Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

The Faculty of Engineering Conference Research and Industrial Academic Meeting -JIFI-EAI at the Central University of Venezuela: an opportunity to build partnerships and promote national development

Difficulties of implementation of the law on science, technology and innovation in Central University of Venezuela

En el año 2005 fue promulgada en la República Bolivariana de Venezuela, la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (LOCTI) con la finalidad de impulsar el desarrollo tecnológico y científico de la nación acompañado por las grandes empresas establecidas en el país. A partir del año 2007, se comienzan las gestiones por parte de los actores establecidos en la Ley para la consecución de los aportes en relación con los Proyectos de Ciencia y Tecnología formulados por los diferentes entes acreditados de acuerdo con los lineamientos enunciados. En la actualidad, la Universidad Central de Venezuela, como ente receptor de los fondos, ha finalizado una cantidad de los Proyectos propuestos desde el inicio de esta implementación, presentando un saldo favorable en términos de crecimiento de la infraestructura en esta Institución. Este documento pretende plasmar un reporte de todas las acciones y diligencias realizadas por la Universidad Central de Venezuela para implementar la LOCTI y proponer algunos correctivos para que este instrumento tenga una mayor repercusión en la sociedad.

In 2005 was enacted in the Bolivarian Republic of Venezuela , the Organic Law on Science , Technology and Innovation ( LOCTI acronym in spanish) with the aim of promoting scientific and technological development of the nation accompanied by large companies established in the country. From the year 2007 the first steps were by established players in the Law for the implementation of the input according to the Project of Science and Technology made by the various institutions accredited according to the guideline set forth. At present the Central University of Venezuela, the entity receiving funds, has completed a lot of projects proposed since the beginning of this implementation, presenting a favorable balance in terms of growth of infrastructure in this institution. The goal of this paper is to report actions and steps taken by the Central University of Venezuela to implement LOCTI and propose some corrective to improve result of this instrument as a greater impact on society.

Application of an adaptive polarization filter based on singular value decomposition (SVD)

En geofísica, un registro sísmico es considerado una imagen del subsuelo. Razón por la cual en este trabajo se introduce una técnica adaptativa de filtrado, que permite resaltar los eventos sísmicos selectivamente de acuerdo con su polarización. Esta técnica consiste en la implementación de un filtro de polarización basado en la Descomposición del Valor Singular (SVD). El SVD tiene una gran variedad de aplicaciones en el procesamiento de señales e imágenes, en este caso se aplicó sobre datos sísmicos sintéticos multicomponente originados a través de un programa de modelado elástico, con lo que se logró reconstruir la imagen sísmica generada a partir de las primeras dos autoimágenes, reproducir los atributos de polarización (rectilinealidad y planaridad) del movimiento de las partículas, suprimir el ruido aleatorio de alta frecuencia, mejorar la relación señal-ruido. De esta forma se obtuvo una imagen clara y coherente de los eventos sísmicos asociados con las energías primarias de reflexión.

In geophysics, a seismic record is considered an image of the subsurface. In this paper a filtering adaptive technique has been introduced that allows highlighting selective seismic events according to its polarization. This technique consists in the implementation of a polarizing filter based on the Single Value Decomposition (SVD). The SVD has a great variety of application in the processing of signals and images. In this work it was applied to synthetic multi-component seismic data arising through an elastic modeling program. As a result, it was possible the reconstructing of the seismic image generated after the two first eigenimages, reproducing the polarization of attributes (rectilinearity and planarity) of the moving particles, suppressing the high frequency random sound and improving the signal-noise ratio. This allows obtaining a clear and coherent image of the associated seismic events to the primary energies of reflection.

