Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

¿Es la biogasolina una alternativa ambiental en Colombia?

El Ministerio de Minas y Energía aprobó la comercialización de biogasolina en Colombia a partir del día 1.º de noviembre de 2005. La biogasolina (gasohol o mezcla E10) es una mezcla que contiene 90% de gasolina y 10% de etanol en volumen. El etanol se origina a partir de la fermentación natural, luego de extraer los jugos de cultivos como la caña de azúcar, el maíz, el trigo o la yuca. Tanto el Gobierno nacional como los productores interesados han manifestado que la biogasolina se presenta como una alternativa para reducir los efectos negativos sobre el medio ambiente que producen las grandes ciudades debido a la quema de combustibles fósiles en el sector del transporte. Sin embargo, en la literatura científica especializada la evidencia de efectos ambientales favorables por el uso de gasolina oxigenada con un 10% de etanol es escasa. Por el contrario, hay gran controversia a nivel mundial acerca del uso de este combustible modificado. En este trabajo se hace una extensa revisión científica en la que se muestra que la mezcla etanol-gasolina presenta cuestionables beneficios ambientales ya que puede incrementar la producción de contaminantes altamente tóxicos y smog fotoquímico, ofrece pocos beneficios en cuanto a reducciones de gases de efecto invernadero y sostenibilidad ambiental, además de incrementar el riesgo de la contaminación de las aguas subterráneas.

Colombian government is currently promoting the commercialization and use of biogasoline in the country; this process started on November 1, 2005. Biogasoline (gasohol or E10 blend) is an ethanol-gasoline blend with 10 v/v % of ethanol. Ethanol is being produced by fermentation of sugarcane, maize, wheat or cassava crops. Both the government and the ethanol manufacturers have defended the potential of biogasoline in reducing the environmental deleterious effects that result from the use of fossil fuels in the transportation sector. However, there is scarce evidence in the scientific literature of favorable environmental impacts due to the use of gasoline oxygenated with 10 v/v % ethanol. Moreover, there is a worldwide controversy about using this type of modified fuel. A detailed scientific review showing the questionable environmental benefits of ethanol-gasoline blends is presented in this work. Potential release of highly toxic pollutants, contribution to the formation of photochemical smog and greenhouse gases, environmental sustainability, and groundwater pollution risk issues resulting from the deployment of E10 fuels are widely discussed.

Análisis de la evolución del potencial de circuito abierto del cobalto en medio levemente alcalino

El análisis de los transientes de potencial de circuito abierto (PCA) constituye una herramienta útil para la comprensión de la disolución de un metal en medio dado. Sin embargo, su utilidad está supeditada a un conocimiento previo del sistema metal/solución en estudio. La evolución del potencial de circuito abierto en el tiempo del cobalto inmerso en una solución de carbonato/bicarbonato fue analizada teniendo en cuenta el efecto del transporte de masa, mediante un electrodo de disco rotatorio y las reacciones que explican la disolución del metal en dicho medio. Se observó que el tiempo necesario para alcanzar el valor estacionario del PCA es función del transporte de masa y que el PCA evoluciona hacia valores más positivos a medida que se incrementa la rotación de electrodo. Se verificó que el proceso de corrosión del metal es inicialmente controlado por la reacción catódica de reducción de oxígeno; sin embargo, pasado un tiempo de exposición, el necesario para aparecer los primeros productos de corrosión, la disolución del metal pasa a ser controlada anódicamente por la formación de una película no pasiva de CoO sobre la superficie, la cual a su vez es igualmente controlada por la difusión del complejo Co(CO3 )2 2- desde el metal hasta el seno de la solución.

