Revista Politécnica

Energy Management of a Pump Station using Statistical Process Control. A Case Study: Aqueduct “La Esperanza” – Pacific Refinery

Resumen: La eficiencia energética es esencial para el desarrollo sostenible de los países, y tiene un gran impacto tanto en la rentabilidad como en la sostenibilidad de la producción industrial. Las bombas son ampliamente utilizadas en la industria, y están diseñadas para operar en un punto de mejor eficiencia, por lo que desviaciones producen desperdicio de energía. El Control Estadístico de Procesos (CEP) es una herramienta para la gestión de la calidad que sirve para monitorear y controlar procesos, permitiendo identificar las causas que producen variación para que puedan ser removidas, conduciendo así a la mejora continua. Con la aplicación del CEP en el estudio de caso, se detecta que la baja confiabilidad del suministro eléctrico provoca la mayoría de paradas indeseadas. Además se detecta que, en operación continua, la eficiencia cae a valores incluso menores al 70%, aun cuando la especificación de ingeniería del proyecto establece un valor del 73%. Las acciones de mejora ejecutadas evitan que la eficiencia caiga a menos del 72%. Con el proceso mejorado se determina que la planta tiene un nivel sigma entre 3 y 4. Finalmente, para el análisis económico se realizan varios escenarios en función de los requerimientos de agua. Se determina que gracias al uso de variadores de velocidad se logran ahorros entre el 57 y 69% (entre 1,05 y 2,11 MMUSD) y que gracias al uso del CEP se logran ahorros adicionales entre 2,4 y 5,3% (73 y 127 MUSD).

Abstract: Energy efficiency is essential for the sustainable development of countries, and has a major impact on both profitability and sustainability of an industry's production. Pump systems are widely used in the industry, and are designed to operate at an optimum duty point; deviation from which will result in an energy waste. Statistical Process Control (SPC) is a quality management tool used for process monitoring and control, that allows the identification of especial causes that produce variation so that they can be removed, achieving continuous improvement. With the application of CEP in the case study, it is detected that the low reliability of the electrical supply causes most plant stops. In addition, it is detected that in continuous operation, the efficiency drops to values lower than 70%, even though the engineering specification of the project establishes a value of 73%. The improvement actions implemented prevent efficiency dropping to less than 72%. With the improved process it is determined that the plant has a sigma level between 3 and 4. Finally, for the economic analysis several scenarios are made depending on the water requirements. It is determined that because of the use of variable speed drives savings are achieved between 57 and 69% (between 1.05 and 2.11 MMUSD), and that because of the use of CEP additional savings are achieved between 2,4 and 5,3% (73 and 127 MUSD).

Performance Analysis of an Isothermal Chemical Reactor Using PID, SSC and SMC Controllers

Resumen: El objetivo del presente artículo es comparar el efecto de tres técnicas distintas de control: Proporcional Integral Derivativo (PID), Control en espacios de estado (SSC), Control en modo deslizante (SMC), aplicadas en un modelo de un reactor químico isotérmico de primer orden más tiempo muerto (FOPDT). La magnitud del error obtenido en el SMC es menor en comparación con el controlador PID y SS, de igual forma, el tiempo de establecimiento de la planta con un SMC fue el más óptimo de las tres técnicas, este es el motivo por el cual el SMC se considera como uno de los controladores más adecuados para mejorar el rendimiento y la robustez de procesos químicos.

Abstract: The aim of this article is to compare the effect of three different control techniques: Proportional Integral Derivative (PID), state space control (SSC), sliding mode control (SMC), applied on a model of an isothermal chemical reactor which are adequately approximated by first order plus dead time (FOPDT). The magnitude of the error obtained in the SMC is lower compared with the PID and SSC controllers, additionally, the settling time of the plant with SMC was the lowest of the three techniques, and this is the reason that SMC is considered one of the most suitable controllers to improve performance and robustness of chemical processes.

Low Cost Multiband Receiver for the Reception of Images from Meteorological Satellites and SSTV

Resumen: El sistema presentado en el presente artículo, es un sintonizador de banda ancha de bajo costo, que utiliza un sintonizador de TV analógico común para la recepción de señales de radiofrecuencia, provenientes de fuentes satelitales o terrestres, en el rango de 45.75 MHz a 1,3 GHz.

Abstract: The system presented in this paper is a low-cost broadband tuner that uses a common analog TV tuner to the reception of radio frequency signals from different satellite or terrestrial sources, in the range of 45.75 MHz to 1.3 GHz.

