Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela

En la búsqueda de nuevos y compartidos conocimientos

Desarrollo de un programa computacional en código abierto para determinar la distribución de diámetros de partículas en sistemas dispersos por medio del procesamiento de imágenes

Se desarrolló y ejecutó un programa computacional que permite determinar la distribución de diámetro de partículas en dispersiones líquido-líquido y sólido-líquido mediante el procesamiento de imágenes. Esta herramienta computacional permite estudiar la estabilidad de emulsiones en el tiempo. Así como identificar aditivos de tipo tensoactivo que pueden ser empleados para estabilizar o desestabilizar sistemas dispersos. Los resultados generados por el programa fueron validados a través de la comparación con las distribuciones de diámetro de partículas de microfotografías reportadas en la literatura y de imágenes de diámetro conocido. El programa representa un ahorro de tiempo y evita la posibilidad de errores humanos en comparación con la medición manual de la distribución de diámetro de gotas en el caso de emulsiones W/O con fase externa opaca. Además complementa los resultados con modelos estadísticos. Otra potencial aplicación es la identificación de aditivos tipo tensoactivos que mejoren la distribución de partículas sólidas dispersas en cemento fraguado para cementación de pozos en yacimientos petroleros.

A computer program for determining the distribution of particle diameter in liquid-liquid and solid-liquid dispersions using image processing was developed and implemented. This computational tool allows to study the stability of emulsions over time and to identify the type of surfactant additives that can be used to stabilize disperse systems. The results generated by the program were validated through comparison with the particle diameter distributions of micrographs reported in the literature and images of known diameter size. The program saves time and avoids the possibility of human error in comparison to manual determination of diameter size distribution of droplets in cases of W/O emulsions with opaque outer phase. Results are completed with statistical models. Another potential application is the identification of surfactant type additives that improve the dispersion of solid particles in grout cement in petroleum well construction.

Estudio de los estilos de aprendizaje de estudiantes y profesores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela

Se determinaron los estilos de aprendizaje de un grupo de estudiantes y de profesores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela y se evaluaron las relaciones existentes entre estos y algunas variables socio-académicas, aplicando un diseño metodológico no experimental (ex post facto) de tipo transacciononal-descriptivo. Para la población consultada no se evidenciaron diferencias significativas cuando se compararon género, profesión y escuela de adscripción de los docentes. En líneas generales, los estudiantes resultaron ser más activos y pragmáticos que sus profesores, sobre todo los pertenecientes al Ciclo Básico. En el caso de las Escuelas, los estudiantes también son más pragmáticos que sus profesores, sin embargo, no manifiestan la impulsividad, la curiosidad y la espontaneidad que caracteriza a los alumnos de los primeros años de la carrera. La caracterización de la población con respecto a sus estilos de aprendizaje permitió elaborar baremos para interpretar los resultados individuales obtenidos a través de la aplicación del CHAEA. El análisis de las preferencias de los estilos no sólo permitió distinguir a los grupos de estudiantes según su Escuela de adscripción; sino que demostró, además, lo complejo que puede llegar a ser para el docente alcanzar los objetivos de aprendizaje planteados en las asignaturas que dicta y la necesidad de adaptar su praxis a las características y demandas de cada audiencia.

Learning styles of a group of students and professors of the Faculty of Engineering at the Universidad Central de Venezuela were determined and the relationship between these and some socio-academic variables was evaluated using a nonexperimental study design (ex post facto evaluated), transactional-descriptive. Among the consulted teacher population no significant differences were found when gender, profession and affiliation of school were compared. In general, students were more active and pragmatic than their teachers, especially those in the Ciclo Basico. In the professional schools students are more pragmatic than their teachers. However, they do not exhibit the impulsivity, curiosity and spontaneity that characterize students in the earlier stage of the career. The characterization of the population concerning their learning styles made possible to develop scales that allowed interpreting the individual results obtained through the application of CHAEA. The analysis of the style preferences not only allowed us to distinguish groups of students by school affiliation; but also showed how complex it can be for teachers to achieve the learning objectives in the subjects they teach and the need to adapt their practice to the characteristics and demands of each audience.

