Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Aporte empresarial para el desarrollo de ciencia y tecnología

Characterization of two-phase combustible mixtures produced in a fan stirred bomb

Abstract The study of spray combustion is difficult due to the multiplicity of inter-dependent variables, such as pressure, temperature, droplet size, droplet size distribution, etc, especially industrial cases. Therefore, a combustion vessel developed to study the combustion of droplet clouds from a fundamental point of view has been chosen for the present work. However, it was required a full characterization of the aerosols produced before any combustion study could be undertaken. The distribution of droplets within the mixture, without combustion, was characterised using several laser diagnostics, variables such as Sauter mean diameter, number density, gas and liquid equivalence ratios were determined. Nearly mono-sized droplet clouds were obtained in this vessel and the droplet diameter was a well defined function of time

Resumen Estudiar la combustión de atomizados es difícil debido a la multiplicidad de variables interdependientes involucradas, tales como presión, temperatura, tamaño de gotas, distribución del tamaño de gotas, etc., especialmente en equipos industriales. Por ello, se ha seleccionado para el presente estudio un equipo para ensayos fundamentales de la combustión en nubes de gotas. Antes de efectuar un estudio de la combustión es indispensable caracterizar los aerosoles producidos en este equipo. La distribución de gotas dentro de la mezcla sin combustión se caracterizó usando varios diagnósticos con laser y se determinaron variables como diámetro medio Sauter, número densidad y relación de equivalencia gaseosa y de líquido. En este recipiente, se obtuvieron nubes de gotas prácticamente de tamaño único, siendo el tamaño de estas una función del tiempo muy bien definida

Procedure for the obtaining by means of MFE of the thermal fields, deformations and residual tensions in welded unions

Abstract The following work shows the steps to keep in mind through a procedure designed to apply the simulation of the welding by means of Methods of Finite Elements (MEF). The caused fields of temperatures for the welding were based on the properties of steel ASTM A-36, under conditions of strong constraint in unions to ends as in unions in T. takes in consideration aspects of the transfer of heat in state transient, as well as the variation of the properties of the material in function of the temperature (not lineal). They are shown in the results displacements, deformations and residual stress obtained in the simulation

Resumen El siguiente trabajo muestra los pasos a tener en cuenta a través de un procedimiento diseñado para aplicar la simulación de la soldadura mediante Métodos de Elementos Finitos (MEF). Los campos de temperaturas provocados por la soldadura se basaron en las propiedades de juntas de acero A-36, en condiciones de fuerte embridamiento o rigidez, tanto en uniones a topes como en uniones en T. Se toma en consideración aspectos de la transferencia de calor en estado transiente, así como la variación de las propiedades del material en función de la temperatura (no lineal). Se muestran en los resultados desplazamientos, deformaciones y tensiones residuales obtenidos en la simulación

Flame speed oscillations in combustion of two-phase mixtures

Abstract The phenomenon of flame oscillation, the cyclic variation of flame speed during flame development, has been studied in the past in clouds of dust or droplets and even in gaseous mixtures. Although it has been addressed in the past using several approaches there is no yet a unique accepted explanation. In the present work, drop inertia effects were investigated, by comparing the experimental data with modelled predictions of oscillations in flame speed caused by the aerodynamic interaction of the gas motion ahead of the flame front with the drops. The combustion studies of nearly mono-sized droplet clouds in the present work revealed the differences between the speed of droplets and the gas velocity near the flame front. These resulted in variations in local equivalence ratio, which in turn manifested in flame speed oscillations. For simplification a combustion vessel has been used to study the combustion of droplet clouds from a fundamental point of view, under strictly controlled (accurately established) conditions of pressure, temperature and equivalence ratio. The distribution of droplets within the mixture (spatially and in time), without combustion, was characterised somewhere else

Resumen El fenómeno de oscilación en llamas: variación cíclica de la velocidad de propagación durante el desarrollo de la llama, ha sido estudiado en el pasado en nubes de polvo o gotas e incluso en mezclas gaseosas. A pesar de que el fenomeno ha sido estudiado desde diferentes perspectivas aún no hay una explicación única aceptada. En el presente trabajo, los efectos de la inercia de los gotas fueron investigados, comparando los datos experimentales con predicciones de modelos de oscilacion de velocidad de llama causada por la interaccion aerodinamica del movimiento del gas cercano al frente de llama con las gotas. Los estudios de combustión del presente trabajo, en nubes con tamaño de gota casi único, pusieron de manifiesto la diferencia entre la velocidad de las gotas y la velocidad cerca del frente de llama. Esta diferencia produjo variación en la relación de equivalencia local que a su vez se manifestó en oscilaciones de la velocidad de propagación. Por simplicidad se ha utilizado para las pruebas, un equipo que permite estudios fundamentales de la combustión en nubes de gotas, bajo condiciones estrictamente controladas (establecidas en forma precisa) de presión, temperatura y relación de equivalencia. La distribución de las gotas dentro de la mezcla sin combustión se caracterizó en otro estudio

