Categoría: Revista ACI

PROPUESTA DE METODOS ESTOCASTICOS PARA SOLUCIONAR LA DEPENDENCIA DEL PROGRAMA SOLVER DE EXCEL CON LAS CONDICIONES INICIALES (SEMILLAS): CASO DE PROBLEMAS DE MULTIEQUILIBRIOS IONICOS

STOCHASTIC METHODS TO SOLVE THE DEPENDENCE OF THE EXCEL SOLVER PROGRAM ON THE INITIAL CONDITIONS (SEEDS): CASE OF IONIC MULTIEQUILIBRIUM PROBLEMSN

Ivan Machin^1,*, Lorena Pérez¹, Fernando E. Villarroel¹ (1) Eon Minerals, Salta, Los Juncaros 195, Barrio Tres Cerritos, Salta Capital. Provincia de Salta, Argentina

Resumen

El objetivo de este estudio es la propuesta de un método estocástico y la de una función objeto que permiten extender la aplicabilidad del programa SOLVER a problemas en el área de los multiequilibrios iónicos (y también en otros problemas similares). Se propone en este estudio un método para generar de manera estocástica una gran cantidad de semillas (o soluciones iniciales), las cuales son usadas por SOLVER para generar una diversidad de soluciones (fallidas, o, exitosas), las cuales son posteriormente filtradas según un criterio de optimización, para obtener las mejores soluciones de las ecuaciones del problema de multiequilibrio iónico. En este estudio se demuestra cómo extender la aplicabilidad de SOLVER a problemas de multiequilibrio iónicos (y potencialmente a otros tipos de problemas no lineales).

Abstract

In this study, a stochastic method and an object function are proposed that allow extending the applicability of the SOLVER program to problems in the area of ionic multiequilibrio (and also in other similar problems), allowing to maximize the use of SOLVER and minimizing the time spent for the development of new programs. In this study, a method is proposed to stochastically generate a large number of seeds (or initial solutions), which are used by SOLVER to generate a diversity of solutions (failed or successful), which are subsequently filtered according to a optimization criterion, to obtain the best solutions of the equations of the ionic multiequilibrium problem. This study demonstrates how to extend the applicability of SOLVER to ionic multiequilibrium problems (and potentially to other types of nonlinear problems).

Palabras clave: multiequilibrios iónicos, SOLVER de EXCEL, métodos estocásticos, función objeto Keywords: ionic multiequilibrium, EXCEL SOLVER, stochastic methods, object function

DEGRADACIÓN RADIOLÍTICA DE LA DOPAMINA EN SOLUCIÓN ACUOSA

RADIOLYTIC DEGRADATION OF DOPAMINE IN AQUEOUS SOLUTION

Guadalupe Albarrán¹, Alejandro Rodríguez¹, Edith Mendoza¹ (1) Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ciencias Nucleares, Circuito Exterior, Cd. Universitaria, Cd. de México, 04510, México

Resumen

Soluciones acuosas de dopamina (DA) 1 mol/L y K₃Fe(CN)₆ saturada con N₂O se usó para determinar el rendimiento radiolítico, dando 0.037 y 0.140 mmol/J para el 5-hidroxidopamina y 6-hidroxidopamina respectivamente. El análisis se realizó por cromatografía de líquidos con detectores de arreglo de diodo y masas. La degradación inducida por la radiación ionizante a 9.1 kGy para una solución acuosa de DA con concentración 0.15 mmol/L, fue de 98 % de degradación en la solución airada, mientras que fue de 96 % de degradación en la solución sin oxígeno. Las gráficas de la demanda de oxígeno químico (COD) vs dosis de radiación mostraron una pendiente negativa mayor para la solución con oxígeno, dando un valor de 1.35 mg O₂/L/kGy, para la solución libre de oxígeno un valor de 0.57 mg O₂/L/kGy. En la solución que contiene oxígeno la degradación fue más rápida que en la solución libre de oxígeno.

