Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

27 Aniversario de la Revista de la Facultad de Ingeniería

Outranking public investment projects under a multicriteria analysis approach using PROMETHÉE methods

El artículo presenta un enfoque basado en el Análisis Multicriterio (AMC) para la ayuda en la toma de decisiones, relacionada con la evaluación y jerarquización de múltiples proyectos de ingeniería, orientados al desarrollo de un país y que no sólo aportan en la medición financiera sino en impactos macroeconómicos sobre cierta medidas de crecimiento. En tal sentido, el AMC permite jerarquizar dichos proyectos mediante la construcción de una función de calidad agregada que sintetiza distintas perspectivas (financieras, económicas y sociales). La evaluación de los proyectos considerados se realiza mediante los métodos PROMETHÉE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations), enfoque considerado actualmente como uno de los más adecuados por maximizar el uso de información multicriterio de dichos proyectos y basar sus resultados en el estudio de las relaciones binarias de sobreclasificación (outranking).

This paper presents an approach based on the Multicriteria Analysis (MCA) to help decision makers to evaluate and rank multiple engineering projects which are addressed to develop a country. Furthermore, the MCA allows raking projects through an aggregate quality function that synthesizes different perspectives (financial, economical and social). Thus, the evaluation of several projects is handled by the PROMETHÉE methods (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations), currently considered as the most appropriate approach because maximizes the use of multicriteria information related to the projects, and bases its results on the binary outranking relationships.

Bioabsorption of Pb (II) AND Cr (III) using the aquatic plant Pistia stratioides

Los efluentes industriales, particularmente en la explotación minera y petrolera, contienen una diversidad de sustancias que pueden ocasionar un impacto al ambiente, entre estos contaminantes se encuentran los metales. En el presente estudio se evaluó la capacidad de la planta acuática P. stratioides para bioabsorber Pb (II) y Cr (III), a escala de laboratorio. Para ello, se diseñaron microcosmos a flujo semi-continuo, conformados por cubetas de vidrio (20 L de volumen total) y efluente sintético contaminado con Pb (II) (1 y 5 mg/L), Cr (III) (4 y 6 mg/L) y una mezcla de Pb (II) (5 mg/L) y Cr (III) (4 mg/L). Se tomaron muestras del efluente tratado cada 24 h para analizar pH, oxígeno disuelto, alcalinidad total, temperatura y la concentración de los metales. Los resultados muestran una disminución de las concentraciones de los metales en relación con el tiempo, la remoción total fue de 76,8 y 81,3% para Pb (II); 81,1 y 69,9% para Cr (III) en los ensayos individuales, respectivamente, y de 73,4% Pb (II) y 77,9% Cr (III) para la mezcla. La mayor absorción de los metales se obtuvo en los primeros días de ensayo, acumulándose principalmente en las raíces de la planta. Se concluyó que P. stratioides es una alternativa viable en sistemas biológicos tipo humedales, para el tratamiento de efluentes contaminados con metales.

The industrial effluents, particularly in mining and oil industries, contain a variety of substances that can cause an impact to the environment. Metals are among these contaminants. In this work the ability of the aquatic plant P. stratioides for bioabsorber Pb (II) and Cr (III), at laboratory scale, was evaluated. To this end, microcosms at semi-continuous flow formed at glass basins (20 L of total volume) and synthetic effluent contaminated with Pb (II) (1 and 5 mg/L) Cr (III) (4 and 6 mg/L) and a mixture of Pb (II) (5 mg/L) and Cr (III) (4 mg/L), were prepared. Effluent samples were taken every 24 h to assess pH, dissolved oxygen, total alkalinity, temperature and concentration of metals. The results show a decrease in the concentrations of the metals as a function of time. The total removal was 76.8 and 81.3% for Pb (II); 81.1 and 69.9% for Cr (III) for the individual tests respectively, and 73.4% Pb (II) and 77.9% Cr (III) for the mixture. The greatest absorption of metals was obtained in the early days of test, mainly accumulated in the plant roots. P. stratioides is a viable alternative for treatment of metal-contaminated effluents, using wetland systems.

