Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Desarrollo de electrodos tubulares revestidos para la soldadura subacuática mojada

The structural configuration of the tubular coated electrodes offers an attractive field of metallurgical and technological investigation on the underwater wet welding. For this reason, in this work the developed experiments with tubular coated electrodes using as base the covering of the rutile electrode (6013) are presented. Three different powder mixtures were formulated and filled the tubular wires cavities. Finally two electrodes were selected and the waterproof varnish with pirometallugical mixtures was modified. The deposits were made in an aquarium with a water layer of 1 m. The obtained results revealed that the mixture formed by manganese oxide and aluminum as inside the electrode as in the waterproof varnish offered the best results in the technological and metallurgical behaviors of the underwater wet welding, showing that the tubular coated electrodes constitute a viable alternative for the development of consumable for the wet welding process.

La configuración estructural de los electrodos tubulares revestidos brinda un atractivo campo de investigación metalúrgica y tecnológica en la soldadura subacuatica mojada. Por esta razón, en este trabajo se presentan los experimentos desarrollados con electrodos tubulares revestidos usando como base el revestimiento rutílico (6013). Se formularon tres diferentes mezclas de polvos, con las cuales se llenaron las cavidades de los alambres tubulares. Finalmente se seleccionaron dos electrodos a los cuales se les aplicó el barniz impermeabilizante modificado con mezclas pirometalúrgicas. Los depósitos se realizaron en un acuario con una capa de agua de 1 m. Los resultados obtenidos revelaron que la mezcla pirometalúrgica formada por óxido de manganeso y aluminio tanto en el interior del electrodo como en el barniz impermeabilizante brindó los mejores resultados en el comportamiento tecnológico y metalúrgico de la soldadura subacuatica mojada, mostrando que los electrodos tubulares revestidos constituyen una alternativa viable para el desarrollo de consumibles para el proceso de soldadura mojada.

Herramienta computacional interactiva para el diseño óptimo de resortes helicoidales de tracción

This work presents an interactive computer tool for the optimal design of helical extension springs. The developed algorithm incorporates all design considerations used in the manufacturing industry and specialized design manuals. All these considerations are used to create a novel optimum design formulation. The flexibility of this software allows the user to characterize a particular design problem, through the selection of the right constraints for each case. The optimization model includes sixteen constraints (linear and nonlinear) derived from different failure criteria and designs and manufacture recommendations. This nonlinear problem is solved using sequential quadratic programming in Matlab. The characteristics of this tool are showed through development of a benchmark problem. The free software developed in this work is available at http://www.unal.edu.co/optimun/resortes/.

Este trabajo presenta una herramienta computacional interactiva, libre y de código abierto, para el diseño óptimo de resortes helicoidales de tensión. El algoritmo propuesto incorpora todas las consideraciones de diseño usadas en la industria manufacturera y referenciadas en los manuales especializados. Estas consideraciones han sido usadas para crear una nueva formulación apropiada para el diseño óptimo de resortes. La flexibilidad del software permite al usuario la caracterización del problema particular de diseño a través de la selección de las restricciones adecuadas para cada caso. El modelo de optimización incluye dieciséis restricciones (lineales y no lineales) derivadas de distintos criterios de falla y recomendaciones para diseño y manufactura. Este problema no lineal es solucionado mediante programación secuencial cuadrática en Matlab. Las características de esta herramienta se muestran a través del desarrollo de un problema tipo. El software se encuentra disponible en http://www.unal.edu.co/optimun/resortes/.

fecto del electrodonador externo y la prepolimerización sobre el rendimiento de catalizadores Ziegler-Natta en la polimerización de propileno

In a batch-wise operated autoclave reactor, liquid propylene was polymerized using two Ziegler-Natta catalytic systems: TiCl4/MgCl2/phthalate (A) and TiCl4/MgCl2/1,3-diether (B). The influence of cyclohexylmethyldimethoxysilane, used as external donor (ED) and prepolymerization on activity, selectivity, molar mass and morphology were investigated. After prepolymerization with propylene under mild conditions in the absence of hydrogen, the catalysts were tested whether with or without prepolymerization. The activity of catalyst A without prepolymerization decreased in presence of ED, while the prepolymerization remarkably reduced its activity with and without ED. For catalyst B, the ED addition decreased the activity under both methods of polymerization. The ED addition to the catalyst A increased substantially the isotacticity for both conditions, while in the case of catalyst B the increase was relatively small. The molar mass of polymer obtained with catalyst A was increased twice in presence of ED, however changes were not observed with catalyst B. The prepolymerization affected the polymer morphology through the changes of apparent density, rest angle, powder flow and particle size distribution.