Modelado cortical con datos gravimétricos y magnéticos entre plataforma Deltana y prisma de Barbados

El borde noreste de la Placa Suramericana se caracteriza por ser una zona tectónicamente compleja, además, debido a que se dispone de poca información de los modelos someros y profundos, es difícil inferir los límites del dominio oceánico Atlántico. En el marco del proyecto GEODINOS, se propone realizar la integración de datos sísmicos, magnéticos y gravimétricos en esta zona de manera de poder proponer límites e inferir el tipo de corteza presente. El análisis se realizó mediante el uso de contrastes de densidades y datos de susceptibilidades magnéticas, obteniendo como resultado que los mapas de Anomalía de Bouguer y Anomalía Magnética permitieron ubicar el posible límite entre las diferentes litosferas. Además, con la integración de dichos mapas con datos sísmicos del área, se generaron modelos corticales que indica que la zona de transición se comporta como un típico margen pasivo tipo atlántico con un modelo de corteza adelgazada, como el propuesto por Lister et al. (1991), en el cual se combina un régimen de cizalla pura con cizalla simple.

The northeast edge of the South American Plate is characterized for being a tectonic complex area, and due to the lack of information of deep and shallow models, difficulty arises when proposing the limits of the Atlantic oceanic domain. Under the GEODINOS project, it is intended to use seismic, magnetic and gravimetric data in order to be able to propose limits and characterize the type of crust present in this area. For the analysis, density contrast and magnetic susceptibility data were used, obtaining as a result Bouger and Magnetic Anomalies maps, which allowed to find the possible limits between the different lithospheres. In addition, crustal models were generated integrating the anomalies with seismic data, which indicate the passive margin behaves as a lithosphere thinned as proposed by Lister et al. (1991), combining pure and simple shear.

Concentración y relación de PST, PM₁₀ Y PM_2.5 en poblaciones cercanas a minería a cielo abierto: Caso Cerrejón Colombia

Muestras de PM2.5, PM10 y partículas suspendidas totales (PST) fueron recogidas entre enero y junio de 2012 en la Mina a cielo abierto el Cerrejón, al norte de Colombia. Mediciones de 24 horas cada seis días fueron realizadas utilizando muestreadores de alto volumen para PM10 y PST y bajo volumen para PM2.5. Las concentraciones variaron entre 18,20 y 198,2 μg/m³ para PST, 11,96 μg/m³ y 100,05 μg/m³ para PM10 y 54,50 μg/m³ y 3,37 μg/m³ para PM2.5. Las máximas concentraciones se registraron en las estaciones ubicadas viento abajo de los tajos de explotación. Las relaciones de PM10/ PST registraron valores entre 0,12 a 0,93 y las de PM2.5/PM10 entre 0,33 y 0,51. También se observó correlación lineal significativa en PST/PM10 (R= 0,81, 0,85, 0,77, 0,71, 0,69) y correlación lineal no significativa en PM2.5/PM10 (R = 0,10 y 0,14). Las PST pueden ser una variable predictiva de PM10 en la zona minera del Cerrejón mientras que las PM10 no pueden ser utilizadas para predecir con confianza la concentración de PM2.5 en la misma zona. Los resultados revelaron variabilidad significativa en las concentraciones de PST en relación a PM10 y PM2.5 dependiendo de la ubicación de las estaciones con respecto a los tajos de explotación.

