Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

A Window To The Scientific And Technological Productivity

Analysis of the residential electric consumption in a venezuelan region using a geographically weighted regression approach

El presente trabajo muestra la aplicación de técnicas del Análisis Exploratorio de Datos Espaciales (AEDE) y de modelos de Regresión Geográficamente Ponderada (RGP) para cuantificar el efecto de variables georeferenciadas, asociadas a la población, en el consumo eléctrico residencial, para una región de servicio venezolana, conformada por varias zonas. El AEDE es una disciplina de la estadística empleada para el estudio de datos espaciales y permite identificar la presencia de efectos espaciales de autocorrelación (AE) y heteroscedasticidad (HE), que invalidan el uso del Modelo Clásico de Regresión Lineal (MCRL). Por otra parte, la RGP permite cuantificar, de forma eficiente, las relaciones funcionales en cada zona, al modelar adecuadamente los efectos espaciales. El análisis de la región de estudio permitió detectar los existencia de efectos espaciales de la AE y la HE. El modelo basado en RGP mejora el ajuste ofrecido por el MCRL en términos de la capacidad explicativa y permite cuantificar los diferentes efectos de las variables independientes en cada zona.

In this paper, Spatial Data Analysis (SDA) and Geographically Weighted Regression (GWR) models are used for quantifying the effects of geo-referenced variables related to the residential electric consumption in a Venezuelan region with several zones. SDA is a statistical technique used to analyze spatial data and able to detect spatial autocorrelation (SA) and spatial heteroscedasticity (SH) effects, which invalidate classical regression model (CRM). GWR allows the efficient quantification of functional relationship in every zone, because it is able to correctly model the spatial effects. The analysis for the selected region suggests the presence of SA and SH. The regression model based on GWR is better that the CRM since it has a higher explanatory capability and allows to quantifying the different effects of the independent variables in each zone.

Sustainable mobility in university campus: a comparison between best practices in United States and Europe. Applicability in venezuelan universities

El presente artículo tiene como propósito realizar una comparación de las mejores prácticas de movilidad sostenible implementadas en los últimos años en campus universitarios de Estados Unidos y Europa, basada en una revisión documental, con el fin de considerar su aplicación posterior en el contexto venezolano. Las mejores prácticas de movilidad sostenible son estrategias o iniciativas orientadas a mitigar la congestión, mejorar las opciones de movilidad e incrementar la accesibilidad al campus, pudiendo ser aplicadas en otros campus. Las similitudes entre Estados Unidos y Europa se presentan en las categorías de planificación colaborativa, medidas de seguridad para peatones y ciclistas, mejoras del transporte público, estacionamiento y programas de vehículos compartidos. Las diferencias detectadas se refieren al uso de los sistemas de transporte inteligente para informar a los usuarios del transporte público y la administración de los estacionamientos en las universidades de Estados Unidos, mientras que en Europa la literatura no resalta el avance en esta materia. Tampoco se informa acerca de los modelos de simulación utilizados en la planificación operacional del transporte y el tránsito en los campus europeos. El conjunto de mejores prácticas recopiladas en Estados Unidos y Europa que pueden ser aplicables en las universidades públicas venezolanas se enmarcan en las categorías de planificación colaborativa, seguridad de peatones, transporte público, estacionamiento y vehículos compartidos. Se requiere que las universidades venezolanas asuman la función de planificación de la movilidad sostenible, en conjunto con los niveles de gobierno nacional y municipal.

The purpose of this article is to compare the sustainable mobility best practices implemented in recent years in several university campuses of the United States and Europe, based on a literature review, with the aim of considering their possible application in the Venezuelan context. The sustainable mobility best practices are either strategies or initiatives oriented towards reducing congestion, enhancing mobility options and increasing campus accessibility, and they could be applied in other campuses. The similarities between United States and Europe are referred to the categories of collaborative planning, safety measures for pedestrians and cyclists, transit improvements, parking and carpool & vanpool programs. Differences detected in the United States universities were related to the use of transport intelligent systems to inform the public transit users, as well as the parking management. In contrast, for Europe the literature does not consider if there is some advance in these matters. It is not either reported the use of simulation models during the traffic and transport operations planning process in the European campuses. The set of the sustainable mobility best practices compiled in the United States and Europe that could be applied in the Venezuelan public universities are related to collaborative planning, pedestrian safety, transit, parking and carpool & vanpool programs. It is required that Venezuelan public universities develop their sustainable mobility planning role along with the national and local government levels.