Abstract

Aqueous solutions of dopamine (DA) 1 mol/L and K3Fe(CN)6 saturated with N2O were used to determine the radiolytic yield, giving 0.037 and 0.140 μmol/J for 5-hydroxydopamine and 6-hydroxydopamine, respectively. The analysis was performed by liquid chromatography with diode array and mass detectors. The degradation induced by ionizing radiation at 9.1 kGy for an aqueous solution of DA with a concentration of 0.15 mmol/L, it was 98% degradation in the aerated solution, while it was 96% degradation in the solution without oxygen. The graphs of the chemical oxygen demand (COD) vs radiation dose showed a greater negative slope for the solution with oxygen, giving a value of 1.35 mg O2/L/kGy, for the solution free of oxygen a value of 0.57 mg O2 /L/kGy. In the oxygen-containing solution the degradation was faster than in the oxygen-free solution.

Palabras clave: radiólisis, rendimiento radiolítico, COD, degradación Keywords: radiolysis, radiolytic yields, COD, degradation

PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADOS PARA LA PURIFICACIÓN DE AGUA: REVISIÓN

ADVANCED OXIDATION PROCESSES FOR WATER PURIFICATION: REVIEW

Guadalupe Albarrán¹, Edith Mendoza¹ (1) Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ciencias Nucleares, Circuito Exterior, Cd. Universitaria, Cd. de México, 04510, México

Resumen

Los procesos de oxidación avanzados (AOPs) utilizan el radical hidroxilo (OH) para oxidar los compuestos orgánicos en aguas contaminadas, llevando éstos hasta la mineralización. Esta revisión cita algunas tecnologías para el tratamiento de agua potable y aguas residuales para remover sus contaminantes provenientes de desechos industriales y municipales como compuestos fenólicos, medicamentos, colorantes, etc., mediante diferentes AOPs. Las formas para generar el radical OH son citadas como: reacción Fenton, sonólisis, fotocatálisis, luz UV – peróxidos, ozonización catalítica, electro-Fenton y radiólisis. En estas tecnologías en las que el radical OH es producido, son considerados una magnifica opción para eliminar material orgánico recalcitrante por reacciones de oxidación con el radical OH, el cual es una especie electrofílica fuerte, no selectiva. La cromatografía de líquidos permite monitorear la degradación de los contaminantes, la demanda de oxígeno químico y la medida de carbón orgánico total cuantifican la degradación de esos contaminantes.

Abstract

Advanced oxidation processes (AOPs) use the hydroxyl radical (OH) to oxidize organic compounds in polluted water, leading to mineralization. This review cites some technologies for the treatment of drinking water and wastewater to remove their pollutants from industrial and municipal waste such as phenolic compounds, medicines, dyes, etc., through different AOPs. The ways to generate the OH radical are cited as: Fenton reaction, sonolysis, photocatalysis, UV light – peroxides, catalytic ozonation, electro-Fenton and radiolysis. In these technologies in which the OH radical is produced, they are considered a magnificent option to eliminate recalcitrant organic material by oxidation reactions with the OH radical, which is a strong non-selective electrophilic species. Liquid chromatography makes it possible to monitor the degradation of pollutants; the chemical oxygen demand and the measurement of total organic carbon quantify the degradation of these contaminants.

Palabras clave: procesos de oxidación avanzada, aguas residuales, mineralización, radical OH Keywords: advanced oxidation processes, wastewater, mineralization, OH radical

BIODEGRADACIÓN DE COLORANTES TEXTILES COMERCIALES MEDIANTE CONSORCIOS MICROBIANOS

BIODEGRADATION OF COMMERCIAL TEXTILE DYES THROUGH MICROBIAL CONSORTIA

Gabriela Allende-Valera², Berenice Sánchez-Cerón², José C. Mendoza-Hernández^1*,  Gabriela Pérez-Osorio¹ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, (1) Facultad de Ingeniería Ambiental, (2) Facultad de Ciencias Biológicas, 18 sur y Av. San Claudio, Puebla, Pue. – México

Resumen

El tratamiento de aguas residuales textiles cada vez tiene más importancia, pues estas causan problemas ambientales y a la salud, es imperativo buscar métodos de tratamiento entre los que encontramos los biológicos que ofrecen una variedad de ventajas en su utilización, por su bajo costo y la biotransformación. En este estudio se evaluaron dos consorcios bacterianos en la biodegradación de tres colorantes azul marino 606, rojo escarlata 604 y verde ultramar 667 a concentraciones de 50 y 100 mgL-1 con y sin sacarosa. La biodegradación de los colorantes se midió mediante espectrofotometría de UV/vis y los mejores resultados correspondieron al colorante azul marino 606 con un 89% de degradación a una concentración inicial de 50 mgL-1 y 83.89% a una concentración inicial de 100 mgL-1. El estudio de toxicidad por germinación en Medicago sativa confirma que no hay toxicidad en los efluentes tratados en comparación con el colorante original.

