Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

Biodegradation of asphalt and resins by microorganism coming from an oil contaminated soil

La investigación se basó en la recuperación de un suelo de uso agrícola y ganadero contaminado con crudo mediano proveniente de derrames de pozos abandonados que presentan brotes naturales de crudo aplicando la técnica de biorremediación. La metodología consistió en seleccionar el área impactada y realizar tomas de muestras a una profundidad de 15 cm. Estas muestras se homogenizaron y se colocaron en cuatro biorreactores para su posterior tratamiento, uno como suelo control o blanco y el resto tratado con medio mínimo surfactante (MMS), que aporta nutrientes necesarios para el desarrollo de las bacterias. La concentración de hidrocarburos totales de petróleo (HTP) se determinó por gravimetría, y para un tiempo de 30 días de tratamiento se lograron valores de 41 % y 61% en suelos no tratados y tratados, respectivamente, valores que están aún por encima de lo establecido en la normativa ambiental venezolana. Con respecto a la fracción de asfalteno, se registraron cambios en las réplicas, mientras que el suelo control se conservó estable, debido a que las bacterias en presencia del MMS alcanzan los requerimientos necesarios para atacar la fracción del petróleo. En las fracciones de resinas también se obtuvo un decrecimiento en el tiempo, siendo más significativo en las réplicas que en el suelo control.

This study was based on the recovery of a soil used by agricultural and cattle activities contaminated with medium crude coming from abandoned well spills that present natural seeps of crude applying the bioremediation technique. The methodology consisted of selecting the affected area and taking samples to a depth of 15 cm, which were then homogenized and placed in four bioreactors for later treatment, one as control while the rest were treated by surfactant minimum means (SMM) that provide necessary nutrients for the development of bacteria. The total petroleum hydrocarbons (TPH) concentrations were determined by gravimetric methods and during a 30 day treatment values of 41% and 61% in the soils treated and not treated were obtained respectively, values which are above those established by Venezuelan environmental norms. With regards to asphalt fractions, changes in the retorts were registered, whereas the soil with control treatment remained stable because the bacteria in the presence of the SMM reach the requirements necessary to attack the fraction of petroleum. In the fractions of resins there was also a decrease over time, more in the retorts that in the control treatment.

Isothermal crystallization kinetics of irradiated HDPE/HA composites with a sterilization dose of gamma ray

The objective of this work was to study the isothermal crystallization of High Density Polyethylene/Hydroxyapatite nanocomposites, with 2 and 5 phr of HA, non-irradiated and irradiated with 25 kGy (sterilization dose) of ã-Ray from a 60Co source at a rate of 4.8 kGy/h in air and at room temperature. The selected crystallization temperatures were 118, 117, 116 y 115 ºC. The crystallization kinetics was analyzed using the Avrami model whose parameters were optimized using a nonlinear regression technique. Experimental data, as well as their simulation with the Avrami model show a clear influence of the crystallization temperature, the amount of HA added and of the applied radiation. The Avrami model satisfactorily correlates experimental data for the non-irradiated samples of pure HDPE and HDPE/HA compounds at the highest temperature of crystallization (Tc). However, as the crystallization temperature decreases, the simulated curves increasingly deviate from experimental data, specifically at the highest values of the relative crystallinity. This effect is even stronger on irradiated samples of HDPE and HDPE/HA compounds.

El objetivo de este trabajo fue estudiar la cinética de cristalización de mezclas de Polietileno de Alta Densidad (PEAD) con 2 y 5 phr de Hidroxiapatita (HA) nanométrica, no irradiadas e irradiadas con 25 kGy (dosis de esterilización) de radiación gamma proveniente de una fuente 60Co, a una velocidad de 4.8 kGy/h en aire y a temperatura ambiente. Las temperaturas de cristalización elegidas fueron 118, 117, 116 y 115 ºC. La cinética de cristalización se analizó usando el modelo de Avrami con parámetros evaluados usando una técnica de regresión no linear. Los datos experimentales como también los valores simulados con el modelo de Avrami muestran una clara influencia de la temperatura de cristalización del contenido de HA en la muestra y de la cantidad de radiación aplicada. El modelo de Avrami correlaciona satisfactoriamente los datos experimentales para las muestras de PEAD y mezclas de PEAD/HA, obtenidos a la temperatura de cristalización (Tc) más elevada. Sin embargo, a medida que la temperatura de cristalización disminuye, los valores simulados por el modelo se desvían cada vez más de los datos experimentales, especialmente a valores altos de cristalinidad relativa. Se encontró que la aplicación de la radiación gamma incrementa las desviaciones.

