Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

Bajo El Lema de La Excelencia

Caracterización físico-química y cerámica de hidroxiapatitas producidas por distintos métodos de síntesis (Parte I)

La hidroxiapatita (HA) sintética se ha convertido en un biomaterial con buenas perspectivas de aplicación en medicina, debido a que es semejante a la HA del tejido óseo de los vertebrados y puede responder adecuadamente a su aplicación como bioimplante. En este trabajo se procedió a la caracterización físico-química y cerámica de tres muestras de HA, una no comercial sintetizada por precipitación en fase acuosa (HA1), y dos productos comerciales, sintetizados, respectivamente, por el método hidrotérmico (HA2) y por atomización a alta temperatura (HA3). La caracterización de las muestras se realizó mediante determinaciones de densidad, tamaño de partícula, superficie específica, análisis químico, espectrometría de absorción en el infrarrojo (FTIR), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (MET) y análisis termogravimétrico (ATG). De los resultados se evidencia que la HA1 presenta baja densidad (2,69 g/cm³) en comparación con el valor referencial (3,16 g/cm³), se observan partículas de tamaño nanométrico con alta superficie específica (83,0 m²/g), además de agua e iones carbonato adsorbidos y baja cristalinidad. Los productos comerciales HA2 y HA3 presentan densidades comparables con el valor teórico (3,11 g/cm³ y 3,16 g/cm³, respectivamente), partículas de tamaño micrométrico, menor superficie específica, alta cristalinidad y morfología con porosidad y rugosidad superficial en comparación con la HA1

Synthetic hydroxyapatite (HA) has become an outstanding biomaterial in medicine because it is similar to the HA from vertebrates bone tissues and it reacts positively to its application as a bioimplant. In this research, three HA samples were chemical, physical and ceramics characterized, a non commercial one synthesized by aqueous precipitation method (HA1), and two commercial products, synthesized by hydrothermal method (HA2) and spray pyrolysis (HA3), respectively. Sample characterization was performed by density measurements, particle size, specific surface, chemical analysis, FTIR spectrometry, X-ray diffraction (DRX), scanning electro microscope (SEM); transmission electro microscopy (TEM) and thermogravimetric analysis (TGA). Results showed that HA1 exhibit low density (2,69 g/cm³) in comparison with theoretical value (3,16 g/cm³), nanometric particles, high specific surface area (83,0m²/g), water and adsorbed carbonate ions as well as low crystallinity. Commercial products HA2 and HA3 show densities compared with standard values (3,11 g/cm³ y 3,16 g/cm³, respectively), micrometric particles, lower specific surface, high crystallinity and porous morphology as well as rougher surface than HA1

Efecto de la presión transmembrana y velocidad tangencial sobre los cambios en el flujo de permeado y turbidez del jugo de mango (Mangifera indica L) microfiltrado

El aumento de la demanda de alimentos, con mínimo proceso por parte de los consumidores, los cuales se encuentren libre de aditivos y se mantengan estables durante el almacenamiento, sugiere la necesidad de explorar otros tratamientos físicos como posibles alternativas para los procesos de calor. La microfiltración tangencial (MFT) es un proceso no térmico que se utiliza para clarificar jugos o bebidas elaborados a partir de frutas. Sin embargo, estos sistemas presentan problemas por el decrecimiento del flujo de permeado (Jp) con la consecuencia inmediata de la disminución progresiva del permeado, afectando el rendimiento a nivel industrial. En esta investigación se analizó el efecto de la presión transmembrana (PTM) y velocidad tangencial en un sistema piloto, con membranas de Polivinildenedifloride (PVDF) y diámetro de poro de 0,22 μm, para detectar los cambios en el Jp y la turbidez del jugo de mango clarificado. El jugo clarificado se circuló por el sistema a PTM de 0,5; 0,8 y 1,1 *10(5) Pa y velocidad tangencial de 4; 5 y 6 m/s. El ensayo fue montado bajo un diseño factorial 32. La velocidad tangencial, incrementó linealmente el Jp y disminuyó valores de turbidez en el permeado del jugo de mango, mientras que la PTM presentó un efecto lineal, aumentando el Jp y disminuyendo la turbidez