Effect of an anaerobic treatment on the treatability of tannery wastewater

Los tratamientos biológicos de aguas residuales industriales provenientes de las tenerías no remueven por completo los contaminantes orgánicos presentes en ellas, debido principalmente a sus características de baja biodegradabilidad. Por tanto, se planteó evaluar el efecto de un tratamiento anaeróbico sobre la calidad del efluente de una tenería. El tratamiento consistió en almacenar el agua residual en envases cerrados y llenos en su totalidad para minimizar la presencia de oxígeno, a temperatura ambiente (31±1 ºC), por períodos de 5, 10 y 15 días. En la Etapa 1 de la investigación se realizó la caracterización y fraccionamiento de la DQO, tanto del agua residual cruda como de la tratada anaeróbicamente. En la Etapa 2, se sometió cada efluente por separado, a un tratamiento biológico aeróbico utilizando un proceso biológico en un SBR de 2 L de volumen útil. Los resultados obtenidos mostraron que el tratamiento fue efectivo para mejorar las características de tratabilidad del agua residual de la tenería. Estadísticamente, la mejor condición se logró cuando la duración del tratamiento fue de 15 días, en la cual la DQO biodegradable se incrementó a 64% y se alcanzó el menor contenido de nitrógeno orgánico (87,5 mg·L-1). La evaluación del SBR mostró mejores eficiencias de remoción de DQO y NTK (N-NH4+ y Norgánico) cuando se utilizó el efluente sometido a 15 días de tratamiento y con ciclos de 24 horas en el SBR. Las remociones netas (tratamiento anaeróbico+SBR) alcanzadas fueron 68,8% para DQO, 84,3% para el NTK y 99,5% para el N-NH4+. El aporte del tratamiento anaeróbico fue de 39,2% para DQO, 25,3% para NTK y 35,4% para el N-NH4+, mientras que el SBR contribuyó con remociones de 51,3, 81,4 y 99,0% para DQO, NTK y N-NH4+, respectivamente.

Biological treatments of industrial wastewater, especially for tannery effluents, do not remove entirely the organic pollutants due to their low biodegradability. For this reason, the aim of this research was to evaluate the effect of an anaerobic pretreatment on the quality of the tannery effluents. The pretreatment of wastewater consisted in storing it in an oxygen-free closed tank, at ambient temperature (31±1 ºC), to be digested anaerobically for periods of 5, 10 and 15 days. The characterization and COD fractionation of the tannery wastewater was done during the first step of this research for raw and pretreated effluents. After that, each effluent was treated biologically using a 2L SBR. Results obtained show that the pretreatment was effective to improve the treatability of tannery wastewater. Statistically, the best result was obtained for a pretreatment of 15 duration days, the COD biodegradable was raised to 64% and the organic nitrogen content was the lowest (87.5 mg·L-1). The evaluation of the SBR showed the best COD and TKN removal efficiencies when the wastewater was pretreated for 15 days and the cycle in the SBR was 24 hours. The global removals (pretreatment + SBR) were 68.8% for COD, 84.3% for TKN y 99.5% for N-NH4+. The pretreatment removed 39.2% of COD, 25.3% of TKN and 35.4% of N-NH4+, while the SBR contributed with removals of 51.3; 81.4 y 99.0% of COD, TKN and N-NH4+, respectively.

Water quality impact assessment in the influence area of the Batalla de Santa Inés Refinery, Barinas, Venezuela

Se presenta la evaluación del impacto en la calidad del agua superficial en el área de influencia de la Refinería Batalla de Santa Inés en el estado Barinas, Venezuela, basada en el desarrollo e implementación de un modelo empírico de primer orden en flujo de pistón y la definición de curvas de transformación ambiental e índices de calidad ambiental. Las simulaciones del modelo implementado permitieron determinar el índice de calidad ambiental para la condición con proyecto y sin proyecto, y la magnitud del impacto de la Refinería sobre los cuerpos de aguas superficiales receptores como la diferencia entre estas dos condiciones. Entre las conclusiones y recomendaciones destacan que la magnitud del impacto que generará la operación de la Refinería sobre la calidad de las aguas superficiales del cuerpo receptor, se puede definir como un cambio ligero negativo y la urgente necesidad de concluir y poner en marcha las plantas de tratamiento para remover cloruros en la Estación de Flujo Silván.