Basement 3D modelling of San Francisco Basin, Minas Gerais-Brazil

La presente investigación tuvo como finalidad la obtención del modelo 3D del basamento de la Cuenca de San Francisco en Minas Gerais (Brasil), entre las coordenadas 15°-18°N y 43°-45°W, con el propósito de describir su forma y determinar las zonas más prospectivas para la explotación de hidrocarburos. El modelo se obtuvo a través de la realización de perfiles gravimétricos 2D en dirección noroeste-sureste y noreste-suroeste sobre mapas de Anomalía de Bouguer (AB) y Magnética (AM), de origen satelital. Las profundidades modeladas en los perfiles fueron controladas a través de análisis espectrales, deconvolución de Euler 2D y 3D e interpretación de secciones sísmicas. Producto de esta investigación, se obtuvieron mapas y superficies 3D de la Discordancia Neo-Mesoproterozóica y del Basamento, caracterizándose el mismo por ser muy irregular y estar constituidopor una serie de altos y bajos estructurales. Se confirmó la asociación entre la Depresión de Pirapora y la existencia de un aulacógeno subyacente, en el cual se halló un cuerpo granítico con forma diapírica; se definieron como las áreas más prospectivas los flancos del Alto de Januária, así como el límite entre la FaixaAraçuaí y la cuenca. Adicionalmente se corroboró que la cupla y demás anomalías magnéticas,son generadas por cuerpos intrabasamento. Se recomienda complementar este estudio con prospecciones aeromagnéticas y magnetotelúricas en la zona, así como la realización de perfiles sísmicos que crucen el Aulacógeno de Pirapora, para aumentar la exactitud en la delineación del basamento e información sobre estructuras entrampantes en la zona.

This research aimed to obtain a 3D model of the basement of San Francisco Basin in Minas Gerais (Brazil) between the coordinates 15° -18° N and 43°-45° W, in order to describe its shape and define the most prospective areas for hydrocarbon production. The basement model was obtained by performing 2D forward modeling made in a northwest-southeast and northeast-southwest directions over Bouguer Anomaly (AB) and Magnetic Anomaly (AM) from satellite data. The depths to the different horizons in the profiles were constrained by performing Spectral Analysis; 2D and 3D Euler Deconvolution, and interpretation of seismic sections. As result of this research, maps and 3D surfaces of the Neo-Mesoproterozóic Unconformity and Basement were obtained, finding that the basin´s basement is characterized as being very irregular and conformed in structural highs and lows; an association between Pirapora Depression and the Pirapora Aulacogen was discovered, finding also that there is a granite body underlying the said structure. The flanks of Alto de Januária, and the boundary between the Faixa Araçuaí and the basin were defined as the most prospective areas. Additionally, it was confirmed that the magnetic dipole anomaly and other magnetic anomalies are generated by intrabasement bodies. Finally, an expansionof this study through aeromagnetic and magnetotelluric studies in the area, as well as conducting seismic profiles crossing the Pirapora Aulacogen is recommended in order to increase the accuracy in the delineation of the basement and the information on the possible trapping structures in the area.

Potential use of existing materials in domestic solid waste. Case study: Chacao Municipality-Miranda State, Venezuela

Con el propósito de contribuir a subsanar la falta de información que de soporte a la toma de decisiones en materia de recuperación y aprovechamiento de materiales presentes en los residuos sólidos domésticos, se cuantificaron y caracterizaron estos residuos en el municipio Chacao del Estado Bolivariano de Miranda-EBM. El tamaño de la muestra utilizada para el estudio estuvo conformada por 52 hogares agrupados según estrato social: alto (A), medio (B) y bajo (C), definidos de acuerdo con las características del material de construcción de la vivienda. Los resultados indican que la tasa de generación de residuos sólidos doméstico promedio en el sector estudiado, es de 630 g/persona.d., variando con el estrato social como resulta propio de ciudades con diversidad de características. Los valores obtenidos por estrato social considerado fueron 855, 485 y 318 g/persona.d para los estratos A, B y C, respectivamente. El potencial de aprovechamiento de residuos varía con el nivel socioeconómico de la población obteniéndose aportes en el orden de 5,2, 6,4 y 0,6 t/d, para los estratos A, B y C, respectivamente. A nivel municipal la cantidad de residuos potencialmente aprovechables ronda las 12 t/d de las cuales aproximadamente 6,8 t/d están conformadas por materiales reciclables secos con amplias posibilidades para su revaloración. Los materiales con mayor potencial de recuperación en la fracción seca, en orden descendiente de los correspondientes aportes son vidrio, periódicos, polietileno teraftalato - PET, policloruro de vinilo - PVC, hojalata, envases de larga duración, cajas, polietileno de baja densidad - PEBD, polietileno de alta densidad - PEAD, revistas, papel bond, cartón doble faz y aluminio.

