Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Development of a model to predict the durability of reinforced concrete structures in marine environment

This paper proposes a model that enable to estimate the durability of reinforced concrete structures exposed to marine environment. To that effect, different models proposed by the literature were used, where the diffusion coefficient is function of the concentration, departing of the fact that the transfer process of the chloride ions is controlled by purely diffusion flow. A total of 44 concrete nucleus served as base for this research. Thus, the results of chloride ions contamination determined in different elements of the General Rafael Urdaneta Bridge (PGRU) were used. The PGRU, a 39 year structure, is located front Caribbean Sea with a very aggresive environmental condition. The results indicate that it does not exist an unique model that is applied to all the evaluated structure, for the valuation criteria assumed in the selection of the models, but, as a rule depend on the quality of the concrete (equal model for a same element). However, the Hall´s model was the one which fit better to the results (70% of the cases).

Este trabajo tiene como finalidad proponer un modelo que permita estimar la durabilidad de estructuras de concreto armado expuestas a un ambiente marino. A tal efecto, se utilizaron diferentes modelos propuestos por la literatura, donde el coeficiente de difusión es función de la concentración, partiendo de que el proceso de transferencia de los iones cloruro es controlado por un flujo puramente difusional. Un total de 44 núcleos de concreto sirvieron como base para esta investigación. Así, se utilizaron los resultados de contaminación de iones cloruro determinados en diferentes elementos del Puente General Rafael Urdaneta (PGRU), estructura de concreto de 39 años en servicio. El PGRU se encuentra frente al Mar Caribe con condiciones ambientales marinas agresivas. Los resultados indican que no existe un modelo único que se aplique a toda la estructura evaluada, para los criterios de valoración asumidos en la selección de los modelos, sino que, en general dependen de la calidad del concreto (igual modelo para un mismo elemento). Sin embargo, fue el modelo de Hall el que mostró el mejor ajuste a los resultados (70% de los casos). Además se observó que la calidad del concreto tiene un marcado efecto sobre la difusión del ión cloruro y que en general el coeficiente de difusión se ve más afectado por agentes externos que por la variación de la concentración dentro del concreto.

Comparative evaluation of SO₂ in less favorable wind direction from a thermal power plant

There is a thermal power plant located at Maracaibo State of Zulia, Venezuela. This plant represents an important source of sulphur dioxide emissions in the zone because of combustion of fuel oil. The SO2 emissions from the chimneys are dispersed into atmosphere, generating high levels of SO2 in the areas near to the plant that surpassed the limits for air quality.This work analyzes the distribution of SO2 concentration toward the northen zone of the plant and in the less favorable wind direction. For the experiment, samples were collected by absorption through the RAC 5 system (model all weather shelter). For computational purposes the atmospheric dispersion models presented by Briggs and Pasquill-Gifford were applied. To apply the model hourly values of meteorological conditions were recorded at Maracaibo such as: wind speed, wind direction, cloudiness, insolation and temperature during December 2000 and January 2001. The results indicated that the Briggs model for urban dispersion fit quite well experimental values from the sampling zone, which takes into account local meteorological conditions and data from the pollution source.

En la zona urbana de la ciudad de Maracaibo existe una planta termoeléctrica, la cual es una fuente de contaminación atmosférica, produce entre otros poluentes, Dióxido de Azufre (SO2) formado de la combustión de los componentes fósiles utilizados. Estas emisiones se dispersan en la atmósfera, encontrándose concentraciones en diferentes puntos que inclusive pueden sobrepasar estándares legales de calidad de aire. En este trabajo de investigación se analiza la distribución de las concentraciones del SO2, hacia la zona norte de la planta termoeléctrica y en la dirección menos preferencial de los vientos. A nivel experimental las muestras fueron recolectadas por absorción a través del sistema RAC 5 modelo all weather shelter, mientras a nivel computacional se aplicaron los modelos de dispersión atmosféricos de Briggs y Pasquill-Gifford. Para la aplicación de los modelos se determinaron datos horarios de las condiciones metereologicas de la ciudad de Maracaibo tales como: velocidad del viento, dirección del viento, nubosidad, insolación y temperatura de los días de muestreo del mes de Diciembre de 2000 y Enero de 2001, al igual que los datos de la planta termoeléctrica tales como: tasa de emisión, altura física de la chimenea, diámetro de la chimenea, y temperatura de salida de los gases. El modelo de Briggs par la dispersión urbana ofreció la mejor aproximación con los valores experimentales medidos en la zona de muestreo teniendo en cuenta condiciones metereologicas locales y datos de la fuente puntual.

