Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Ingeniería y Doctorado: conocimiento, investigación, desarrollo e innovación

Design and application oilfield pipelines inspection prototype robot (progressive cavity pumps and electric submersible pumps)

This paper presents the development of a robot based on tensegrity structure with to perform inspection and maintenance in petroleum pipelines. Due to the nature of application, the robot must be able to move vertically on the outside of the pipe. This type of mechanical structure is characterized by low weight and high capacity to adapt to different diameters. The application requires that the device developed high-speed moving through the pipes used in oil extraction. Note that in these facilities has Submersible Electric Pumps and Progressive Cavity Pumps (PCP), both very sensitive to the environmental conditions, the robot will incorporate sensors to measure variables that may interfere with normal functioning pumps. This article describes in detail the design assumptions made and methodology used to develop the first prototype. Finally, we present the results obtained through the development which has been validated the potential of application.

En este trabajo se presenta el desarrollo de un robot basado en la estructura tensegrity con el fin de realizar tareas de inspección y mantenimiento en tuberías petroleras. Debido a la naturaleza de la aplicación, el robot debe ser capaz de desplazarse verticalmente por el exterior de la tubería. Este tipo de estructura mecánica se caracteriza por su bajo peso y su alta capacidad de adaptación a los diferentes diámetros. La aplicación requiere que el dispositivo desarrollado se desplace a alta velocidad por las tuberías utilizadas en la extracción del petróleo. Cabe destacar que en dichas instalaciones se cuenta con Bombas Electro Sumergibles (BES) y Bombas de Cavidad Progresiva (BCP), ambas muy sensibles a las condiciones adversas del entorno. Consecuentemente se prevé que el robot incorpore una red de sensores específicos para medir aquellas variables que puedan interferir en el funcionamiento normal de las bombas. En este artículo se describen detalladamente las hipótesis de diseño realizadas y la metodología utilizada para el desarrollo del primer prototipo. Finalmente se presentan los resultados obtenidos de dicho desarrollo a través de los cuales se ha podido validar la potencialidad de la aplicación.

Bioinspired temporal filter modeling for motion estimation

This paper models a set of temporal filters biologically plausible and their hardware implementation, being these filters the first processing stage from a robust neuromorphic motion estimation system. After designing and implementing the filters is constructed a confidence measure which modules the estimation density data using the previously implemented architecture. The global system is examined using several stimuli and error metrics showing a good behavior of the system implemented. This system has many applications regarding tracking, pattern recognition, robotics and real-time signal processing.

Se propone en este trabajo el modelado de filtros temporales biológicamente plausibles y su implementación en hardware, siendo estos filtros la etapa inicial de un algoritmo de estimación de movimiento robusto y fuertemente bioinspirado. Posteriormente se diseña una medida de confianza que modula la densidad de cálculo de puntos a partir de los filtros temporales previamente implementados. Se examina el sistema global mediante estímulos y varias métricas de error, donde se concluye un comportamiento adecuado de los filtros y la medida de confianza construida. Este sistema tiene varias aplicaciones en reconocimiento de objetos, robótica y procesado de señal en tiempo real.

Influence of conditions of heat treatment on the mechanical properties of steel 5160H

In this work, the influence of quenching and tempering heat treatments conditions on the mechanical properties of hardness, toughness and mechanical strength of steel 5160H was investigated. To achieve this aim, chemical composition, the austenitizing temperature, hold time and tempering temperature were varied. The evaluation of mechanical properties was made by hardness Rockwell C, Knoop microhardness and mechanical strength using a universal machine and the toughness by Charpy impact test. The chemical composition was studied using optical emission spectroscopy (OES), the microstructure by scanning electron microscopy (SEM) and the precipitates by transmission electron microscopy (TEM). The best mechanical properties were achieved in alloy having low microalloying element combined with the higher austenitizing temperature of 1000ºC and greater hold time of 30 minutes during the quenching process. This information will be useful to the automotive industry due to use of this material in the manufacture of springs.

El propósito de este trabajo es investigar la influencia de las condiciones del tratamiento térmico de temple y revenido sobre las propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero 5160H. Para tal fin, se variaron la composición química, la temperatura de austenización, el tiempo de sostenimiento y la temperatura de revenido. La evaluación de las propiedades mecánicas se realizó con dureza Rockwell C, microdureza Knoop, la resistencia mecánica mediante una maquina universal y la tenacidad mediante el ensayo de Charpy. La composición química se estudió usando espectroscopia de emisión óptica (OES), la microestructura por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM) y los precipitados mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Las mejores propiedades mecánicas se lograron en la aleación que tiene bajo contenido de elementos microaleantes combinado con la mayor temperatura de austenización de 1000°C y el mayor tiempo de sostenimiento de 30 minutos durante el proceso de temple. Esta información será útil para la industria automotriz debido al amplio uso de este material en la fabricación de resortes.