This paper presents the evaluation of the impact on the surface water quality in the influence area of the refinery Batalla de Santa Inés, Barinas State, Venezuela, based on the development and implementation of an empirical model of firstorder plug flow and the definition of environmental transformation curves and environmental quality indexes. The implemented model simulations allowed determine the environmental quality index for the conditions with-project and without-project, as well as the difference between these two conditions, i.e., the magnitude of the refinery´s impact on the receiving surface water bodies. The conclusions and recommendations highlight that the magnitude of impact that will be generated by the operation of the refinery on the water quality reaching the surface water receptor can be defined as a lightly negative change as established by Jensen in 1998, and the urgent needing to finish and put in operation the biolagoons to remove phenols in the Sivan Flow Station.

Influence of nitrate present in the water mixing in the physical properties of concrete

La elaboración de concreto con agua de mezclado no potable ha sido estudiada en varios países, concluyendo que es posible obtener concreto de buena calidad, inclusive cuando se utiliza agua residual tratada. En Venezuela, los resultados cuando se utilizó agua residual tratada no fueron los esperados, ya que la resistencia a compresión entre las mezclas no cumplió con la norma venezolana, que establece una diferencia máxima del 10%. Al comparar los parámetros de calidad del agua en los distintos trabajos, se detectó que el nitrato era el constituyente diferente que contenía el agua de mezclado, razón por la cual se planteó verificar si el comportamiento del concreto se modifica por su presencia. Para ello se agregó nitrato de potasio al agua potable, reproduciendo la cantidad de nitrato presente en el agua residual tratada. A las dos mezclas de concreto, les fueron realizados ensayos tipo para caracterizar sus propiedades físicas: tiempo de fraguado, absorción, erosión, peso unitario, ultrasonido y resistencia a la compresión. Se concluye que la única propiedad del concreto que se modifica por la presencia de nitrato y/o potasio en el agua de mezclado, es la resistencia a la compresión, con una diferencia del 15%; posiblemente por efecto de decalcificación debido al fenómeno de lixiviación por la presencia del nitrato. La trabajabilidad, durabilidad y homogeneidad del concreto no presentaron diferencias relevantes, por lo que se recomienda realizar ajustes en el diseño de mezcla cuando se esté en presencia de nitrato y potasio en el agua de mezclado en concentraciones superiores a 10 y 18 mg/l respectivamente, para asegurar la resistencia a la compresión deseada en el concreto.

The development of concrete with no potable mixing water has been studied in several countries, concluding that it is possible to obtain good quality concrete, even when using treated wastewater. In Venezuela, the results when treated wastewater was used were not expected, since the compressive strength between mixtures did not follow the Venezuelan standard, which sets a maximum difference of 10%. By comparing the water quality parameters in the different studies, it was found that nitrate was the different constituent containing the mixing water, which is why it was proposed to verify the behavior of concrete is modified by its presence. To this aim, potassium nitrate was added to drinking water to equalize the amount of nitrates in the treated wastewater. At two concrete mixtures were made with type tests to characterize their physical properties: setting time, absorption, erosion, weighing, ultrasound and compressive strength. We conclude that the only property of the concrete that is modified by the presence of nitrate and / or potassium in the mixing water is the resistance to compression, with a difference of 15%, possibly as the result of the decalcification due to the phenomenon of leaching. The workability, durability and homogeneity of concrete showed no significant differences. Therefore it is suggested to adjust the mix design when the presence of nitrate and potassium in the mixing water in concentrations is greater than 10 and 18 mg/l respectively, to ensure the desired resistance to compression of concrete.

Cuban seismic network upgrade: Installation, calibration and tuning

Se presenta la estructura de la nueva red de registro sismológico cubana, haciendo énfasis en su actualización tecnológica y detallando los elementos que conforman las redes de banda ancha, corto periodo y acelerométricas. Se especifican las características técnicas de los instrumentos utilizados, calibración de los canales sismográficos, instalación, interconexión y puesta a punto de las redes de registro. Finalmente se muestran ejemplos de terremotos registrados por la red sísmica cubana.

The main structure of the new Cuban seismic network is presented, emphasizing on the technological update and detailing the elements which are part of the broadband, short period and strong motion networks. Technical specifications of the instruments, seismometers calibration, installation, networking and tuning are specified. Finally, some examples of earthquakes recorded by this network are presented.