The residues in the Chacao municipality of Miranda state (Venezuela) were quantified and characterized, in order to reduce the lack of information to support decision making in terms of recovery and recycling of materials in domestic solid waste. The sample size used for the study consisted of 52 households grouped by social strata: high (A), middle (B) and low (C), defined taking into account the characteristics of the material of construction of the house. The results indicate that the average rate of generation of solid waste in the sector under study is 605 g/person.d, varying with the social status of population. The values obtained for each status considered (A, B and C) were 855, 485 and 318 g/person.d, respectively. The potential recovery of wastes varies with socioeconomic status of the population obtaining. The contributions were 5.2, 6.4 and 0.6 t/d for A, B and C strata, respectively. At municipal level, these waste represent circa 12 t/d of which approximately 6.8 t/d are formed by dry recyclables with ample opportunities for reuse. The materials in the dry fraction, with greater potential for recovery, in descending order are: glass, newspapers, polyethylene terephthalate - PET, polyvinyl chloride - PVC, tinplate, tetrabrik, boxes, low density polyethylene - LDPE - high density polyethylene -HDPE, magazines, bond paper, cardboard duplex and aluminum.

Continuous improvement strategies in Venezuelan treatment plants

El deterioro de las plantas potabilizadoras incide negativamente en la calidad del agua producida y constituye un riesgo para la salud de los consumidores. Los diagnósticos comúnmente reportan diseños inapropiados, equipos deteriorados, bajas velocidades de lavado de filtros, dosificación empírica de sustancias químicas, ausencia de política de mantenimiento, deficiente preparación del personal, entre otros. Sobre la base de los principios de Gestión de la Calidad, en el presente trabajo se proponen estrategias de mejora continua, en el marco de las buenas prácticas, apoyado en la experiencia recopilada en cuatro plantas potabilizadoras, representativas de los arreglos existentes en Venezuela. A partir del análisis detallado del diseño, operación y control, se determinaron los parámetros que fueron comparados con los recomendados en la literatura; se identificaron las prácticas comunes, relativas a variables estructurales, funcionales/operacionales y organizacionales, y se propusieron medidas que incidieran positivamente en su eficiencia y eficacia. La integración de las metodologías de evaluación utilizadas, constituye un instrumento de apoyo para el análisis sistematizado de las plantas potabilizadoras, que puede ser replicado en otros sistemas y que resulta requisito indispensable para la determinación de puntos críticos de control en las metodologías de Análisis de Peligros y Puntos Críticos (HACCP por sus siglas en inglés) y Planes de seguridad del Agua (PSA). Esta experiencia demuestra que los cambios propuestos, algunos elementales, pueden aplicarse en el corto y mediano plazo, a bajo costo, especialmente los asociados con las variables funcionales/operacionales y organizacionales y constituyen la solución a muchos de los grandes problemas en las plantas evaluadas.

The deterioration of water treatment plants adversely affects the quality of water produced and constitutes a risk to consumer health. In general, diagnoses report inappropriate designs, damaged equipments, low speed filter washing, empirical chemical dosing, lack of maintenance policy, poor staff training, among others causes. Based on the principles of Quality Management, this work proposes continuous improvement strategies within the framework of good practice, supported by the experience gathered in four water treatment plants, representing existing layouts in Venezuela. From the detailed analysis of the design, operation and control, the parameters were compared with those recommended in the literature. Common practices relating to functional/operational and organizational structural variables were identified, and procedures having a positive impact in its efficiency and effectiveness were proposed. The integration of the assessment methodologies used, are considered as a support tool for the systematic analysis of the treatment plants, which can be extended in other systems and is essential for the determination of critical control points in Hazard Analysis and Critical Control points (HACCP) methodologies and Water Safety Plans (WSP) requirement. This experience shows that the proposed changes, some simples, can be applied in the short and medium term, at low cost, especially those related to the functional / operational and organizational variables and are the solution to many of the major problems in the plants evaluated.