Guidelines for a seismic risk reduction program in Venezuela

Daños y derrumbes en construcciones observados en diversos sismos ocurridos en el planeta corresponden a estructuras que aún cuando habían sido diseñadas con normas sismorresistente, éstas sin embargo resultaron ser insuficientes para proveer una seguridad requerida. Una de las mayores fuentes de vulnerabilidad en Venezuela lo constituyen las edificaciones construidas hace varias décadas con criterios de diseño considerablemente menos exigentes que los contemplados en las normas sísmicas modernas. Se proponen lineamientos prácticos para un programa de reducción del riesgo sísmico en el ámbito de las construcciones existentes y de las nuevas construcciones, que efectivamente proteja a la población y a la infraestructura del país. Nuevos reglamentos son necesarios para garantizar el cumplimiento estricto de las normas sismorresistentes en las nuevas construcciones. Vista la magnitud del problema de la elevada vulnerabilidad de las construcciones existentes más antiguas, el esfuerzo debe priorizar el estudio y refuerzo de la infraestructura necesaria en emergencias, tales como hospitales, edificios de bomberos y protección civil y escuelas. En otras construcciones el esfuerzo se debería orientar a establecer los reglamentos municipales necesarios a fin de establecer los incentivos ante las comunidades organizadas para evaluar y reforzar las edificaciones más antiguas. En el ámbito de la construcción popular se deberían generar manuales didácticos para la construcción de nuevas viviendas sismorresistente y el refuerzo de las existentes. El éxito de estas acciones sólo se pudiese garantizar con el uso de medios masivos de difusión que efectivamente logre generar e implantar una cultura sismorresistente.

Damage in constructions observed in various earthquakes corresponds to structures that had been designed with earthquake resistant standards which however proved to be insufficient to provide the required safety. One of the largest sources of vulnerability in Venezuela are buildings built several decades ago with design criteria considerably less demanding than those referred to in modern seismic standards. Guidelines are proposed in this paper for a practical program of earthquake risk reduction, for existing buildings and for new constructions that effectively protect the population and infrastructure of the country. New regulations are needed to ensure strict compliance with the standards in the new buildings. Given the magnitude of the problem of the high vulnerability of older existing buildings, the effort must prioritize the study and reinforcement of the infrastructure required during emergencies, such as hospitals, fire protection and school buildings. In other constructions the effort should be guided to define municipal regulations in order to propose incentives to organized communities to evaluate and strengthen the oldest buildings. In the field of non-engineering popular constructions, training manuals for new houses and for the seismic strengthening of existing ones are required. The success of these actions could only be guaranteed with the use of mass media that effectively generates and deploy a seismic culture.

Study of aggregation kinetics of asphalten from furrial and cerro negro crude oils by light scattering

En este trabajo se desarrolló un montaje experimental para medir el tamaño medio de los agregados de asfaltenos y su subfracción A2 disueltos en tolueno, así como estudiar la dinámica de agregación de los mismos. Basados en la dispersión dinámica de luz, se diseñó y construyó un equipo que permite medir el tamaño y número de partículas en soluciones oscuras. El sistema permite la detección de partículas del orden de unos pocos nanómetros y puede medir hasta centenas de micras. Se realizaron medidas de tamaño de partículas en función del tiempo, lo que permitió seguir la cinética de crecimiento de los agregados. Mediante la ecuación de balance de población se ajustaron las curvas experimentales de diámetro vs. tiempo y se logró identificar el tipo de mecanismo que gobierna el crecimiento de los agregados. Para los asfaltenos del crudo Furrial, la cinética está gobernada por una agregación limitada por difusión, produciendo agregados con una dimensión fractal d f = 1,8. Mientras que para los asfaltenos del crudo Cerro Negro, la cinética está gobernada por una agregación limitada por reacción, con agregados más compactos de dimensión fractal d f = 2,6.

An experimental setup based on dynamic light scattering was developed to measure the average size of the aggregates as well as the aggregation kinetics of asphaltenes and A2 subfraction in toluene solutions. The system allows the measurement in real time of average particles size in dark solutions from nanometers to hundred of microns. The experimental kinetics curves (particle diameter vs. time) were modeled using the population balance equation to identify the type of mechanism that governs the growth of the aggregates. For Furrial asphaltene, it was found that the kinetics is governed by a diffusion limited aggregation, with a fractal dimension d f = 1.8. The kinetics of Cerro Negro asphaltenes is governed by a reaction limited aggregation with a fractal dimension d f=2.6.