PM2.5, PM10 and total suspended particles (TSP) samples were collected from January to June 2012 in the open pit mine Cerrejón north of Colombia. Measurements of 24 hours every six days were made using PM10 and TSP High Volume air sampler and PM2.5 Low Volume. Concentrations were 18.20 to 198.2 μg/m³ for TSP, 11.96 μg/m³ to 100.05 μg/m³ for PM10 and 54.50 μg/m³ to 3.37 μg/m³ for PM2.5. The maximum concentrations were recorded at stations located downwind of the pits. Relations PM10/TSP ranged 0.12 to 0.93 and the PM2.5/PM10 0.33 to 0.51. Was also observed significant linear correlation in TSP/PM10 (R= 0.81, 0.85, 0.77, 0.71, 0.69) and no significant linear correlation in PM2.5-PM10 (R = 0.10 y 0.14). The TSP may be a predictor of PM10 in the mining area Cerrejón, whereas PM10 can not be used to predict the concentration of PM2.5 in the same area. The results revealed significant variability in the concentrations of TSP in relation to PM10 and PM2.5 depending on the location of the stations with respect to the pits of exploitation.

Desempeño a tensión por compresión diametral del concreto reforzado con fibras de acero RC-65/35-BN sometido al efecto del ion cloruro

En el artículo se evalúa la influencia de dos ambientes corrosivos sobre las propiedades mecánicas del concreto reforzado con fibras de acero, CRFA, tipo RC-65/35-BN sometido a esfuerzos de tensión por compresión diametral. El programa experimental incluyó el ensayo de 54 especímenes cilíndricos de concreto reforzado con dosificaciones de fibras de 30 y 60 kg/m³. Durante 60 días, 18 cilindros fueron sometidos a la acción de un ambiente acuoso, 18 cilindros a la acción de un ambiente salino al 3.5% NaCl (ion cloruro) y 18 cilindros permanecieron en condiciones inalteradas. Para dicho tiempo de exposición, los resultados medidos demostraron que los ambientes corrosivos estudiados, particularmente el medio salino, mejora ligeramente la adherencia entre la matriz de concreto y las fibras de acero, con lo cual se incrementa la capacidad de deformación del concreto reforzado con fibras de acero. Sin embargo, el medio salino ocasiona una pérdida aproximada del 13% y 15% en la resistencia máxima y la tenacidad en tensión por compresión diametral, respectivamente, debido al efecto de degradación proporcionado por el ion cloruro.

The influence of two corrosive environments on the mechanical properties of RC-65/35-BN steel fiber reinforced concrete, SFRC, under splitting tensile stresses is assessed in this paper. The experimental program comprised the tests of 54 cylindrical-type specimens of concrete reinforced with fiber dosages of 30 and 60 kg/m³. During 60 days, 18 cylinders were subjected to the action of a watery environment, 18 cylinders were subjected to an environment of 3.5% NaCl solution (chloride ion) and 18 cylinders were kept in unaltered conditions. For that exposure time, measured results demonstrated that the corrosive environments, specially the environment of 3.5% NaCl solution, slightly improves the bond between concrete matrix and steel fibers, and thus the strain capacity of SFRC increases. However, the 3.5% NaCl solution causes a loss of roughly 13% and 15% on the maximum tensile strength and tensile toughness, respectively, due to the degradation effect provided by the chloride ion.

Diseño de un cojinete de gas de láminas flexibles

En la lubricación hidrodinámica usar un fluido compresible proporciona varias ventajas, como poder alcanzar altas velocidades de operación con baja fricción, eliminación de sellos y que el lubricante permanezca estable en rango amplio de temperaturas. En los cojinetes de gas radiales hay que considerar los delgados espesores de la película de lubricante, las estrictas tolerancias en su fabricación y los rangos limitados en su operación. Los Cojinetes de Láminas Flexibles (GFB) consisten en una superficie compuesta por una lámina delgada (top-foil) apoyada sobre láminas onduladas (bump-foils) las cuales funcionan como resortes ante las cargas a las que está sometido el cojinete. Este trabajo presenta el diseño de un GFB tipo bump basándose en un modelo de elementos finitos para determinar las características estructurales del cojinete y a partir de ese modelo establecer los parámetros de diseño comparándolo con un cojinete de propiedades y características conocidas. Este trabajo es una propuesta para la construcción de un cojinete de láminas flexibles en el Laboratorio de Dinámica de Máquinas de la Universidad Simón Bolívar.