Water consumed by domestic activities: Case study: students of environmental sanitation course UCV

Se presentan los resultados obtenidos de 175 mediciones de consumo de agua realizado por estudiantes de la asignatura Saneamiento Ambiental, Facultad de Ingeniería de la UCV, entre 2009 y 2012. Se aplicó un análisis de componentes principales con matriz de correlación, generando un gráfico Biplot, con el uso del software PAST V.2.16. Una vez verificado que los datos se correlacionan y definen un patrón de comportamiento, se procede a presentar los valores del consumo de agua habitual de personas que habitan en un área urbana, con una condición tipo de poca permanencia en los hogares durante los días de semana. El consumo de agua promedio de este tipo de población, estuvo en 275 l/persona-d, mayor al de las referencias utilizadas a nivel mundial, 200 a 250 l/persona-d, e incluso a dotaciones teóricas presentadas en Venezuela por Hidroven, entre 153 - 215 l/persona-d; así como en estudios realizados en Chile, 133 l/persona-d. La distribución para uso del agua en aseo e higiene corporal y el arrastre de excretas, es similar a la presentada en otros trabajos de la Organización Mundial de la Salud, Aguas de Mérida C.A en Venezuela y por la Universidad de Barcelona en España (10% de diferencia). Sin embargo la distribución es diferente en las categorías, siendo generalmente menor para el caso de arrastre de excretas, 20% en comparación con el 36 y 40% que presenta Aguas de Mérida y la OMS; y mayor en la ducha, 42%, con el 20, 31 y 33% presentado en estos trabajos. Sobre la base de los resultados, se sugiere realizar estudios conducentes a propiciar el uso de equipos e instalaciones sanitarias de bajo consumo de agua, en particular en las duchas, y con ello minimizar el consumo total diario de agua potable, propiciando de esta manera la racionalización del uso doméstico del agua.

This paper presents the results of the measurements of a water consumption campaign, carried by 175 students of the Environmental Sanitation subject, at the Faculty of Engineering of the Universidad Central de Venezuela, between 2009 and 2012. The data gathered was analyzed by a principal component analysis based on the correlation matrix, which generates a Biplot graph, using the PAST V.2.16 software. Once the right correlation of the data was verified and the pattern behavior was established, the values of water consumption obtained are typical of people living in the urban area previously mentioned and do not spend much time at home during week days. The average water consumption of the sample studied was 275 l/person-d, higher than the established in the references used worldwide, 200 to 250 l/person-d, and even higher than the theoretical reference presented by Hidroven, 153 - 215 1/person-d, as well as studies performed in Chile, 133 l/person-d. The distribution of water used in showers and personal hygiene as well as wastewater disposal is in the same range than the ones presented by the World Health Organization (WHO), Aguas de Mérida C.A. in Venezuela and by the University of Barcelona in Spain (10% difference). However, the distribution is different in both categories, it is lower for wastewater disposal 20% compared to 36 and 40% presented by Aguas de Mérida and WHO, and higher for the water used in showers, 42% compared to 20, 31 and 33% presented in those works. We suggest the working on campaigns that stimulate the use of equipment to decrease water consumption, particularly in showers, and thereby minimize the total daily consumption of drinking water, thus promoting the rationalization of water consumption.

Application of co₂ as pure refrigerant in a cascade cycle similar to phillips process® for natural gas liquefaction

Mundialmente la segunda tecnología más empleada para licuar el Gas Natural es la de Cascada Optimizada de Phillips®. En este trabajo se realizó la simulación de un proceso en cascada con refrigerantes puros (propano, etileno y metano). Se usó el simulador de procesos comercial PRO/II® comparando los modelos termodinámicos de Peng-Robinson (PR) y Soave-Redlich-Kwong (SRK). Inicialmente se simuló el proceso base y se obtuvo un coeficiente global de rendimiento (COPglobal) para el ciclo igual a 0,52. Luego se estudió la posibilidad de emplear CO2 como refrigerante del proceso de licuefacción considerando tres escenarios: 1) como sustituto del propano, para el cual se obtuvo un COPglobal de 0,41; 2) como pre-enfriamiento del ciclo en cascada, para el cual se alcanzó un COPglobal de 0,49; y 3) como condensador del ciclo completo con las tres cascadas. En este último escenario el COPglobal fue 0,46 incluyendo el trabajo del compresor del ciclo de CO2 en el cálculo de la eficiencia, y fue 0,63 cuando no se consideró.