Abstract

The treatment of textile wastewater is becoming more important since these cause environmental and health problems, it is imperative to search for treatment methods, among which we find biological ones that offer a variety of advantages in their use, due to their low cost and biotransformation. In this study, two bacterial consortia were evaluated in the biodegradation of three dyes navy blue 606, scarlet red 604, and ultramarine green 667 at concentrations of 50 and 100 mgL-1 with and without sucrose. The biodegradation of the dyes was measured by UV/vis spectrophotometry and the best results corresponded to the marine blue dye 606 with 89% degradation at an initial concentration of 50 mgL-1 and 83.89% at an initial concentration of 100 mgL-1. The germination toxicity study in Medicago sativa confirms that there is no toxicity in the treated effluents compared to the original dye.

Palabras clave: colorantes antraquinonicos, consorcios, toxicidad, Medicago sativa Keywords: anthraquinone dyes, consortia, toxicity, Medicago sativa

ISSN: 0718-8706

Teoría/Aplicación (Theory/Application)

1. Biodegradación de colorantes textiles comerciales mediante consorcios microbianos. Biodegradation of commercial textile dyes through microbial consortia. Gabriela Allende-Valera, Berenice Sánchez-Cerón, José C. Mendoza-Hernández, Gabriela Pérez-Osorio1 (pp. 1-19).

2. Procesos de oxidación avanzados para la purificación de agua: revisión. Advanced oxidation processes for water purification: review. Guadalupe Albarrán, Edith Mendoza (pp. 21-41).

3. Degradación radiolítica de la dopamina en solución acuosa. Radiolytic degradation of dopamine in aqueous solution. Guadalupe Albarrán, Alejandro Rodríguez, Edith Mendoza (pp. 43-52).

4. Propuesta de métodos estocásticos para solucionar la dependencia del programa Solver de Excel con las condiciones iniciales (semillas): caso de problemas de multiequilibrios iónicos. Stochastic methods to solve the dependence of the excel solver program on the initial conditions (seeds): case of ionic multiequilibrium problems. Ivan Machin, Lorena Pérez, Fernando E. Villarroel (pp. 53-67).

ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA PARA LA UBICACIÓN DE PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS EN CADENAS DE SUMINISTRO

TEACHING STRATEGY FOR FOOD PROCESSING PLANT LOCATING IN SUPPLY CHAIN DESIGN

Christian O. Díaz-Ovalle^1,*, Erika Ramos-Ojeda¹, Florianne Castillo-Borja² (1) Tecnológico Nacional de México/I. T. Roque, Departamento de Ingenierías, km 8 carretera Celaya-Juventino Rosas, Celaya, Guanajuato, 38110 – México; (2) Tecnológico Nacional de México/I. T. Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química, Av. Adolfo López Mateos 1801 Ote., Aguascalientes, Aguascalientes, 20256 – México

Resumen

El diseño de cadenas de suministro es vinculado a la carrera de Ingeniería en Industrias Alimentarias. Además, la ubicación de plantas de alimentos es fundamental en el diseño de procesos de producción. A pesar de su importancia, ambos temas no son tratados regularmente en las clases de licenciatura, debido a la complejidad de los modelos matemáticos generados. La literatura presenta una diversidad de modelos extensos que fusiona ambos temas, aquí un modelo disyuntivo lineal es propuesto como una opción de mayor simplicidad para aplicar durante la impartición de clases. El planteamiento permite ubicar una planta procesadora de alimentos bajo los modelos del problema de transporte y el problema de redes. Aquí, ambos modelos han sido adaptados a una estrategia de enseñanza para estudiantes de licenciatura, basada en: obtención del modelo y solución numérica. Estas etapas son descritas y ampliadas en dos casos de estudio propios de aplicaciones básicas del tema.

