Ciencia e Ingeniería Neogranadina

EFFECT OF THE ANGLE OF INCIDENCE ON HfN MONOLAYERS EXPOSED TO CORROSION EROSION PHENOMENA

Los recubrimientos duros son una alternativa para el mejoramiento superficial de herramientas industriales, ya que son desarrollados con el fin de aumentar la vida de servicio del material mediante un mejoramiento de sus características frente a mecanismos de desgaste y fenómenos corrosivos. En el presente estudio se depositaron monocapas de nitruro de hafnio sobre sustratos de acero AISI 4140 mediante la técnica del magnetrón sputtering multi-blanco en r.f. (13.56 MHz). Esto se hizo con el objetivo de determinar valores estimados de la pérdida de material, el desgaste mecánico y la sinergia en los fenómenos corrosivos y erosivos con base en la norma ASTM G119-03, que interrelaciona la corrosión con el desgaste. Las monocapas fueron evaluadas frente a fenómenos de corrosión-erosión, erosión y corrosión a dos ángulos de impacto de 30° y 90°, en una solución compuesta por NaCl 0.5 M usando un equipo de incidencia de chorro de partícula. Se analizó el efecto del ángulo de impacto en la resistencia a la corrosión erosión de estos recubrimientos. Mediante curvas de polarización Tafel y microscopia electrónica de barrido se realizó la evaluación electroquímica y la caracterización micro-estructural de los recubrimientos respectivamente. Se observó un aumento en la velocidad de corrosión para los sistemas sometidos a 90° y una disminución para los sistemas a 30°.

Hard coatings are an alternative for surface improvement of industrial tools since they are developed with the purpose of increasing the lifespan of materials through the enhancement of its characteristics against wear mechanisms and corrosion phenomena. In this study, hafnium nitride monolayers were deposited on AISI 4140 steel substrates through the RF magnetron sputtering multi-target technique (13.56 MHz) to determine estimated values of material loss, mechanical wear and synergy in the corrosion and erosion phenomena, according to the ASTM G119-03 standard, which relates corrosion to wear. The monolayers were evaluated against corrosion-erosion phenomena, as well as corrosion and erosion at two incidence angles of 30° and 90° in a solution composed by 0.5 M NaCl, using impingement jet equipment to analyze the effect of the incidence angle on the corrosion erosion resistance of these coatings. Through Tafel polarization curves and scanning electron microscopy, the electrochemical evaluation and the micro-structural characterization of the coatings were respectively made. An increase in the corrosion rate on the systems subjected to 90° and a decrease on those subjected to 30° was observed.

ASPHALT MIXTURE DIGITAL RECONSTRUCTION BASED ON CT IMAGES

More than 80% of pavements in Colombia and worldwide are made of asphalt mixtures. Those mixtures have usually been studied as a single material, but they are actually a three phase material, since they are composed of rocks, mastics and air voids. In addition, the behavior of the asphalt mixtures depends on the characteristics of each phase. The aim of this project is to make an asphalt mixture real sample reconstruction from X-Ray Computerized Axial Tomography (CAT). The reconstruction process has three stages: Scanning, Segmentation, and Data Scaling. All these stages were developed in Python under Object Oriented Programming (OOP) and were implemented through the use of several tools, such as Numpy, Scipy, Pydicom, Scikit-learn, Matplotlib and Mayavi. As a result, a tridimensional digital model called ToyModel was developed. This model is a 3D digital solid represented by a set of 1 mm³ voxels. The reconstructed ToyModel accurately represented the real sample, since the ToyModel air void volume was 3.98% and the real sample air void content volume was 4%. This Python implementation is a good tool to model any asphalt mixtures, not only to extract sample composition, but also to simulate different processes, e.g., Finite Element Method (FEM) analysis.

Las mezclas asfálticas son materiales con los que está construido más del 80% de los pavimentos en Colombia y en el mundo. Por lo general, para su estudio, se consideran como un solo material aunque están compuestas por rocas, mastic y vacíos con aire, y su comportamiento depende de las características de cada una de las fases. El objetivo de este proyecto es realizar la reconstrucción tridimensional de una muestra de mezcla asfáltica a partir de imágenes de tomografía axial computarizada. El proceso de reconstrucción consta de tres etapas: escaneo, segmentación y escalamiento de la imagen. Estas se implementaron en Python bajo el paradigma de programación orientada a objetos (OOP) y en el que se utilizaron herramientas como Numpy, Scipy, Pydicom, Scikit-learn, Matplotlib y Mayavi. Como resultado se reconstruyó un modelo digital tridimensional denominado ToyModel, un sólido tridimensional representado en voxeles de 1 mm³. El ToyModel reconstruido tuvo una representación altamente significativa con respecto a la original, ya que el volumen de vacíos con aire de la muestra real debe estar entre 4 y 8% según la normatividad del Instituto de Desarrollo Urbano (Bogotá, Colombia) y se obtuvo un valor de 3.98%. Este proceso es una buena herramienta para representar la composición de las mezclas asfálticas y con el modelo reconstruido se pueden realizar diferentes procesos de simulación, como por ejemplo análisis de Elementos Finitos.