Electrodeposition and characterization of V₂O₅ thin films

V2O5 thin films were deposited on glassy carbon, by VO+2 ions reduction in acid media. Deposited thin films, were characterized by voltammetry, scanning electronic microscopy, energy dispersive x-ray spectrometry (EDAX) and Fourier transformed infrared spectroscopy. The stability and capacity of the film was evaluated for the lithium ion intercalation in propylene carbonate solvent employing LiClO4 as supporting electrolyte.

Se depositaron películas delgadas de V2O5 sobre carbono vítreo, mediante reducción de iones VO+2 en medio ácido. Estas películas fueron caracterizadas mediante voltametría, microscopía de barrido electrónico, espectrometría de dispersión de rayos X (EDAX) y por espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) in situ. Se evaluó la estabilidad y capacidad de las películas en la reacción de intercalación y desintercalación de ion litio usando carbonato de propileno como solvente y LiClO4como electrolito.

Evaluation of microwave extraction of organic matter present in crushed gels synthesized by atrane way

Gels with a TEA/Si ratio of 1 (G1) were synthesized by atrane way. The microwave extraction of organic matter in these gels was performed varing type of solvent, power and exposure time to microwaves. Monitoring the influence of these parameters was realized by loss mass percentage in solids, infrared spectroscopy (IR) and thermodifferential analysis. Water was the most suitable solvent for the organic matter extraction, and a power of 80% (560 W) with 120 seconds as the optimal values for extraction, with extraction porcentage of 100%. A sample gel was calcined, and characterized by adsorption-desorption isotherm of N2 at 77 K, IR and SEM as comparison bases. The adsorption-desorption isotherm is of IV type, with a surface area of 694 m²/g, pore volume of 0,86 cm³/g y average pore diameter of 4,84 nm. The loss mass percentage of this gel was 95%.

Se sintetizaron geles de sílice utilizando la vía de los atranos, y se evaluó la extracción con microondas de la materia orgánica presente en estos geles, variando tipo de solvente, potencia y tiempo de exposición a la irradiación con microondas. El seguimiento de la influencia de estos parámetros se realizó por porcentaje de pérdida de masa, espectroscopía infrarroja y, por análisis termodiferencial. El solvente más adecuado fue el agua, observando que el porcentaje de extracción disminuía en la medida que decrecía la polaridad del solvente. Los valores óptimos para el agua fueron: 80% de potencia (560 W) y 120 segundos, alcanzando un porcentaje de extracción de 100%. Para obtener un valor base de comparación de un sólido sin materia orgánica, el gel se calcinó y caracterizó por isoterma de adsorción-desorción de N2 a 77 K, IR y MEB. La isoterma de adsorción-desorción es de tipo IV, con un área superficial de 694 m²/g, volumen de poro de 0,86 cm³/g y diámetro promedio de poro de 4,84 nm. El porcentaje de pérdida de masa de este gel fue de 95%.

Adsorption capacity of activated carbon on total chromium from tannery waste

The overall purpose of the study was to evaluate the adsorption capacity of activated carbon on total chromium tannery waste. The adsorptive capacity of activated carbon derived from bagasse of sugarcane (CAB) and carob husks (CAA) was studied realizing tests in liquid phase with a stirring time of 60 min. Coal was obtained by a chemical activation process of the precursor with H3PO4 to 40% and a temperature of 500°C. The characterization of the adsorbent consisted of a physical-chemical analysis (bulk density; % ash and % humidity) according to ASTM standards and the specific surface area determination following the method of the iodine technique. The commercial activated carbon Norit-A (ACC) was used as a reference standard. The specific surface areas for the CAB, CAA and CAC were adsorbed I2 568,33 mg/g coal, I2 526,44 mg adsorbed/ g coal and adsorbed I2 519,46 mg/g coal, respectively. The content of total chromium in tannery effluent was analyzed, observing that the activated carbons had similar efficiencies in the removal of this metal ion.