The analysis of the transients of the Open Circuit Potential (OCP) constitutes a useful tool for the understanding of the dissolution processes of a metal. Nevertheless, its usefulness depends on a previous knowledge of the system metal/media in study. In this work, the evolution of the OCP of cobalt immersed in a carbonate/bicarbonate solution was analyzed by means of a rotatory disc electrode (RDE); the effect of mass transport, and the reactions that can explain the dissolution of the metal in this media were considered. It was observed that the time necessary to reach the stationary value of the OCP is a function of the mass transport. Also, the OCP evolves towards more positive values as the rotation of the electrode is increased. It was confirmed that the corrosion process of the metal is controlled initially by oxygen reduction (cathodic reaction). However, after some time of exposure, i.e. the necessary for the first corrosion products to appear, the formation of a non-passive film of CoO on the surface makes the dissolution of the metal to switch to be anodically-controlled; this process is also controlled by the diffusion of the Co(CO3 )2 2- complex from the metal surface to the bulk of the solution.

Análisis de los parámetros para el diseño y optimización de un tubo radiante

La necesidad de apropiar tendencias tecnológicas de última generación en equipos de combustión con aplicaciones en el sector productivo nacional, despierta el interés por estudiar los parámetros de diseño, optimización y caracterización de nuevos sistemas térmicos. En este artículo se presenta un método para el análisis de procesos de calentamiento con tubo radiante. El modelo se ha desarrollado planteando algunas hipótesis que ayudan a la caracterización de los parámetros mas influyentes involucrados en su funcionamiento y tiene como objetivos servir de guía en la etapa de diseño en aplicaciones industriales y ser una herramienta adecuada para la selección de un sistema de combustión con tubo radiante.

The need for adopting the latest technological tendencies in combustion appliances, which have potential applications in the national industry, gives rise to an interest in studying the parameters of design, optimization and characterization of new thermal systems. A method for the analysis of heat transfer processes involving radiant tubes is presented in this article. Some hypotheses used in the development of the model considered helpful for the characterization of the most influencing parameters involved in the model are presented. The model attempts to serve as a guide during the design phase in in¬dustrial applications, and to be an adequate tool for the selection of a combustion system with radiant tube.

Análisis exergético de un motor de automoción operando con gas natural: efecto de la configuración del kit de conversión y del sistema de encendido

Este trabajo se desarrolla a partir de un proyecto de investigación en el que se estudiaron los efectos de la configuración del kit de conversión y algunos parámetros del sistema de encendido sobre las prestaciones de un motor de automoción bicombustible funcionando con gas natural. Se ha realizado un análisis exergético del motor para las diferentes configuraciones del kit bajo cinco modos de operación y se encontró la configuración más conveniente según la eficiencia exergética y la destrucción de exergía. Se encontró que el tamaño del mezclador no tenía un efecto significativo sobre la eficiencia del motor, mientras que su ubicación y el tamaño del regulador son importantes. A la configuración seleccionada se le hizo un estudio de variación de algunos parámetros de encendido y se encontró que hay un efecto moderado en los términos del balance exergético, logrando mejorar la eficiencia exergética máxima alcanzada cerca de un 11%.

A research program was conducted to study the effects of the configuration of the conversion kit and some ignition parameters on the performance of an automotive bi-fuel engine fueled with natural gas. This work presents the results of an exergy analysis of the engine under five load conditions for each configuration. The most convenient configuration was determined from the exergy efficiency and exergy destruction. It was found that mixer size has no significant effect on engine efficiency whereas its location and the regulator size have an important effect. In addition, some ignition parameters were studied with the selected configuration. It was found that there is a moderate effect on the exergy balance terms. Also, the exergy efficiency could be improved by ca. 11%.