Increased demand for food with minimal processing by consumers, which are free of additives and remain stable during storage, suggesting the need to explore other physical treatments as alternatives to heating processes. The tangential microfiltration (MFT) is a non-thermal process used to clarify juices or drinks made from fruit. However, these systems present problems for the decrease in permeate flux (Jp) with the immediate consequence of the progressive decrease of the permeate, affecting industrial performance. In this study we examined the effect of transmembrane pressure (TMP) and tangential velocity in a pilot system with Polivinildenedifloride membranes (PVDF) and pore diameter of 0.22 microns, to detect changes in turbidity and Jp clarified mango juice. The clarified juice was circulated through the system at TMP of 0.5, 0.8 and 1.1 * 10(5) Pa and tangential velocity of 4, 5 and 6 m/s. The trial was mounted under a factorial design 32. Tangential speed, increased and decreased linearly Jp turbidity values in the permeate of mango juice, while the TMP had a linear effect, increasing and decreasing the turbidity Jp

Modelo de gestión para tutorías de pasantías industriales mediante tic

El presente trabajo describe la metodología desarrollada y resultados obtenidos en la tutoría académica realizada para las pasantías nacionales e internacionales de estudiantes de Ingeniería de Producción de la Universidad Simón Bolívar (Caracas, Venezuela). La cual tiene como finalidad ensayar nuevas estrategias, basadas en las tecnologías de información y comunicación (TIC), que faciliten realizar las pasantías industriales concentrando los esfuerzos en las actividades que agregan valor, a la par que se reduce o elimina el tiempo perdido de profesores y estudiantes, incrementando la productividad y concentrándose en resultados tangibles. Los métodos utilizados mediante TIC garantizan el adecuado seguimiento, calidad y excelencia académica que se persigue en los programas de la Universidad. Los instrumentos incluyen reuniones por videoconferencia, correo electrónico, documentos digitales, recursos electrónicos bibliográficos y hemerográficos, mapas satelitales, herramientas para programación de actividades y conversión de hora. El modelo descrito en este trabajo ha mostrado ser efectivo para tutorías con decenas de pasantes simultáneos en el ámbito nacional y con pasantías internacionales en industrias de alta tecnología de América, Europa y Oceanía. Entre los resultados está una profunda comunicación tutor-estudiante, asesoría continua, eliminación de actividades que no agregan valor y más efectivo uso del tiempo, lo cual ha redundado en incrementos sustanciales de productividad para el profesor y los estudiantes. Finalmente, se concluye en la bondad del modelo para incrementar el rendimiento y alcance de profesores y alumnos en actividades de pasantías alrededor del mundo, lográndose la reducción o eliminación de actividades superfluas, permitiendo a los autores y tutores de las pasantías concentrarse en las actividades medulares que contribuyen a la calidad del producto final

The paper presented herein describes the methodology developed, and the results obtained, in the academic mentorship performed for national and international internships of the students of Production Engineering from Simon Bolivar University ends of testing new strategies to carry out industrial internships, concentrating efforts in the activities that add value and, at the same time, reduce or eliminate the time wasted by professors and students- thus incrementing productivity and concentrating on tangible results. The methods practiced using ICT ensure a proper follow-up, as well as the academic excellence and quality that define the Universitys programs. The tools include videoconferencing, e-mail, digital documents, electronic bibliographical and periodical resources, satellite maps, scheduling tools and time conversion. The model described in this paper has proven to be effective for mentorships with dozens of simultaneous interns in the national scene and with international internships in high-tech industries in the Americas, Europe, and Oceania. Among the results is a profound mentor-student communication, continuous assessment, elimination of activities that do not add value, and a more effective use of time - which has redounded in substantial increases in productivity for the professor and the students. Finally, the paper concludes with the models effectiveness to increase the performance and reach of the professors and students in internship activities around the world, achieving the reduction or elimination of superfluous activities, thus allowing them to concentrate on the backbone activities that contribute quality to the final product

