Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Post-treatment of municipal wastewater for feeding to boilers using ionic exchange

The feasibility of the of ionic exchange process as treatment system of municipal wastewaters previously treated in a wastewater treatment plant, coming from the regions of Punta Cardón and Community Cardón, Punto Fijo, in the Falcon State, Venezuela, was studied with the purpose of produce water that fulfilled the physiochemical quality to be used in processes of vapor generation in a refinery. An experimental system composed by a cationic exchange with strongly acid resin (Amberlita IR-120) and anionic exchange with weakly basic resin (Amberlita IRA-68) were used. During the treatment, the following parameters were evaluated: conductivity, pH, alkalinity, total hardness (TD), dissolved total solids (DTS), calcium, magnesium, sodium, silica, chloride, bicarbonate and carbonate. The results demonstrated the technical feasibility of the ionic exchange process to treat municipal wastewater previously treated in a wastewater treatment plant to produce water that can be used as feeding to boilers of medium pressure. Total hardness valor was not appreciable after of treatment, while the valor of the ions Cl-, SO4=, SiO2, Na+, Ca+2, Mg+2 were lower that the tap water.

Se estudió la factibilidad del proceso de intercambio iónico como sistema de tratamiento de aguas municipales, previamente tratadas en una planta de tratamiento de aguas servidas, provenientes de las regiones de Punta Cardón y Comunidad Cardón de la población de Punto Fijo, en el estado Falcón, Venezuela; con la finalidad de producir aguas que cumplieran con la calidad fisicoquímica para ser utilizadas en procesos de generación de vapor en una refinería. Se utilizó un sistema experimental compuesto por un intercambiador catiónico con resina fuertemente ácida (Amberlita IR-120) y un intercambiador aniónico con resina débilmente básica (Amberlita IRA-68). Durante el tratamiento se evaluaron los siguientes parámetros: conductividad, pH, alcalinidad, dureza total (DT), sólidos disueltos totales (SDT). También se determinaron las concentraciones de los iones: calcio, magnesio, sodio, sílice, cloruro, bicarbonato y carbonato. Los resultados demostraron la factibilidad técnica del proceso de intercambio iónico para tratar aguas residuales municipales previamente tratadas y producir aguas que pueden ser utilizadas como alimentación a calderas de mediana presión. Después del tratamiento los valores de dureza fueron inapreciables, mientras que los valores de los iones (Cl-, SO4=, SiO2, Na+, Ca+2, Mg+2) fueron menores a los encontrados en agua potable.

Two new Smith predictor proposals for performance and robustness enhancement for systems with elevated time delay

This paper presents two new strategies, based on the Smith predictor, to control self-regulating systems with elevated deadtime. The first one uses two modifications done in previous works, one accelerates the regulatory response and the other improves the robustness maintaining a simple tuning, while the second one consists on the use of the sliding mode control to improve the systems robustness.

El artículo presenta dos nuevas estrategias de control para sistemas autorregulables con elevados tiempos muertos, ambas basadas en el predictor de Smith. La primera utiliza dos modificaciones realizadas en trabajos anteriores, una para acelerar la respuesta regulatoria y la otra para aumentar la robustez del sistema manteniendo un ajuste simple, mientras que la segunda consiste en el uso del control por modo deslizante como técnica para mejorar la robustez del sistema.

Robust filters for fault detection: An LMI control setting

Starting from the narrow relationship between robust filtering and the design of robust filters to fault detection, an approach for fault detection and diagnosis robust filter design in linear systems is presented. The method consists on transforming the problem of robust detection of faults in a problem of robust control based on Linear Matrix Inequalities (LMI). The transformation is obtained by means of the design of a dynamic system (post-filter), which is obtained through the synthesis of robust controllers based on LMI. Thus, performance index in H2, , and multi-objective criteria (H2/) can be obtained. This formulation allows the application of any technique of robust control based on LMIs, and the robust fault detection and isolation is guaranteed.