Procesos de membranas para el tratamiento de agua residual industrial con altas cargas del colorante amarillo ácido 23

Los colorantes que se descargan en las aguas residuales industriales se pueden destruir por procesos fisicoquímicos o biológicos, o se pueden recuperar para volverlos a usar en el proceso inicial. La recuperación del colorante se justifica si es un producto costoso y se encuentra en concentraciones que justifiquen la inversión. La recuperación del colorante es mucho más difícil en las aguas residuales, que en las etapas intermedias de la síntesis del colorante o en los procesos de teñido cuando se emplea el colorante. Una forma para recuperar los colorantes es la tecnología de membranas, estudiada en el presente trabajo, para lo cual se evaluó la membrana de nanofiltración -NF- NF90SR para la recuperación del colorante amarillo ácido 23. Este colorante es ampliamente usado en la coloración de textiles, así como en el sector alimenticio para dar el color deseado a las comidas o bebidas. El tratamiento con la membrana de nanofiltración NF90SR permitió obtener resultados de remoción de color superiores al 97% y en el sentido de valorización del residuo se realizó un proceso permanente de diafiltración (DF), la cual permitió la eliminación de la sal contenida en la solución en el 90%.

Dyes present in industrial effluents can either be treated and destroyed by physicochemical or biological processes, or recovered and recycled to the initial process. The recovery of the dye is economically attractive if (a) is an expensive product and (b) is present in significant amounts and/or concentrations. Moreover, recovery of the dye is more difficult in the wastewaters that in the intermediate stages of the process. Membrane technology offers one alternative for the recovering of dyes. The performance of the nanofiltration membrane NF90SR for the recovery of the Acid Yellow 23 dye, which is widely used in the coloration of textiles or in food manufacturing, was studied. Colour removal above 97% was observed. Also, a permanent diafiltration process, achieving up to 90% elimination of the salt present in the solution, was implemented in order to enhance the economic value of the residue.

Estudio comparativo de dos tecnologías de mecanizado rápido; Coproinmold y sinterizado selectivo por láser

Las tecnologías de mecanizado rápido, adoptan las técnicas de prototipado rápido y las aplican en la fabricación de utillajes, especialmente moldes para la industria de inyección de plásticos. Las investigaciones sobre las técnicas de mecanizado rápido, muestran cómo estas han ido ganando mayor importancia, y ya se posiciona como una seria alternativa a los métodos de mecanizado convencional. En este artículo, se comparan dos importantes técnicas de mecanizado rápido tomando como base datos experimentales del acabado superficial, calidad dimensional, ciclo de vida, costos y tiempo de desarrollo de los utillajes

Rapid tooling (RT) is the technology that implements rapid prototyping (RP) techniques in the fabrication of tools and molds, especially for injection of plastics. Recently, RT has gained importance to the point that it is already considered to be a viable alternative to the methods of conventional machining. Two important techniques of RT are compared in this paper. This comparison is based on experimental data on the surface texture, dimensional quality, life cycle, costs and time of development of the tooling.

Hidrodecloración catalítica de diclorometano, cloroformo y tetracloroetileno

Se determinaron los parámetros cinéticos (velocidades de reacción, constantes de velocidad de reacción, órdenes de reacción y energías de activación) para la hidrodecloración de diclorometano en presencia de trazas de cloroformo y tetracloroetileno con catalizadores de Pd (cargas entre 0,3-0,8%) soportados en alúmina comercial y en titania preparada por el método sol-gel. Se usó un reactor diferencial de lecho fijo y temperaturas entre 100-200 ºC. La actividad aumentó con la carga de paladio. La presencia de cloroformo y de tetracloroetileno inhibió la reacción de hidrodecloración de diclorometano, lo que se refleja en la disminución de los parámetros cinéticos analizados. Los catalizadores se caracterizaron por difracción de rayos X, adsorción de nitrógeno (BET), TGA, quimisorción y TPR.

Kinetic parameters (reaction rate constants, reaction order and activation energies) were determined for dichloromethane hydrodechlorination in the presence of chloroform and tetrachloroethylene traces (loading between 0.3-0.8%) over Pd catalysts between 100-200 ºC. Two Pd supports were used: a commercial alumina and a titania xerogel. The activity increased with palladium loading. The presence of chloroform and tetrachloroethylene inhibited dichloromethane hydrodechlorination. Catalysts were characterized by X-ray diffraction, elemental analysis, nitrogen adsorption (BET), TGA, chemisorption, TPR.