Synthesis and characterization of iron oxide nanoparticles supported on pvp and silica

En este trabajo se reporta la síntesis de nanopartículas de óxido de hierro (Ferrihidrita) estabilizadas en sílice y polivinilpirrolidona (PVP), [Fe xOy/SiO2] y [Fe xOy/PVP], obtenidos a partir de la hidrólisis de FeCl3.6H2O con NH4OH. Ambos sistemas fueron caracterizados mediante ICP-OES, HRTEM, MET, espectroscopia de Mössbauer y XPS. El tamaño promedio de las nanopartículas fue de 1,7 nm para el [Fe xOy/SiO2] y entre 2 y 3nm para [Fe xOy/PVP], mostrando además una distribución estrecha de tamaños.

In this work we report the syntheses of iron oxide nanoparticles (ferrihydrite) stabilized on silica and polyvinylpyrrolidone (PVP), [Fe xOy/SiO2] and [Fe xOy/PVP], from the hydrolysis of FeCl3.6H2O with NH4OH. Both systems were characterized by ICP-OES, HRTEM, MET, Mössbauer and XPS. The mean particle size for the [Fe xOy/SiO2] system was 1,7nm whereas for the [Fe xOy/PVP] it was between 2 and 3nm showing narrow size distribution.

Characterization and wear behavior of a 7075-t6 aluminum alloy coated with electroless ni-p

En el siguiente trabajo, se evalúa el comportamiento ante el desgaste deslizante sin lubricación de una aleación de aluminio 7075-T6 recubierta autocatalíticamente con «electroless» Ni-P. Las características estudiadas del recubrimiento depositado fueron morfología, espesor, variación composicional de elementos con el espesor y su microdureza. Se estudió el efecto de los recubrimientos sobre el substrato utilizando un tribómetro con una configuración bola-sobre-disco, empleando como contraparte estática bolas de 6 mm de diámetro de acero AISI 52100, con una carga normal aplicada de 5 N y una distancia de deslizamiento de 1000 m, utilizando tres velocidades de deslizamiento ( 0,05, 0,10 y 0,15 m/s). El mecanismo de desgaste observado para el par tribológico aluminio 7075-T6/electroless Ni-P versus acero 52100 es un mecanismo mixto, observándose que a bajas velocidades el mecanismo es gobernado por el desgaste adhesivo severo, caracterizado por una deformación plástica y transferencia del recubrimiento a la bola, y a altas velocidades aparece un mecanismo abrasivo de tres cuerpos. La tasa de desgaste de la aleación de aluminio 7075-T6 recubierta es menor que la de la aleación sin recubrir. Para la velocidad de deslizamiento de 0.05 m/s se encontró que el recubrimiento mejora en un 77% el comportamiento ante el desgaste con respecto a la muestra de aluminio sin recubrir. Sin embargo, para todas las condiciones de ensayadas los valores de la constante de desgaste están en el orden de 10-4 mm3N-1m-1, indicando la baja resistencia al desgaste deslizante de la aleación de aluminio con o sin recubrimiento.

The present work evaluates the dry sliding wear performance of a 7075-T6 aluminum alloy autocatalytically coated with electroless Ni-P. Characteristics such as coating morphology, compositional variation of the coating through its thickness, as well as coating microhardness were reported. The wear tests were carried out in a tribometer, under ball-on-disc configuration, and balls of AISI 52100 steel of 6mm diameter were employed as a static counterpart. A normal load of 5N was applied for all the tests which were carried out at three different sliding velocities (0.005, 0.1 and 0.15 m/s) for 1000 m sliding distance. When the tests were conducted at low sliding velocity (0.05 m/s), a severe adhesive wear mechanism, characterized by plastic deformation and transference of the coating to the steel ball, was found for the aluminum alloy disc coated with electroless Ni-P/AISI 52100 ball tribological pair. A three body abrasive wear mechanism was present when using higher sliding velocity. It was determined that, for the lowest sliding velocity employed in this study, the wear constant value for the coated system was 77% smaller than the value corresponding to the uncoated alloy. However, for all the tested conditions, the value of the wear constant was of approximately 10-4 mm3N-1m-1, indicating that both coated and uncoated aluminum alloy presented a low tribological performance under sliding conditions.