A Kernel based approach for classification of electromagnetic interference signals

Abstract This paper introduces Electromagnetic Interference signal classification methods for signals obtained on ribbon cables with different crosstalk configurations. The proposed method comprises two stages. The first one is a preprocessing stage that applies either Principal Components Analysis (PCA), Kernel Principal Components Analysis (KPCA) or Independent Components Analysis (ICA) to reduce the data dimension and, at the same time, to obtain the most relevant information from the raw data. The second stage, the classification one, uses Support Vector Machine (SVM) to classify the kind of electromagnetic coupling. We compare the performance of the different classification structures obtained by combining a pre-processing method with SVM, namely PCA+SVM, KPCA+SVM, ICA+SVM as well as SVM in the time domain

Resumen En este artículo se propone una herramienta de clasificación de señales de interferencia electromagnética sobre cables planos con distintas configuraciones prácticas de acoplamiento. La técnica propuesta consiste de dos etapas. La primera etapa es un preprocesamiento basado en análisis de componentes principales (PCA), análisis de componentes principales basado en Kernel (KPCA) o análisis de componentes independientes (ICA) que intenta reducir la dimensión de los datos de análisis y extraer a su vez la información más relevante; para la segunda etapa de clasificación desarrollada usando máquinas de soporte vectorial (SVM). En este trabajo se realiza un estudio comparativo de los distintos métodos de preprocesamiento y clasificación PCA+SVM, KPCA+SVM, ICA+SVM y SVM en el dominio temporal. También se estudia el desempeño de cada una de las técnicas ante ciertas configuraciones prácticas de acoplamiento por inducción

Damage and structural restoration effect in the calculation of structural natural vibration frequencies of petroleum vapor plant

Abstract A vapor plant belongs to the petroleum industry of the oriental coast of Maracaibo lake, Zulia State of Venezuela. The structure of the plant is conformed by a frame of two floors that supports in the second roof two tanks of water with weight of 50 tons each one. The floors have several links with diverse pipes that transport water and vapor. Although the structure was already built at the beginning of the decade of the 1980, at the commencement of the 2000 year, it was out of operation because its maintenance was very deficient and with inadequate procedures. This paper proposed a methodology for the repair of the structure, and were calculated experimentally and theoretically the natural vibration frequencies of the structure before and after the repair, with the purpose of obtaining a theoretical relationship of the initial damage of the structure and then to be able to quantify the increment of rigidity of the frame after having repaired

Resumen La planta de vapor, pertenece a la industria petrolera de la costa oriental del lago de Maracaibo Estado Zulia de Venezuela. La estructura de la planta la conforma un marco espacial de dos pisos que soporta en el nivel de techo dos tanques de agua con un peso de 50 toneladas cada uno. En los entrepisos se conectan a la estructura diversas tuberías que transportan agua y vapor. A pesar de que la estructura fue construida al comienzo de la década de los 1980 ya a principios de la década del 2000 estaba fuera de funcionamiento, dado que su mantenimiento fue muy deficiente y con procedimientos inadecuados. En el presente trabajo se propuso una metodología para la reparación de la estructura, y se calcularon experimentalmente y teóricamente las frecuencias naturales de vibración del marco antes y después de la reparación, con la finalidad de obtener una relación teórica del deterioro inicial de la estructura y luego poder cuantificar el incremento de rigidez del marco después de reparado