Estudio del efecto del pH sobre las propiedades morfológicas y eléctricas de polianilina obtenida electroquímicamente

En el presente trabajo se estudió el efecto del pH de la solución sobre la morfología y la conductividad de polianilina (pani) obtenida electroquímicamente, propiedades evaluadas mediante microscopía de barrido electrónico (SEM) e impedancia faradaica respectivamente. Aunque el crecimiento de la polianilina ocurre tanto en medios ácidos como básicos, se encontró que las películas obtenidas a pH, mayores de 2.0 sufren cambios estructurales que inciden en las propiedades conductoras de pani.

The effect of the solution pH on the morphology and conductivity of electropolymerized polyaniline was studied via scanning electron microscopy (SEM) and faradaic impedance. Although polyaniline grows in both acidic and basic media, it was found that films polymerized at pH higher than 2.0 suffer structural changes which affected polymer conductivity.

Hidrodinámica en tanques agitados con turbinas de disco con paletas planas

Las turbinas de disco con paletas planas son los impelentes de flujo radial más ampliamente utilizados en la industria por constituir el impelente que forma parte de la configuración geométrica estándar para obtener este patrón de flujo en los tanques agitados. El estudio detallado de la hidrodinámica en este sistema de agitación es fundamental para continuar obteniendo conocimientos básicos imprescindibles para la síntesis y la modelación matemática de diferentes procesos complejos que se llevan a cabo en los tanques agitados, por ejemplo, la cristalización esférica. El propósito de este artículo es hacer una revisión de la información publicada sobre la hidrodinámica y la modelación matemática de la dinámica de fluidos en los tanques agitados con turbinas de disco con paletas planas y señalar los avances logrados en cada uno de los aspectos abordados y aquellos en los cuales es necesario seguir investigando.

The flat-bladed disk-style turbines are the radial flow impellers more widely used in industry because they can be implemented to obtain this flow pattern in the in the standard geometric configuration of stirred tanks. The detailed study of the hydrodynamics in this agitation system is very important in order to obtain the basic knowledge required both for the operation and mathematical modelling of different complex processes carried out in the stirred tanks, such as the spherical crystallization. The aim of this paper is to review the published information on hydrodynamics and mathematical modelling of the fluid dynamics in stirred tanks by flat-bladed disk-style turbines, pointing out the advances as well as the topics that need further research.

Generador de inducción con estator de dos envolvimientos trifásicos

This paper shows the performance of an induction generator with two triphases windings in stator, and the choice of a suitable angle between the two windings in stator for getting a proper tension according to the value of the consumer connected at the generator terminals.

En el presente trabajo el autor ha estudiado el funcionamiento del generador de inducción con dos envolvimientos trifásicos en el estator, así como la elección adecuada del ángulo eléctrico entre los dos envolvimientos del estator para obtener una tensión correspondiente al valor del consumidor conectado a los bornes del generador.

Estudios experimentales para evaluar el endurecimiento de aceros a alta temperatura

This paper presents experimental studies conducted to assess the mechanical viability of hardness at high temperature. The studies were carried out on a Brinell hardmeter using original heating precincts of the test-bars. Thermal-resistant steel types, which are commonly subjected at high operational temperatures, were used for the experiments. The precincts and the annex elements, as well as the results are shown. Results can be used to determine the actual life time of component parts made out of this steel.

Este artículo presenta los resultados de estudios experimentales llevados a cabo para evaluar la viabilidad del endurecimiento de aceros usando alta temperatura. Los experimentos se realizaron con un medidor de dureza Brinell, empleando los componentes originales. Aceros resistentes a alta temperatura, del tipo comúnmente empleado en aplicaciones a alta temperaturas, fueron utilizados en esta investigación. Los resultados de esta investigación pueden ser usados para determinar la vida útil de piezas hechas con este tipo de aceros.