En un reactor autoclave, operado por cargas, se polimerizó propileno líquido usando dos sistemas catalíticos Zigler-Natta: MgCl2/TiCl4/ftalato (A) y MgCl2/TiCl4/1,3-diéter (B). Se investigó la influencia del ciclohexilmetildimetoxisilano, empleado como donador externo, (DE), y de la prepolimerización sobre la actividad, selectividad, masa molar y morfología. Después de la prepolimerización de propileno bajo condiciones suaves en ausencia de hidrógeno, se probaron los catalizadores bajo los dos métodos: sin prepolimerizar y prepolimerizados. La actividad del catalizador A sin prepolimerizar descendió con la adición del DE, en tanto que la prepolimerización redujo fuertemente su actividad sin y con DE. En el catalizador B, el DE redujo drásticamente su actividad para ambas condiciones de polimerización. La adición del DE al catalizador A produjo un considerable incremento de la isotacticidad del polipropileno para ambos métodos, mientras que con el catalizador B el aumento fue pequeño. La masa molar del polímero obtenido con el catalizador A se duplicó en presencia del DE, sin embargo, con el catalizador B, no hubo cambios. La prepolimerización afectó la morfología del polímero a través de los cambios en la densidad aparente, el ángulo de reposo, la fluidez de polvo, y la distribución de tamaño de partícula.

Identificación de parámetros dinámicos de robot paralelos a partir de la medición del par y la posición en los actuadores

In this paper the dynamic parameter identification of parallel robots starting from the measurement of positions and forces in the actuators is addressed. Methods for obtaining the time derivatives from the measurement of the angular displacement are evaluated. The procedures used are: a) Local Fitting, b) Finite Fourier series and c) Central differences. The identification is carried out by means of a linear model, with respect to the inertial parameters, obtained from the Newton-Euler equations. Linear models are used for friction modelling in the robot joints. Finally the parameter identification is evaluated experimentally over a 3-RPS parallel robot.

El trabajo aborda el problema de identificación de parámetros dinámicos de robot paralelos a partir de la medición del par y la posición en los actuadores. Se evalúan los métodos de obtención de las derivadas temporales de la posición a partir de la medición del desplazamiento angular en los actuadores. Se emplean los procedimientos de: a) Ajuste local, b) Series finitas de Fourier y c) Diferencias centrales. La identificación se realiza mediante un modelo lineal, respecto a los parámetros inerciales, obtenido utilizando las ecuaciones de Newton-Euler. Se incluyen modelos lineales para el modelado de la fricción en las juntas del robot. Finalmente se identifican los parámetros dinámicos de un robot paralelo de configuración 3-RPS.

**Producción de biomasa de la microalga Scenedesmus sp. utilizando aguas residuales de pescadería**

The microalgae represent an alternative for the treatment of wastewater for his capacity of removal of nutrients and high commercial value of produced biomass. There was evaluated the growth, removal of nutrients and organic matter of Microalgae Scenedesmus sp. in wastewater derived from remains of fish. Discontinuous cultures were in use in tanks to sky opened with 150L, constant aeration and in conditions no controlled of photoperiod and temperature. The growth of microalgae we evaluated by means of cell counting, dry weight and content of pigments, realizing the compilation of the same one in stationary phase by means of natural sedimentation, and effecting physicochemical analyses to the biomass dried to the sun. The microalgae grew in wastewater to opened sky, reporting efficiencies of removal of 94.44% (23.80 mg/L) for ammonia nitrogen, 77.54% (7.04 mg/L) for phosphates and 35.59 % (26.09 mg/L) for organic matter. The dry biomass recollected was a component of high contained protein (24,41%), fibrous (10,04%), with levels of fats (2,47%) and mineral (23,52%) adapted to complement the animal nutrition. These results showed that Scenedesmus can be used for the treatment of wastewater by production of a biomass of added value.

