Año 17, Volumen 6 No. 2, 2018


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Contenido:

Modelo matemático de un secadero rotatorio: secado de biomasa sólida lignocelulósica
Mathematical Modeling of a Rotary Dryer: lignocellulosic solid biomass drying

R. I. Ponce De La Cruz, F. J. Royo and A. C. García Reynoso

Resumen
El secado de biomasa es indispensable para su aprovechamiento energético, y por lo tanto, es importante mejorar la eficiencia de los secaderos rotatorios, para poder competir con los combustibles fósiles. En este artículo se describe un modelo matemático general para secaderos rotarios directos continuos de cascadas con la configuración de flujo paralelo para el secado de biomasa sólida lignocelulósica. El modelo desarrollado es versátil y flexible, porque permite modificar diferentes parámetros, como: las propiedades de la biomasa a secar, las condiciones de operación, las características del secadero (dimensiones, inclinación del cilindro, el número y perfil de los deflectores periféricos y centrales).Con la finalidad de evaluar la capacidad de predicción del modelo, se presenta su validación con las mediciones obtenidas de diversas pruebas experimentales realizadas en un secadero industrial. Las predicciones del modelo son capaces de reproducir con precisión los datos experimentales, obteniéndose valores bajos de la raíz del error cuadrático medio porcentual: 7.62% para el contenido de humedad, 1.79% para la temperatura de las partículas de biomasa y 1.71% para la temperatura del agente de secado a la salida del equipo. Por lo tanto, este modelo es una herramienta útil para el diseño del secadero, la optimización del proceso de secado, y reducir su consumo energético del equipo.
Abstract
Drying of biomass is essential for its energy use, and therefore, it is important to improve the efficiency of rotary dryers in order to compete with fossil fuels. This paper describes a general mathematical model for continuous direct-heat rotary dryers of cascades with the parallel flow configuration for the drying of lignocellulosic solid biomass. The model developed is versatile and flexible, because it allows modifying different parameters, such as: the properties of the biomass to be dried, the operating conditions, the characteristics of the dryer (dimensions, inclination of the cylinder, the number and profile of the flights peripheral and central). In order to assess the predictive power of the model, validation occurs measurements obtained from various experimental tests carried out on an industrial dryer. The predictions of the model are able to reproduce the experimental data with precision, obtained low values of the root of the quadratic mean percent error: 7.62% for moisture content, 1.79% for temperature of the particles of biomass and 1.71% for the temperature of the drying agent at the outlet of the equipment. Therefore, this model is a useful tool for the design of the dryer, the optimization of the drying process, and reduce its energy consumption of the equipment.

 
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Índices materiales en flexión estática de maderas mexicanas con potencial para uso en la construcción
Material indexes in static bending of Mexican woods with potential for use in construction

Javier Ramón Sotomayor Castellanos

Resumen
El objetivo de la presente investigación fue determinar los índices materiales y proponer criterios de selección de 22 especies de maderas tropicales y una especie gimnosperma, con potencial para su uso en la construcción. Se realizaron pruebas de flexión estática. Se determinó el módulo de elasticidad y se proponen los índices materiales para la madera que realiza funciones de columna y viga. Las restricciones de resistencia elástica son 6 GPa, 8 GPa, 10 GPa y 12 GPa. La densidad aparente de la madera entre las especies varió de 0,338 g cm-3 a 1,096 g cm-3. El contenido de humedad promedio fue de 11,5 %. El módulo de elasticidad varió de 1,699 GPa a 13,328 GPa. El empleo de índices materiales, específicamente para componentes trabajando en compresión y flexión, puede servir para identificar especies de madera con la finalidad de emplearlas en proyectos de construcción que, de otro modo, no cumplirían los criterios mínimos para un análisis estructural.
Abstract
The goal of the research was to establish the material indexes of 23 species and to propose a selection criterion of 22 tropical woods and one gymnosperm species, with potential for its use in construction. Static bending tests were realized. Modulus of elasticity and material indexes were determined for wood functioning as column and beams. The restrictions of elastic strength are 6 GPa, 8 GPa, 10 GPa and 12 GPa were proposed. The wood apparent density among species ranged from 0,338 g cm-3 to 1,096 g cm-3. The moisture content was an average 11.5 %. The modulus of elasticity varied from 1,699 GPa to 13,328 GPa. The use of material indexes, applied to structural members working in compression and bending, can identify wood species for its use in construction projects which otherwise do not fulfill the minimal criteria for structural analysis.