Evaluación del riesgo de eutrofización del embalse monaicito-piedra azul, estado Trujillo, Venezuela

Se presenta la evaluación del riesgo de eutrofización del Embalse Monaicito-Piedra Azul ubicado en el estado Trujillo, Venezuela, mediante la implementación del modelo matemático simplificado para la evaluación de estados tróficos y el manejo de macronutrientes en lagos/embalses cálidos tropicales (LACAT), desarrollado por el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). Como fuentes de fósforo fueron consideradas y cuantificadas las aguas residuales de los centros poblados establecidos en la cuenca, los desechos sólidos de origen municipal y los provenientes de la población dispersa, el estiércol de los animales (vacunos y equinos), la escorrentía superficial y la biomasa en el área de inundación. Los resultados obtenidos muestran que para la fase de llenado del embalse es conveniente deforestar, al menos, el 25% de la biomasa en el área de inundación. Durante la fase de operación se demuestra un cambio en la condición trófica del embalse a partir del año 20 del horizonte del proyecto, de mesotrófico a eutrófico, debido a la acumulación de fósforo en el embalse. Como resultado de lo anterior la magnitud del riesgo de eutrofización fue cuantificada como leve (-1) hasta el año 20, y luego como significativa (-2). Entre las conclusiones y recomendaciones destacan la necesidad de evitar la acumulación de fósforo en el embalse, mediante la implementación de sistemas de depuración de aguas residuales que contemplen remoción de fósforo y de sistemas integrados para el manejo de los desechos sólidos y los efluentes líquidos en las actividades agropecuarias de la cuenca

The assessment of eutrophication risk of the Monaicito - Piedra Azul water reservoir located in Trujillo State, Venezuela, is presented through the implementation of the simplified mathematical model for evaluation of trophic status and management of macronutrients in tropical warm lakes / reservoirs (LACAT), developed by the Pan American Center for Sanitary Engineering and Environmental Sciences (CEPIS). As sources of phosphorus, it was considered and quantified wastewater from country towns established in the basin, solid wastes from municipal concentrated and scattered population, animal manure (cows and horses), surface runoff and biomass in the flood area. The results show that, for the filling stage of the reservoir, it is desirable to deforest, at least, 25 % of the biomass in the flood area. During the operation phase, it is demonstrated a change in the trophic status of the reservoir from mesotrophic to eutrophic, beginning the year 20 of the project horizon, due to the accumulation of phosphorus in the reservoir. As a result of the foregoing, the magnitude of the eutrophication risk was quantified as slight (- 1) until year 20 of operation, and then as significant (- 2). The conclusions and recommendations include the need to avoid accumulation of phosphorus in the reservoir, through the implementation of sewage systems covering removal of phosphorus and integrated systems for the management of solid waste and liquid effluents in the agricultural activities of the basin

Evaluación del concreto con bajas relaciones agua/cemento y agregados calizos de alta absorción

El concreto es un material compuesto cuyo desempeño depende fundamentalmente de las propiedades de la matriz de la pasta de cemento y de las partículas de roca que se agregan a ésta. Se ha comprobado que la calidad de la pasta de cemento se hace mayor si se utilizan bajas relaciones entre el agua y el cemento, y que las propiedades de los agregados dependen principalmente del tipo de roca y de la forma de las partículas. El objetivo del estudio que se reporta fue determinar el límite de resistencia que se puede obtener en concretos fabricados con un tipo específico de agregados calizos triturados de alta absorción. Se probaron concretos fabricados en laboratorio con seis relaciones agua/cemento y dos tamaños de agregado grueso. Se concluyó que es posible diseñar con los agregados estudiados concretos de fc de hasta 500 kg/cm2