Effluent polishing of the stabilization ponds at the University of Zulia through rock filter

Stabilization ponds represent an efficient alternative for the treatment of wastewater; however, the main disadvantage to them is the high concentration of solids in the effluent, which makes improving this effluent a necessary step to take. The objective of this research was been to analyze the efficiency of the rock filter as a system of treatment for improving the quality of the effluents at the stabilization lagoons of the University of Zulia by evaluating physical, chemical and bacteriological parameters. To achieve this, it was necessary to observe the stone segment of the ponds, which was 0.8 m. High, and had stones of 2.5 cm. in diameter. Hydraulic charges were used at 0.75 and 0.5 m³/m³d, for a period of six weeks each. The largest removals were achieved when using the hydraulic charge at 0.5 m³/m³d, as follows: 80% turbidity removal, 81% apparent color, 69% COD, 74% BOD, 88% SST, 89% SSV, 92.1% TC and 85.6% FC.

Las lagunas de estabilización representan una alternativa eficiente en el tratamiento de las aguas residuales, sin embargo su principal desventaja es la alta concentración de sólidos en el efluente, por lo que se hace necesario mejorar la calidad del mismo. El objetivo de este trabajo consistió en estudiar la eficiencia del filtro rocoso como sistema de tratamiento para mejorar la calidad del efluente de las lagunas de estabilización de la Universidad del Zulia, evaluando parámetros físico-químicos y bacteriológicos. Para cumplir este objetivo se evaluó el comportamiento de un lecho rocoso de 0,8 m de altura constituido por piedras tipo granzoncillo con un diámetro promedio de 2,5 cm. Se utilizaron cargas hidráulicas iguales a 0,75 y 0,50 m³/m³d durante un período de seis semanas cada una. Las mayores remociones se lograron para la carga hidráulica de 0,50 m³/m³d: 80% de remoción para la turbidez, 81% para el color aparente, 69% para la DQO, 74% para la DBO, 88% para los SST, 89% para los SSV, 92,1% y 85,6% para los CT y CF respectivamente.

Kinetic of copper-sulfate pentahydrate production from scrap copper

The industrial production of copper sulfate pentahydrate (CuSO4.5H2O), from scrap copper and airy sulfuric acid, requires knowledge of the reaction kinetics for analysis and development. The experimental work was intended to determine the effects of different conditions (temperature, pressure, and airflow rate) on the conversion of sulfuric acid with time. A 4-liters stainless steel cylinder reactor was fabricated for this purpose. The feed was scrap copper, a 1.35 M sulfuric acid solution, and airflow supplied at the bottom of the reactor. Sample analysis by titration during the experimental trials allowed the determination of the reaction course until the liquid solution is about 2% weight sulfuric acid. Results suggest that the process is controlled by dilution of oxygen from the air bubble/liquid interphase to the liquid solution. For the experimental conditions used in this work, the recommended model kinetics is , where a g is the gas bubble/liquid interfacial area per unit volume of liquid free of bubbles, kL the oxygen mass transfer coefficient, and H is the Henry constant. Values of a g kL increase with airflow rate due to the increase in a g.

