Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

The effect of strain hardening on the behavior of the AISI 304 stainless steels alloys under dry friction

The effect of strain hardening on the behavior of austenitic stainless steel AISI 304 under dry friction wear, has been studied. The martensitic microstructure behavior of stainless steel AISI 420 has been used as a comparative pattern with austenitic microstructure. Both microstructures were subjected to three different loads during five different contact times and to a constant turn speed. The wear in the sample type disks of each one of the microstructures was determined by means of the weight lost. Tests result analysis based on weight lost and the hardness changes on austenitic microstructure show that strain hardening effect improves the wear strength of this microstructure.

En el presente trabajo se realiza un estudio del efecto del endurecimiento por deformación en el comportamiento del desgaste por fricción seca del acero inoxidable austenítico AISI 304. El comportamiento de la microestructura martensítica del acero inoxidable AISI 420 se usó como patrón de comparación con la microestructura austenítica. Las dos microestructuras fueron sometidas a tres diferentes cargas durante cinco diferentes tiempos de contacto y a una velocidad de giro constante. El desgaste en las muestras tipo disco de cada una de las microestructuras fue determinado por medio de la pérdida de peso. El análisis de los resultados, basándose en la pérdida de peso de los materiales ensayados y el cambio de la microdureza ocurrido en la microestructura austenítica, señalan que el efecto del endurecimiento contribuye a mejorar su resistencia al desgaste.

Behavior of metals (Pb, Zn, Fe, Al AND Ni) during coal mine drainages treatment in constructed wetlands

In the present investigation the behavior of heavy metals Pb, Zn, Fe, Al and Ni, during the treatment of coal mine drainages in constructed wetlands dominated by Typha dominguensis was studied. The tests were done in tanks provided with two different support materials (sediment of storage drainages pit and grave), implementing the hydraulic retention times (HRT) of 24, 72, 120, 168 and 216 h. The metal determinations by atomic absorption spectrometry showed good precision (standard relative deviation = 2.41%) and accuracy (recovery percentage between 96.08 and 103.66%). The metal concentration (mg/L) was 0.48-1.36 Pb, 0.67-28.28 Zn, 0.13-3.38 Fe, 0.62-146.80 Al and 0.08-4.39 Ni. In general it was observed a noticeable tendency towards the reduction of metal contents as the HRT was increased, especially in the wetlands with pit sediments (initially release). The Pb showed minor trend to removal. The release from pit sediments, plant secretions and material atmospheric deposition, could be the related mechanisms to metal mobility. The necessity arises to evaluate the wetland systems like possible sink or metal sources.

En la presente investigación se estudió el comportamiento de los metales pesados; Pb, Zn, Fe, Al y Ni, durante el tratamiento de los drenajes de una mina carbonífera en humedales dominados por la especie Typha dominguensis. Los ensayos se realizaron en tanques provistos de dos diferentes materiales de soporte (grava y sedimento de la fosa de almacenamiento de los drenajes), implementando los tiempos de retención hidráulicos (TRH) de 24, 72, 120, 168 y 216 h. Las determinaciones de los metales por la técnica de espectrometría de absorción atómica mostraron buena precisión (desviación estándar relativa = 2,41%) y exactitud (porcentajes de recuperación entre 96,08 y 103,66%). Las concentraciones de los metales (mg/L) fueron 0,48-1,36 Pb; 0,67-28,28 Zn; 0,13-3,38 Fe; 0,62-146,80 Al y 0,08-4,39 Ni. De manera general se observó una marcada tendencia hacia la reducción del contenido de los metales conforme se aumentaba el TRH, especialmente en los humedales con sedimento de la fosa (inicialmente resuspendidos). El Pb mostró menor tendencia a la remoción. La resuspensión desde el sedimento de la fosa, la secreción por parte de las plantas y la deposición de material atmosférico, pudieran ser los mecanismos relacionados con la movilidad de los metales. Surge la necesidad de evaluar los sistemas de humedales como posibles trampas o fuentes de metales.