Preparation and characterization of catalytic supports y-alumina granulate

El presente trabajo estudia el efecto que ejercen las características iniciales del hidróxido de aluminio y de las condiciones de moldeado sobre las propiedades texturales y mecánicas de soportes catalíticos esféricos de y-alúmina. Los hidróxidos de aluminio de estructura pseudobohemita son obtenidos mediante el proceso de precipitación empleando como precursores nitrato de aluminio nanohidratado (muestras BP) o gibbsita proveniente del proceso Bayer (muestras GL). La preparación de las pellas de alúmina de 1 - 3 mm de diámetro se realizó mediante el método de peletización y los métodos sol-gel - moldeado en aceite. Se estudiaron diversos parámetros que afectan el proceso de granulación. Los resultados indicaron que tanto las características iniciales de los hidróxidos de aluminio como las condiciones de moldeado tienen una gran influencia sobre las propiedades finales de las pellas. El método de moldeado en aceite resultó ser mejor que el método de peletización. La cristalinidad inicial de los hidróxidos posee un efecto importante sobre el área superficial y la resistencia de los gránulos esféricos. Sistemas pobremente cristalizados permitieron obtener gránulos resistentes con altas áreas superficiales específicas; mientras que el moldeado en aceite y la posterior coagulación afectaron en mayor medida la forma, firmeza y tensiones internas de las pellas.

The aim of this work is to study the effect of initial hydroxide properties and molding conditions on the desired spherical shape, texture, structure, and mechanical properties of granular alumina (Al2O3). The aluminium oxyhydroxide of a pseudoboehmite structure was obtained by precipitation, using as precursors, aluminium nitrate (sample BP) or gibbsite obtained from the Bayer process (sample GL). Two methods were used to prepare the y- Al2O3 granules. The first method is based on the snowball effect (production of spheres by rotating dish granulator). The second method is a combination of the sol-gel - oil drop process. Various parameters affecting the granulation process were studied. The results indicated that both the initial characteristics of the aluminium oxyhidroxide and the molding conditions have a great influence on the final properties of the pellets. The method y- Al2O3 granular particles prepared by sol-gel - oil drop exhibit better textural and mechanical properties than that of the rotation dish granulation method. The initial crystallinity of the hydroxide had an important effect on the surface area and the resistance of the spherical granules. Poorly crystallized or highly amorphous systems allowed us to obtain granules resistant and high specific surface areas; while the oil drop method affected to the larger degree the form, stability and internal tensions of the pellets.

Physical chemical evaluation of rice husks, corn leaves and cane bagasse ashes and their potential use in mortar mixtures, as pozzolanic materials

Este artículo presenta una caracterización preliminar de algunos residuos de producciones agrícolas venezolanas y se evalúan sus potencialidades para ser utilizados como posibles fuentes de materiales puzolánicos. Se incluyen para su estudio las cenizas de cascarilla de arroz, hoja de maíz y bagazo de caña, todas ellas con importantes cantidades de sílice amorfa en su composición química. Mediante ensayos de laboratorio, se realiza una primera caracterización física y química de cada uno de los materiales, con el fin de determinar si poseen la composición necesaria para ser considerados como posibles materiales puzolánicos. Esta caracterización se complementa con ensayos de resistencia a compresión y durabilidad de muestras de mortero, realizadas con diferentes combinaciones de cada material con cemento Pórtland. Los resultados obtenidos demuestran la factibilidad técnica de la utilización de cenizas de cascarilla de arroz y de hoja de maíz como materiales puzolánicos, no así del bagazo de caña que queda momentáneamente descartado de ser utilizado.