Finite element plane strain compression test (ford Test) estimation using flow stress data from tension test

Se estiman las curvas de carga-reducción de espesor obtenidas como resultado de un ensayo de compresión con deformación plana tipo Ford (ETF) utilizando el método de elementos finitos (MEF), a partir de las curvas esfuerzo-deformación, derivadas experimentalmente de un ensayo de tracción. Se validó el modelo geométrico propuesto utilizando el programa comercial ABAQUS TM a través de la comparación de resultados computacionales con los experimentales de aleaciones de aluminio 3003, 8011 y 6063. Se valida el modelo computacional en dos dimensiones del ensayo Ford con el uso del ancho de probeta variable y el coeficiente de roce promedio constante, tanto en la simulación como en el tratamiento de las curvas de esfuerzo-deformación del material (cálculo de curvas fuerza-desplazamiento del ETF). En el modelo validado para las aleaciones, se obtiene una sobrestimación de los valores de carga entre el 4% y 6% al inicio de la deformación plástica, y una subestimación entre el 2% y 3% al finalizar el ensayo. Asimismo, mientras menor sea el coeficiente de ensanchamiento, parámetro que relaciona el ancho de probeta inicial y final, menor será el efecto del uso de ancho probeta constante en el modelo. Posteriormente, utilizando los modelos matematicos propuestos por tres investigadores, se extrapola el comportamiento a tracción de dichas aleaciones, para luego introducir estas curvas de esfuerzo-deformación en el modelo computacional y estimar los resultados obtenidos del ETF. El modelo de exponencial parece ser el modelo que mejor representa la forma curvas obtenidas en el ETF, sin embargo, en los valores aún existen algunas discrepancias.

The results of a plane strain compression test (PSCT) were estimated by mean of the finite element method (FEM) and data of stress flow experimentally obtained from a tension test. The geometric model employed in ABAQUS TM was validated by comparing load-thickness reduction computational curves to experimental ones. Three different aluminum alloys were studied: 3003, 8011 and 6063. The two-dimensional FEM model is validated using a variable specimen width and a constant average friction coefficient, both in simulation as in the stress-strain material curves calculation. The computational results showed a 4-6% overestimation in terms of load at the beginning of plastic strain and a 2-3 % underestimation and the end of the PSCT. Moreover, the lower the spreading coefficient selected (parameter that takes into account the initial and final specimen´s width ratio), the smaller the effect of the use a specimen with constant average width, in the two-dimensional computation model. The application of hardening laws proposed by Hollomon, Voce and Sah allowed extrapolating the alloys tensile behavior and utilizing the stress-strain curves obtained under the FEM´s analyses, in order to estimate the results of PSCT. It was concluded that in all of the three alloys investigated, the Hollomons equation showed the best approximation to the load-thickness reduction PSCT experimental curves, however the values showed some discrepancies.

Fourier Transforms Infrared Spectroscopy - Attenuated Total Reflectance (FTIR / ATR) applied to characterization of crude and its relationship to API gravity

Diez muestras de crudos venezolanos con gravedades API entre 8 y 42, fueron caracterizadas a partir del análisis por IRTF/ RTA, con el objeto de determinar las variaciones en la composición química de los crudos, en términos de estructuras alifáticas, estructuras aromáticas y grupos funcionales (carbonilo, sulfóxido), y su relación con la gravedad API. A partir del análisis se calcularon índices que miden el grado de alifaticidad, ramificación, longitud de cadenas, aromaticidad, anillos aromáticos, sustitución 1, sustitución 2, carbonilo y sulfóxido para la mezcla de moléculas orgánicas presentes en los crudos. Los resultados indicaron que a partir de la técnica IRTF/RTA se pueden obtener índices de composición que caractericen a los crudos con coeficientes de variación menores al 10%; además, se presenta una relación de dependencia entre el coeficiente de variación obtenido para cada índice y la resolución e intensidad de las áreas de banda utilizadas para su cálculo, siendo los índices con mayor coeficientes de variación aquellos que dependen de las bandas de menor resolución e intensidad (1460, 1375, 970, 912, 742, 724 cm-1). De los índices utilizados, las variaciones en la composición química de los crudos y su relación con la gravedad API pueden ser descritas a partir de los índices de longitud de cadena, aromaticidad, sustitución 1 y carbonilo; adicionalmente la relación entre los índices de longitud de cadenas y aromaticidad muestra una correlación lineal con la gravedad API, lo que permite proponer su uso para estimar la gravedad API de crudos.

