Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Structure robotic for vertical oil pipeline design methodology

This paper proposes the application of the methodology for deployment of the quality function to define the design criteria of a sliding robot to work in inspection and maintenance in oil wells. This study analyzes the system initially and the options for placement of a robotic structure evaluating alternatives and considering a robotic structure for this purpose. For that purpose a survey by consulting various experts on the topic with the aim of defining the characteristics that have the robot in accordance with the critical requirements in the application. In this paper we show the results obtained by the matrix QFD (Quality Function Deployment) when the input data are provided by the panel respondents. From these results it is possible to determine the technical requirements to be met by the robotic structure that you want to design.

Este trabajo propone la aplicación de la metodología de despliegue de la función de calidad para definir los criterios de diseño de un robot deslizante para trabajar en tareas de inspección y mantenimiento en pozos petroleros. Dicho estudio analiza inicialmente el sistema y las diferentes opciones para la colocación de una estructura robótica evaluando alternativas y estudiando una estructura robótica para tal fin. Para ello se realizó una consulta por medio de encuesta a varios expertos en el tema con la finalidad de definir las características que debe tener el robot de acuerdo con los requerimientos críticos que tiene la aplicación. En este trabajo se muestran los resultados arrojados por la matriz QFD (Quality Function Deployment) cuando los datos de entrada son los proporcionados por el grupo de expertos encuestados. A partir de estos resultados es posible determinar los requisitos técnicos que debe reunir la estructura robótica que se desea diseñar.

Sequence table method for the solution of pneumatic and hydraulic circuits

This article presents the sequence table method, used for solving motion sequences in pneumatic and hydraulic using basic skills. This method is a useful tool for teaching and for the industry because it provides a solution in an organized and systematic manner. Equations that relate inputs and outputs are obtained from the sequence table, as well as memories are used to avoid the interference of signals. The equations are simplified in order to achieve optimal results that can be implemented with basic pneumatics or electro-pneumatics. These equations allow the simulation of the design to be done with electronic sequential logic.

En este artículo se presenta el método tabla de secuencias, útil para solucionar secuencias de movimiento en sistemas neumáticos e hidráulicos a partir de conocimientos básicos. Este método es una herramienta útil para la docencia y para la industria debido a que permite alcanzar una solución de un modo organizado y sistemático. De la tabla de secuencias se obtienen ecuaciones que relacionan las entradas y las salidas, además, se introducen memorias que evitan la interferencia de señales. Las ecuaciones se simplifican con el fin de llegar a resultados óptimos que pueden implementarse con neumática básica o con electroneumática. Estas ecuaciones permiten que el diseño se pueda simular mediante lógica secuencial electrónica.

Synthesis and characterization of surfactant modified MgO-pillared clays impregnated with Cu, Fe and Cu-Fe for H₂S removal

The aim of this study was to modify a synthetic clay with MgO and a non-ionic surfactant (Igepal CA-720), impregnated with Cu or Fe to evaluate the H2S removal. The Cu and Fe content was: 1.0; 8.0 and 15wt.%, bimetallic Cu-Fe solids were also prepared. The obtained materials were characterized by N2 adsorption, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), temperature programmed reduction (TPR) and thermogravimetic analysis (TGA). An increase of surface area, pore volume and mesoporosity was observed after clay modification with surfactant and MgO. The modified clay impregnated with Cu showed, by XRD, CuO phases which were confirmed by TPR profiles. The highest H2S removal was obtained for clay sample containing 15% of Cu. It was established that the surface reaction occurred over metallic sites while the porous structure of the material was kept intact after reaction.

El objetivo de este trabajo fue modificar una arcilla sintética con MgO y un surfactante no iónico (Igepal CA-720), impregnada con Cu o Fe para evaluarlas en la remoción de H2S. El contenido de Cu o Fe fue de: 1,0; 8,0 y 15,0% en peso y también se prepararon sólidos bimetálicos de Cu-Fe. Las muestras obtenidas se caracterizaron mediante adsorción de N2, difracción de rayos X (XRD), flourescencia de rayos X (XRF), reducción a temperatura programada (TPR) y análisis termogravimetrico (TGA). Se observó un aumento en el área superficial, volumen de poro y mesoporosidad de la arcilla luego de la modificación con surfactante y MgO. Las arcillas modificadas impregnadas con Cu mostraron, por XRD, fases de CuO las cuales fueron confirmadas en los perfiles de TPR. La mayor capacidad de remoción de H2S fue obtenida en la muestra que contenía 15% de Cu. Se estableció que la reacción superficial ocurre sobre los sitios metálicos, mientras que la estructura porosa del material permanece intacta después de la reacción.

