Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

Are all raised quaternary marine terraces records of high sea-level stands?

From the international literature on raised flights of Quaternary marine terraces described worldwide, an implicit assumption seems to be currently in use: all of the outcropping (either constructional or erosional) marine terraces are related to sea level highstands. It commonly happens that this assumption is correct but every rule has its exceptions. In this paper we bring supporting evidence that ask for the careful use of this assumption. Therefore, detailed chronology of every single raised marine terrace is needed to corroborate its actual position in the step-like history of raised staircased marine terraces.

El uso de los sistemas emergidos de terrazas marinas escalonadas cuaternarias, como marcadores de deformación tectónica vertical, descritas en la literatura mundial, parecen tener la siguiente suposición subyacente: todas las terrazas marinas (erosivas o constructivas) emergidas son automáticamente correlacionadas a un nivel alto del mar ("sea level highstand") o a un máximo nivel interglaciar. Éste es generalmente el caso, pero toda regla aparenta tener sus excepciones. En este artículo presentamos evidencia que prueba que esta suposición debe ser manejada con sumo cuidado. Por ende, se recomienda que cada nivel de terraza marina emergida sea datada por métodos absolutos para probar su verdadera posición dentro de la serie de terrazas marinas escalonadas.

Petrograhy of crustal and mantle xenoliths present in the lava of cerro atravesado, central falcón, venezuela

En la parte central de la cuenca de Falcón se recolectaron muestras de lava basanítica de la chimenea de brecha norte del cerro Atravesado, uno de los más antiguos cuerpos subvolcánicos alcalino-máficos intrusivos del Mioceno de Falcón (edad Ar-Ar: 23-21 Ma). Estas rocas contienen abundantes xenolitos que han sido agrupados petrográficamente como sigue: nódulos mantelares de lherzolita (o harzburgita) con Cr-espinela; xenocristales de ortopiroxeno serpentinizado, basamento precámbrico de alto grado (mármol con diópsido y flogopita, granulita máfica y anortosita); cuarcita y cuarcita micácea de bajo grado, caliza con foraminíferos pláncticos cretácicos, chert negro y otras rocas sedimentarias de proveniencia incierta. Los xenolitos muestran una intensa alteración hidrotermal a carbonato-clorita debido a que el ascenso rápido del magma no permitió el pirometamorfismo, pero su intrusión en sedimentos pelíticos hidro-saturados desató una intensa circulación hidrotermal, que afectó a todas las rocas. En este trabajo ha sido comprobada la presencia de un basamento posiblemente del Proterozoico tardío de afinidad grenvilliana, de los orógenos del Paleozoico tardío o del Mesozoico, y de rocas sedimentarias cretácicas de la cuenca occidental de Venezuela, provenientes de las Napas de Lara subyacentes. Esto permite concluir que el basamento de la cuenca de Falcón central consta probablemente de napas imbricadas que involucran rocas formadas por al menos a cuatro ciclos o eventos tectónicos: de alto grado (grenvilliano), de bajo grado (caledoniano-apalache o de la cordillera del Caribe), proto-caribeño (margen pasivo Cretácico al norte de Sudamérica) y falconiano (retro-arco con actividad ígnea intraplaca asociada).

Samples of basanitic lava were collected from North Cerro Atravesado breccia pipe, one of the oldest alkali-mafic subvolcanic bodies intrusive in the Miocene in Central Falcon Basin (Ar-Ar age: 23-21 Ma). These rocks contain abundant xenoliths which have been petrographically grouped as follows: lherzolite (or harzburgite) mantle nodules, serpentinized orthopyroxene xenocrysts, grenvillian high grade basament (marble with diopside and phlogopite, mafic granulite and anorthosite); low grade quartzite and mica-quartzite; limestone containing Cretaceous planctic foraminifera, black chert and other sedimentary clastic rocks of uncertain origin. The xenoliths show intense carbonate-chlorite hydrothermal alteration since the rapid magma ascent did not allow for pyrometamorphism, but being intruded in water-saturated pelitic sediments unleashed an intense hydrothermal circulation which affected all the rock units. In this work, we prove the presence of a basement of probable Late Proterozoic and Grenvillian affinity, of Late Paleozoic or Mesozoic orogens, and of Cretaceous sedimentary rocks from the Venezuelan Western Basin present in the underlying Lara Nappes. It can be concluded that the basement of the Central Falcon Basin is probably formed by imbricated nappes that involve rocks pertaining to al least four tectonic cycles or events: high grade (Grenvillian), low grade (Caledonian-Appalachian or cordillera del Caribe), proto-Caribbean (Cretaceous passive margin in Northern South America), and Falconian (back-arc basin with intraplate igneous activity).