The use of a compressible fluid in hydrodynamic lubrication provides a series of advantages, like reaching high speeds with low friction, sealing elimination and lubricant stability in a wide temperature range. When radial gas bearings are used, the thin lubricant film thickness, the strict manufacturing tolerances and the limited operating range all need to be taken into consideration. Gas Foil Bearings (GFB) consist of a surface composed by a thin foil (top-foil) lying over corrugated foils (bump-foils) which acts as springs to the loads to which the bearing is subjected. This work presents the design of a bump type GFB based on a finite element model to determine the bearing structural characteristics and from the model establish design parameters comparing it with a bearing of known properties. This is a proposal to the construction of a flexible foil bearing at the Machine Dynamics Laboratory at the Simón Bolívar University.

**Efecto del tipo y concentración de azúcar sobre la aceptabilidad de laminados de guayaba (Psidium guajava L.)**

La guayaba (Psidium guajava L.) posee cualidades sensoriales y nutricionales atractivas para elaborar laminados de frutas, pero se requiere adicionar azúcares para mejorar la calidad sensorial, ya que la aceptación por el consumidor es la clave para garantizar el éxito. Por tal motivo, se aplicaron pruebas sensoriales con consumidores y diseño simplex para evaluar el efecto del tipo y concentración de los azúcares sacarosa, fructosa y glucosa sobre la aceptabilidad de laminados de guayaba. Para elaborar los laminados se preparó un puré con 425 g de pulpa de guayaba, 75 g de azúcar y 5,0 mL de solución de ácido cítrico al 30 % y se sometió a secado en un deshidratador de bandejas a 60 ºC hasta 13 % de humedad, aproximadamente. Las proporciones de azúcares fueron establecidas mediante un diseño simplex de centroide, que originó nueve tratamientos. La aceptabilidad global se midió con una escala hedónica no estructurada de 10 cm y la aceptabilidad de los atributos sensoriales dulzor, acidez, color y humedad se estudió con una escala JAR (just-about-right) de tres puntos. La aceptabilidad global se ubicó entre 3,80 ± 2,1 y 7,60 ± 1,8 y se ajustó al modelo polinomial de segundo grado Aceptabilidad = 7,63Sacarosa + 6,63Fructosa + 3,83Glucosa + 1,04SacarosaFructosa + 1,84SacarosaGlucosa + 4,24FructosaGlucosa. En la evaluación con la escala JAR se obtuvo que el dulzor fue el atributo con mayor efecto sobre la aceptabilidad del producto. Se concluye que los laminados de guayaba presentaron un nivel de agrado dependiente del tipo y proporción de azúcar bajo una relación polinomial de segundo grado, donde la sacarosa originó los mayores valores de aceptabilidad.

Guava (Psidium guajava L.) has attractive sensory and nutritional qualities to elaborate fruit laminates, but it requires adding sugars to improve the sensory quality, being the consumer acceptance key to ensure the success. Therefore, sensory tests to consumers and simplex design were applied to evaluate the type and concentration effect of the sugars sucrose, fructose and glucose on the acceptability of guava laminates. To elaborate the laminates a puree was prepared with 425 g of guava pulp, 75 g of sugar and 5.0 mL of citric acid solution 30% and it was subjected to drying in a tray dehydrator at 60 °C to about 13% moisture. Sugars proportions were established using a simplex-centroid design, which caused 9 treatments. The overall acceptability was measured on a 10-cm unstructured hedonic scale and the acceptability of the sensory attributes sweetness, acidity, color and moisture was studied using a 3-point JAR (just-about-right) scale. The overall acceptability was located between 3.80 ± 2.1 and 7.60 ± 1.8 and it was adjusted to the second degree polynomial model Acceptability = 7.63Sucrose + 6.63Fructose + 3.83Glucose + 1.04SucroseFructose + 1.84SucroseGlucose + 4.24FructoseGlucose. In assessing the scale JAR was obtained that the sweetness was the attribute most effect on product acceptability. It was concluded that guava laminates showed a liking level depends on the sugar type and proportion under a second degree polynomial relationship where sucrose resulted in the highest acceptability values.