Experimental study of a small cooling system using R-600a as refrigerant

En esta investigación se comparó el comportamiento térmico, mecánico y de eficiencia energética de un sistema de refrigeración con un hidrocarburo (R-600a) y un sistema utilizando un HFC (R-134a). Para ello se calculó el COP, la potencia requerida por el compresor, el calor intercambiado en cada sistema, la eficiencia isoentrópica del compresor, su consumo eléctrico y la EER. Se utilizaron dos equipos de refrigeración de la misma capacidad térmica. Se obtuvieron como resultados relevantes un COP 30% mayor para el sistema con R-600a, una potencia consumida 89% menor para dicho sistema, un área de transferencia de calor del 45% menor y un valor de eficiencia energética de 7,64 para el R-600a contra el 5,87 del R-134a. El consumo eléctrico del sistema del R-134a fue 2,83 mientras que para el sistema del R-600a fue 1,4 A. A partir de los resultados obtenidos se concluye que el R-600a es una opción viable para reemplazar el R-134a a fin de cumplir con regulaciones ambientales sobre la sustitución de sustancias que promueven el efecto invernadero o disminución energética.

Two cooling systems of equal capacity were compared through its thermal and mechanical performance as well as its energy efficiency. In this research work, an HFC substance (the R-134a) and an HC substance (the R-600a) were used as refrigerants. To this aim, the COP, the input power consumed and the electrical power required by the compressor, the heat exchanged in each one of the systems, the isoentropic efficiency and the EER were evaluated. The use of R-600a produces the following results with respect to R-134a: a COP 30% higher, a mechanical input power 89% lower, a heat transfer area 45% smaller, a decrease in the electrical consumption from 2.83 A to 1.4 A and an increase in the EER from 2.44 to 1.75. The results obtained suggest that R-600a is a real technically and economically feasible solution to replace R-134a in refrigeration systems and thus comply with international regulations about the replace of greenhouse effect substances. Keyword: Refrigeration, Hydrocarbons, Isobutane, R-600a, R-134a, Efficiency.

Concentration of fruit juices: Basics of the processes with and without membrane

El consumo de jugos de fruta es beneficioso para la salud. Son alimentos libres de colesterol y presentan antioxidantes naturales, que les confieren un atractivo especial a los consumidores. Los jugos poseen un 70-95 % de agua, pero su mayor importancia, desde el punto de vista nutricional, es su aporte a la dieta de vitaminas, minerales, enzimas y fibra. Sin embargo, los responsables del valor sensorial y nutricional de estos productos, son termosensibles, y el uso de tratamientos inapropiados para la concentración puede provocar pérdidas considerables de vitaminas, el deterioro del color, del aroma y del sabor. El propósito de este trabajo es presentar una revisión de algunas aplicaciones de los procesos que se utilizan para concentrar jugos de fruta -sin y con membrana- para ejemplificar sus aspectos básicos haciendo énfasis en ventajas, limitaciones, condiciones de operación y la calidad del concentrado. Los resultados indican que los procesos con membrana son una alternativa para superar los inconvenientes de aquellos que no la emplean, porque operan a temperaturas moderadas, retienen vitaminas y otros componentes importantes, además de ser muy versátiles y modulares.

The consumption of fruit juices is beneficial to health. They are cholesterol free foods and have natural antioxidants that give them a special appeal to consumers. Juices have 70-95% water, but more important, from the nutritional point of view, is their contribution to the diet of vitamins, minerals, enzymes and fiber. However, those responsible for the sensory and nutritional value of these products are heat sensitive. The use of inappropriate treatment for concentration may result in significant losses of vitamins, deterioration of color, aroma and flavor. The purpose of this paper is to present a review of some applications of the processes used to concentrate fruit juices -with and without membrane- to illustrate their basic aspects emphasizing advantages, limitations, operating conditions as well as the quality of the concentrate. The results indicate that the membrane processes are an alternative to overcome the shortcomings of those that not use it, because they operate at moderate temperatures, retain vitamins and other important components, and are modular and versatile.