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Microstural Effects and Large Microhardness in Hypereutectic Al-Fe Alloy Processed by Laser Surface Remelting
Efectos microstural y de microdureza alta en la aleación hipereutéctica de Al-Fe procesada por refusión superficial a láser

Moises Meza Pariona, Katieli Tives Micene

Resumen
En este trabajo fue utilizado la liga Al-2.0% Fe hipereutectico, toda la superficie de la muestra fue cubierta con files de soldadura consecutivas y superpuestas mediante la técnica de refusión superficial a láser (RSL). En esta superficie tratada fue realizado un análisis micro estructural y bien como pruebas de microdureza. La microestructura fue analizada mediante el microscopio óptico, microscopía de electrónico de barredura de emisión de campo (MEBEC) y por la técnica Vickers. Los resultados obtenidos en este estudio muestran, que por el tratamiento por RSL se produjo un brusco calentamiento localizado y seguido por rápido resfriamiento de la región tratada, resultando así la formación de una capa fina de microestructura, llevando a disolución de precipitados e inclusiones, por consiguiente generando la formación de fases meta estables, aun, desprovisto de micro fisuras en la región fundida y con una protuberancia pequeña en los filetes de la soldadura, resultando así una característica homogénea de la región tratada que el substrato. El análisis de la dureza por Vickers se ha realizado en el área de la sección transversal y en la superficie del cuerpo de prueba. Resultando una alta microdureza en la región tratada que en el substrato no tratado.
Abstract
In this work hypereutectic Al-2.0 wt% Fe alloy was used, the whole surface of the sample was covered with consecutive and superimposed weld fillets by means of laser surface remelting (LSR) technique. Microstructure was analyzed by optical microscopy, field-emission scanning electron microscopy and Vickers technical. Results obtained in this study indicate in LSR-treatment occurred rapid heating and followed by rapid cooling, resulting in formation of a thin recast layer with a refined microstructure, with dissolution of precipitates and inclusions, and formation of metastable phases, devoid of microcracks in the cast region and with smaller protuberance on the weld fillets, resulting so a homogeneous characteristic of the treated region that the substrate. Furthermore, analysis of Vickers hardness was done in the cross-sectional area of treated sample and on the treated sample surface. Resulting in a greater microhardness of the treated region than untreated substrate.

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Caracterización de un Sistema Líquido-Partícula usando Velocimetría por Imágenes de Partículas
Characterization of a Liquid-Particle System using Particle Image Velocimetry

Luis Callupe, Samuel Charca

Resumen
En este articulo se estudiaron los fenomenos que se producen en el sistema liquido-particula conformado por una mezcla de agua y granos de quinua, estando estos dentro de un tambor horizontal giratorio. Para tal fin se utilizo la metodologia de velocimetria por imagenes de particulas (Particle Image Velocimetry, PIV); para determinar el comportamiento de los granos durante el regimen estable de movimiento, obteniendo el campo vectorial de desplazamiento y velocidades de los granos. La velocidad angular (rpm) y la longitud de las paletas internas del tambor fueron consideradas en la evaluacion del flujo. Las pruebas experimentales mostraron una alta relacion entre la velocidad de giro del tambor y las velocidades promedio de los granos, forjando remolinos conocidos como vortices de campos cerrados (Re≤6000). Tambien se observo que el incremento de la longitud en las paletas logra aumentar la formacion de vortices elipticos, los cuales son dirigidos hacia el centro del tambor y colisionan entre si, formando los vortices hiperbolicos, lo que ocasiona que aumente la interaccion de los granos. Por otro lado, el aumento excesivo de la velocidad de rotacion inhibe la formacion de los vortices; debido al aumento de la aceleracion normal combinada con la inercia, lo cual sobrepasa el efecto la accion de la gravedad sobre los granos.
Abstract
In this article liquid/particle interaction phenomena was studied, for that purspose water and quinoa seed were mixed in a horizontal drum. Particle Image Velocimetry (PIV) technique was used in order to track quinoa particles and determine the vectorial field, displacement and speed of the particles. Angular velocity and the length of the deflector were the parameters under study. Results show high relationship between the drum rotarional speed and and the particle speed, forging eddies known as closed field vortices (Re≤6000). It was also observed that the increment of length in the deflectors increased the formation of elliptical vortices, which are directed towards the center of the drum and afterwards collide with each other, forming the hyperbolic vortices, which causes an increment in the interaction of the particles. On the other hand, excesive increment of the rotational velocity inhibits the formation of the vortices; due to, the increment of the normal acceleration combined with the inertia, which exceeds the effect of gravitational acceleration in the particles.

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