Para mejorar la producción industrial de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O), a partir de chatarra de cobre y ácido sulfúrico aireado, es aconsejable conocer la cinética de la reacción. La metodología usada consistió en determinar el efecto de diferentes condiciones de temperatura, presión y caudal de aire sobre la variación de la conversión del ácido sulfúrico con el tiempo. Para ello se construyó un reactor cilíndrico de 4 litros. La alimentación consistió en chatarra de cobre, ácido sulfúrico y una corriente de aire añadida por el fondo del reactor. Se recogieron muestras y analizaron por titulación durante el transcurso de la reacción hasta que la solución alcanza aproximadamente un 2% en peso de ácido sulfúrico. Los resultados experimentales indican que el proceso es controlado por la difusión del oxígeno del aire desde la interfase burbujas/líquido a la solución líquida. A las condiciones experimentales empleadas, la ecuación de velocidad recomendada es dada por donde a g es el área interfacial burbujas/líquido por unidad de volumen líquido libre de burbujas, kL el coeficiente de transferencia de masa del oxígeno, y H la constante de la ley de Henry. Los valores del producto a g kL aumentan con el flujo de aire debido al incremento en el área a g.

Analysis of the products resulting from the electrocatalytic oxidation of ethylene on Ru / Pt electrodes

Electrolyses of solutions of phosphoric acid 0,5 M saturated with ethylene was carried out by means of the application of potentials programmed to underpotentially deposited monolayer of Ru on a Pt electrodes (upd). The covered (theta) of Ru (upd) at Pt was 0,5. Chromatographic analysis of the electrolytic solutions show as majority product the CO2 (58,15%), and other products like CH3CH2OH (13,84%), CH3COOH (19,41%), CH3OH (4,63%), in smaller proportion HCHO, CH3COCH3, HCOOH and non identified appearances. A program of three steps was used as electrochemical method and the results show that the applied potentials and the covered of the adátomos of Ru were decisive for the selectivity of the products obtained to temperature of 22°C and ambient pressure.

Las electrólisis de soluciones de ácido fosfórico 0,5 M saturadas con etileno fueron realizadas mediante la aplicación de potenciales programados a electrodos de Pt modificados por depósitos a subpotencial (dsp) de adátomos de Ru. El recubrimiento (teta) de Ru (dsp) sobre Pt utilizado fue de 0,5. Los análisis de las soluciones electrolíticas por cromatografía de gases muestran como producto mayoritario el CO2 (58,15%), y otros productos como CH3CH2OH (13,84%), CH3COOH (19,41%), CH3OH (4,63%), en menor proporción HCHO, CH3COCH3, HCOOH y trazas no identificadas. Un programa de tres pasos se utiliza como método electroquímico y los resultados muestran que los potenciales aplicados y el recubrimiento de los adátomos de Ru son determinantes para la selectividad de los productos obtenidos a temperatura de 22°C y presión ambiente.

Kinetics and mechanism of the oxidative dehydrogenation of n-butane over a SiO₂-supported VMgO catalyst

An experimental study, and the corrresponding simulation, for the oxidative dehydrogenation of n-butane over a SiO2(30 wt%)-supported VMgO catalyst (with a Mg/V atomic ratio of 4 and a surface area, S BET, of 73 m²/g) is presented. Experimental data were obtained using a packed bed quartz tubular reactor operating under steady-state conditions, isothermal, and uniform flow conditions, varying the temperature within the range of 475-550°C, the contact time from 10 to 60 g cat/(mol n-butane/h), the inlet molar fraction of n-butane from 2 to 8% and that of oxygen from 8 to 20%. The proposed model is based on a sound reaction scheme, with kinetics expression derived using the redox mechanism of Mars-Van Krevelen. The best fitting was obtained with a correlation coefficient of 0.8715 and a variance of 1.33 x10-3.

En este trabajo se presenta el estudio experimental y la simulación de la deshidrogenación oxidativa de n-butano sobre un catalizador de V-Mg-O/SiO2 (30% en peso), con una relación atómica Mg/V = 4 y un área superficial S BET = 73 m²/g. Los datos experimentales fueron obtenidos en un reactor de cuarzo empacado, operado en forma isotérmica y en estado estacionario, variando la temperatura de reacción entre 475 y 550°C, el tiempo de contacto entre 10 y 60 g cat/(mol n-butano/h), la fracción molar de n-butano alimentado entre el 2 y 8%, y la de oxígeno entre el 8 y el 20%. El modelo propuesto está basado en un esquema operativo de reacciones razonable, con expresiones cinéticas derivadas del mecanismo redox de Mars-Van Krevelen. El mejor ajuste obtenido presenta un coeficiente de correlación de 0.8715 con una varianza de 1.33 x 10-03.