Lactic acid separation from fermented whey using electrodialysis

Abstract In this work, the acid separation from Bonsalut cheese fermented whey, with an Asahi Glass Co electrodializer, model CH-0, was studied. Sweet whey was used and was fermented under laboratory conditions (temperature range 18-24°C). The whey was characterized by titrable acidity, pH, conductimetry, proteins by the Kjedahl method, fats by the Gerber method, lactose by picric acid fotometry and sodium and potassium by atomic absorption. The de-acidification was followed by conductimetry, pH measurements and titrable acidity. The results show that it is possible to separate 78% of the acid and 90% of the salts. They also show that the salts are separated first, because the ions of the salts have a higher mobility than the ions of the acid, which is mostly lactic acid. These results suggest that to separate lactic acid from fermented whey with a high concentration of salt the process should be carried out in two steps, the first to separate the salt and the second to obtain the acid

Resumen En este trabajo se estudió la des-acidificación del suero lácteo fermentado obtenido a partir de la fabricación del queso Bonsalut, por medio de un electrodializador modelo CH-0 de Asahi Glass Co. Se evaluó un suero dulce que se fermentó en condiciones ambientales de laboratorio, aproximadamente a una temperatura en el rango de 18-24°C. El suero se caracterizó utilizando las técnicas de acidez titulable, pH, conductimetría, grasa por Gerber, proteínas por Kjeldahl, la lactosa por el método fotométrico con ácido pícrico, sodio y potasio por absorción atómica. El seguimiento de la operación de desalado y des-acidificación se hizo por acidez titulable, conductimetría y pH. Los resultados obtenidos indicaron que es posible des-acidificar el suero en un 78% y que se puede desalar en un 90%. Además, se observó que el desalado ocurrió antes que la des-acidificación debido a que los iones que componen las sales, tienen mayor movilidad que los que componen el ácido, el cual es fundamentalmente ácido láctico. Los resultados sugieren, que para separar el ácido láctico de sueros salados, se debe hacer un proceso en dos etapas, primero se debe desalar el suero y luego des-acidificar

Effect of lactose concentration on the grow kinetics of Kluyveromyces marxianus var. marxianus and production of b-D-galactosidase (E.C. 3.2.1.23)

Abstract The effect of lactose concentration on the kinetics of growth of Kluyveromyces marxianus var. marxianus ATCC 8554 and production of enzyme b-D-galactosidase in cheese whey previously deproteinized was studied. The assays were carried out to lactose concentrations of 4.72%, 8.5%, 12.6% and to pH of 5 and temperature of 35°C, in a bioreactor Bioflo 4000 with a volume work of 3 liters. The enzymatic activity was determined evaluating hydrolysis of o-nitrophenil-b-D-galactopiranoside (ONPG) and the extraction of the enzyme from the cell was realized through ultrasound treatment. The maximum activity, 384.42 ± 13.11 µmol ONP/L/5minutos was obtained in the non concentrated cheese whey (4.72%). The greater concentration of biomass and the highest specific speeds of growth were obtained in the non concentrated cheese whey (4.72%), and were 19.68 ± 0.004 kg/m³ and 0.29 h-1 ± 0,006 respectively. The results showed a decrease in enzyme activity at high concentration of lactose, despite the fact that this carbohydrate is normally used for induction of b-D-galactosidase activity

Resumen Se estudió el efecto de la concentración de lactosa sobre la cinética de crecimiento de Kluyveromyces marxianus var. marxianus ATCC 8554 y la producción de la enzima b-D- galactosidasa en lactosuero previamente desproteinizado. Se llevaron a cabo 3 bioprocesos por triplicado a diferentes concentraciones de lactosa (4,72%; 8,50% y 12,60%), pH de 5 y temperatura de 35°C en un biorreactor Bioflo 4000 con un volumen de trabajo de 3 litros. La actividad enzimática se determinó evaluando la hidrólisis del o-nitrofenil-b-D-galactopiranósido (ONPG) y la extracción de la enzima de las células se realizó a través de la técnica de ultrasonido. La mayor concentración de biomasa y las más altas velocidades específicas de crecimiento se obtuvieron en el suero sin concentrar (4,72%) siendo de 19,68 ± 0,004 kg/m³ y 0,29 ± 0,006 h-1 respectivamente. La máxima actividad se obtuvo en el suero sin concentrar (4,72%) y fue 384,42 ± 13,11 µmoles de ONP/L/5minutos. Los resultados demostraron una disminución en la actividad de la enzima a elevadas concentraciones de lactosa, a pesar de que este carbohidrato es normalmente utilizado para inducir la b-D-galactosidasa

Hydrogels obtained from acrylamide, maleic acid, acrylic acid and octylmonoitaconate: synthesis, absorbent capacity and pH variations in copper sulfate solutions