Stabilization of a brushed DC motor with the port controlled Hamiltonian approach

The main objective of this paper is to present an application of the port controlled Hamiltonian approach to achieve stabilization of electromechanical systems. For this purpose we have selected the model of a DC brushed motor, which have been shown to be useful in illustrating some nonlinear control techniques. By means of the application of conversion of energy principles, the brushed DC motor is modeled in a suitable form, allowing instrumentally to dispose of the total energy function of the system, which carries on the mechanical and electrical effects. On the ground of the total energy function, it is possible to express the system in the port controlled Hamiltonian form, which clearly describes the interconnection and damping structures of the system, and the input and output ports of energy. Once we have reached this representation, the result is the passivation of the system, hence by means of the application of the interconnection and damping assignment passivity based control methods, we obtain the synthesis of a static feedback stabilizing control.

El objetivo de este trabajo es mostrar una aplicación del denominado enfoque hamiltoniano controlado por puertos para la estabilización de sistemas electromecánicos. El prototipo de sistema utilizado para la aplicación es un motor DC de escobillas, el cual ha sido útil en recientes trabajos de ejemplificación de nuevos enfoques para el control de sistemas no lineales. El sistema se modela en forma conveniente basándose en principios de conversión de energía, de manera que logra disponerse de la función de energía total del sistema, en la cual se incluyen los efectos eléctricos y mecánicos. Apoyándose en la función de energía total, es posible expresar el sistema en forma hamiltoniana controlada por puertos, forma en la cual se exhiben claramente las estructuras de interconexión interna y de amortiguamiento del sistema, así como los puertos de entrada y salida de energía. Este modo de representación del sistema permite sacar provecho de sus propiedades de pasividad, puesto que facilita la aplicación de los métodos de interconexión, de modificación de energía y asignación de amortiguamiento, que conducen a la síntesis de un controlador de estabilización por realimentación de los estados.

**Concentration of K, Na, Ca, Mg, Fe, proteins and fatty in the lined catfish Pseudoplatystoma fasciatum of the middle Orinoco in Venezuela**

An analysis of the concentrations of potassium, sodium, calcium, magnesium, iron, proteins and fat, was made in the muscular tissue of the lined catfish Pseudoplatystoma fasciatum from the middle Orinoco in Venezuela, as a contribution to the knowledge of the ecofisiology of the species and of its importance from the nutritious point of view. The salts were analyzed by Espectrofotometría of Atomic Absorption with flame of air-acetylene and correction of deuterium bottom, using a team Perkin Elmer 3100 coupled with an automuestreador Perkin-Elmer ACE-51. The percentages of proteins and fat were determined by the method of Weede (Official Methods of Analysis, AOAC). An average 26,03 ± 5,08 µg/g was determined in the iron concentration, 387,05 ± 33,38µg/g in the concentration of calcium, 951,00 ± 236,04 µg/g in the concentration of magnesium, 1386,73 ± 47,39 µg/g in the concentration of sodium, and 11626,41 ± 365,23 µg/g in the concentration of potassium. The average in the concentration of proteins was of 18,1 ± 0,12% and that of fat 0,85 ± 0,03%.

Se hizo un análisis de las concentraciones de potasio, sodio, calcio, magnesio, hierro, proteínas y grasas, en el tejido muscular del bagre rayado Pseudoplatystoma fasciatum del Orinoco medio en Venezuela, como un aporte al conocimiento de la ecofisiología de la especie y de su importancia desde el punto de vista nutritivo. Las sales fueron analizadas por Espectrofotometría de Absorción Atómica con llama de aire-acetileno y corrección de fondo de deuterio, utilizando un equipo Perkin Elmer 3100 acoplado con un automuestreador Perkin-Elmer AS-51. Los porcentajes de proteínas y grasas se determinaron por el método de Weede (Oficial Methods of Análisis, AOAC). Se determinó un promedio 26,03 ± 5,08 µg/g en la concentración de hierro, 387,05 ± 33,38 µg/g en la concentración de calcio, 951,00 ± 236,04 µg/g en la concentración de magnesio, 1386,73 ± 47,39 µg/g en la concentración de sodio y 11626,41 ± 365,23 µg/g en la concentración de potasio. El promedio en la concentración de proteínas fue de 18,1 ± 0,12% y la de grasa 0,85 ± 0,03%.