Se presenta un método para el diseño de filtros robustos para la detección y el diagnóstico de fallas en sistemas lineales a partir de un post-filtro, el cual se obtiene a través de la síntesis de controladores robustos basados en LMI. Mediante esta formulación, el problema de filtraje para la detección y separación de fallas se convierte en un problema de control óptimo en H2 y por realimentación dinámica de la salida medida, cuya solución resulta en la dinámica del post-filtro. La construcción del filtro de detección se realiza en dos etapas a objeto de procurar, con un solo sistema de filtraje, la detección y el aislamiento de múltiples fallas, en presencia de señales de perturbación e incertidumbres. La formulación permite la aplicación de cualquier técnica de control robusto basada en LMIs.

Genetics algorithms as a tuning tool for PID and sliding mode controllers

In this paper, the genetic algorithms are used as a searching tool of the tuning parameters of a controller. The algorithm works such a way that the new tunings improve the performance of the control system. Two studied cases are considered: the first case is the proportional-integral-derivative controller and the second study case is the sliding mode controller. The algorithms are applied from initial tunings, such as Ziegler and Nichols for the PID controller and the obtained from Camacho for sliding mode controller.

En este artículo los algoritmos genéticos se utilizan como una herramienta de búsqueda aleatoria de parámetros de sintonización de un controlador. El algoritmo funciona de tal manera que los nuevos parámetros de ajuste mejoran el desempeño del sistema de control. Dos casos de estudio son considerados: el primer caso es el controlador proporcional-integral-derivativo y el segundo caso de estudio es el controlador por modo deslizante. Los algoritmos son aplicados a partir de sintonizaciones iniciales, Ziegler y Nichols para la sintonización previa del PID, y las desarrolladas por Camacho para la sintonización inicial.

Multistep predictive controllers based on neural network

Although the potential for modeling dynamic systems, intrinsic in the recurrent neural network arquitectures is superior to the dynamic representational capabilities of the traditional feedfoward networks, they have not been widely used for model based control of nonlinear systems; possibly due the difficulties with the training algorithms. In this paper, we present a multi step nonlinear predictive controller, using recurrent neural networks trained with a new simplified algorithm, to model nonlinear multi step predictors. The proposed controller was then evaluated using it to control a rather difficult, highly nonlinear CSTR with a first order irreversible exothermic reaction. Its performance was satisfactory in the whole range of operation, and considerably better than the one obtained with the same predictive controller structure but using as a model, for the multi step prediction, the traditional concatenated sequence of one step ahead prediction static feedfoward networks. Based on the simulation results, we also present an analysis of the effects pf penalizing the control actions on their deviations, on the closed loop steady state offsets, in the presence of imperfect predictors.

En el desarrollo de controladores basados en modelos se han propuesto varios esquemas que utilizan redes neuronales, en general del tipo feedfoward. En el presente trabajo se estudia el uso de redes neuronales recurrentes en el desarrollo de algoritmos de control predictivo de pasos múltiples y se presenta un algoritmo simplificado para su entrenamiento. El desempeño del controlador propuesto se evalúa aplicándolo al control de un reactor de mezcla completa con una reacción exotérmica irreversible de primer orden. El comportamiento del controlador propuesto resulto ser satisfactorio para todas las regiones de operación del reactor, y en todos los casos fue superior al obtenido usando redes neuronales feedfoward concatenadas como modelos predictivo. Basado en los resultados obtenidos de las simulaciones, se presenta además un análisis cualitativo de la presencia y de la magnitud de los errores en el estado estacionario cuando se utilizan controladores basados en modelos aproximados y se penalizan las acciones de control o su variación.

Design of two bearings with sealing system for the top roll shaft of sugar cane mill

The bronze bearings currently used in sugar cane mills undergo an excessive wear due to both, the extraneous matter entering in the bearing gap when the shaft lift by effect of cane passing through the mill and heating caused by failures in both the lubrication and the refrigeration systems. In order to solve this problems two bearing were designed: one cooled in the box and other cooled in the roofing tile, both using a sealing system. Finite Elements Analysis of the designs showed that they will have a good mechanical and thermal performance.