Abstract Acrylamide (AAm)/maleic acid (AM), acrylic acid (AAc)/maleic acid (AM) and acrylic acid (AAc)/2 - methylenebutanedioic acid octylesther (MI-8) hydrogels were sinthetysed in presence of amonium persulfate as initiator and N,N-methylenebisacrylamide as crosslinking agent. The grade of hydrogels swelling was determined by two test at diferent temperatures: 25 and 37°C. The hydrogels swelling also was studied in divalents cations salts solutions, like copper by way of plasma spectroscopy emition. The swelling of synthesised hydrogels test shows isothermal that extends asinthotically to the equilibrium. It was demonstrated that the maleic acid content had a direct influence in the swelling properties (an increment of 30% in AM rise the content of water in the hydrogel in 12%). Respect to the copper cations adsorption, we found that the concentration decrease in the initial solution after to be in contact with the hydrogels. Moreover, pH variation was measured allowing understand the reaction mechanism between the hydrogels and metallic ions

Resumen Se sintetizaron hidrogeles de acrilamida (AAm)/ácido maleico (AM), ácido acrílico (AAc)/ácido maleico (AM) y ácido acrílico (AAc)/octiléster del ácido 2-metilenbutanodioico (MI-8) en presencia de persulfato de amonio como iniciador y N,N-metilenbisacrilamida como agente entrecruzante. El grado de hinchamiento de los hidrogeles fue caracterizado en ensayos de absorción a dos temperaturas: 25 y 37°C. Se estudió también su hinchamiento en soluciones de sales de cationes divalentes, como el cobre mediante la técnica de espectroscopia de emisión de plasma. Durante el estudio de hinchamiento, se encontró que los hidrogeles sintetizados presentaron isotermas que se extienden asintóticamente hacia el equilibrio. Se comprobó que un aumento en el contenido de ácido maleico influye directamente en las propiedades de hinchamiento (un incremento del 30% en AM aumenta el contenido de agua del hidrogel en el equilibrio en un 12%). Respecto a la captación de cationes cobre, se encontró que la concentración disminuyó en la solución inicial, después de haber estado en contacto con los hidrogeles. Además, se midieron variaciones de pH en las soluciones que permitieron clarificar el mecanismo de reacción entre los hidrogeles y los iones metálicos

Poly(methacrylic acid) modification with 2-oxazolines derivatives of bioactive acids: 1-naphtyl acetic acid

Abstract Poly(methacrylic acid) (PMA) has been chemically modified by the reaction of a 2-oxazoline derivative producing a polymeric material bearing both ester and amide groups. The 2-(methylenenaphtalene) 4,4-dimethyl-2-oxazoline and 2-(3-pyridine)-4,4-dimethyl-2-oxazoline heterocyclics have been prepared using a-napthyl acetic acid and 3-pyridine-carboxylic acid (nicotinic acid) as model compounds. These acids have biological activity and have been employed as plant growth stimulators. Poly(amide-ester)s can be achieved by ring opening reaction of 2-(methylenenaphtalene) 4,4-dimetil-2-oxazoline. The bioactive agent is linked through a spacer ester-amide group to the polymer backbone. The poly(amide-ester) was insoluble in water and characterized by IR spectroscopy technique and proton magnetic resonance 1HRMN. Thermogravimetric analysis of poly(methacrylic acid) modified with 2-(methylenenaphtalene) 4,4-dimethyl-2-oxazoline revealed that volatile material was formed in two steps, similarly to the original PMA. However, the first decomposition process initiates at lower temperature of about 50°C and a mass percentage loss superior to 50% in comparison to PMA. The second volatilization process occurs with a maximum temperature of 398°C, which is 44°C lower than in PMA