Geochemical evaluation of crude oil in the Franquera Oil Field and nearby oil reservoirs in the southeastern region of the Maracaibo Lake basin

Geochemical evaluation of oil from a well recently drilled in the southeast area of Maracaibo Lake (FRA-1X, Franquera oil field) and its comparison with 5 crude oils from nearby fields, led to the conclusion that these geochemically correlated marine mature oils could be the result of the mixture into the reservoir of petroleum formed by two pulses of generation of the La Luna Formation source rocks, which fed the study area in different geological periods (Eocene and Miocene-Recent).

La evaluación geoquímica del crudo de un pozo perforado recientemente en el área Sureste del Lago de Maracaibo (FRA-1X, campo Franquera), y su comparación con 5 crudos de campos cercanos, llevó a concluir que estos petróleos marinos maduros que resultaron estar geoquímicamente correlacionados, pudieron ser el resultado de la mezcla en el yacimiento de petróleo formado por dos pulsos de generación de sus rocas madres de la Formación La Luna, los cuales alimentaron el área de estudio en épocas geológicas distintas (Eoceno y Mioceno-Reciente).

Thermal catalytic decomposition of methane over unreduced Ni/SiO₂ and Ni/Al₂O₃ catalysts

The thermo catalytic decomposition (TCD) of methane at 823-973 K was investigated over unreduced 30 wt% Ni/Al2O3 and Ni/SiO2 catalysts. The catalytic activities of the unreduced catalysts were compared with those obtained for the catalysts pre-reduced with H2. Methane decomposition was studied by the thermogravimetric method, monitoring the mass change of the catalyst due to carbon deposition. The initial specific rates of carbon formation (r c,i), and as a consequence the catalyst activity, on the unreduced catalysts were higher than those for the pre-reduced catalyst. The differences observed seemed not to be related to the particle size of the nickel species, determined from X-raydiffraction analysis (XRD). Arrhenius plots of the initial rates indicated that the rate-determining step for carbon formation is independent of whether the catalysts are pre-reduced or not. Differences in catalytic activity between unreduced and pre-reduced catalysts are probably due to heat coupling effects during the reduction of NiO by CH4, H2 and deposited carbon at the beginning of the decomposition of methane.

Para este trabajo se investigó la descomposición termocatalítica (DTC) de CH4 entre 823 y 973 K, sobre catalizadores sin reducir de Ni/Al2O3 y Ni/SiO2 (30% m/m de Ni). Las actividades de estos catalizadores fueron comparadas con aquellas obtenidas sobre los catalizadores pre-reducidos con H2. La reacción fue estudiada empleando el método gravimétrico, examinando el cambio de masa del catalizador debido a la deposición de carbón. Las velocidades específicas iniciales de formación de carbón (r c,i), y, como consecuencia, la actividad catalítica, de las muestras sin reducir fueron mayores que aquellas obtenidas para los catalizadores pre-reducidos. Las diferencias observadas no parecieron estar relacionadas con el tamaño de partícula de las especies de Ni, determinado a partir de difracción de rayos-X (DRX). Las curvas de Arrhenius de las velocidades iniciales indicaron que el paso determinante para la formación de carbón es independiente de que el catalizador sea pre-reducido o no. Las diferencias en la actividad entre los catalizadores sin reducir y pre-reducidos se debe probablemente a un efecto del acoplamiento térmico durante la reducción del NiO con CH4, H2 y el carbón depositado al comienzo de la reacción de descomposición.

Finding the optimal parameters for the steam explosion process of hay

Combining biochemical principles and mathematical methods were defined optimal extrusion (steam explosion) process conditions for pelleted hay resulting in maximal cumulative production of biogas (CBGP). Operating experiments were conducted on a continuous modifiable extruder. Variable parameters, the reaction time, pressure and dry mass were compared and optimized. An assumption that longer reaction time, lower dry mass and higher operating pressure results in higher yields of biogas were confirmed only in defined pressure range. Critical conditions, from where the yield starts to decrease due to inhibitors formations were also modeled. It was found that the optimal process conditions were in the neighborhood of pressure 1.3 MPa, reaction time 7 minutes and 8% of dry mass resulting in 405 m³ of biogas (52.3% CH4) per ton of dry mass.