The effect of the choice of turbulence model on the simulation of fluid flow on a centrifugal separator

The selection of an appropriate turbulence model is a critical step in the set up of a fluid flow simulation, as it is expected that this choice will have a significant impact on the validity of the results. In this work, we study the impact of the choice of a turbulence model, as part of a study of the behavior of air-water two-phase flow in a cylindrical cyclone separator using the finite volume method(FVM).The study was conducted with a commercial CFD code to simulate single-phase flow of water in the cyclone separator, using the standard Kappa-Epsilon (κ-ε), Renormalization-Group Kappa-Epsilon (RNG) and Reynolds Stress (RS) models with both low-order and high-order interpolation. Simulation results were compared with experimental data of angular velocities and flow rates at different heights in the separator. The results show that the RNG and RS models with high order interpolation agree satisfactorily with the experimental data, while κ-ε and low-order RNG model are able to capture the trends of the experimental data but fail to match the observed values.

La selección de un modelo de turbulencia adecuado en la simulación de flujo de fluidos, es una interrogante frecuente en el campo del modelado computacional. Esta inquietud llevó a desarrollar este trabajo como parte de un estudio del comportamiento del flujo bifásico agua-aire en un separador centrífugo GLCC (Gas-Liquid Cylindrical Cyclone), utilizando el método del Volumen Finito. El estudio de los modelos de turbulencia se llevó a cabo, por medio de simulaciones hechas con un programa comercial, considerando flujo monofásico (Agua) en un separador centrífugo. Entre los modelos considerados están Kappa-Epsilon Estándar, Grupo Renormalizado Kappa-Epsilon (RNG) y Reynolds Stress con esquemas de interpolación de alto y bajo orden, comparándose los resultados con datos experimentales en términos de la velocidad angular medida a diferentes alturas del separador considerando diferentes caudales. Los resultados obtenidos permiten constatar que los modelos de turbulencia RNG y Reynolds Stress con esquemas de alto orden concuerdan satisfactoriamente con los datos experimentales, por el contrario, los modelos k-e y RNG con bajo orden presentan tendencias similares a las curvas experimentales pero difieren considerablemente en la magnitud de sus valores.

Formulation of asphalt emulsions with lignin derivatives and its behavior with mixtures of stony materials

On the present paper, the use of lignin derivatives in the formulation of asphalt emulsions and its behavior as mixture with qualified rock aggregates was evaluated. In this investigation of descriptive nature, the asphalt emulsion was formulated with laboratory experiments and pilot plants, and the behavior with mixtures of rock aggregates with the Modified Marshall Method of Illinois. Three types of commercial lignin were used and one recovered in the laboratory from black liquor by means of a process of extraction with sulfuric acid (H2S). The formulation lead to an emulsion of the nonionic type, with an adapted behavior as it resulted from the mixture with rock aggregates with controlled properties. From the results obtained, it can be concluded that the designed mixture presents optimal properties as base layer in highway paving, limited its use for surface layer by the percentage of loss of stability, where the determining factor could be the setting time.

