venezuela desde el año 2003. El objetivo de este trabajo es comparar la reducción del error entre el modelo y las mediciones reales de la temperatura del aceite superior cuando sus parámetros son estimados por algoritmos genéticos y mínimos cuadrados. La estimación de parámetros por algoritmos genéticos evidencia mejores resultados del modelo, lo cual incrementa su desempeño como herramienta de diagnóstico para transformadores de potencia.