Development of a Methodology for Obtaining Radiographic Exposure Charts for Steel and Aluminum Specimens by Using an X-Ray Equipment Generator

Resumen: Para un operador de un equipo generador de rayos X es importante conocer la mejor técnica que le brinde eficiencia en el ensayo y ahorro de tiempo en una inspección radiográfica para poder obtener mejores resultados y brindar un mejor servicio por ensayo no destructivo. En el presente artículo se desea obtener nuevos diagramas de exposición para probetas de acero estructural ASTM A-36 y aluminio común, de acuerdo al estado actual del equipo y en base al análisis de las densidades obtenidas en radiografías de cuñas escalonadas expuestas a diferentes tiempos y energías de exposición, con el propósito de lograr una eficiencia en el proceso y reducir los tiempos empleados en este tipo de Ensayo No Destructivo. Dado que solo se cuenta con diagrama de exposición para el acero estructural A-36, en este artículo se obtuvo también un diagrama de exposición para poder realizar evaluaciones en aluminio común, extendiendo así el campo de conocimiento y aplicación de la Radiografía Industrial. Al final se realizaron ensayos en probetas de acero soldadas con el uso del nuevo diagrama de exposición y también una comparación de la calidad radiográfica y sensibilidad entre el método de multiplicación por factores y con el nuevo diagrama de exposición, donde se obtuvieron resultados favorables ya que se optimizaron tiempos de cálculos que ayudarán a mejorar los procesos de ensayos en radiografía industrial como ensayo no destructivo, además, que se tiene la posibilidad de aplicación de un programa para calcular los tiempos de exposición que es didáctico y adecuado para la enseñanza.

Abstract: For an operator of an X-ray generator equipment is important to know the best technique that will provide efficiency in the test and time saving in a radiographic inspection in order to obtain better results and provide a better service for non-destructive testing. In the present project will want to obtain new exposure charts to test pieces of Structural Steel A-36 and common aluminum, in accordance with the current state of the equipment and on the basis of the analysis of the densities obtained in X-rays of stepwedges exposed to different times and energies of exposure with the purpose to achieve an efficiency in the process and reduce the time spent on this type of non-destructive Testing. Given that only account with a diagram of exposure for the Structural steel ASTM A-36, this project was also obtained an exposure chart in order to carry out evaluations in common aluminum, thus extending the field of knowledge and the application of industrial radiography. At the end tests were conducted in test plates welded steel with the use of the new exposure chart and also a comparison of the radiographic quality and sensitivity between the method of multiplication by factors and with the new diagram of exposure, where favorable results were obtained since calculation times were optimized that will help to improve the processes of tests in industrial radiography as a non-destructive test, in addition, that it is possible to apply a program to calculate exposure times that is didactic and suitable for teaching.

Operating Speed Models Calibration in Urban Streets without traffic light: A Case Study

Resumen: Las velocidades de operación se pueden obtener mediante mediciones en campo o con el uso de ecuaciones de predicción, las cuales suelen ser las más usadas, dado que para las mediciones en campo se necesitan equipos de medición y de personal capacitado. Esta calibración de ecuaciones aún no ha sido realizada para ciudades latinoamericanas; en consecuencia, este trabajo tuvo como objetivo calibrar modelos de velocidad de operación en rectas urbanas previo a intersecciones no semaforizadas. Para ello, se recolectaron velocidades de vehículos livianos con 45 conductores, usando el equipo GPS Garmin Dash Cam 20, en 13 tramos de la ciudad de Loja (Ecuador). Además, se recolectaron datos relacionados con las características geométricas de la calle, entorno de la calle, conductor y vehículo. Como resultados, las variables estadísticamente más significativas fueron: la longitud de la recta, la velocidad de inicio de la maniobra y la velocidad de fin de la maniobra para la velocidad, aceleración y desaceleración, respectivamente; con las cuales se calibraron y se validaron modelos de predicción. No se encontró relación significativa entre las variables relacionadas al conductor-vehículo y la velocidad de operación; lo que sugiere que la elección de la velocidad en este tipo de calles depende principalmente de las características de la calle. Los modelos obtenidos servirán para reducir la diferencia entre la velocidad de diseño y operación durante el proceso de diseño de calles urbanas en el país y en calles con similares características a las empleadas en este estudio.