Las microalgas representan una alternativa para el tratamiento de aguas residuales por su capacidad de remoción de nutrientes y alto valor comercial de la biomasa producida. Se evaluó el crecimiento, remoción de nutrientes y materia orgánica de la microalga Scenedesmus sp. en aguas residuales derivadas de restos de pescadería. Se utilizaron cultivos discontinuos en tanques a cielo abierto con 150L, aireación constante y en condiciones no controladas de fotoperiodo y temperatura. Se evaluó el crecimiento de la microalga mediante recuento celular, peso seco y contenido de pigmentos, realizando la recolección de la misma en fase estacionaria mediante sedimentación natural, y efectuando análisis fisicoquímicos a la biomasa secada al sol. La microalga creció en agua residual a cielo abierto, reportando eficiencias de remoción de 94,44% (23,80mg/L) para nitrógeno amoniacal, de 77,54% (7,04mg/L) para fosfatos y de 35,59% (26,09mg/L) para materia orgánica. La biomasa seca resultó ser un componente de alto contenido proteico (24,41%), fibroso (10,04%), con niveles de grasa (2,47%) y minerales (23,52%) adecuados para complementar la nutrición animal. Estos resultados demostraron que Scenedesmus puede ser utilizada para el tratamiento de aguas residuales con la producción de una biomasa de valor agregado.

La macromedición de agua de tipo proporcional como una herramienta para la gestión integral del recurso hídrico

Good water management is based on the measurement of water flows at different places of the water supply system: water intake, influent and effluent of treatment plants, inlet and outlet of storage tanks, etc. This research aimed to calibrate a proportional flow meter device prototype in order to establish it as a reliable, low-cost, easily suitable for construction, and low maintenance requirement alternative for flow measurement. As a first activity, the flow rate of the device was determined (flow higher that 4.03 m³/h) but the average error was too high (estimated in 21%). After this, regression models were established in smaller flow intervals in order to determine the error for each interval range. Finally, using this information, an optimal flow (higher than 9.21 m³/h, with an error of 8.2%) was determined. The results showed that the proportional flow meter device is an accurate alternative to measure the water flow at different places of water supply systems for rural communities or small towns. It was demonstrated that construction, installation and operation costs of the device is lower in comparison with mechanical flow meters.

Una adecuada gestión del agua se basa en la medición de los caudales utilizados en los diferentes lugares del sistema de abastecimiento: salida bocatoma, entrada y salida de la planta de tratamiento de agua, entrada y salida de tanques de almacenamiento, etc. La presente investigación calibró un prototipo de medición de agua de tipo proporcional de tal manera que se convierta en una alternativa tecnológica de medición confiable, de bajo costo y fácil construcción y mantenimiento. En primer lugar, se determinó el caudal de funcionamiento del prototipo (caudales mayores a 4.03 m³/h) con un promedio de error demasiado alto (estimado en 21%). Por tal razón se evaluaron intervalos de caudal más pequeños, con su respectivo modelo de regresión determinando el error en cada intervalo. A partir de esta información se determinó el caudal óptimo de funcionamiento (9.21 m³/h y un error de 8.2%). Los resultados indican que el medidor de tipo proporcional es una alternativa de medición de caudal que puede ser instalada en diferentes lugares del sistema de abastecimiento de agua de pequeñas localidades o zonas rurales, otra ventaja es el bajo costo de construcción, instalación y mantenimiento del prototipo de medición respecto a medidores de agua mecánicos.

Cuantificación del transporte de sedimentos mediante mediciones directas y el uso de modelos empíricos en una cuenca experimental de la Cordillera de Los Andes, Sur de Chile

The quantification of sediment transport is very important in engineering studies and in the design of dams and bridges, but at the same time is one of the most difficult tasks to undertake. Sediment transport monitoring is expensive especially in small mountain catchments, and requires long records to account for its very high variability. This study summarizes the quantification of sediment transport and the validation of different sediment transport models in a 5.93 km² catchment located in the Andes Mountains in Southern Chile. From October 1997 to May 2005, total sediment transport was 7.1 * 10³ tons (mean sediment transport rate of 171 ton/year/km²) in which suspended sediment participated with the 55.7%. Suspended sediment transport varied between 17 and 1084 ton/year while bedload ranged from 14 to 677 ton/year. For a range of discharges lower than 2.14 m³/s the different transport models overestimated sediment transport, the exception being those proposed by Van Rijn and Bathurst. The Bathurst model is proposed for sediment transport estimation in ungauged mountain catchments near the study area.