To liquefy the Natural Gas the second most employed technology in the world is the Phillips Optimized Cascade®. In this work the simulation of a natural gas liquefaction cascade process with pure refrigerants (propane, ethylene, and methane) was done. The commercial processes simulator PRO/II® was used for comparing the thermodynamics models of Peng-Robinson (PR) and Soave-Redlich-Kwong (SRK). Initially, the base case was simulated and a global coefficient of performance (COPglobal) for the cycle equal to 0.52 was obtained. Later, the feasibility of using CO2 as a refrigerant in the process was studied considering three scenarios: 1) as a substitute for propane, in that case a COPglobal of 0.41 was obtained; 2) as pre-cooling of the cascade cycle, reaching a COPglobal of 0.49; and 3) as a condenser of the whole cycle with the three cascades. In the last scenario, the COPglobal was 0.46, including the CO2 compressor duty, and was 0.63 when it was not considered.

Study of the biodiesel obtention from secondary products of the transesterification reaction of waste cooking oils

En el presente estudio experimental se obtuvo jabón como subproducto de la reacción de transesterificación con catálisis básica de aceites residuales de cocina, para evaluar la factibilidad de la producción de biodiesel a partir de dicho residuo, mediante catálisis ácida. Se realizó un diseño factorial 2² con 5 puntos centrales y se seleccionaron como variables de estudio: el tiempo de reacción (6-10 horas) y la concentración de ácido (5-15 %p/p de H2SO4) respecto a la cantidad de subproducto utilizado como materia prima. Se obtuvo como resultado que la concentración de ácido fue un factor determinante en el rendimiento de la reacción, a diferencia del tiempo. Los mejores valores obtenidos para la densidad y el poder calorífico del biodiesel producido, fueron 881 kg/m³ y 39,17 MJ/kg, respectivamente, los cuales coinciden con los valores de referencia dados por las normas UNE-EN 14214 y EN-590. Aun cuando se comprobó la factibilidad del proceso, los rendimientos obtenidos fueron bajos (20,8 - 43,7 %) lo cual afecta la rentabilidad del mismo.

In the present experimental study it was obtained soap as subproduct of the transesterification reaction with basic catalysis of waste cooking oils, in order to evaluate the feasibility to produce biodiesel from this waste through acid catalysis. A factorial design 2² with 5 central points was used, and the selected variables for the study were: reaction time (6-10 hours) and acid concentration (5-15 %w/w of H2SO4) with respect to the sub-product quantity employed as raw material. The yield of reaction, density, acid number and calorific power were measured. The acid concentration was a determinant factor in the reaction yield while the influence of time was negligible. The best values obtained for density and calorific power of the produced biodiesel were 881 kg/m³ and 39.17 MJ/kg, respectively, which are according to the norms UNE-EN 14214 and EN-590. Even though the feasibility of the process was verified, the yields obtained were low (20.8-43.7 %) thus affecting its profitability.

Transfer mechanism of water, methanol and ethanol by pervaporation as pure substances in zeolites DD3R

El estudio de la difusión a través de membranas cerámicas nanoporosas es de relevancia actual para la renovación de las técnicas de separación en la industria. La zeolita Decadodecasil 3R (DD3R) es un material de sílice, que por su tamaño de ventana de poro permite la permeación del agua y su separación de otras sustancias por exclusión por tamaño molecular. En este trabajo fueron modelados datos experimentales de la difusión de sustancias puras (agua, metanol y etanol) por pervaporación a través de una membrana de zeolita DD3R soportada en alúmina, con el propósito de estudiar el mecanismo de transferencia de masa en la membrana. Se analizaron diferentes mecanismos de transporte de masa en medios porosos, a distintas condiciones de temperatura y presión, para las tres sustancias en estudio. Se encontró que la pervaporación del agua en la membrana de zeolita DD3R corresponde a difusión superficial con una contribución en paralelo de difusión por condensación capilar. El metanol se transfiere por difusión superficial, con una contribución por difusión de Knudsen a través de los defectos existentes en la estructura cristalina de la zeolita. La permeación del etanol puede representarse exclusivamente por difusión superficial.