Concrete is a composite material that depends mainly on the properties of the cement paste matrix and on the stone particles that are aggregated to the paste. It has been proved that the quality of the cement paste is improved if low water/ cement ratios are employed, and that the aggregate properties depend mainly on the type of rock and the particle shape of them. The aim of this study was to determine the compressive strength limit that can be obtained from concrete involving a specific type of crushed limestone aggregate of high absorption. Testing of concrete specimens involved six water/cement ratios and two sizes of coarse aggregate. It was concluded that it is possible to design concrete elements of fc up to 500 kg/cm2 with the aggregate studied

Optimización multiobjetivo -multidisciplinario del diseño de estructuras usando colonias de enjambres dinámicos

El diseño de estructuras en la actualidad debe ser visto no sólo como el resultado de una sola disciplina, como lo es la Ingeniería Estructural, sino como la interacción entre varias disciplinas que se relacionan entre sí para aprovechar mejor los recursos disponibles y proporcionar diseños que, sin dejar de ser seguros, sean globalmente más cónsonos con el medio en que se encuentran. En este orden de ideas, en este trabajo se presenta y discute una metodología para el diseño multiobjetivo multidisciplinario de estructuras basado en paradigmas emergentes de la computación evolutiva como lo son los algoritmos basados en colonias de enjambres. Este tipo de algoritmos ha mostrado ser más eficientes y robustos en problemas no lineales y de objetivos contradictorios como los estudiados en este trabajo. En particular se estudia la optimización del diseño sismo resistente de una estructura y de su sistema de control asociado, de manera de optimizar las propiedades dinámicas de la estructura que permitan controlar y/o mejorar el desempeño de la misma ante solicitaciones sísmicas. A fin de demostrar la eficiencia de la herramienta desarrollada se presenta el diseño óptimo del sistema estructural/ sistema de control del modelo de un edificio de corte de tres pisos bajo varios escenarios de diseño, concluyéndose que el diseño integrado de ambas disciplinas es el más adecuado que aquel obtenido considerando cada disciplina por separado

The actual design of structures has to be seen not only as the result of a single discipline such as structural engineering, but the result of the interaction among concurrent disciplines which take advantage of available resources and obtain designs that are as safe as possible and also environmentally friendlier. In accordance with these ideas, in this work is presented and discussed a methodology to the multiobjective - multidisciplinary structural design of buildings based on an improved particle swarm optimization algorithm, which has proved to be more efficient and robust in nonlinear problems and when the optimization objectives are conflicted. In particular a structural earthquake resistance optimum design is carry out in conjunction with the optimum design of the active control system of the dynamical properties of the structure. A novel integrated optimization system was developed to solve this problem which is able to control and even improve the behavior of the structure under seismic excitations. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology, a structural model of a 3 story building is optimized under different objective cases, concluding that the integrated multiobjective/multidisciplinary optimization case is the most convenient and resource effective compared with those obtained for each discipline applied by it

Diseño y desarrollo de un módulo de recolección, almacenamiento y transmisión de datos a través de la red celular para contadores electrónicos monofásicos de energía eléctrica

Se presenta el diseño y desarrollo de un módulo concentrador de datos para contadores electrónicos de energía eléctrica, encargado de la recolección, almacenamiento y transmisión de datos a través de la red GSM. En la etapa de recolección se implementó el protocolo Modbus RTU sobre una interfaz física RS-485 para la lectura de los datos provenientes de los contadores de energía, estos datos son almacenados en una memoria de alta capacidad. Las variables guardadas en el concentrador son las siguientes: tensión, corriente, energía activa, energía reactiva, energía aparente, factor de potencia, dirección Modbus, serial del equipo, fecha y hora de la lectura. La transmisión de los datos se implementó a través de un módulo embebido para enviar la información vía GPRS con protocolo TCP/IP sobre la red GSM a una interfaz de prueba. Estos sistemas de medición remota han tomado un gran auge en los últimos años y su implementación representa un ahorro significativo para las empresas de servicio, sean de gas, agua o de energía eléctrica, ya que colaboran en la recolección de información de cada medidor y permiten conocer al consumidor y a las empresas de servicio las irregularidades presentes en la red, permitiendo así que las empresas tomen las acciones correctivas y/o preventivas para prestar un servicio de calidad. La implementación de este tipo de desarrollos en Venezuela es de gran importancia para el impulso tecnológico nacional