This paper presents a preliminary characterization of some residues of Venezuelan agricultural products and assesses their potential use as potential sources of pozzolanic materials. We include rice husks, corn leaves and cane bagasse ashes, all of them having large quantities of amorphous silica in their chemical compositions. Through laboratory tests, we conducted an initial physical and chemical characterization of each material, in order to determine whether they possess the required composition to be considered as potential pozzolanic materials. This characterization is complemented by resistance to compression and durability tests of mortar samples, made with different combinations of each material with Portland cement. These results demonstrate the technical feasibility of the use of rice husks and corn leaves as pozzolanic materials, but not so the cane bagasse which at present does not meet the requirements.

Isolated operation of synchronous machines connected by scott transformer feeding two-phase unbalanced loads

Este trabajo presenta un estudio detallado del comportamiento del sistema eléctrico de tracción y su impacto sobre la operación de plantas de generación aislada. El sistema eléctrico y los generadores se modelan utilizando la teoría de vectores espaciales, lo cual permite un análisis detallado del comportamiento tanto en régimen transitorio como estacionario. Los sistemas eléctricos de tracción utilizan con frecuencia transformadores tipo Scott para convertir el sistema trifásico en bifásico. En esta configuración cada fase del sistema secundario alimenta un tramo de la ruta. Los desequilibrios eléctricos producidos por la operación de sistemas de transporte y las armónicas inyectadas por los convertidores electrónicos de tracción se traducen en corrientes de secuencia negativa en el sistema de potencia. La circulación de estas corrientes por las bobinas del estator de los generadores produce un incremento de las pérdidas en los devanados amortiguadores. Los resultados de este estudio determinan los límites operativos de una planta de generación aislada basados en los estándares internacionales, los desequilibrios máximos tolerados por los generadores y su relación con los niveles de carga por cada devanado del transformador Scott. También se evalúa la contribución a la corriente de secuencia negativa en el sistema trifásico introducida por las armónicas inyectadas durante la operación de los convertidores electrónicos.

This paper shows a detailed study of the electric traction system behavior and its effect on the operation of isolated generation plants. The electrical system and its generators are modeled using the space vector theory, which simplifies both steady state and transient analysis. Commonly, electrified traction systems use Scott transformers in order to convert the three-phase system into a two-phase network. In this configuration, each phase of the secondary transformer feeds a route section. The electrical unbalances originated by the traction system operation, as well as the harmonics injected by the traction drive converters, introduce negative sequence currents into the power system. These currents, flowing into the generators´ stator windings produce increasing losses in the damping windings. Results identify the operating limits of an isolated electric plant using international standards, the maximum unbalances tolerated by generators and their relationship to load levels in each winding of the Scott transformer. Also, the negative sequence current flowing in the three-phase system introduced by the harmonics injected during the electronic converter operation is evaluated.

Thermoelectric generation alternatives using petcoke fuel

Este trabajo resume los resultados de la evaluación técnica, financiera y económica de una planta de generación de electricidad para el área oriental de Venezuela, que usaría coque de petróleo como combustible. Se consideraron tres alternativas tecnológicas para seleccionar la mejor opción: coque de petróleo pulverizado en calderas convencionales, calderas de lecho fluidizado presurizado y planta de ciclo combinado con gasificación integrada. La evaluación de las alternativas se realizó considerando tres aspectos: en primer lugar evaluación técnica, en la cual se comparan sus características; en segundo lugar evaluación financiera y finalmente, evaluación económica del impacto ambiental considerando los costos y beneficios ambientales del proyecto en los siguientes aspectos: manejo del CO2 y de las cenizas y sustitución de plantas con mayores emisiones y menores eficiencias energéticas. Los resultados indican que la tecnología que mejor se adapta a los criterios evaluados es la gasificación de coque de petróleo integrada a un ciclo combinado, sin embargo, este resultado es muy sensible a los montos de la inversión y a los costos del coque. En conclusión, un proyecto para valorizar el coque de petróleo generado por las refinerías venezolanas que procesan petróleo pesado es factible y genera beneficios para el promotor del proyecto, las industrias del área oriental y para la sociedad venezolana.