The study of diffusion through nanoporous ceramic membranes is relevant for the improvement of separation techniques in industry. The zeolite Decadodecasil 3R (DD3R) is a pure silica material with a pore window size that allows molecular size exclusion, selective for water permeation and for its separation from other substances of larger molecular size. In this work experimental data for the diffusion of pure substances (water, methanol and ethanol) by pervaporation through a zeolite DD3R membrane, supported on alumina, were modeled in order to identify the mechanism governing the mass transfer in the membrane. For the three substances under study, different mechanisms of mass transport in porous media were analyzed at different conditions of temperature and pressure. It was found that the pervaporation of water in the DD3R zeolite membrane corresponds to a surface diffusion mechanism, in a parallel combination with capillary condensation diffusion. Methanol molecular transport is due to surface diffusion with a contribution of Knudsen diffusion through crystalline defects in the zeolite structure. Ethanol permeation can be described exclusively by surface diffusion.

Mathematical modelling of an adiabatic reactor for selective hydrogenation of 1,3-butadiene

Se modeló un reactor trifásico trickle bed para la reacción de hidrogenación selectiva de 1,3-butadieno en fase líquida usando tolueno como solvente, una cinética publicada en la literatura, y métodos disponibles para cálculos del equilibrio de fases y de las propiedades termodinámicas y de transporte. El modelo incorpora los balances de energía y momento para predecir los cambios de temperatura y presión a lo largo del reactor. Se compararon cuatro correlaciones de caída de presión cuyas predicciones reportaron desviaciones menores a 45% con respecto al modelo de Larkins et al. recomendado en la literatura. Para un reactor adiabático de 0,58 m de diámetro y 0,6 m de longitud, el modelo predice un incremento de temperatura de 47,3 K y una caída de presión de 56 kPa. Mayores longitudes de reactor ocasionan incrementos sustanciales de temperatura que se asocian con la vaporización completa de la carga. Los métodos de cálculo del equilibrio de fases y de las propiedades termofísicas no inciden significativamente sobre los resultados. Se analizaron los efectos predichos de las condiciones de operación (temperatura, presión y relación tolueno/alimentación). Se encontró que tanto una disminución en la temperatura de entrada como un aumento en la presión de entrada incrementan la conversión de BD, aunque con mayores pérdidas de 1BE por las reacciones de hidrogenación e isomerización. El uso del solvente también aumenta las conversiones de BD y reduce las pérdidas de 1BE.

A three-phase trickle-bed reactor for selective hydrogenation of 1,3-butadiene in liquid phase with toluene as solvent is modeled using a published kinetic. The phase equilibria and thermodynamic and transport properties are estimated from methods available in the literature. The computer model incorporates momentum and energy balances to account for temperature and pressure changes along the reactor. Four pressure drop correlations are compared; their predictions deviate less than 45% from the model by Larkins et al. recommended in the literature. A temperature rise of 47.3 K and a pressure drop of 56 kPa are predicted for a reactor 0.6 m in length and 0.58 m in diameter. Greater reactor lengths lead to formation of hot spots and complete vaporization of the liquid load. The results are insensitive to the methods selected for estimation of phase equilibria and thermophysical properties. The predicted effects of the operation conditions (temperature, pressure and toluene/feed ratio) are studied. The BD conversion is found to increase at lower inlet temperatures and higher inlet pressures, although with greater 1BE losses due to hydrogenation and isomerization. The use of solvent also increases the BD conversion and helps reduce 1BE losses.