En el presente estudio se compararon las diferentes condiciones de reacción para el proceso de la extrusión (también conocido como explosión de vapor) del heno. Los experimentos de funcionamiento se llevaron a cabo en una extrusora continua y modificable con el fin de encontrar parámetros óptimos. El factor principal de la optimización fue la profundidad de la desintegración de material vegetal comprobada durante 30 días de la producción acumulada de biogás (CBGP). Los parámetros de la extrusión fueron retrasos en la extrusora, hydromodul y presión. La vinculación de los principios bioquímicos y los métodos matemáticos se han encontrado como las condiciones óptimas para el máximo rendimiento de la tecnología del biogás. La suposición de que el proceso de alta presión aumenta los rendimientos de biogás se confirmó sólo en determinadas áreas. Fueron modelados límites, en los que con la presión creciente los rendimientos de la producción de biogás disminyen, debido a la producción de los inhibidores del proceso anaerobio. Se demostró que las condiciones de proceso óptimo paragránulos (pellets) del heno se encuentran alrededor de presión 1,3 MPa, de tiempo de residencia en extrusora 7 minutos, 8% de materia seca. Obtenida extrusora crea 405 m³ biogás (52,3% CH4) por tonelada de materia seca.

Wave propagation: a finite difference modelling in a 3D fluid-solid configuration

In this work, the behavior of a wave field in a 3D solid-fluid configuration has been modeled. The elastodynamic equations that describe the problem were expressed, independently, in terms of both displacement- stress (EDE) and velocity-stress (EVE). Both systems were solved using a staggered-grid Finite Difference approach (SFD). A horizontal and an inclined surface were considered. In the first case, a transitional zone was used to solve the discontinuity at the interface. The other case introduces the medium heterogeneity into the grid, point by point, by means of the Lamé parameters and the density values. Our results indicate, for the first strategy, an increase in the amplitudes of the refractions and reflections; however, it does not modify the correct understanding of the geological model. The second strategy does not aggregate numerical effects to the results, but it could be unsuccessful in the presence of an irregular interface. Nevertheless, both strategies can be appropriate to solve basic 3D fluid-solid interface problems.

En el presente trabajo se modela el comportamiento de un campo de ondas en una configuración tridimensional fluido-sólido mediante las ecuaciones elastodinámicas expresadas en desplazamiento-esfuerzo (EDE) y en velocidad-esfuerzo (EVE), respectivamente. Ambos, EVE y EDE, se resuelven en forma aproximada por diferencias finitas sobre una staggered-grid (SDF). La simulación numérica se aborda con ambos métodos SDF EVE y EDE en dos medios con contacto fluido-sólido, donde el primero presenta una interfase horizontal y el otro una interfase inclinada. En el primer caso la interacción entre el fluido y el sólido se establece mediante una zona de transición posicionada entre ambos. En el otro caso se introduce la heterogeneidad en el medio, punto a punto en la malla numérica, mediante los parámetros de Lamé y los valores de la densidad. Los resultados obtenidos muestran que la refracción y reflexión del campo de ondas parece incrementada al considerar la zona de transición pero sin modificar la correcta interpretación del modelo geológico. Con el otro tratamiento no se observan efectos atribuibles al modelado numérico de la interfase, pero la estrategia puede no ser efectiva en presencia de una interfase irregular. Ambas estrategias pueden ser apropiadas al resolver el problema indicado en interfases fluido-sólido, básicas, en 3D.

Method to estimate the users average throughput for an operating base station using Monte Carlo simulation

The following work shows a procedure for determining the behavior of the data throughput for an operating cellular base station as a function of signal to noise plus interference ratio using the Monte Carlo method. First, a flow chart is presented illustrating the main tasks to be carried out. Then, each task is described including an example applied to the case study. Next, the results obtained by applying the method are presented. The method shows how to combine actual field measurements with simulation to understand the possibilities of HSDPA services for a particular base station and its behavior under different situations, saving time to the design engineer and allowing the completion of tests that are difficult to carry out in the field.