En el presente trabajo se evaluó la utilización de los derivados de ligninas en la formulación de emulsiones asfálticas y su comportamiento como mezcla con agregados pétreos de buena calidad. En esta investigación de naturaleza descriptiva, se formuló la emulsión asfáltica con experimentos en laboratorio y planta piloto, y el comportamiento con mezclas de materiales pétreos por el Método Marshall Modificado de Illinois. Se utilizaron tres tipos de ligninas comerciales y una recuperada en el laboratorio a partir del licor negro mediante un proceso de extracción con ácido sulfúrico (H2S). La formulación condujo a una emulsión del tipo no iónica, con un comportamiento adecuado al ser mezclado con materiales pétreos con propiedades controladas. Se concluyó que la mezcla encontrada presenta propiedades óptimas como capa base en pavimentación, limitado su uso para carpeta de rodamiento por el porcentaje de pérdida de estabilidad, donde el factor determinante podría ser el tiempo de curado.

Regression models for the prediction of high impact polystyrene properties using operational variables

In this work, we proposed models based on multiple linear regression analysis and artificial neural networks in order to predict some properties used for the quality control of different grades of high impact polystyrenes. These models were based on recipes and operational conditions in an industrial plant. The properties considered were melt flow index, Izod impact resistance, yield stress, break stress, percent elongation. In validation, the sum of the squares errors were 38,4, 7,16 × 10³, 116 and 103 for melt flow index, Izod impact resistance, yield stress and break stress, respectively. According to standardized coefficients of the regression equations, variables with most significant effects on the considered properties were the modifier concentration (tert-dodecylmercaptane), and lubricants (zinc stearate and mineral oil) concentrations. In the studied region, the performances of both models (linear regression and neural networks) were similar.

En este trabajo, se proponen modelos neuronales y de regresión lineal multivariable para la predicción de algunas propiedades, empleadas para el control de calidad de diferentes grados de poliestireno de alto impacto (HIPS), a partir de las recetas y las condiciones operacionales en una planta industrial. Las propiedades consideradas fueron: índice de fluidez (IF), resistencia al impacto Izod (IZOD), resistencia a la fluencia (RF), resistencia a la ruptura (RR) y porcentaje de elongación (PE). En la validación se obtuvieron sumas de los errores al cuadrado de 38,4, 7,16 × 10³, 116 y 103 para el índice de fluidez, resistencia al impacto Izod, resistencia a la fluencia y resistencia a la ruptura, respectivamente. El análisis de los coeficientes estandarizados de las ecuaciones de regresión indicó que las variables con mayor efecto sobre las propiedades fueron las concentraciones del agente de transferencia de cadena (tert-dodecilmercaptano) y de los lubricantes (estearato de zinc y aceite mineral). Los resultados obtenidos con los modelos neuronales y de regresión lineal fueron similares en la región operacional estudiada.

Vulnerability to the Contamination of underground waters in the Coquivacoa Parish of the Maracaibo Municipality-Zulia State

The cartography of the vulnerability of the aquifer mantels is one of the most appropriate alternatives to preserve the quality of the underground waters. She allows differentiating the natural characteristics of the land to protect to the aquifer of the action of multiple pollutants that can infiltrate from the surface, associated to natural phenomena or to the mans activity. In Venezuela, the underground waters occupy a fundamental paper in the populations supply, agriculture and the industry. The presented work evaluates the natural vulnerability of the aquifers in the Parish Coquivacoa of the Municipality Maracaibo, to inclination, of a methodology that calculates the vulnerability index that Index of PATHS has been denominated. This index is obtained starting from the analysis of: Precipitations, Half Aquifer (Depth of the Phreatic Level, Litology of the aquifer), Topography (Slope of the land) and Hydraulic Resistivity of the floor. The whole information was processed using the theory Convolution of Gosh and the algorithms of the Nested Regression and as a result the Parish Coquivacoa was represented to scale 1:5000 that it constitutes the starting point to decide on investigations and monitoring nets to detailed scales, to dictate political of control to the agricultural, industrial, urban activities, and besides evaluating the danger of contamination of the underground waters.