Abstract

The design of supply chains is linked to the career of Food Industry Engineering. In addition, the location of food plants is fundamental in the design of production processes. Despite their importance, both topics are not regularly addressed in undergraduate classes, due to the complexity of the mathematical models generated. The literature has provided a diversity of complex models in respect of, but herein a disjunctive model is proposed in order to reduce the high teaching demand. This model locates a food processing plant by considering both the transport problem and the network problem. These approaches have been adequated into a teaching strategy for undergraduate students, this strategy contains: model formulation and numerical solution. These steps are described and extended in two case studies of basic applications of the subject.

Palabras clave: SOLVER ®, problema de transporte, problema de redes, industria alimentaria Keywords: SOLVER ®, transport problem, network problem, food industry

CADENAS DE MARKOV EN EL ANÁLISIS DEL CAMBIO DE USO DEL SUELO EN IXTAPALUCA, MEXICO

MARKOV CHAINS IN THE ANALYSIS OF LAND USE CHANGE IN IXTAPALUCA, MEXICO

Gladys Linares¹, Miguel A. Valera¹, Eduardo Millán¹ (1) Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Instituto de Ciencias, Posgrado de Ciencias Ambientales. 4 Sur No. 104, Colonia Centro, C.P. 72000, Puebla – México

Resumen

Las cadenas de Markov representan una clase de procesos estocásticos de gran interés para las aplicaciones. En particular, las cadenas de Markov de tiempo discreto (DTMC) permiten modelar las probabilidades de transición entre estados discretos. El paquete markovchain en R contiene funciones para analizar DTMC desde una perspectiva probabilística. El objetivo de este trabajo es la utilización de este paquete para describir y analizar las tendencias en el cambio de la cobertura y del uso del suelo en Ixtapaluca, Estado de México, México, en el periodo 2008-2017. Los principales procesos de cambio originados por la actividad humana en la zona de estudio fueron: la desaparición de la agricultura de riego y la disminución de la superficie de agricultura de temporal. Finalmente, se destaca que los cambios son motivados por factores diversos y las condiciones resultantes de sus interacciones.

Abstract

Markov chains represent a class of stochastic processes of great interest to applications. In particular, Discrete Time Markov chains (DTMC) allow modeling of transition probabilities between discrete states. The markovchain package in R contains functions to analyze DTMC from a probabilistic perspective. The objective of this work is the use of this package to describe and analyze trends in land cover and land use change in Ixtapaluca, State of Mexico, Mexico, in the period 2008-2017. The main processes of change originated by human activity in the study area were: the disappearance of irrigated agriculture and the decrease in the area of rainfed agriculture. Finally, it is highlighted that the changes are motivated by various factors and the conditions resulting from their interactions.

Palabras clave: deforestación, degradación de suelos, dinámica espacio-temporal, SIG Keywords: deforestation, soil degradation, space-time dynamics, GIS

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DEL ACERO C5 PARA LA REPARACIÓN DE TANQUES

EVALUATION OF THE CORROSION RESISTANCE OF C5 STEEL FOR THE REPAIR OF TANKS

Alexander Cueli¹, Oleg Renatovich², Yosmari Adames¹, Dina Rinatovna², Nelson LLovet¹ (1) Centro de Investigación de Petróleo (CEINPET), Churruca # 481, Cerro, CP 62000 La Habana – Cuba; (2) Universidad Estatal Tecnológica del Petróleo de UFA, Calle Cosmonabtob # 1, Ufa, Republica de Baskortostán – Rusia

Resumen

La corrosión es un problema que afecta a la industria del petróleo de forma periódica, pues el agua de formación siempre está presente en las estructuras de almacenamiento y transporte del hidrocarburo. El objetivo de la presente investigación es evaluar en el medio corrosivo (agua acompañante del petróleo) el comportamiento del acero C5 para la reparación de tanques. La velocidad de corrosión promedio determinada por el método gravimétrico a 70 0C resultó ser de 0,2482 mm/año. El agua acompañante es un medio altamente corrosivo característica que le confiere además de los iones cloruros y la conductividad, la presencia de sulfuros. Del estudio microestructural se evidenciaron estructuras ferrítico-perlíticas, que es la típica de los aceros estructurales.