El propósito general de la investigación fue evaluar la capacidad de adsorción del carbón activado sobre cromo total proveniente de los desechos de tenerías. Se estudió la capacidad adsortiva del carbón activado obtenido a partir del bagazo de la caña de azúcar (CAB) y de la cáscara de algarrobo (CAA) realizando ensayos de adsorción en fase líquida con un tiempo de agitación de 60 min. El carbón fue obtenido mediante un proceso de activación química del precursor con H3PO4 al 40% y una temperatura de 500°C. La caracterización del adsorbente consistió en un análisis fisicoquímico (densidad aparente, % cenizas y % humedad) según las normas ASTM, así como la determinación del área superficial específica siguiendo el método de la técnica de índice de yodo. Se utilizó el carbón activado comercial Norit-A (CAC) como patrón de referencia. Las áreas superficiales específicas para el CAB, CAA y CAC fueron de 568,33 mg I2 adsorbido/ g carbón, 526,44 mg I2 adsorbido/g carbón y 519,46 mg I2 adsorbido/g carbón, respectivamente. Se analizó el contenido de cromo total en el efluente de tenería, observándose que los carbones activados tuvieron eficiencias similares en la remoción de este ión metálico.

Pilot-scale evaluation of color removal, iron, oil and grease in groundwater

The drinking water treatment plant La Salina, shows high value of color, iron, oils and fats. The objective of this research is to evaluate pilot-scale removal of the above parameters using different arrangements of filters and columns separation. In the first instance there was a assessment of the plant in order to compare with pilot-scale results. The second step consists of laboratory-scale study for selecting the number of columns for separating oils and fats. Finally, pilot scale arrangements analyzed three arrangements: a) separation of oils and fats; b) aeration columns followed by separation of oils and fats more slow sand filter, c) aeration columns, separation of oils and fats, more mixed sand filter and activated carbon. The evaluation of the plant concentrations obtained from 9.30 mg/L oild and fat, 0.56 mg/L > 0.3mg/L of iron, 49 UC> 15 UC , color, 9> 5 NTU turbidity and an aggressive tendency water with a Langelier Index of -0.63, which was stabilized with lime dose of 30 mg/L. The plant problem is solved with the alternative C. The effluent meets the permissible levels, 0.22 mg/L, 5 NTU of turbidity, 15 UC of color and 0.1 mg/L of oils and fats.

El efluente de la planta de potabilización La Salina, no es apta para su consumo a causa de altos valores de color, hierro, manganeso, aceites y grasas. El objetivo de esta investigación es evaluar a escala piloto la remoción de los parámetros mencionados empleando diferentes arreglos de filtros y columnas de separación. En primera instancia se realizó una evaluación de la planta a fin de compararlo con los resultados obtenidos a escala piloto. La segunda etapa corresponde a un estudio a escala de laboratorio para la selección del número de columnas para la separación de aceites y grasas. Finalmente, a escala piloto se analizaron tres arreglos: a) columnas de separación de aceites y grasas; b) aireación, seguida de columnas de separación de aceites y grasas, más filtro lento de arena; c) aireación, columnas de separación de aceites y grasas, más filtro mixto de arena y carbón activado. En la evaluación de la planta se determinaron concentraciones de 9.30 mg/L de aceites y grasas, 0.56 mg/L > 0.3mg/L de hierro, 49 UC > 15 UC de color, 9 > 5 UNT de turbidez y una tendencia agresiva del agua con un Índice de Langelier de -0.63, que fue estabilizada con una dosis de cal de 30 mg/L. El problema de la planta se resuelve con la alternativa C. Este efluente cumple con los niveles permisible, es decir 0.2 mg/L para el hierro, 0 mg/L para el manganeso, 5 UNT, 15 UC y 0.1 mg/L de aceites y grasas.

Wilson line determination for 2-2-4 trimethyl-pentane (iso-octane)

Traditionally, properties for most substances are determined using graphs or equations obtained under thermodynamic equilibrium, however, real processes seldom occur in such circumstances. In a system under non-equilibrium thermodynamic conditions, condensation does not begin precisely when saturation is reached, this delay in the onset of condensation is called supersaturation and is defined as the ratio of the instantaneous fuel partial pressure to its vapour pressure. The onset of homogeneous nucleation (start of condensation), in terms of thermodynamic properties, is commonly called the Wilson point. The Wilson line is defined by a series of Wilson points obtained at different expansion conditions and represents the deviation with respect to the equilibrium condition in the process of condensation. This line was determined for iso-octane in the present work, at low expansion rates, based on a significant amount of measurements of pressure, temperature and drop size during expansion processes out of equilibrium in a combustion vessel at laminar and turbulent conditions.