WASTEWATER TREATMENT OF A FISH PROCESSING INDUSTRY IN BATCH ANAEROBIC REACTORS

En el presente trabajo se evaluó el tratamiento de las aguas residuales de una industria procesadora de pescado de la ciudad de Manta (Ecuador), en reactores anaeróbicos discontinuos, y se estableció su adecuación a las normas ambientales vigentes en materia de vertido. Para ello, se realizaron ensayos de laboratorio en reactores discontinuos de 1 L, con un tiempo de contacto de 24 h y provistos de un lodo anaerobio procedente de una planta de tratamiento de aguas residuales domésticas. Dicho efluente fue diluido con agua destilada en proporciones de 33%, 66% y 100%, correspondientes a las etapas I, II y III, respectivamente. Durante cada etapa se monitorearon los siguientes parámetros, de acuerdo con los métodos estándares: pH, alcalinidad total, DBO5 20, DQO, nitrito, amonio, nitrógeno total Kjeldahl (NTK), ortofostato, sulfato, sólidos suspendidos totales (SST) y sólidos suspendidos volátiles (SSV). Los resultados muestran porcentajes de remoción de materia orgánica, expresados como DBO520 (37.9±4.1%; 41.8±7.6% y 46.2±3.2%) y DQO (34.7±9.7%; 36.9±9.2% y 43.8±4.1%, para las etapas I, II y III, respectivamente), relativamente bajos como resultado del origen del inóculo usado, así como del contenido relativo de sales en el efluente industrial. Las remociones de amonio, NTK y ortofosfato estuvieron entre 60-95%, 2537% y 6-25%, respectivamente. Bajo las condiciones de los ensayos realizados, el efluente tratado requiriere de la aplicación de un postratamiento para reducir el contenido de materia orgánica y nutrientes a los límites permisibles de descarga establecidos en la República de Ecuador.

In this paper, the treatment of wastewater from a fish processing industry (Manta, Ecuador) in batch anaerobic reactors was evaluated and its adjustment to current environmental standards for discharge was established. For this purpose, laboratory tests were performed in 1 L reactors supplied with sludge from an anaerobic treatment plant of domestic wastewater, with a contact time of 24 h. The effluent was diluted with distilled water in proportions of 33%, 66%, and 100% corresponding to the stages I, II, and III respectively. During each stage, the following parameters were monitored according to standard methods: pH, total alkalinity, BOD520, COD, nitrite, ammonium, total Kjeldahl nitrogen (TKN), orthophosphate, sulfate, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS). Results show removal percentages of organic matter, expressed as BOD5.20 (37.9±4.1%, 41.8±7.6%, and 46.2±3.2%) and COD (34.7±97%, 36.9±9.2%, and 43.8±4.1%, for the stages I, II and III, respectively), relatively low as a result of the inoculum source used, as well as the salt relative content in industrial effluent. The removals of ammonium, TKN and orthophosphate were between 60-95%, 25-37%, and 6-25%, respectively. The treated effluent requires a post-treatment to reduce organic matter contents and nutrients to the discharge limits allowed in the Republic of Ecuador.