La cuantificación del transporte sólido es muy importante en estudios de ingeniería y en el diseño de diques o puentes y, al mismo tiempo, es una operación muy difícil de realizar. El costo de las mediciones del transporte sólido es alto, sobretodo en pequeñas cuencas de montaña, y requiere además un monitoreo prolongado en el tiempo dada su extrema variabilidad. Este trabajo resume la cuantificación de la carga de transporte de materiales y la validación de diferentes modelos de transporte en una cuenca de montaña de 5,93 km² en el sur de Chile. Entre octubre 1997 y mayo 2005 la producción sólida total fue 7,1 * 10³ toneladas (tasa media de 171 ton/año/km²) con el 55,7% de sedimentos en suspensión. La producción de sedimentos en suspensión varió entre 17 y 1084 ton/año mientras que el transporte sólido de fondo fue entre 14 y 677 ton/año. Las fórmulas de transporte sólido aplicadas a un rango de caudales inferiores a 2,14 m³/s tienden a sobrestimar la producción de sedimentos, a excepción de los modelos de Van Rijn y Bathurst. Se sugiere el uso del modelo de Bathurst para estimar el transporte de sedimentos en cuencas sin información cercanas a la zona de estudio.

**Producción de celulasas por Trichoderma reesei Rut C-30 en diferentes substratos celulósicos**

Cellulase production by the fungus Trichoderma reesei Rut C-30 (ATCC 56765) at initial pH 4.8, with different cellulosic substrates (rice straw, cellulose as the only carbon source, and a mixture of commercial cellulose and hemicellulose), was investigated. Previously, growth and sporulation of the fungus on potato agar plates with different glucose concentrations, and different variations of the Mandels and Weber´s mineral solution (1969) for the germination and development of conidiospores of T. reesei, were studied. Fermentations were carried out in duplicate, in 250 mL Erlenmeyer flasks with 60 mL of mineral solution, 1% w/v substrate, 29°C and agitation at 200 rpm for 120 h, and in a 5L Bioflo III fermentor with rice straw as the substrate, under controlled temperature (29°C), agitation (150 rpm) and aeration (20% saturation) conditions. The chemical nature of the rice straw (6.75% protein) and the commercial substrates (0% protein, control substrate) used in the fermentations played a major role in the final pH. However, the difference between the pH values reached at the end of the fermentations (between 3.28 and 6.38), did not greatly affect the growth and cellulase production by the fungus in spite of the fact that the growth was much greater with the commercial substrates. The cellulase production was higher in the fermentations with the commercial mixture (0.62 IU/mL), followed by those with amorphous cellulose as the only carbon source (0.57 IU/mL) and rice straw (0.51 IU/mL). Cellulase production in the fermentor (0.38 IU/mL) was lower than that found in the flasks study.

Se evaluó la producción de celulasas del Trichoderma reesei Rut C-30 (ATCC 56765) por fermentación sumergida con diferentes substratos celulósicos (paja de arroz, celulosa como única fuente de carbono y una mezcla de celulosa y hemicelulosa comerciales). Previamente se estudió el crecimiento y la esporulación del hongo en placas de agar papa con diferentes concentraciones de glucosa y diferentes variaciones de la solución mineral de Mandels y Weber (1969) para lograr la germinación y desarrollo de las conidiosporas de T. reesei. Las fermentaciones se realizaron por duplicado en erlenmeyers de 250 mL con 60 mL de solución mineral al 1% p/v de concentración de substrato, 29°C y agitación de 200 rpm por 120 h, y en un fermentador de 5L Modelo Bioflo III con paja de arroz como substrato, bajo condiciones controladas de temperatura (29°C), agitación (150 rpm) y oxigenación (20% de saturación). La naturaleza química de la paja de arroz (6,75% de proteínas) y de los substratos comerciales (0% de proteínas; control) empleados en las fermentaciones, jugaron un papel importante en el pH final desarrollado durante las fermentaciones. Sin embargo, la diferencia de los valores finales de pH (3,31 promedio para los substratos comerciales y 6,38 para la paja de arroz), no condicionó grandemente el crecimiento y la producción de celulasas, a pesar que el crecimiento fue mucho mejor en los substratos comerciales. La producción de celulasas fue mayor en las fermentaciones con la mezcla comercial (0,62 UI/mL), seguido por la celulosa amorfa como única fuente de carbono (0,57 UI/mL) y por la paja de arroz (0,51 UI/mL). La producción de celulasas en el fermentador (0,38 UI/mL) fue menor a la encontrada en el estudio en erlenmeyers.