La determinación de propiedades para sustancias se realiza usando ecuaciones o gráficos obtenidos bajo condiciones de equilibrio termodinámico, sin embargo, muy pocos procesos reales ocurren en tales condiciones. En un proceso de expansión fuera del equilibrio, la condensación no comienza cuando se alcanza la saturación, este retraso se conoce como sobresaturación definiéndose en términos de la relación entre la presión parcial instantánea después del inicio teórico de la condensación, a su presión de vapor. Al punto de sobresaturación crítica donde se inicia la condensación fuera de equilibrio (formación de núcleos) se le llama, en términos de propiedades termodinámicas, el punto Wilson. La línea Wilson está definida por una serie de puntos Wilson obtenidos a diferentes condiciones de expansión y representa la desviación con respecto a la condición de equilibrio en el proceso de condensación. Esta línea fue determinada para iso-octano en este trabajo a bajas tasas de expansión, basada en una significativa cantidad de mediciones de presión, temperatura y diámetro de gotas (aerosol) durante procesos de expansión fuera de equilibrio en un recipiente para combustión mayormente bajo condiciones laminares y también turbulentas.

Business process automatic verification with a compositional approach

Currently, complex Business Processes (BP) are implemented by Enterprise Information Systems (EIS). However, the development of EIS is complicated if there is no guarantee the reliability of the Task Model (TM) of the PN. This article describes the Formal Compositional Verification Approach (FCVA), an infrastructure for the formal specification and verification of BP, supported by Model Checking (MC) techniques. Based on a proposal for a temporal formal semantics for the Business Process Model and Notation (BPMN), which allows us to obtain the MT of a business process, the EFVC supports MT behavior verification from the individual verification of their participants. The interpretation of notational elements of BPMN in the Communicating Sequential Processes + Time (CSP+T) formal language allows us to incorporate MC tools widely used to verify the behaviour of a TM. A real-life example in the field of the Customer Relationship Management (CRM) business is presented to demonstrate the FCVA application in a practical way.

En la actualidad, los Procesos de Negocio (PN) complejos son implementados por Sistemas de Información Empresariales (SIE). Sin embargo, el desarrollo de los SIE se ve dificultado sino se garantiza la confiabilidad del Modelo de Tareas (MT) de los PN. Este artículo describe el Enfoque Formal de Verificación Composicional (EFVC); una infraestructura para la especificación formal y verificación de PN, soportado por técnicas de Verificación Automática (VA). Basado en una propuesta de semántica formal temporal para la Business Process Model and Notation (BPMN) que permite obtener el MT de un proceso de negocio, el EFVC soporta la verificación del comportamiento del MT a partir de la verificación individual de sus participantes. La interpretación de los elementos notacionales de BPMN en el lenguaje formal Communicating Sequential Processes + Time (CSP+T) nos permite incorporar herramientas de VA ampliamente utilizadas para verificar el comportamiento de un MT. Se presenta un ejemplo de aplicación real en el área del Manejo de las Relaciones con el Cliente (conocido como CRM) para demostrar el uso práctico de EFVC.

**System dynamics in the simulation of the effect of knowledge management on the supply chain of corn agroindustry (Zea mays L.)**

System dynamics is a suitable tool for building managementmodels, because of its easy application in solving unstructured problems. In the 21st century the sustainability of organizations is influenced by the way in which they manage their knowledge. In this sense, knowledge management (KM) represents a strategy that contributes to the improvement of production of the supply chain (SC) of the corn industry (CI). The aim of this research is to develop an Information Technology (IT) model that enables the simulation of the effect of KM on the CI production. The methodology applied was that of System Dynamics through the use of the Vensim PLE ® v. 5.10 software, whose determinant indicators were selected through an empirical study of KM in the SC of the precooked corn flour industry in Venezuela. In the study it was concluded that the balanced application of KM practices both in the strategic dimension and in the functional dimension, achieves an increase in production through the stabilization of the system. In this respect, it is recommended to continue with the evaluation of the developed methodology in other agro-industrial environments.

La dinámica de sistemas es un instrumento adecuado para la construcción de modelos de gestión, por su facilidad de aplicación en la resolución de problemas no estructurados. En el siglo XXI la sostenibilidad de las organizaciones está influenciada por la forma en que se gestiona su conocimiento. En tal sentido, la gestión del conocimiento (GC) representa una estrategia que contribuye a mejorar la producción de la cadena de suministro (CS) de la industria del maíz (IM). El objetivo de esta investigación es desarrollar un modelo informático que permita simular el efecto de la GC sobre la producción la IM. La metodología aplicada fue la de la Dinámica de Sistemas, a través de la utilización del software Vensim PLE ® v. 5.10, cuyos indicadores determinantes fueron seleccionados a través de un estudio empírico de la GC en la CS de la industria de la harina de maíz precocida en Venezuela. Se concluye en el estudio que la aplicación equilibrada de las prácticas de GC en la dimensión estratégica y en la dimensión funcional, consigue incrementar la producción a través de la estabilización del sistema. En este sentido, se recomienda continuar con la evaluación de la metodología desarrollada en otros entornos agroindustriales.