Transporte de crudo espumante como un sistema de flujo multifásico

In some heavy and extra heavy oil production fields in Venezuela the oil production occurs due to the gas in solution, which tends to form a foam, consisting of a dispersion of gas and water in oil. Foamy oil behavior at reservoir conditions and its transport process through porous media have been the focus of many multiphase flow researches. However, few studies have been developed at surface conditions, in which the oil viscosity increases considerably and the gas bubbles that are trapped in the foamy oil are expanded due to the change in pressure and temperature. Transportation of foamy oil through pipelines is a challenge in Venezuelan fields due to the relatively high gas volumes produced with oil. Part of this gas is dispersed as foam and the rest flows as a separate phase generating different flow patterns in the pipelines. This experimental study is focused on the behavior of a multiphase mixture composed by foamed emulsion, with high oil viscosity flowing through horizontal pipelines. The evaluated conditions correspond to 8.5 wt.% water, 1.5 wt.% surfactant and 90 wt.% mineral oil, pressures up to 255 kPa, temperature of 20°C, superficial gas velocities between 0.92 - 17.56 m/s and superficial liquid velocities between 0.04 - 1.07 m/s, with pipeline diameters of 0.0243 and 0.0508 m. Three different flow patterns were obtained: foamy stratified, foamy slug and foamy annular. Foaminess and foam stability were found to be dependent on the operational conditions. Foamability increases with the increment of the gas and liquid flow rates, while foam stability tends to decrease when the liquid flow rate increases and the gas flow rate decreases.

En algunos campos de producción de crudos pesados y extrapesados de Venezuela la producción de dichos hidrocarburos ocurre debido al gas en solución, el cual tiende a formar una espuma, constituida por una dispersión de gas y agua en el crudo. El comportamiento del crudo espumante a condiciones de yacimiento y su transporte en el medio poroso ha sido estudiado por múltiples investigadores en el área de flujo multifásico. Sin embargo, pocos estudios se han enfocado en su comportamiento a condiciones de superficie, donde la viscosidad del crudo aumenta y las burbujas que se encuentran dispersas incrementan su tamaño debido a los cambios en presión y temperatura. El transporte de crudo espumante es un reto en Venezuela debido a los altos volúmenes de gas producidos con el crudo, en el cual el gas fluye parte disperso en el crudo formando una espuma y otra fracción de gas separada, promoviendo la formación de diferentes patrones de flujos en las líneas de producción. Las condiciones evaluadas en este estudio corresponden a un 8.5% p/p de agua de, 1.5%p/p de surfactante y 90%p/p de aceite mineral de alta viscosidad, con presiones de hasta 255 kPa, temperaturas de aproximadamente 20°C, velocidades superficiales del gas entre 0.92 y 17.56 m/s, velocidades superficiales del líquido entre 0.04 y 1.07 m/s, en tuberías de 0.0243 y 0.0508 m de diámetro, obteniendo tres patrones de flujos diferentes: espuma-estratificada, espuma-tapón y espuma-anular. Adicionalmente, se encontró que la espumabilidad incrementa con el aumento del flujo de gas y líquido y la estabilidad de la espuma tiende a decrecer cuando el flujo de líquido aumenta y el de gas disminuye.