A corrosiveness Ti6Al4V alloy subjected to different surface treatments

Se evaluó el comportamiento a la corrosión de una aleación Ti6Al4V con tratamiento superficial mecánico (desbaste y pulido) y químico (HNO3, NaOH y H2O2/H2SO4) en una solución de fluido corporal simulado (SFCS), utilizando las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Espectroscopía de Rayos X por Dispersión en la Energía (EDS) y ensayos electroquímicos. Las muestras tratadas, se sometieron a un ensayo de corrosión estático durante 0, 180 y 360 h, en una SFCS con un pH ≈ 7,4 y T ≈ 37 ± 1°C, de manera de simular las condiciones de los implantes en el cuerpo humano. Luego, estas muestras fueron ensayadas electroquímicamente mediante polarización potenciodinámica y finalmente se evaluó por MEB y EDS la capa de productos formada y las superficies luego de ser removidos dichos productos. Las muestras tratadas con NaOH y H2O2/H2SO4 presentaron un recubrimiento poroso y uniforme, mientras que las otras muestras tratadas presentaron una capa de óxidos de titanio. En general todas las muestras de la aleación Ti6Al4V con tratamientos superficiales y expuestas a la SFCS por distintos tiempos, presentaron por encima de 400 mV, una seudo-pasivación, lo cual permite confirmar sus ventajas en aplicaciones biomédicas. La caracterización de la capa de productos permitió verificar la presencia de calcio en la superficie de las muestras pulidas, tratadas con NaOH y H2O2/H2SO4, sugiriendo la formación de apatita sobre la superficie. Las muestras con desbaste a 0 h de inmersión en SFCS, presentaron daño superficial revelado por una disolución preferencial de la fase α.

In this study the corrosion behavior in a Ti6Al4V alloy with mechanical surface treatment (grinding and polishing) and chemical (HNO3, NaOH and H2O2/H2SO4) was evaluated in a simulated body fluid solution (SBFS) using Scanning Electron Microscopy techniques (SEM), Energy Dispersive X Ray Spectrometer (EDS) and electrochemical tests. The treated samples were subjected to a static corrosion test for 0, 180 and 360 h in SFCS with pH ≈ 7.4 and T ≈37 ± 1 ° C, so as to simulate the conditions of implantation in the human body. These samples were then tested by electrochemical potentiodynamic polarization. The formed product layers as well as the surfaces were evaluated by SEM and EDS after removing such products. The samples treated with NaOH and H2O2/H2SO4 had porous and uniform coating, while the other treated samples showed a titanium oxide layer. In general, all samples of Ti6Al4V alloy with surface treatment and exposed to SBFS for different times showed, above 400 mV, a pseudo-passivation allowing confirming its advantages in biomedical applications. The characterization of the product layer confirmed the presence of calcium on the surface of the polished samples, treated with NaOH and H2O2/H2SO4, suggesting the formation of apatite on the surface. The samples with roughing treatment to 0 h of immersion SFCS presented surface damage revealed by preferential dissolution of α phase.

Microestructural behaviour of the steel AISI 1045 hardened and stressed in cold conditions

El trabajo tiene como objetivo analizar el comportamiento del acero AISI 1045 sometido a deformado en frío con el empleo de rodillo simple y luego traccionado. Se analiza el efecto de las imperfecciones cristalinas del material después de ser sometido a ambos procesos de deformación y tracción. El diseño de experimento contempla las variables empleadas en el proceso de deformación, las cuales están relacionadas con la fuerza, el avance y el número de revoluciones. Se determina en las microestructuras observadas, las imperfecciones en la estructura metalográfica con la reducción del tamaño promedio de los granos producto de los efectos combinados de deformación tracción. Las probetas para la deformación plástica se prepararon según se establece para el ensayo de tracción tradicional; en este caso, la superficie se endureció con un rodillo hasta lograr una dureza según fueron cambiadas las variables del proceso. La observación metalográfica se hizo posible a través del encapsulado de las muestras ya que las mismas son de pequeños tamaños.

In this paper the analysis of the behaviour of the AISI 1045 steel subjected to cold deformation by using a simple roller and then stressed, is carry out. It is also analyzed the effect of crystalline imperfections of this alloy being subjected to hardened and both processes of deformation and traction. The experimental design takes into account the variables employed in the deformation process, which are related to the force, the displacement and the number of revolutions. The imperfections in the metallographic structure are determined by microscopic observation which allows assessing the reduction of the average size of grains due to the combined effects of the deformation and traction. The test tubes for the deformation were prepared as indicated for traditional traction tests. In this study the surface was hardened using a roller until achieving the specific hardness due to the changes on process variables. The metallographic observation became possible through the encapsulation of samples, due to their small sizes.