BIOSORPTION OF Cd, Pb AND Zn BY PRETREATED BIOMASS RED ALGAE, ORANGE PEEL AND TUNA

Debido a su movilidad en los ecosistemas y a su toxicidad para las formas superiores de vida, los metales pesados Cd, Pb y Zn son priorizados como unos de los contaminantes inorgánicos más importantes debido al alto riesgo que representan para el medio ambiente. Con el objeto de disminuir su concentración se diseñó un sistema para evaluar su remoción empleando biomasa de algas rojas, cáscaras de naranja (Citrus sp.) y tuna guajira (Opuntia sp.). Se estudió la influencia del pretratamiento y el empaquetamiento mediante ensayos tipo batch, en los que se emplearon soluciones de sodio y calcio. Se obtuvo como resultado una mayor capacidad de sorción de las algas modificadas con NaOH 0.1 N y de la naranja y la tuna con modificación sucesiva con NaOH y CaCl2 0.2 M, y una afección poco significativa (<1%) del proceso de sorción al empacar la biomasa el placas planas de tul poliéster. La eficiencia de remoción se determinó mediante un reactor de flujo continuo de columna fija con un volumen líquido de 400 mL, 75 g de biomasa y tiempos de retención promedio de 1 y 2 h. Los resultados mostraron una eficiencia similar de las tres biomasas para remover Cd y Pb, con promedios superiores al 95%, mientras que el Zn se removió con mejor eficiencia (62%) al emplear tuna modificada como sorbente. Finalmente, el material se calcinó a 700 °C con lo que se obtuvo una ceniza estable frente a soluciones ácidas, lo cual garantiza la captura de los metales removidos.

Because of their mobility in ecosystems and their toxicity to higher forms of life, heavy metals Cd, Pb and Zn are identified as some of the most important inorganic contaminants due to the high risk they pose to the environment. In order to decrease their concentration, a system to evaluate the removal of these metals using biomass of red algae, orange peel (Citrus sp.) and tuna Guajira (Opuntia sp.) was designed. The influence of pretreatment and packaging was studied through batch type tests using solutions of sodium and calcium. The results showed greater sorption capacity of 0.1N NaOH modified algae and of orange and tuna with NaOH and CaCl2 0.2M subsequent modification, as well as a minimal effect (≤1%) on the sorption process when packing biomass in tulle polyester flat plates. The removal efficiency was measured with a fixed-bed continuous flow reactor, with a liquid volume of 400 mL, 75 g of biomass, and average retention times of 1 to 2 h. The results showed similar efficiency of the three types of biomasses to remove Cd and Pb, with an average greater than 95%, while Zn was removed with improved efficiency (62%) using modified tuna as a sorbent. Finally, the material was charred at 700 °C resulting in an ash stable against acid solutions (pH 2.5 to 4.5), which ensures the capture of the removed metals.

SOLUBILITY ANALYSIS OF GASOLINE-ETHANOL-WATER MIXTURES AT DIFFERENT PRESSURES AND TEMPERATURES

En este artículo se presenta el efecto de pruebas de solubilidad hechas a mezclas gasolina-etanol-agua mediante ensayos de tolerancia al agua (temperatura de separación de fase) para muestras de E10, E15, E20, E25 y E30. Adicionalmente, se estudia el efecto de la presión de vacío sobre la separación de la mezcla. Los resultados muestran que las temperaturas de separación dependen inversamente de la cantidad de etanol en la mezcla combustible y directamente de la cantidad de agua en la misma. Así mismo, se encontró que la influencia de la presión de vacío es mínima cuando la mezcla combustible se encuentra en estado líquido.

This work presents the effect of solubility tests made to gasoline-ethanol-water mixtures. In particular, water tolerance tests (phase separation temperature) applied on E10, E15, E20, E25 and E30 blends. In addition, the vacuum pressure effect on mixture separation is analyzed. Results showed that separation temperatures depend indirectly on ethanol concentration within the mixture and directly on water concentration. Likewise, it was found that vacuum pressure influence is negligible when the fuel blend is under liquid state.

LINEAL REGRESSION MODELS FOR FORECASTING OF TRAVEL TIME IN BUS RAPID TRANSIT

Uno de los aspectos más importantes en una implementación de Sistemas de Prioridad (TSP) para el transporte masivo es conocer el tiempo de llegada y de viaje de los buses solicitando prioridad. El presente artículo estima los tiempos de llegada de los buses usando técnicas de regresión lineal para un modelo de simulación del sistema de transporte masivo de la ciudad de Pereira, Colombia. Se presta especial atención a la validez de los supuestos de los modelos lineales en diferentes corredores bajo distintas condiciones. Las simulaciones se han realizado en el software Transmodeler® y los análisis de los modelos usando el lenguaje de programación R. Los resultados muestran que es difícil construir un modelo de regresión lineal válido y que las violaciones a los supuestos de normalidad, independencia y homocedasticidad son frecuentes. La única situación en la que fue posible construir modelos válidos fue en una zona sin intersecciones señalizadas ni estaciones de parada. Sin embargo, evaluaciones a las variables de respuesta de tiempos de viajes y análisis de residuales indican que se deben usar modelos lineales generalizados.