Abstract: Operational speeds can be obtained using field measurements or prediction equations; these are often the most used, taking into account that for the field measurements require devices and qualified people. This calibration process of equations has not yet been made for Latin American cities; in consequence, the aim of this study was to calibrate models of operating speed in urban lines prior to intersections without traffic light. For this, light vehicle speeds were collected with 45 drivers, using the GPS Garmin Dash Cam 20, in 13 stretches in Loja city (Ecuador). In addition, data related to the geometric characteristics of the street, street environment, driver and vehicle were collected. As a result, the statistically significant variables were: the tangent length, the speed of the start of the maneuver and the speed of the end of the maneuver for the speed, acceleration and deceleration, respectively; with which prediction models were calibrated and validated. There was no significant relationship between the variables related to the driver-vehicle and the speed of operation; which suggests that the choice of speed in this type of streets depends mainly on the characteristics of the street. The obtained models will help to reduce the difference between the design speed and operating speed during the process of designing urban streets in the country and in streets with similar characteristics to those employed in this study.

Study the Effect of Pre-Treatment of Drying ‘Mortiño’ (Vaccinium Floribundum Kunth) with Reference to Drying Rate and Total Content of Soluble Polyphenols and Anthocyanins

Abstract: The aim of this work was to study the effect of pre-treatments on drying of ‘mortiño’, on the drying rate and total content of soluble polyphenols and anthocyanins. It was applied to fresh fruit pre-treatment of immersion bath of aqueous solution of ethyl oleate and potassium carbonate. It was used a 22 factorial design with axial points, to evaluate its effect on the drying rate and content of phenolic compounds. It was performed a second pre-treatment with SO2, it was used a 22 factorial design to study its effect on the content of phenolic compounds. Stability assays were performed with dried fruits stored in a laminated multilayer film and metalized for 2 months under refrigeration (4 °C), freezing (-17 °C) and 25 °C at 90 % RH. It was evaluated the moisture content, color, soluble polyphenols and anthocyanins. It was conducted a sensory analysis of the product. The best conditions to dry ‘mortiño’ are 40 ºC, airflow of 0.24 m3/s, immersion bath concentration of 1.55 % K2CO3 (w/w) - 1.25 % of ethyl oleate (V/V), concentration of SO2 2 000 ppm and sulfidation 2 h. The product was dried to 5 % moisture in the oven in 40 % less time required to dry without pretreatments. The dried ‘mortiño’ retained 98.2 % of anthocyanins and 99.7 % of soluble polyphenols in relation to freeze-dried ‘mortiño’. Meanwhile the ‘mortiño’ dried by solar dryer hybrid retained 88.5 % of anthocyanins and 99.7 % of soluble polyphenols. The product stored at 18 °C in a multilayer film laminated and metalized, retains 50 % of anthocyanins in relation to its initial content in 4 months and 11 days.

Resumen: El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de los pretratamientos en el secado de 'mortiño', en la tasa de secado y el contenido total de polifenoles solubles y antocianinas. Se aplicó al pretratamiento de fruta fresca un baño de inmersión de una solución acuosa de oleato de etilo y carbonato de potasio. Se utilizó un diseño factorial 22 con puntos axiales, para evaluar su efecto sobre la velocidad de secado y el contenido de compuestos fenólicos. Se realizó un segundo pretratamiento con SO2, se utilizó un diseño factorial 22 para estudiar su efecto sobre el contenido de compuestos fenólicos. Los ensayos de estabilidad se realizaron con frutos secos almacenados en una película multicapa laminada y metalizados durante 2 meses bajo refrigeración (4 °C), congelación (-17 °C) y 25 °C a 90% de HR. Se evaluó el contenido de humedad, color, polifenoles solubles y antocianinas. Se realizó un análisis sensorial del producto. Las mejores condiciones para secar 'mortiño' son 40 ºC, flujo de aire de 0.24 m3/s, concentración del baño de inmersión de 1.55% K2CO3 (p/p) - 1.25% de oleato de etilo (V/V), concentración de SO2 2 000 ppm y sulfuración 2 h. El producto se secó al 5% de humedad en el horno en un 40% menos de tiempo para secar sin pretratamientos. El 'mortiño' seco conservó el 98,2% de antocianinas y el 99,7% de polifenoles solubles en relación con el 'mortiño' liofilizado. Mientras tanto, el 'mortiño' secado por el híbrido del secador solar retuvo el 88.5% de las antocianinas y el 99.7% de los polifenoles solubles. El producto almacenado a 18 ° C en una película multicapa laminada y metalizada, retiene el 50% de antocianinas en relación con su contenido inicial en 4 meses y 11 días.