Ten Venezuelan crudes were characterized by FTIR-ATR, in order to determine variations in composition, in terms of structures (aliphatic, aromatic) and functional groups (carbonyl, sulphoxide); and their relationship with the API gravity. From these analyses, aliphatic, ramification, long chain, aromaticity, ring aromatic, substitution 1, substitution 2, carbonyl, and sulphoxide indices were calculated. The results indicated that by using the FTIR-ATR, the composition indices can be obtained with coefficients of variation lower than 10%. The lower the intensity and resolution of the band, the greater the coefficient of variation obtained. The relationship with the API gravity can be described by chain length, aromaticity, carbonyl and substitution 1 indices. Additionally, the ratio chain length/aromaticity shows a linear correlation with the API gravity, and we propose its use to estimate crudes API gravity.

Effect of feed vaporization in hydrotreating reactions

Las reacciones de hidrotratamiento constituyen uno de los principales procesos en refinación, es por tal motivo que en la búsqueda para obtener un mayor entendimiento de estos procesos se procederá a incluir la vaporización de la carga y la reacción en la fase gas. Estas consideraciones conllevan a modelos de cálculo mucho más complejos, pero mucho más ajustados a lo que ocurre realmente durante el proceso de hidrotratamiento. Los resultados obtenidos en este trabajo, muestran un efecto competitivo entre la disminución de la concentración y el aumento del tiempo de residencia en la conversión, efectos de la vaporización; de igual forma se puede observar, a través de un error promedio global, con respecto a una serie de datos experimentales, que el sistema que considera la vaporización de la carga y la reacción en las dos fases se ajusta mucho mejor, con un error global de 4,80%, mientras que sistema no considera la vaporización presentó un error de 5,22%. Partiendo del análisis comparativo entre las resistencias a la transferencia de masa y las resistencias de reacción química, se concluyó que los efectos de la transferencia de masa están ausentes en el reactor y en las condiciones de operación donde se obtuvieron los datos experimentales.

Hydrotreating reactions are one of the main refining processes. In this paper, in order to reach a greater understanding of these processes, the vaporization of the feedstock and the reaction in the gas phase are considered. These factors lead to a more complex calculation model, but much more alike to what really happens during the hydrotreating process. Results from this study show a competitive effect between the decrease in concentration and increased residence time over conversion, as the effect of vaporization. The global average error compared to experimental data showed that the system with vaporization and the reaction in both phases fits much better, with an overall error of 4.80%, while the system with vaporization and the reaction only in the liquid phase obtained an overall error of 5.22%. Starting from the comparative study among the resistances to mass transfer and the resistances of the chemical reaction, it is possible to conclude that there are no mass transfer effects in the reactor, at the operating conditions where experimental data were obtained.

Evaluation of AA 3003 exposed to media containing anaerobic bacteria

La aplicabilidad de las aleaciones de aluminio serie 3003 (AA 3003) es diversa en los sistemas industriales (tanques de almacenamiento, equipos químicos, entre otros). Esto se debe a su alta resistencia a la corrosión, como resultado de la formación de películas pasivas en medios oxidantes. Sin embargo, se carece de evidencias que indiquen su comportamiento en aplicaciones lacustres, en las cuales existe una importante formación de biomasa, por lo cual este trabajo describe el comportamiento del AA 3003 en medios exentos de oxígeno (reducidos). Para ello, se colocó el material en inmersión con cultivos bacterianos anaeróbicos, específicamente en medios con bacterias reductoras de sulfato (BRS) y bacterias heterótrofas totales facultativas (BHTF). Ambos tipos de microorganismos proceden de poblaciones sésiles desarrolladas en cupones extraídos del Lago de Maracaibo. Para la evaluación del comportamiento corrosivo se emplearon técnicas electroquímicas y microscópicas. Los resultados indicaron que la AA 3003, ante la presencia de las BHTF y SRB, incrementó la resistencia a la corrosión con el tiempo.

The use of the 3003 series aluminum alloys (AA 3003) is diverse in the industrial systems (storage tanks, chemical equipments, among others). This is due to its high resistance to corrosion as a result of passive films developed in presence of oxidizing media. However, there is a lack of evidence to show their behaviour in lacustrine applications in which there is a significant biomass formation. For this reason, the objective of this paper is to describe the behavior of AA 3003 in oxygen-free (reduced) media. To this aim, the material was settled in immersion with anaerobic bacteria cultures, specifically in media containing sulphate-reducing bacteria (SRB) and total heterotrophic facultative bacteria (THFB). Both types of microorganisms came from sessile populations developed on coupons previously immersed in Maracaibo Lake. Electrochemical and microscopic techniques were used for the evaluation of the corrosive behavior. The results indicated that the AA-3003 resistance to corrosion increased over time, in presence of the BHTF and SRB.