Detección robusta de fallas en sistemas lineales con incertidumbres politópicas

This paper presents a novel approach for robust fault detection and isolation filter design, based on modified performance conditions, which are described as LMIs. In order to synthesize the residual generation scheme, some theoretical results are shown for systems with perturbation signals and subjected to parametric uncertainty. The uncertainty parameters are supposed to belong to a polytope. The extended conditions are obtained by means of the well known projection lemma. Fault detection and isolation are done by using a filters bank (i.e. multifiltering) based on Luenbergers observer and one filter is obtained for each fault. Performance of the proposed synthesis technique is illustrated by a numerical example.

Considerando los sistemas lineales invariantes en el tiempo (Linear Time-Invariant Systems, LTI) continuos con incertidumbres politópicas, esta contribución presenta un método para la síntesis de filtros robustos de detección y diagnóstico de fallas. El método está basado en condiciones de desempeño modificadas, establecidas a partir de las normas , las cuales se describen como desigualdades matriciales lineales (Linear Matrix Inequalities, LMIs). La generación de los residuos, producto de los filtros robustos, se obtiene aplicando esas condiciones modificadas sobre los sistemas con perturbación desconocidas y sujetos a incertidumbres. Los parámetros inciertos se suponen que pertenecen a un politopo. Las condiciones de desempeño extendidas se obtienen por medio del lema de proyección. El diagnóstico de las fallas se alcanza en primer lugar, estableciendo condiciones, extendidas también, de detectabilidad y aislamiento. En segundo lugar, si esas condiciones se satisfacen, se diseña un banco de filtros, es decir, por multifiltraje, basado en observadores de Luenberger. Para cada falla objeto de separación, se diseña un filtro. Para ilustrar los resultados y el desempeño del multifiltraje, se presenta además, un ejemplo numérico.

Evaluación eficiente de consultas Top-k Skyline

Emerging technologies have made available very large data repositories, which may be unreliable for a given preference criteria. In order to be able to process these repositories, users may need to discard useless information based on some preference conditions. Different preference-based query languages have been defined to support the bases for discriminating poor quality data and to express users preference criteria. In this paper, we consider the preference-based query language, Top-k Skyline, which combines the order-based and score-based paradigms. Thus, Top-k Skyline is able to identify the top-k objects w.r.t. a score function f among the ordering induced by a multicriteria function m. Several algorithms have been proposed to implement these two paradigms independently; however, the problem of efficiently evaluating Top-k Skyline queries remains open. In this work, we propose evaluation strategies for Top-k Skyline queries and we report initial experimental results that show the properties of our proposed solutions.

Tecnologías emergentes permiten el acceso a grandes repositorios de datos, mucho de los cuales pueden publicar datos pocos confiables. Los usuarios que acceden independientemente a estos repositorios deben ser capaces de identificar y descartar información que no sea de utilidad, basándose en condiciones de preferencias. Diferentes lenguajes de consultas basadas en preferencias han sido definidos, los cuales permiten discriminar datos de poca calidad y expresar criterios de preferencias. En este trabajo, se presenta el lenguaje Top-k Skyline, que combina los paradigmas basado en orden y score, y es capaz de identificar los mejores k objetos de acuerdo a una función de score f entre el orden inducido por una función multicriterio m. Distintos algoritmos han sido propuestos para implementar dichos paradigmas independientemente; sin embargo, el problema de evaluación eficiente de consultas Top-k Skyline permanece abierto. En este trabajo, se proponen estrategias de evaluación para consultas Top-k Skyline y se presentan resultados experimentales iniciales que muestran las propiedades de las soluciones propuestas.