Characterization of polypropylene/cassava starch compounds obtained in an internal mixer

The following work presents a broad characterization of Polypropylene and Cassava Starch blends (PP/CS) through the analysis of their thermal, thermodegradative, tensile, rheological and morphological properties, as well as the study of the water absorption behavior by FT-IR and the degradability on an agricultural soil. It was found that the addition of CS to PP increases its thermal stability, the effect being greater when the CS is plasticized (PCS) and when PP-g-MAH is added. The CS acts as a nucleating agent increasing the crystallization temperature and the degree of crystallinity. The Youngs modulus and the tensile strength of the PP increase with 10 phr of CS and start to decrease at higher contents. However, when PP-g-MAH is added to the PP/CS blends, the mentioned properties decrease. Finally, the degradability of the PP/CS blend in an agricultural soil significantly affects the Youngs modulus, whose values decrease from 1841 to 834 MPa.

En este trabajo se presenta una amplia caracterización de mezclas de polipropileno con almidón de yuca a través del análisis de sus propiedades térmicas, termodegradativas, tensiles, reológicas y morfológicas, así como el estudio del comportamiento de la absorción de agua con el tiempo a través de FTIR y el efecto de la degradabilidad en suelos con nutrientes. Se obtuvo que la adición de almidón de yuca al PP incrementa la estabilidad térmica de la mezcla, siendo este efecto más notable en las mezclas donde se utilizó almidón plastificado y cuando se agregó PP-f-MAH. El almidón de yuca actúa como agente nucleante del PP incrementando la temperatura de cristalización y la cristalinidad. El módulo de Young y la resistencia a la tracción del PP incrementan al añadirle 10 ppc de almidón de yuca y comienzan a disminuir a mayores contenidos. Sin embargo, la adición de PP-g-MAH a la mezcla produce una disminución de las propiedades mencionadas. Finalmente, la degradabilidad de la mezcla en suelos fértiles afecta significativamente el módulo de Young, cuyos valores disminuyen de 1841 a 834 MPa.

Can we accurately use laboratory-scale rheological parameters to model field-scale debris flow?

Numerical models are often used to predict debris flow behavior at field scale. However, rheological parameters that govern fluid behavior are difficult to obtain using conventional rheometers. Generally, laboratory experiments are combined with mathematical modeling to calibrate rheological models. Then, the laboratory-calibrated numerical model is used to predict debris flow behavior at field scales. This paper shows that extrapolating results from laboratory experiments to field scales may lead to non-accurate predictions. Usually, laboratory flumes are just a few meters long, while an actual debris flow event in the field can involve scales of several kilometers. Therefore, a rheological model that provides good results in the laboratory, does not necessarily replicate a field event. In this paper, we analyzed field-scale predictions using numerical models whose rheological parameters are adjusted from laboratory experiments. Results from water flow in large scale experimental facilities were simulated by different rheological models. Rheological parameters were adjusted using a mathematical model. Results showed that adjusting specific parameters, all rheological models could be adequately calibrated when using laboratory data for different flow conditions, even though water was the fluid used in laboratory experiences. However, when models were applied to a field event, there were significant differences in their predictions. This suggests that adjusting rheological parameters by using laboratory scale experiments may not be applicable for field-scale debris flow simulations.