Processes for purificarion of propane as refrigerant R290

El empleo de propano como refrigerante está incrementándose constantemente. En este proyecto se estudió la factibilidad de aumentar la pureza de una corriente de propano líquido, libre de olefinas, a 303 K y 1240 kPa, con el propósito de ser usado como refrigerante R290. Se evaluaron las ecuaciones modelo para los siguientes procesos: destilación, separación por membranas inorgánicas porosas y lecho fijo de adsorción. La separación por destilación es factible para un 90% de recuperación del propano. El arreglo de columnas en secuencia indirecta con integración térmica presenta un consumo de calor menor que el de la secuencia directa. En una de las columnas es necesario emplear rellenos en lugar de platos para estandarizar sus dimensiones. También es posible aumentar la pureza del propano por combinación de los procesos de pervaporación y adsorción en fase líquida, separando los componentes más livianos mediante permeación a través de membranas porosas bajo régimen de flujo tipo Knudsen, y removiendo el contenido de componentes más pesados mediante adsorción en un lecho fijo isotérmico de partículas de zeolitas ZSM5. Bajo esta combinación de procesos la recuperación de propano está alrededor del 80%. La calidad y producción del propano dependen de la porosidad del material de la membrana, del área de permeación que se emplee, y del empleo de partículas adsorbentes con bajas limitaciones de difusión interna.

The use of propane as refrigerant is becoming more common. The feasibility of increasing the purity of a liquid olefin-free propane stream, at 303 K and 1240 kPa, was studied in this project, in order to obtain propane as refrigerant R290. The model equations for the following processes were evaluated: Distillation, separation using inorganic porous membranes and fix-bed adsorption. The separation by distillation is feasible, with a 90% recovery of the propane. The heat consumption for the indirect arrangement of the columns is lower than the corresponding for the direct sequence. The thermal integration of the columns decreases the global heat consumption. In one the columns becomes necessary the use of packing instead of trays, in order to standardize its dimensions. It is also possible to increase the purity of the propane by combination of pervaporation and liquid phase adsorption, separating the lighter components by permeation through porous membranes under Knudsen flow pattern, and removing the content of the heavier components in a fix bed of ZSM5 zeolites. Under that combination of processes the propane recovery is about 80%. The purity and production of the propane are result of the porosity and the permeation surface size used for the membrane module, and of the use of adsorbent particles without internal mass transfer limitations.

Selection and design of a scheme of CH₄-CO₂ separation of a biogas stream

El uso de biogás, producto de la descomposición de desechos orgánicos y rico en gas metano, está tomando fuerza dentro de las nuevas alternativas energéticas. Este hidrocarburo puede usarse como combustible o materia prima para la producción de hidrógeno, para lo cual debe tener cierta pureza. Se modelaron las ecuaciones de diseño de dos técnicas de separación con el propósito de llevar la pureza del biogás en metano de 70 a 99% molar. Los procesos estudiados fueron absorción y membranas selectivas. Los resultados indican que para una torre de absorción con agua, las condiciones más favorables son una presión de 400 kPa y temperatura de 25 ºC, para obtener una pureza máxima de 90%. El uso de aminas como absorbente permite alcanzar la pureza deseada bajo las mismas condiciones de operación. Para la segunda propuesta se recomienda usar una membrana tipo sílica/sílica-zirconia/α-alúmina y una corriente de arrastre del lado permeado. El uso de agua como corriente de arrastre (proceso hibrido membrana / absorción) también es efectivo y reduce costos de operación.

Biogas, a methane rich product from organic wastes decomposition, is taking place as an alternative energy source. This hydrocarbon can be used either as fuel or as hydrogen source, for which it must fulfill purity requirements. The design equations for two separation techniques (absorption and membrane separation) were modeled to increase the methane purity of a biogas stream from 70 to 99% mol. Results indicate that for adsorption with water the most favorable operating condition are: 400kPa of operating pressure at 25 ºC, for reaching a maximum methane content of 90% mol. The use of amines as absorbent allows reaching the intended purity. For the second process proposal, a silica/silica-zirconium/α-alumina membrane is recommended, using a sweep stream at the permeate side. Using water as the sweep stream (hybrid process membrane separation / absorption) is also effective and reduces operating costs.