This paper shows the results of the technical, financial and economic evaluation of an electric generation plant for Eastern Venezuela which uses petcoke fuel. Three technological alternatives were considered for comparison: petcoke pulverized in conventional boilers, pressurized fluidized bed boilers and an integrated gasification combined cycle. The evaluation was made considering three criteria: technical evaluation, financial evaluation and finally, environmental impact evaluation which considered environmental costs and benefits of the project insofar as CO2 and ashes handling and the replacement of plants with larger emissions and lower energy efficiencies. Results indicate that the best technology is the petcoke gasification integrated to a combined cycle; nevertheless, this result is very dependant on the amounts invested and the market costs of petcoke. In conclusion, a project to make effective use of the petcoke generated by Venezuelan refineries that process heavy petroleum is feasible and generates benefits for the promoter of the project, the industries of the Eastern area of the country and for Venezuelan society.

Turbulence modeling in the numerical estimation of hemolysis in hemodialysis cannulae

In recent years, CFD has become an increasingly used tool in the design of blood-based devices. Particularly, the estimation of red blood cells damage (hemolysis) becomes a very important challenge to CFD scientists since the blood is a complex fluid present in turbulent regime in most pumping devices. Thus, previous CFD studies on blood hemolysis lack of appropriate turbulence modeling and consequently, reliable relationships between hydraulic results and hematological responses. Cannula geometries were studied to numerically assess a relatively simple flow with well documented laboratory hematological data. For benchmarking purposes, numerical data from a coaxial jet array direct numerical simulation (DNS) was used in the selection of the most appropriate and economical turbulence model to be used in the cannula numerical analysis. Velocity and stress time-averaged profiles were compared between DNS results and RANS simulations with different turbulence models. These results, pointed to the Shear Stress Transport with Gamma-Theta transition model as the appropriate turbulence model in that geometry. Accurate and reliable hydrodynamic CFD results were obtained for the cannula as an important previous step to the study and development of further hematological calculations with a minimum degree of uncertainty in the flow field. These hematological calculations led to interesting results about the important role played by turbulence modeling in hemolysis estimation.

En años recientes, la dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) se ha venido utilizando en forma creciente en el diseño de dispositivos que manejen sangre. En particular, la estimación de la ruptura de glóbulos rojos (hemólisis) representa un importante reto para los científicos, ya que la sangre es un fluido complejo presente en régimen turbulento en la mayoría de los dispositivos. Asimismo, los estudios previos de hemólisis utilizando CFD carecen de un modelaje apropiado de turbulencia, y consecuentemente, de una relación confiable entre los resultados hidráulicos y la respuesta hematológica. Se estudió la geometría de cánulas para evaluar un flujo relativamente simple del cual se disponen datos experimentales de hemólisis. Para la validación del modelo de turbulencia, se utilizó una simulación numérica directa (DNS por sus siglas en inglés) de un arreglo de chorros coaxiales, para así seleccionar el modelo de turbulencia más apropiado para el análisis de las cánulas. Los perfiles de velocidad y de esfuerzo cortante promediados temporalmente fueron comparados entre el DNS y las simulaciones RANS con distintos modelos de turbulencia. Se obtuvo que el modelo de turbulencia más adecuado para la cánula es el de Transporte de Esfuerzos Cortantes con transición modelo Gamma- Theta. De esta manera se pudieron obtener resultados hidrodinámicos confiables, que serán utilizados en posteriores cálculos de hemólisis, con un mínimo de incertidumbre en el campo de flujo.

Moomh case: Herramienta automatizada para la ayuda al desarrollo de sistemas hipermediales

El presente artículo muestra un sistema informático capaz de proporcionar a los analistas y diseñadores de aplicaciones multimediales e hipemediales, una herramienta de diseño (CASE) que les permita dar soporte al control y gestión en la producción de dichos proyectos SW. Esta herramienta se genera para dar asistencia a la metodología de desarrollo denominada MOOMH: metodología orientada a objetos para desarrollar software Multimedia e Hipermedia. Como metodología de desarrollo se utilizó un objeto orientado a la ingeniería de software (Jacobson, 1998) y el lenguaje de programación Java.

This paper presents to system analysts and developers a multimedia and hypermedia design tool. This tool aims to provide support and control to manage the production of multimedia projects. These projects ought to have as development methodology a MOOMH: object oriented methodology for developing multimedia and hypermedia. We used object oriented software engineering (Jacobson, 1998) as development methodology and Java as programming language.