One of the most important aspects in the implementation of Priority Systems (TSP) in mass transportation is to know the arrival and travel time of the buses requesting priority. This paper estimates the arrival times of buses using linear regression techniques for a simulation model of the mass transportation system of Pereira, Colombia. In particular, special attention to the validity of the assumptions of linear models in different corridors under different conditions is given. The simulations were performed in the Transmodeler® software and the analysis of the models were done using R programming language. The results show that it is difficult to construct a valid linear regression model. In addition, the violations of the assumptions of normality, independence and homoscedasticity are frequent. The only situation in which it was possible to build valid models was in an area without signalized intersections and stop stations. However, evaluations made to the travel time, response variables, and residual analysis indicate that generalized linear models should be used.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A DUAL SLIDING MODE CONTROL FOR A BUCK DC-AC CONVERTER

El presente trabajo muestra un análisis orientado a la propuesta de diseño e implementación de un doble controlador en modo deslizante para un convertidor Buck CD-CA. Se plantean las superficies de deslizamiento candidatas de acuerdo con las exigencias de la aplicación y, mediante una lógica de activación de las llaves semiconductoras (MOSFET), se obtiene un control independiente en la amplitud de la tensión para el semiciclo positivo y negativo de la onda de salida en CA, con el objetivo de lograr a voluntad un nivel de CD introducido en la señal de alterna. Se ingresan perturbaciones de tensión en la entrada del convertidor y se producen variaciones en la carga con el objetivo de probar la robustez del sistema de control propuesto. El control se implementa en un microcontrolador AVR Atmega164PA y se prueba de manera práctica. Finalmente, se expone una comparación de los resultados obtenidos de manera experimental con las simulaciones realizadas en SCILAB5.

This paper presents the design and implementation proposal of a dual sliding mode control for a Buck DC-AC converter. The candidate sliding surfaces were set out according to the demands of the application and, through a logic activation of the semiconductor keys (MOSFETs), independent control of the voltage amplitude for the positive and negative half cycles of the output wave in AC was obtained, in order to reach a specific level of DC introduced into the AC signal. Voltage disturbances were entered into the converter input and load variations were generated in order to test the robustness of the proposed control system. The control was implemented on a microcontroller AVR Atmega164PA and practically tested. Finally, a comparison of the results obtained experimentally and those obtained through simulations in SCILAB5 was made.

EVALUATION OF PERCEIVED SERVICE QUALITY IN BANKS USING THE SERVQUAL SCALE

El presente trabajo se realizó en una sucursal bancaria en la provincia de Cienfuegos, Cuba, durante los últimos tres trimestres del año 2013 con el objetivo fundamental de evaluar y mejorar la calidad percibida con un enfoque de gestión por procesos y mejora continua. Para ello, se diseñó e implementó un procedimiento para la evaluación de la calidad percibida de los servicios bancarios basado en la escala multidimensional Servqual. Para la recopilación de información se utilizaron técnicas tales como: entrevistas, tormenta de ideas, revisión de documentos, trabajo con expertos, trabajo en equipo y observación directa. Se hizo uso de herramientas clásicas de la calidad y de gestión de procesos, así como la técnica 5W y 1H, y la metodología de Proceso Esbelto. Como resultados fundamentales de la investigación se identificaron las principales brechas de insatisfacción en la calidad del servicio a partir de las percepciones de los clientes, así como la obtención de una calificación global de la calidad del servicio. Se determinó que para las 22 declaraciones del cuestionario Servqual las percepciones de los clientes no superan las expectativas. Las brechas con menor índice de calidad son aquellas que se relacionan con el tiempo de servicio, por lo que se propone un conjunto de acciones que contribuyan a la mejora de la calidad percibida.

The research presented in this paper was developed in a banking branch in the province of Cienfuegos, Cuba, during the last three quarters of 2013, with the main objective of evaluating and improving the perceived quality while focusing on process management and continuous improvement. For this purpose, a procedure to evaluate the perceived quality of banking services based on in the multi-dimensional Servqual scale was designed and implemented. Data collection was accomplished by the use of different techniques, such as interviews, brainstorming, review of documents, working with experts, teamwork and direct observation. Classical tools of quality and process management were used, as well as the 5Ws and 1H technique, and the methodology of Lean Process. The results of the research led to the identification of the main gaps of dissatisfaction with the service quality from the perceptions of customers, as well as to the completion of an assessment of overall service. It was determined that for the 22 statements of the Servqual questionnaire, customer perceptions did not exceed expectations. The gaps with lower quality index are those related to the length of service, for which a set of actions that contribute to improving the perceived quality are proposed.