Lightning activities in Venezuela using the Lightning Imaging Sensor of TRMM NASA project

In this work, handlings of the NASA LIS data were presented, to establish the lightning activities in Venezuela, between years 1998 and 2002.The main objective is to obtain the most relevant data, discerning by geopolitical State and month along the year. With this processing, is possible to show the geographical areas with the highest lightning activity and the variation of this characteristic with the months along the years considered. This information is very important to engineers and Scientifics to know the most recent data of the lightning by Venezuelan Regions and specifically for high risk zones, like that involved in oil exploration and production facilities. Finally, an iso-keraunic map, was obtained.

En el presente trabajo, se realiza un manejo de la data obtenida por el sistema de "Lightning Imaging Sensor" (LIS) que posee la NASA, aplicada al caso particular de Venezuela. El objetivo es extraer las características más relevantes de la actividad de rayos entre los años 1998 y 2002, discreteando y presentando la data por Estado geopolítico y mes a lo largo del año. En función de esta data, se buscan establecer aquellas ubicaciones geográficas que poseen mayor actividad y particularizar su comportamiento en función de los meses y años en los que se dispone de información. La idea final es que los resultados obtenidos sirvan a ingenieros y científicos en general, para conocer la actividad de rayos por. regiones en Venezuela y con ella, realizar consideraciones generales en el diseño de instalaciones de alto riesgo ubicadas en estas zonas, haciendo especial énfasis en aquellas relacionadas con la exploración y explotación petrolera. Al final se presenta un mapa isoceraúnico actualizado a los últimos cinco años de datos disponibles.

Digital processing of geoelectrics data using the ridge regression in the parroquia Coquivacoa of the municipio Maracaibo, estate of Zulia

The main objective in the present investigation is to apply a statistical analysis of geoelectric field data, based on the Ridge Regression method during the processing phase of vertical electric profile. These data were collected during the field acquisition phase applying the Schlumberger configuration, in the Parroquia Coquivacoa of the Municipio Maracaibo, State of Zulia. Then, the data were processed using the Ghosh method applying lineal models in apparent resistivity curves. This statistical analysis generates such variables as the half error and the residual variance, among other, which indicate the deviations of the residual values, the estimate range and the data noise level. This noise level is defined en 5%, as a product of the relationship between the half percentage error and the standard deviation, which allows guaranteeing confident levels in the interpretation phase of the geoelectric profiles. From the interpretation phase the presence of salt water aquifer al 30 m of depth, with a flow rate of 25 lt/seg is inferred for the studied area.

El presente Trabajo de Investigación, tiene como objetivo principal aplicar un análisis estadístico de datos geoeléctricos, basado en el método de Regresión Anidada, durante la fase de procesamiento en Sondeos Eléctricos Verticales. Estos datos fueron obtenidos durante la fase de adquisición aplicando la configuración tipo Schlumberger, en la Parroquia Coquivacoa del Municipio Maracaibo, del Estado Zulia, los cuales, fueron posteriormente procesados mediante el uso del método de Ghosh, aplicando modelos lineales de curvas de resistividad aparente. Este análisis estadístico, genera variables tales como el error medio y la varianza residual, entre otros, que indican la desviación de los residuales, el rango de estimación y el nivel de ruido en la data. Este ultimo quedo definido en 5%, producto de la relación entre el error medio porcentual y la desviación, lo cual permite garantizar niveles de confiabilidad en la fase de interpretación de los perfiles geoeléctricos. De esta última fase se infiere la presencia de acuíferos de agua salada, a 30m de profundidad, con un caudal de 25 lt/seg para el área estudiada.