Para predecir el comportamiento de aludes torrenciales a escala real se utilizan modelos numéricos. Sin embargo, los parámetros reológicos que permiten representar los fluidos que componen el flujo son difíciles de obtener utilizando reómetros convencionales. En general experiencias de laboratorio son combinadas con modelos matemáticos para calibrar los modelos reológicos. Luego, el modelo numérico calibrado es utilizado para predecir el comportamiento de los aludes torrenciales en campo. Sin embargo, extrapolar resultados a partir de experimentos de laboratorio a escala real puede conducir a predicciones no precisas. Normalmente, los canales de laboratorio se construyen de tamaño reducido a pocos metros de largo mientras que un alud torrencial puede desarrollarse en escala de kilómetros. En consecuencia, un modelo reológico que permite obtener buenos resultados a escala de laboratorio puede no ser suficientemente preciso a escala real. En este artículo se analizan predicciones a escala de campo utilizando modelos numéricos ajustados a partir de experiencias de laboratorio. Resultados obtenidos para flujo de agua en experiencias de laboratorio a gran escala fueron modeladas utilizando modelos reológicos distintos. Los parámetros de los modelos reológicos se ajustaron utilizando un modelo matemático. Los resultados muestran que aún cuando el fluido considerado en las experiencias de laboratorio fue el agua, todos los modelos reológicos pudieron ser adecuadamente calibrados. Sin embargo, cuando los modelos fueron aplicados a un evento a escala real, las predicciones obtenidas resultaron completamente distintas. Esto sugiere que ajustar modelos reológicos utilizando experimentos a escala de laboratorio para luego utilizarlos en predicciones de eventos a escala real podría ser una práctica muy cuestionable.

A methodological framework to develop applications for industrial automation

En este trabajo se presenta un marco metodológico para el análisis y la evaluación de las tecnologías y metodologías que soportarían el desarrollo, tanto de la plataforma como de las aplicaciones, en el área de Automatización Industrial. Dicho marco es requerido por la fase final de una metodología orientada por el contexto de realizar ejercicios de prospectiva tecnológica propuesta previamente. El producto de esa fase consiste en un plan de implantación que está constituido por una serie de etapas que involucran, entre otros aspectos, el análisis y la evaluación de las tecnologías y metodologías que dan soporte al desarrollo. El análisis y la evaluación derivan en la selección de una plataforma computacional, la arquitectura de la aplicación, y las tecnologías y metodologías requeridas para alcanzar un desarrollo funcionalmente exitoso y plenamente integrado. El marco metodológico es aplicado, para su validación, en el desarrollo de un sistema de Adquisición de Datos y Control Supervisorio (SCADA).

In this work, we present a methodological framework for the analysis and evaluation of technologies and methodologies for the development of applications in the area of Industrial Automation. This methodological framework is required in the final phase of a context oriented methodology to implement of a previous technological prospective proposal. The product of this phase is an implantation plan consisting of steps involving, among other things, the analysis and evaluation of technologies and methodologies that will support the development. Analysis and evaluation are based on the selection of a computational platform, the required application architecture and, the technologies and methodologies to achieve a successful and totally integrated system. In order to validate the methodological framework proposed, we use a SCADA system.

Simulation of a cardiac cell. Part I: an electro-chemical model

A global model of the cardiac muscle cell is formulated, integrating the electrical and chemical dynamical aspects of the different components in the cytosol, the sarcoplasmic reticulum, and the cellular membrane (L-channels, Ryanodine channels, SERCA-pump, ATP-pump, Na+-Ca2+-exchanger, myofibrilles). The model is based on the idealization of the cell as a two-interconnected-stirred-tank-reactor system. It produces the expected time responses of the excitation-contraction (E-C) coupling, i.e. the oscillatory-bell-shaped curve in calcium dynamics and the characteristic plateau phase in membrane potential. Validations of the model with experimental data show that it can be adapted to represent cells of different species. Using sensitivity analysis, the phenomenological structure of the model allows the identification of the cellular sub-systems that are related to specific or altered dynamics, and hence the applications of the model in experiment design, drug-effect analysis and cardiac-pathology treatment.