Electrical conductivity in polymer/carbon nanotube nanocomposites in PCL and PCL/PLA blends

Las conductividades DC y AC de bionanocompuestos basados en la poli(ε-caprolactona), PCL, o en la mezcla polimérica PCL/PLA (polilactida) con nanotubos de carbono, fueron estudiadas para frecuencias de 10-3 Hz a 1 MHz y desde 133 K hasta 323 K. Estas matrices fueron cargadas con nanotubos de carbono multipared, NTC, con concentraciones en peso variando de 0 a 4 %. La PCL en ambos casos resultó ser semi-cristalina. Los grados de cristalinidad fueron determinados: 46 % para la PCL pura y 55 % para la PCL en la mezcla. Las lamelas presentaron una estructura ortorrómbica de grupo espacial P2(1)2(1)2(1). La fase de PLA, que es minoritaria y más viscosa, excluyó los NTC de su interior siendo estos localizados selectivamente en la fase de PCL y en las interfases. La dinámica macromolecular a diferentes escalas, local y segmental, fue estudiada a partir del espectro dieléctrico para concentraciones menores que la concentración crítica. No se encontraron diferencias entre la PCL pura y la mezcla, confirmándose así la inmiscibilidad de la PLA en la PCL. La respuesta dinámica universal se aplicó para describir los resultados en todo el rango de frecuencias. Los parámetros del proceso de percolación fueron determinados para ambos nanocompuestos encontrándose niveles de 1 % en peso para la mezcla y de 0,3 % para la PCL pura. En ambos casos se determinó una importante contribución de conducción por efecto túnel cuántico entre nanotubos antes de que se realizara el contacto físico. Igualmente, existieron diferencias en la validez de curvas universales existiendo para la PCL solamente una superposición tiempo-temperatura-concentración.

DC and AC conductivities of bionanocomposites based on a polymer matrix such as Poly(ε-caprolactone), PCL, or on the polymer blend PCL/PLA (Polylactide) with multi-walled carbon nanotubes, CNT, as a nanofiller, have been studied in wide frequency ( 10-3 Hz to 1 MHz) and temperature (133 to 323 K) ranges. These matrices were loaded with multi-walled carbon nanotubes, CNT, up to a concentration of 4 % in weight. X-Ray diffractograms showed that PCL was always semi-crystalline with an orthorhombic structure, spatial group P2(1)2(1)2(1). The crystallinity degrees were estimated to 46 % for neat PCL and 55 % for PCL in the blend. The minority phase, PLA, due to its higher viscosity, excluded the CNT which were selectively located in the PCL phase and decorating the interphases. The adhesion among the two blend components was drastically improved in the CNT presence. Molecular dynamics at different scales, local or segmental, were studied through the dielectric spectrum obtained for low concentrations, below the percolation threshold. No differences were observed among neat PCL and the blend, thus confirming the blend immiscibility. The Universal Dynamic Response proposed by Jonscher, which explains conductivity behavior, either ionic or electronic, was applied to describe the results in the whole frequency range. The parameters characteristic of the percolation process were determined for both nanocomposites and the threshold values were found to be 1 wt% for the blend and 0.3 % for neat PCL. In both cases an important contribution to the conductivity through carrier tunneling among CNT not yet in physical contact was evidenced. Also, differences in the validity of the universal curves were observed: only in neat PCL time-temperature-concentration superposition existed.

Capacitive sensor to measure the order state of discrete objects

Se describe la implementación de un sistema capacitivo para la medición del orden estructural que conforman un conjunto de objetos bidimensionales, todos de igual forma. El dispositivo de medición se diseñó y construyó usando para ello un circuito de medición capacitiva CA. Se construyó un sistema compuesto de discos al cual se le puede variar su orden estructural entre un arreglo cúbico y uno hexagonal. Se realizaron medidas de la capacitancia del sistema usando electrodos de un tamaño comparable al diámetro de los discos. Los experimentos comparados con los resultados teóricos mostraron una discrepancia del 0,23%.

This article describes the development of an electrical capacitance system to measure the structural order of an array of equally sized quasi-two dimensional objects. A measurement device was designed and built based on an AC capacitive measurement circuit. A system of discs was built such that the structural order could be varied between a cubic and a hexagonal packing. Measurements of the capacitance of the system were taken using electrodes of size comparable to the diameter of the discs. Experiments and theoretical predictions show a deviation of 0.23%.