Pirómetro a baja radiación para la medición de la temperatura en la frente humana

This paper presents the results of the design, construction, calibration and tests of a low radiation pyrometer for temperature measurement of the human body. The instrument is based on a low cost thermopile as detector and an optical system. It is specially designed to measure the forehead temperature of a person. It is useful in applications like: Measurement of temperature of people in the airports (to prevent contamination with contagious diseases infection) or applications in medicine as continuous monitoring of the temperature of patients in intensive care units at hospitals. The instrument has been calibrated using an on-purpose-built black body and its precision is of 0.19 ºC.

Este artículo presenta el diseño, construcción, calibración y desempeño de un pirómetro de radiación para la determinación de la temperatura del cuerpo humano. El equipo se basa en un detector de bajo costo y un sistema óptico. Está especialmente diseñado para medir la temperatura de la frente de una persona. Puede aplicarse para determinar la temperatura corporal de viajeros en un aeropuerto (a fin de detectar posibles portadores de enfermedades contagiosas), o en aplicaciones médicas tales como el monitoreo de pacientes en las unidades de cuidado intensivo de los hospitales. El instrumento se calibró con un cuerpo negro construido específicamente para este propósito; se encontró que la precisión del instrumento es de 0,19 ºC.

La relación/nitrógeno fósforo y la sucesión de fitoplancton en dos lagos localizados en la pradera del Río Main (Alemania)

Variation in seasonal nitrogen/phosphorus ratio and phytoplankton community succession were compared between March and November1997 in a lake directly connected to the Main River and in another lake without direct connection. Results showed a massive growth of Cyanophyta during summer in association with low N/P ratios (10-5:1), whereas Crysophyta and Chlorophyta abundance was accompanied by high N/P ratios (50-20:1). Evidences suggest that composition and structure of the phytoplankton community are related to phosphorus and nitrogen availability, and also contributes to the appearance of new phytoplanktonic species. However phytoplanktonic community succession were more correlated with the dominance degree of some species.

Entre marzo y noviembre de 1997 se comparó la variación estacional de la relación nitrógeno/fósforo y de la sucesión de la comunidad fitoplanctónica en un lago conectado directamente al río Main y en otro lago sin conexión directa. Asociado a bajas relaciones N/P (10-5:1) se observó un crecimiento masivo de cianofitas en el verano, mientras que la abundancia de crisofitas y clorofitas estuvo acompañado de altas relaciones N/P (50-20:1). La evidencia sugiere que la composición y estructura de la comunidad fitoplanctónica está relacionada con la disponibilidad de fósforo y de nitrógeno, y además contribuye a la aparición de nuevas especies fitoplanctónicas. Sin embargo, la sucesión de la comunidad fitoplanctónica estuvo más relacionada con el grado de dominancia de algunas especies.

Generación dinámica de la topología de una red neuronal artificial del tipo perceptron multicapa

En este trabajo se aplica un método constructivo aproximado para encontrar arquitecturas de redes neuronales artificiales (RNA) de tipo perceptrón multicapa (PMC). El método se complementa con la técnica de la búsqueda forzada de mejores mínimos locales. El entrenamiento de la red se lleva a cabo a través del algoritmo gradiente descendente básico (GDB); se aplican técnicas como la repetición del entrenamiento y la detención temprana (validación cruzada), para mejorar los resultados. El criterio de evaluación se basa en las habilidades de aprendizaje y de generalización de las arquitecturas generadas específicas de un dominio. Se presentan resultados experimentales con los cuales se demuestra la efectividad del método propuesto y comparan con las arquitecturas halladas por otros métodos.

This paper deals with an approximate constructive method to find architectures of artificial neuronal network (ANN) of the type MultiLayer Percetron (MLP) which solves a particular problem. This method is supplemented with the technique of the Forced search of better local minima. The training of the net uses an algorithm basic descending gradient (BDG). Techniques such as repetition of the training and the early stopping (cross validation) are used to improve the results. The evaluation approach is based not only on the learning abilities but also on the generalization of the specific generated architectures of a domain. Experimental results are presented in order to prove the effectiveness of the proposed method. These are compared with architectures found by other methods.