En este trabajo, se formula un modelo matemático integral de la célula del músculo cardíaco que toma en cuenta los fenómenos químicos y eléctricos que ocurren en las diversas estructuras que componen los diferentes elementos celulares: el retículo sarcoplásmico (canales de Rianodina, bomba SERCA), la membrana celular (canales L, bomba ATPasa, intercambiador Na+-Ca2+) y citosol (miofibrillas). El modelo está basado en la interpretación de la célula como dos tanques agitados e interconectados donde ocurren reacciones químicas ("two-interconnected-stirred-tank-reactor system"). Este modelo reproduce la duración del proceso de excitación-contracción ("E-C coupling") esperado, así como las formas características para la curva de la dinámica de calcio (campana asimétrica) y para la curva del potencial de membrana (potencial en forma de meseta). El proceso de validación con datos experimentales mostró que el modelo puede adaptarse para representar el comportamiento de células de diferentes especies de animales. Se realizó un análisis de sensibilidad que mostró que la estructura fenomenológica del modelo permite identificar el comportamiento de los diferentes elementos de la célula y relacionarlos de manera específica con dinámicas alteradas. Esto habilita al modelo para utilizarlo como herramienta en el diseño de protocolos experimentales, análisis de efectos de fármacos y formulación de tratamientos para cardiopatías.

Simulation of a cardiac cell: Part II: applications

A simulator of the cardiac cell (E-C coupling process) is developed in this work, which solves the electro-chemical model of the cell proposed by Roche et al. (2004). It also contains other mathematical models as well, namely, those by Tang & Othmer (1994) and Fox et al. (2001), for comparison purposes. The simulator allows the modification of the model parameters in correspondence with the different cellular elements, to emulate cells of different species or cells under different conditions. The paper also contains an application of the simulator for testing the sensitivity of the E-C process to drugs and inhibitors, showing its intended use as a research tool in experiment design and cardiac pathology treatment.

RESUMEN En este trabajo se presenta una ayuda computarizada para la simulación de la célula cardiaca que reproduce el comportamiento de contracción-relajación, resolviendo un modelo electro-químico de las células del músculo miocárdico desarrollado por Roche et al. (2004). El simulador también contiene otros modelos matemáticos como el de Tang & Othmer (1994) y Fox et al. (2001), a efectos comparativos. El simulador permite modificar con facilidad los parámetros del modelo asociados con los diferentes elementos celulares, para emular células de diferentes especies o bien células en diferentes condiciones. Se presenta también una aplicación del simulador para probar la sensibilidad del proceso de contracción-relajación ante diferentes drogas, demostrando cómo esta herramienta constituye una interesante ayuda en el diseño de experimentos o en la investigación sobre tratamientos de patologías cardiacas.

Synthesis of catalysts based on nitrides and cardides of Nb and Mo for thiophene hydrodesulfurization