Evaluación de las características y propiedades de fundición de Arena de Olivino Venezolana (Parte I)

Los moldes de arena que se utilizan para la obtención de piezas metálicas mediante el proceso de fundición deben poseer características y propiedades adecuadas, a fin de asegurar piezas con el menor número de defectos posible. En la industria de la fundición de metales, la arena de mayor uso a nivel mundial ha sido la arena de sílice (SiO2), con la cual se han obtenido muy buenos resultados en la fabricación de moldes de arena. Sin embargo, con la finalidad de evaluar otros minerales refractarios que pudieran ser empleados como material sustituto o complementario para la preparación de arenas de moldeo, que satisfagan las exigencias de esta industria, se ha propuesto el uso de arena de olivino ([(Mg,Fe)2SiO4]) proveniente de depósitos ubicados en Venezuela. Con este propósito se ha proyectado un estudio detallado que incluye la realización de una serie de ensayos para evaluar este tipo de arena. Para la caracterización de la arena de olivino se realizaron análisis granulométricos, y análisis mediante las técnicas de Difracción de Rayos X (DRX), Análisis Termogravimétrico (ATG), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía de Rayos X por Dispersión de Energía (EDS). De igual modo, se realizaron una serie de ensayos para la determinación de las propiedades físicas y mecánicas de las arenas de moldeo. Se encontró que los granos de la arena analizada tienen morfología angular-subangular y superficie rugosa. La distribución granulométrica y las características morfológicas de los granos de la arena de olivino, así como las propiedades de las arenas de moldeo preparadas, cumplen con algunos requerimientos de la industria fundidora nacional.

Sand molds used for producing metal parts by the casting process should possess characteristics and suitable properties in order to ensure work pieces with as less defects as possible. In the industry of metal casting, the sand mostly used worldwide has been silica sand (SiO2). And this type of sand have been very successful in the manufacture of sand molds. However, in order to evaluate other refractory minerals that could be used as a substitute or supplemental materials for the preparation of molding sands, which meets the requirements of this industry, it has been proposed the use of olivine sand ([(Mg,Fe)2SiO4]) obtained from deposits located in Venezuela. For this purpose, a detailed study has been projected that includes conducting a series of tests to evaluate this type of sand. The characterization of the olivine sand was performed via granulometric analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS). A series of tests was also conducted to determine the physical and mechanical properties of molding sand. It was found that the sand grains have angular-subangular morphology, and rough surface. The particle size distribution and morphological characteristics of grains of olivine sand, as well as the properties of molding sands prepared, meet some requirements of national foundry industry.

Modelado de ciclos térmicos durante la soldadura al arco eléctrico con electrodo revestido en juntas disímiles de aceros inoxidables usando una aproximación teórico-experimental

En este trabajo se desarrolló un modelo teórico-experimental para determinar el historial térmico en la zona afectada térmicamente (ZAT) de soldaduras al arco. El modelo fue basado en la solución de la ecuación de Rosenthal, modificada para placas seminfinitas. Se validó experimentalmente el modelo usando juntas disímiles de aceros AISI 316L y AISI 430 obtenidas con proceso de soldadura al arco con electrodo revestido (SMAW) y un metal de aporte E-309. Por medio de un sistema de adquisición de datos en tiempo real y termopares ubicados estratégicamente en la ZAT se realizó la medición de ciclos térmicos durante el proceso de soldadura. Los resultados obtenidos por el modelo mostraron una excelente correlación con respecto a los datos obtenidos experimentalmente mostrando diferencias menores al 10%, lo cual indica que el modelo podría ser un método potencial para reducir experimentos dirigidos a conocer la distribución térmica de soldadura al arco a partir de datos de propiedades físicas de los materiales a unir.

In this paper presents a theoretical and experimental model, which was developed to determine the thermal history in the heat-affected zone (HAZ) of arc welded joints. The model was based on the solution of the modified Rosenthal equation to semi-infinite plates, and it was experimentally validated using welded dissimilar joints of steels AISI 316L and AISI 430 obtained with shielded metal arc welding process (SMAW) and a filler metal E-309. A data acquisition system in real time and strategically placed thermocouples were used to measure HAZ thermal cycles during welding process. Results obtained by model showed an excellent correlation with respect to the experimentally obtained data, evidencing differences smaller than 10%. Modeling here studied could serve as a potential method to reduce experiments with the aim to determine thermal history and temperature distribution in welding, using only physical property data of the materials being joined.