Characterization of poly L-Lactide/Hydroxyapatite composite: Chemical, thermal and thermomechanical properties

The chemical, thermal, thermo-mechanical and morphology properties of poly (L-lactide) (PLLA) composite with 30% hydroxyapatite (HA) were evaluated. The composite was prepared employing the solvent casting technique. Hydroxyapatite was synthesized by chemical precipitation method. The degradation kinetic parameters were calculated using the Coats - Redfern integral method to obtain the reaction order and the E2 function methodology to calculate the activation energy (Eα). The addition of HA to PLLA matrix increased its glass transition temperature. This was confirmed by DSC and DMTA analysis. Also, the presence of HA increased the crystallization temperature of PLLA, implying a nucleation effect. The PLLA-HA composite exhibited better thermal stability than the neat polymer; additionally higher decomposition temperature and activation energy for the decomposition process were obtained. HA nanoparticles have a rod shape morphology that might improve the interfacial interactions, increasing the thermal stability of the composite. The storage modulus (E) of this composite was enhanced mainly at temperatures above the glass transition.

Estudios químicos, térmicos, termomecánicos y morfológicos se realizaron al PLLA solo y al compuesto de polylactida-L (PLLA) con 30% en peso de hidroxiapatita (HA). Los compuestos fueron preparados por la técnica de solución. La hidroxiapatita fue sintetizada por el método de precipitación química. Los parámetros cinéticos como el orden de reacción y la energía de activación se obtuvieron utilizando los métodos integrales de Coats - Redfern y Función E2, respectivamente. La temperatura de transición vítrea del PLLA se incrementó con la adición de HA, estos resultados fueron confirmados por los estudios realizados por DSC y DMTA. También, la temperatura de cristalización del PLLA se incrementó con la presencia de HA en el compuesto, lo que implica un efecto nucleante. Adicionalmente, la temperatura de descomposición y la energía de activación son mayores en el compuesto (PLLA-HA) que en el polímero solo, lo que implica que el compuesto muestra una mayor estabilidad térmica. La morfología tipo aguja de la HA pudo haber mejorado las interacciones interfaciales, y por tanto, la estabilidad térmica del compuesto. Por último, el modulo de almacenamiento (E´) de este compuesto se mejoró a temperaturas por encima de la temperatura de transición vítrea.

Synthesis and characterization of vanadium, molybdenum and nickel carbide using liquefied petroleum gas as carbon source

La necesidad de mejorar los sistemas catalíticos para cumplir con las cada vez más estrictas regulaciones ambientales relacionadas con los combustibles, ha promovido la investigación hacia el empleo de nuevas fases activas que mejoren su desempeño. En este sentido, se han realizado diferentes estudios en los que se muestra a los carburos como catalizadores eficientes hacia las reacciones de hidrotratamiento catalítico. En función de esto, se ha desarrollado una nueva ruta de síntesis para la formación de carburos metálicos, empleando gas licuado de petróleo como una fuente económica de carbono y precursores no convencionales. Los carburos fueron obtenidos a temperaturas menores a las reportadas en la literatura. Los análisis realizados por Difracción de Rayos-X permitieron seguir las transformaciones de fases que tuvieron lugar, hasta obtener los carburos de vanadio y molibdeno másicos. La morfología de los sólidos obtenidos fue observada mediante Microscopía Electrónica de Barrido.

Hydrotreating of distillated fractions is receiving considerable attention since the increasingly stringent environmental regulations on the composition of transportation fuel. Therefore, the research on the development of new catalysts generation, which must be efficient for removing heteroatoms from the hydrocarbon feeds, is growing in importance. In the last years the transition metal carbides have been studied, showing an excellent potential for use in Hydrotreating reactions. Thus, we developed a new synthesis route for metal carbides formation, using an economic carbon source as Liquefied Petroleum Gas with non-conventional precursors. These carbides were formed at temperatures lower than those reported in the literature. Studies by X-ray diffraction allowed following the phase transformations that occurred when performing the synthesis of the different vanadium and molybdenum carbides. The morphology of the solids obtained was characterized by Scanning Electron Microscopy.