Las chumaceras de bronce utilizadas actualmente en los molinos de caña de azúcar presentan elevado desgaste debido, entre otros factores, a la materia extraña que ingresa en ella cuando el eje superior se eleva (flota) por efecto del colchón de caña que pasa entre las mazas y al sobrecalentamiento causado por fallas en los sistemas de lubricación y refrigeración. Con el objetivo de solucionar estos problemas dos diseños de chumaceras fueron realizados: uno con refrigeración en la caja y otro con refrigeración en la teja, ambos usando un sistema de sellado. Análisis por Elementos Finitos del comportamiento mecánico y térmico de los diseños garantiza un buen desempeño en operación.

GPS in the georectification of high spatial resolution satellite images

The digital images raw format contains geometric distortions originated at their adquisition. They required a georectification process, which needs some ground control point cleary recognized in both, the satellite image and the corresponding terrain position too. This allows transforming the image to map information data with the geometric integrity. The potential of several GPS procedures applicated in the georectification of high spatial resolution images (IKONOS) is show. The fast-static using one and two frequencies recivers, kinematic and RTK procedures are evaluated.

Las imágenes digitales en su formato original poseen distorsiones, entre ellas geométricas que se originan en el momento de su adquisición. Para corregirlas es necesario aplicar un proceso denominado georrectificación el cual requiere de puntos de control terrestre claramente identificables tanto en la imagen como en el terreno, permitiendo obtener un producto con la integridad geométrica de un mapa. La investigación se enfoca en determinar la potencialidad de las diversas modalidades observacionales GPS aplicadas en el proceso de georrectificación de imágenes de alta resolución espacial (IKONOS). En el estudio se evalúan los procedimientos estático rápido de una y dos frecuencias, cinemático y RTK.

Detection and interpretation of cyclic patterns in coals from Los Cuervos Formation, Venezuela

A total of 21 coal samples, belonging to Los Cuervos Formation, were taken in Villa Páez, Táchira State, Venezuela, with the aim of establishing vertical variations in their geochemical parameters. The samples were subject to immediate (moisture, volatile matter, fixed carbon and ash), elemental (C, H, N, S) and petrographic analysis. It was found a significant correlation between sulfur and ash content in coals, with width of beds, and their location in each lithofacies (Spearman correlation coefficient > 0.80): those in which coals are sporadic, the beds are thin, high in sulfur and ash. On the contrary, in lithofacies with abundant coal seams, these are of great thickness, clean (S < 0.7%) and ash low (< 6%). Cyclostratigraphic analysis of the sequence allowed the identification of a cycle of 72 m wavelength, and other two cycles of higher frequency but lower power, of wavelength of 11 and 5 m. These values are in agreement with Milankovitchs cycles of short excentricity (123 ky) and orbital precession (18 ky). Lithofacies and geochemical changes in coals match with the main cycle of 72 m.

Se colectó un total de 21 muestras de carbón pertenecientes a la Formación Los Cuervos en Villa Páez, estado Táchira, Venezuela, con la finalidad de establecer variaciones verticales en sus parámetros geoquímicos. Las muestras fueron sometidas a los análisis inmediatos (humedad, materia volátil, carbono fijo y cenizas), elementales (C, H, N, S) y análisis petrográfico. Se encontró una correlación estadísticamente significativa (coeficiente de correlación de Spearman > 0,80) entre la concentración de azufre y cenizas en los carbones, con el espesor de los mantos y su ubicación en cada litofacies: en aquéllas en las que los carbones son esporádicos, los mantos son delgados, ricos en azufre y cenizas. Por el contrario, en las litofacies donde los carbones presentan una gran abundancia, éstos son de gran espesor, limpios (S < 0,7%) y bajos en cenizas (< 6%). El análisis cicloestratigráfico de la secuencia permitió identificar un ciclo de longitud de onda 72 m, y otros dos ciclos de mayor frecuencia, con longitudes de onda 11 y 5 m. Estos valores concuerdan con los ciclos de Milankovitch de excentricidad corta (123 ka) y de precesión orbital (18 ka). Los cambios en litofacies y en variables geoquímicas de los carbones se corresponden con el ciclo principal de 72 m.