Abstract

Corrosion is a problem that periodically affects the oil industry, since formation water is always present in hydrocarbon storage and transportation structures. The objective of the present investigation is to evaluate the behavior of C5 steel for tank repair in the corrosive medium (water accompanying the oil). The average corrosion rate determined by the gravimetric method at 70 0C was 0,2482 mm/year. The accompanying water is a highly corrosive medium that gives it, in addition to chloride ions and conductivity, the presence of sulfides. The microstructural study revealed ferritic-pearlitic structures, which is typical of structural steels.

Palabras clave: corrosión interior, agua acompañante, pérdida de peso, petróleo Keywords: inside corrosion, accompanying water, weight loss, petroleum

EFECTO DE GRADIENTES DE TEMPERATURA EN LA DESCOMPOSICIÓN DE HIDRATOS DE METANO USANDO SIMULACIONES DE DINÁMICA MOLECULAR

EFFECT OF TEMPERATURE GRADIENTS IN THE METHANE HYDRATE DECOMPOSITION USING MOLECULAR DYNAMIC SIMULATIONS

Florianne Castillo-Borja¹, Ulises I. Bravo-Sánchez¹, Richart Vázquez-Román¹ (1) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química, Av. López Mateos 1802 Ote, Aguascalientes – México; (2) Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Celaya, Departamento de Ingeniería Química, Av. García Cubas s/n, Guanajuato – México

Resumen

El proceso de disociación de hidratos de metano es simulado aplicando rampas de calentamiento a presión constante a un sistema gas-hidrato-líquido hasta obtener un sistema gas-líquido. Se usaron simulaciones de Dinámica Molecular NPT y se analizaron diferentes métricas para detectar el punto de disociación del hidrato, como son cambios en la energía potencial, RDF, número de puentes de hidrógeno y parámetros de orden estructural F3 y F4φ. La metodología se aplicó para tres diferentes presiones. Los resultados indican que la estrategia y los modelos utilizados son adecuados para estudiar la descomposición de los hidratos de metano. Se obtuvieron errores del 0.31 al 2.83 % en la predicción de la temperatura de disociación. En este trabajo, debido al calentamiento gradual y a la presencia de una interfase, las moléculas de metano son gradualmente liberadas hacia la fase gas por lo cual no se observó la formación de nanoburbujas.

Abstract

The methane hydrate dissociation process is simulated by applying heating ramps at constant pressure to a gas-hydrate-liquid system until a gas-liquid system is obtained. NPT molecular dynamics simulations were used and different metrics were analyzed to detect the hydrate dissociation point, such as changes in potential energy, RDF, number of hydrogen bonds and F3 and F4φ structural order parameters. The methodology was applied for three different pressures. The results indicate that the strategy and models used are suitable for studying the decomposition of methane hydrates. Errors of 0.31 to 2.83 % were obtained in the prediction of dissociation temperature. In this work, due to the gradual heating and the presence of a gas-hydrate interface, the methane molecules are gradually released towards the gas phase and the formation of nanobubbles was not observed.

Palabras clave: hidratos de gas, simulación, disociación, parámetro de orden Keywords: gas hydrates, simulation, dissociation, order parameter

ISSN: 0718-8706

Teoría/Aplicación (Theory/Application)

1. Efecto de gradientes de temperatura en la descomposición de hidratos de metano usando simulaciones de dinámica molecular. Effect of temperature gradients in the methane hydrate decomposition using molecular dynamic simulations. Florianne Castillo-Borja, Ulises I. Bravo-Sánchez, Richart Vázquez-Román (pp. 1-15).

2. Evaluación de la resistencia a la corrosión del acero C5 para la reparación de tanques. Evaluation of the corrosion resistance of C5 steel for the repair of tanks. Alexander Cueli, Oleg Renatovich, Yosmari Adames, Dina Rinatovna, Nelson LLovet (pp. 17-24).

3. Cadenas de Markov en el análisis del cambio de uso del suelo en Ixtapaluca, México. Markov chains in the analysis of land use change in Ixtapaluca, Mexico. Gladys Linares, Miguel A. Valera, Eduardo Millán (pp. 25-34).

4. Estrategia de enseñanza para la ubicación de plantas de procesamiento de alimentos en cadenas de suministro. Teaching strategy for food processing plant locating in supply chain design. Christian O. Díaz-Ovalle, Erika Ramos-Ojeda, Florianne Castillo-Borja (pp. 35-49).