En este trabajo se presenta un procedimiento que permite establecer el comportamiento del throughput de los usuarios de datos de una estación base celular en operación, como una función de la relación señal a ruido más interferencia utilizando el método Monte Carlo. Se inicia indicando un diagrama de flujo con las tareas principales, posteriormente se describe cada tarea y se complementa con un ejemplo aplicado al caso de estudio. Finalmente, los resultados obtenidos con la aplicación del método son presentados. El método muestra cómo se pueden combinar las mediciones reales de campo con la simulación para conocer las posibilidades de servicio HSDPA de la estación base y su comportamiento bajo diferentes situaciones, economizando tiempo del ingeniero de diseño y facilitando la realización de diferentes pruebas difíciles de probar experimentalmente en campo.

Method for remote barometers calibration

This paper presents a method to calibrate remote barometers through the use of virtual vertical atmospheric soundings (READY, NOAA) and reference barometers located less than 28 km from the remote barometers. The application of the method to the remote barometer GPS2 with the help of the pattern barometer UB2001A situated 5 km from the GPS2 and some READY soundings gives the calibration rule of sum 1.96±0.16 hPa to GPS2 outputs to obtain true pressure. The method may be used in nearly any place of the world but with some restrictions.

Se presenta un método para calibrar barómetros remotos mediante el uso de sondeos atmosféricos verticales virtuales (READY, NOAA) y barómetros patrones de apoyo localizados a menos de 28 km de los barómetros remotos. La aplicación del método al barómetro remoto GPS2con apoyo del barómetro patrón UB2001A situado a 5 km de distancia produjo una calibración que indica sumar 1.96±0.16 hPa al GPS2 para obtener la presión verdadera. El método puede ser usado en casi cualquier parte del mundo pero con algunas restricciones.

Effect of relative humidity in determining PM₁₀ using a DataRam 4 in coastal region of Colombia

The particulate matter PM10 has been linked to mortality and morbidity by a variety of epidemiological studies. This research measured concentrations of PM10 in the urban area of Riohacha, Colombia and was evaluated the effect of relative humidity on concentrations of PM10. The instrument used for the study was a nephelometer Dataram 4 (Thermo Electron Corporation). Data were collected for three months in two sites (Desalud and Bienestar) of the urban area of Riohacha. The team worked continuously recording levels every 10 minutes and stored hourly and daily averages. The team located at a height of 4 meters above the ground in open space areas without interference structures. The results of the 28 samples, showed that the average concentration of PM10 was 23.64 μg/m³ to Desalud sample point and 36.86 μg/m³ to Bienestar sample point. A weak correlation was found when the relative humidity (RH) was lower than 70%: Rtight = 0.1949 and 0.3860 for sampling points, Desalud and Bienestar respectively, but no significant differences between RH and concentration of PM10 (p = 0.447 for Desalud and p=0.132 for Bienestar). The correlation increased when the RH was higher than 70%. (Rtight= 0.7727 for Desalud and 0.6565 for Bienestar) there significant differences between RH and PM10 for both sampling points (p = 0.000 for Desalud and 0.0032 for Bienestar).

El material partículado PM10, ha sido asociando con la mortalidad y morbilidad en diferentes estudios epidemiológicos. Esta investigación analizó las concentraciones de PM10 en la zona urbana del municipio de Riohacha, Colombia, y se evaluó el efecto de la humedad relativa sobre las concentraciones de PM10. El instrumento utilizado para el estudio fue un nefelómetro DataRam 4 (Thermo Electron Corporation). Los datos fueron obtenidos durante tres meses en dos sitios de (Desalud y Bienestar) de la zona urbana de Riohacha. El equipo funcionó de manera continua registrando las concentraciones cada 10 minutos y almacenando promedios horarios y diarios y se ubicó a una altura de 4 metros sobre el nivel del suelo, en zonas de espacio abierto sin interferencia de estructuras. Los resultados de las 28 muestras, mostraron que el promedio de la concentración de PM10 fue de 23,64 μg/m³ para el punto de muestreo Desalud y 36,86 μg/m³para el punto de muestreo Bienestar. Una débil correlación fue encontrada cuando la humedad relativa (HR) fue menor al 70%; Rajustado= 0,1949 y 0,3860 para las estaciones Desalud y Bienestar, respectivamente, pero no existe diferencias significativas entre la HR y la concentración de PM10 (p = 0,447 para Desalud y p=0,132 para Bienestar). La correlación se incrementó cuando la HR fue mayor al 70% (Rajustado= 0,7727 para Desalud y 0,6565 para Bienestar) existiendo diferencias significativas entre HR y PM10 para ambas estaciones de muestreo (p = 0,000 para Desalud y 0,0032 para el Bienestar).