La cartografía de la vulnerabilidad de los mantos acuíferos es una de las alternativas más adecuadas para preservar la calidad de las aguas subterráneas. Ella permite diferenciar las características naturales del terreno para proteger al acuífero de la acción de múltiples contaminantes que pueden infiltrarse desde la superficie, asociados a fenómenos naturales o a la actividad del hombre. En Venezuela, las aguas subterráneas ocupan un papel fundamental en el abastecimiento de la población, agricultura y la industria. El trabajo presentado evalúa la vulnerabilidad natural de los acuíferos en la Parroquia Coquivacoa del Municipio Maracaibo, a través, de una metodología que calcula el índice de vulnerabilidad que ha sido denominado Índice de PATHS. Este índice es obtenido a partir del análisis de: precipitaciones, medio acuífero (profundidad del nivel freático, litología del acuífero), topografía (pendiente del terreno) y resistividad hidráulica del suelo. Toda la información fue procesada empleando la teoría Convolucional de Gosh y los algoritmos de la Regresión Anidada y como resultado se representó la Parroquia Coquivacoa a escala 1:5000, que constituye el punto de partida para decidir sobre investigaciones y redes de monitoreo a escalas más detalladas, dictar políticas de control a la actividades agrícolas, industriales, urbanas, y además de evaluar el peligro de contaminación de las aguas subterráneas.

Thermal comfort in naturally ventilated buildings of Maracaibo, Venezuela

This document presents an evaluation of air temperatures and human thermal votes registered on three constructive typology naturally ventilated buildings located in Maracaibo, Venezuela. The results show differences in the indoor air temperatures, the thermal votes and in the indoor comfort temperatures estimates by building typology.

Este documento presenta una evaluación de las temperaturas del aire y de las respuestas de la sensación térmica obtenidas en el interior de tres tipologías constructivas de viviendas naturalmente ventiladas y localizadas en la ciudad de Maracaibo, Venezuela. Los resultados demuestran que existen diferencias en las temperaturas del aire interior, en las respuestas térmicas y en las estimaciones de las temperaturas de confort por tipología constructiva.

Kinetics of ion-exchange in raw and commercial pasteurized milk

In this work the ion-exchange kinetics of Ca++-Na+ system in raw and pasteurized milk was determined by decreasing the sodium, and increasing the calcium levels in milky media. The kinetics data of the ionic systems were fitted by the Ficks law with a variable diffusion coefficient expressed by the Gilliland model. The experimental methodology involved the use of batch tests under agitation, constant temperature, between sample milk and cationic resin type Ionac C-249, during a contact period of 6 hours. The ion-exchange reactions were followed by sampling the liquid phase every one hour. In the milky phase the concentrations of sodium and calcium were determined by spectrophotometry of atomic absorption. The results show that the exchange of Na+ ions into resin presents a distribution pattern S and the kinetics can be expressed by Gilliland model as , on the other hand, the exchange of Ca++ ions presents a distribution pattern C and the kinetics given by .

En el presente trabajo se evaluó la cinética del intercambio iónico del sistema Na+-Ca++ en leche cruda y pasteurizada, para disminuir el contenido de sodio y aumentar el contenido de calcio en ambas leches. Los datos cinéticos del sistema iónico se ajustaron mediante la Ley de Fick, con un coeficiente de difusividad variable expresado por el modelo de Gilliland. La metodología experimental involucró el uso de un reactor por carga con agitación, donde las muestras de leche fueron puestas en contacto con resina catiónica IONAC C-249, a temperatura ambiente, durante un periodo de 6 horas. Las reacciones de intercambio se ajustaron a la toma de muestras en intervalos de 1 hora. La determinación del contenido de sodio y calcio en la fase láctea se realizó por espectrofotometría de absorción atómica. Los resultados demuestran que el intercambio del ion Na+ en la resina presenta una distribución tipo S y el proceso cinético se expresa a través del modelo de Gilliland dado por mientras el intercambio del ion Ca++ en la resina origina una distribución tipo C y el proceso cinético es dado por .