This paper presents the design and development of a concentrator for electronic electric power meters, responsible for collecting, storing and transmitting data through GSM (Global System for Mobile communication) network. In the collection phase the Modbus RTU protocol was implemented on a physical interface RS-485 to read data from the meters and store it in a high capacity memory. The variables stored in the concentrator are as follows: voltage, current, active power, reactive power, apparent power, power factor, Modbus address, equipment serial number, time and date of reading. The data transmission was implemented through an embedded module to send the information via GPRS with TCP/ IP protocol over GSM network to a test interface. This kind of remote measurement systems have been gaining much attention lately and its implementation represents a significant cost reduction for utility companies whether gas, water or electricity, since they provide information from each energy meter, to the consumer and utilities to let them notice irregularities in the network and so taking corrective and/or preventive actions in order to provide a quality service. The implementation of such kind of technology in Venezuela is of great importance to the national development

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ESPECTRÓMETRO MÖSSBAUER DE ⁵⁷Fe PARA ESTUDIOS EN FÍSICA DE SUPERFICIES

In this work we describe the design and construction of a Mössbauer spectrometer based in the use of a Channel Electron Multiplier to detect the electrons emitted as a consequence of the resonant nuclear absorption of γ-Rays by 57Fe containing samples. The main resonant signals being detected are the Fe(K), Fe(L) and Fe(M) conversion electrons as well as the Fe(KLM), Fe(KLL) and Fe(LMM) Auger electrons. The design is compact since all the components of the spectrometer are mounted into a single flange, so it can be easily installed in any conventional vacuum chamber dedicated to the study of surfaces. Its performance was tested by acquiring Mössbauer spectra from a pure iron metal sheet and from an iron metal thin film deposited onto a stainless steel plate

En el presente trabajo se describe el diseño y construcción de un espectrómetro Mössbauer basado en el uso de un multiplicador de electrones tipo canal para detectar los electrones emitidos como consecuencia de la absorción resonante de Rayos γ por muestras que contengan el isótopo 57Fe. Las principales señales resonantes que se detectan son las de electrones de conversión Fe(K), Fe(L) y Fe(M), así como las de electrones Auger Fe(KLM), Fe(KLL) y Fe(LMM). El diseño es compacto ya que todos los componentes del espectrómetro están montados en una sola brida, la cual puede ser fácilmente instalada en cualquier cámara de vacío convencional dedicada al estudio de superficies. Se probó su desempeño mediante la adquisición de espectros Mössbauer de una lámina de hierro metálico puro y de una película delgada de hierro metálico depositada sobre una placa de acero inoxidable

Efecto del Ta en la aleación Ti-6Al-4V tratada térmicamente

El desarrollo de la aleación Ti-6Al-4V ha permitido diversificar sus aplicaciones, entre las cuales destaca su uso como biomaterial en la fabricación de implantes médicos debido a que presentan excelentes propiedades mecánicas, alta resistencia a la corrosión y buena biocompatibilidad. Mediante este estudio se siguen los cambios microestructurales y las variaciones de dureza Vickers (HV) en una aleación Ti-6Al-4V con diferentes contenidos de Ta (4,8; 7,2 y 15,8 %). Dichas aleaciones fueron obtenidas por refusión en un horno de arco eléctrico y, posteriormente, sometidas a un tratamiento térmico a 850 °C durante una hora y luego enfriadas al aire. La caracterización microestructural se realizó mediante las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Espectroscopía de Rayos X por Dispersión de Energía (EDS) y Difracción de Rayos X (DRX). Las adiciones de Ta y el tratamiento térmico aplicado promovieron cambios en la microestructura bifásica α+β típica de estas aleaciones, controlando el crecimiento de la fase α acicular (en tamaño, grosor y orientación) a expensas de la fase β, así como las cantidades respectivas de las fases presentes. Se observó que la dureza de la aleación aumenta inicialmente con el contenido de Ta, luego disminuye debido tanto al menor tamaño y grosor de la fase α acicular (hcp) como al incremento simultáneo de la proporción de la fase β (bcc)