Se sintetizaron nitruros y carburos de Nb y Mo a presión atmosférica, a partir de los compuestos precursores: Oxalato de niobio y amonio, heptamolibdato de amonio y trióxido de molibdeno. Los nitruros se sintetizaron por amonólisis bajo una atmósfera de NH3 con un flujo 100 ml/min calentando a razón de 3 °C/min en un rango de temperaturas finales de 700-800 °C. Para la síntesis de los carburos se utilizaron dos métodos: el primero tratando los nitruros de Nb y Mo ya sintetizados bajo corriente de 20% CH4 / balance H2 con un flujo de 100 ml/min calentando a razón de 5ºC/min en un rango de temperaturas finales de 700-800ºC; el segundo método consiste de un tratamiento carbotérmico que se realizó sometiendo mezclas mecánicas de los compuestos precursores de Nb o Mo con carbón activado, en relación molar 1:3, a una atmósfera de H2 con un flujo de 100 ml/min y 3 ºC/min hasta temperaturas finales de 700-800°C. Los sólidos obtenidos se caracterizaron por difracción de rayos-X (DRX), medidas de área superficial específica calculada por el método BET (ASE), Espectroscopia Fotoelectrónica de rayos-X (XPS) y finalmente fueron evaluados catalíticamente en la reacción de hidrodesulfuración (HDS) de tiofeno a presión atmosférica y temperatura de 350°C. De los resultados obtenidos por DRX y XPS se concluye que, a las condiciones a las cuales se sintetizaron los catalizadores se obtienen los nitruros y carburos de Nb y Mo excepto para la mezcla mecánica de carbón activado y la sal de niobio; las medidas de ASE mostraron valores en el rango de 10 a 35 m2/g para los carburos y nitruros preparados por nitración y carburación directa y evidenciaron la influencia del carbón activado en las áreas superficiales de los sólidos obtenidos por carboreducción de las mezclas mecánicas, observándose que a mayor área superficial es mayor la actividad del catalizador. De los sólidos sintetizados, los nitruros y carburos de molibdeno resultaron ser los más activos en la reacción de HDS.

Niobium and molybdenum nitride- and carbide-based catalysts were synthesized from the precursor compounds: ammonium and niobium oxalate, molybdenum heptamolybdate and molybdenum trioxide. Nitrides were prepared by ammonolysis under a NH3 atmosphere with a flow of 100 ml/min, heating at 3 ºC/min up to final temperatures in the 700-800 ºC range. For the carbides synthesis two methods were employed: The first treating the Nb or Mo nitrides previously synthesized under flow of 100 ml/min of 20% CH4/balance H2 up to a final temperature of 700 or 800 ºC, at a rate of 3 ºC/min. The second method consisted of a carbothermal treatment of mechanical mixtures of the Nb or Mo precursor compounds with activated carbon, in a molar ratio 1:3, under a 100 ml/min flow of H2 and heating at a rate of 3 ºC/min up to 700-800 ºC. The solid products were characterized by X-ray diffraction (XRD), BET specific surface areas (SSA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and finally were catalytically evaluated in the hydrodesulfurization (HDS) of thiophene at atmospheric pressure and 350 ºC. From XRD and XPS results it is concluded that, under the employed experimental conditions, Nb and Mo nitrides and carbides could be synthesized with the exception of the mechanical mixture of activated carbon and the niobium precursor; SSA values were in the range 10 - 35 m2/g for nitrides and carbides prepared by direct nitriding and carbiding, and a strong influence of activated carbon residua in the areas of samples obtained by carboreduction of mechanical mixtures was evident. It was also observed that the higher the SSA, the higher the catalytic activity. Among all the synthesized solids, the molybdenum nitrides and carbides proved to be the more active catalysts in HDS.

The influence of CaO on the chemical of a flux of CaO-MnO-SiO₂ system with a constant MnO/SiO₂ relation

En el presente trabajo se aborda el aumento del índice de basicidad de un fundente en su estado líquido, representado por el sistema ternario de óxidos MnO-SiO2-CaO. El incremento del índice de basicidad se realiza mediante la adición de CaO, manteniendo constante la relación porcentual MnO/SiO2 del sistema, con vistas a evaluar el comportamiento de la actividad química y su efecto sobre la composición química resultante del metal depositado por soldadura. Como resultado se logra intensificar la transferencia del manganeso al metal depositado, a la vez que se atenúa la del silicio, el azufre, el fósforo y el carbono.

This study concerns the increase in the basicity index of a flux in liquid state, represented by the ternary system of MnO-SiO2- CaO oxides. The increase of the basicity index is achieved through the addition of CaO, keeping constant the MnO/SiO2 percentage relation of the system, in order to evaluate the behaviour of the chemical activity and its effect on the chemical composition resulting from the metal deposited by welding. Results show that it is possible to intensify the transfer of manganese to the deposited metal and, at the same time, reduce the transfer of silicon, sulfur, phosphorus and carbon.