Resumen El poli(ácido metacrílico) (PAM) se modificó químicamente mediante la reacción con un derivado 2-oxazolina, produciéndose un material polímero que contiene grupos laterales éster y amida. Los heterociclos 2-(metilen-naftaleno) 4,4-dimetil-2-oxazolina y 2-(3-piridina)-4,4-dimetil-2-oxazolina se prepararon empleando los ácidos a- naftil acético y 3-piridina-carboxílico (ácido nicotínico) como compuestos modelo. Estos ácidos tienen actividad biológica y se han empleado como estimuladores del crecimiento de plantas. Las respectivas poli(amida-ésteres) pueden obtenerse por la reacción de apertura del anillo del derivado 2-(metilen-naftaleno) 4,4-dimetil-2-oxazolina. El agente bioáctivo se encuentra enlazado a través de un grupo espaciador éster-amida al esqueleto del polímero. El poli(amida-éster) fue insoluble en agua, y se analizó por la técnica espectroscópica IR y resonancia magnética protónica 1HRMN. El análisis termogravimétrico del PAM modificado con 2-(metilen-naftaleno) 4,4-dimetil-2-oxazolina reveló que el material volátil se formó en dos etapas, de manera similar al PAM original. No obstante, los procesos de pérdida de peso ocurren a temperaturas inferiores. El primer proceso de descomposición se inició a una temperatura inferior en aproximadamente 50°C, con un porcentaje de pérdida de masa superior al 50 %, en comparación con el PAM. El segundo proceso de volatilización ocurre con una temperatura máxima de 398°C, que es 44°C más baja que en el PAM

Nitroxide mediated polymerization of n-butyl acrylate using accelerating agents

Abstract The effect of the Dicumyl Peroxide (DCP), Acetol and Acetic Anhydride on the conversion evolution, and molecular weight distribution in bulk nitroxide mediated polymerizations of n-butyl acrylate (BA) was studied. Temperature profile was 1 h at 90°C, and variable reaction times (between 2 and 32 hours) at 135°C. Benzoyl peroxide (BPO) and 4-hidroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (4-OH-TEMPO) were used as initiator and stable radical, respectively. Thermal, conventional, and nitroxide mediated polymerizations of the acrylic monomer were carried out for comparison purposes. Conversion was determined gravimetrically and some samples were selected for characterization by size exclusion chromatography (SEC). With DCP conversions were low and the polymerization was uncontrolled. Polymerization was inhibited for molar relation [DCP]/[4-OH-TEMPO] below of 0,5; independently of the [4-OH TEMPO]/[BPO]. With acetol, reaction rate increased respect to the polymerization without this agent. Conversions reached 66%, while the products showed relatively narrow molecular weight distributions (PD 1,35-2,01). The polymerization rate increased significantly at [Anh Ac]/[4-OH-TEMPO] ³ 4. In these cases, conversions were higher than 70% at first 2 h of reaction time. However, there was no control over these polymerizations. From the comparison of the effect for the studied agents, is possible to conclude that acetol produce better results on distribution of molar mass control, at acceptable polymer yields

Resumen En este trabajo se estudió el efecto de la adición del peróxido de dicumilo (DCP), acetol y anhídrido acético (Anh Ac) sobre la evolución de la conversión y la distribución de pesos moleculares en la polimerización de acrilato de n-butilo (BA) mediada por nitróxido. Todas las polimerizaciones fueron en masa. El perfil de temperatura fue 90°C durante una hora y varios tiempos de reacción (entre 2 y 32 horas) a 135°C, usando como iniciador peróxido de benzoílo (BPO) y como radical estable el 4-OH-TEMPO (4-hidroxi-2,2,6,6 tetrametil piperidin-N-oxilo). Se realizaron las polimerizaciones térmica, química y mediada por nitróxidos del monómero acrílico para efectos de comparación. Se determinó la conversión gravimétricamente y se seleccionaron algunas muestras para su caracterización por cromatografía de exclusión por tamaño (SEC). Cuando se empleó peróxido de dicumilo, la polimerización se inhibió a relaciones molares [DCP]/[4-OH-TEMPO] inferiores a 0,5, independientemente de la relación [4-OH TEMPO]/[BPO] empleada (1,2 y 1,1). Por encima de 0,5, se obtuvieron bajas conversiones (<50%) y la reacción procedió de forma no controlada. Con la adición de acetol aumentó la velocidad de reacción a todas las relaciones molares [Acetol]/[4-OH-TEMPO] (2, 4, 5 y 6) estudiadas; obteniéndose conversiones hasta de 66% y distribuciones de pesos moleculares relativamente estrechas (PD 1,35-2,01). Con la adición de anhídrido acético la velocidad de polimerización aumentó significativamente a partir de la relación [Anh Ac]/[4-OH-TEMPO] = 4, con conversiones mayores que 70% en sólo 2 horas de reacción. Sin embargo, las polimerizaciones fueron no controladas. Al comparar el efecto de estos tres agentes, se concluye que el acetol conduce a rendimientos altos en tiempos de reacción aceptables, manteniendo un control moderado sobre la distribución de masas molares