The development of the Ti-6Al-4V alloy has widened its range of potential applications, with biomaterial medical implants standing out due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility. The present study follows the microstructural changes and variations in Vickers hardness (VH) in a Ti-6Al-4V alloy with varying contents of Ta (4.8, 7.2 and 15.8 %). The aforementioned alloys were obtained by refusion in an electric arc furnace and were subject to a subsequent heat treatment at 850 °C for one hour, and then cooled by air. The microstructural characterization was performed via Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD). Additions of Ta coupled with the application of the heat treatment fostered changes in the α+β two-phase microstructure typical of these alloys, controlling both the growth of the acicular α phase (regarding size, thickness and orientation) at the expense of the β phase and the respective amounts of the present phases. An initial increase in alloy hardness as function of Ta content was observed, followed by a decrease in hardness as a result of both the smaller size and thickness of the acicular α phase (hcp) and the simultaneous increase in the proportion of the of the β phase (bcc)

Uso de la resonancia paramagnética electrónica en el estudio de catalizadores a base de vanadio: hidrotratamiento catalítico

Se ha empleado la Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE) como herramienta para establecer ciertos detalles estructurales que inciden en la actividad de los sistemas catalíticos, proporcionando información sobre el estado de oxidación de los centros metálicos constituyentes de los sistemas catalíticos, el efecto del soporte y los diferentes cambios que pudieran generarse durante los ensayos catalíticos, en sistemas nanoestructurados a base de vanadio, preparados a partir de una nueva ruta de síntesis. Estos catalizadores han sido soportados sobre carbón activado, γ-alúmina, sílice y titania. También se prepararon sistemas bimetálicos de NiV/C y VMo/C. Los catalizadores fueron evaluados en reacciones de hidrotratamiento catalítico (HDS, HYD y HDN). A partir de ésta técnica, se determinó la presencia de V4+ en los sistemas oxídicos, que podría estar distribuido como especies mononucleares o formando clusters metálicos, dependiendo del soporte. Adicionalmente, se evidenció la modificación del entorno químico de las especies metálicas de vanadio, al ser expuestos los catalizadores al ambiente de reacción. Los sistemas soportados sobre carbón no mostraron, en general, un comportamiento paramagnético relevante relacionado con la fase metálica, pero se pudo apreciar la formación de radicales libres estabilizados en los diferentes carbones estudiados. Se sugiere que pudiera existir una relación entre la cantidad de especies paramagnéticas generadas en el soporte al realizar la síntesis de los catalizadores y la respuesta catalítica, encontrándose que estos desfavorecerían la actividad de los catalizadores

Electron Paramagnetic Resonance (EPR) is a sensitive spectroscopic method for the determination of the geometric and electronic structure, the dynamics and the spatial distribution of paramagnetic species in catalytic systems, respecting to the oxidation state, support effects and changes in the surface catalytic after reaction. This technique had been employed in order to study a new synthesis route to prepared vanadium nanoparticles catalyst supported on activated carbon, γ-alumina, silica and titania. The bimetallic systems: NiV/C y VMo/C also we prepared. The catalysts were tested in Hydrotreating reactions (HDS, HYD, and HDN). EPR measurements shows the presence of V4+ species on the oxides supports, it can be found as isolated species or clusters, being depending of the support used. Moreover, the EPR study shows the chemical environment changes around the metallic particles after HDS, HYD and HDN reactions. Not signal related with V4+ species were found when the support was carbon, but an increase in the dangling bonds was find. It was proposed that this paramagnetic species could be related with the catalytic activities in the Hydrotreating reactions studies, decreasing its behavior catalytic