Revista Politécnica

Study of a Wastewater Treatment System from a Paper Industry

Resumen: El objetivo de la presente investigación es estudiar un sistema de tratamiento de aguas residuales provenientes de una industria de papel con base en un reactor biológico rotativo de contacto (RBC). Se caracterizó el agua residual llegando a la conclusión que dicho efluente no se puede descargar directamente debido a que incumple en las concentraciones establecidas en el Registro Oficial N° 387 del 4 de Noviembre del 2015 de la República del Ecuador en los parámetros de DBO, DQO, sólidos sedimentables, suspendidos y totales. Se inició el estudio con un tratamiento de sedimentación a escala de laboratorio sin la adición de floculantes y coagulantes lo que permitió la remoción de sólidos sedimentables. Luego pasó a un RBC cuyo volumen inicial fue de 3,0 L: 2,7 L de agua residual y 0,3 L de inóculo de microorganismos; el tiempo de estabilización de los microorganismos fue de 14 días. Posteriormente se tuvo un tratamiento por medio de un filtro abierto de arena y grava a escala de laboratorio con una altura de 55 cm de arena de sílice precipitada. Estos tratamientos permitieron el cumplimiento de la normativa ambiental para el control de descargas líquidas. Se diseñó el sistema de tratamiento para un flujo de 140 m3/día, el cual cuenta con un tanque de almacenamiento de 32,67 m3, un sedimentador de 30,00 m3, un RBC de 35,95 m3 con 150 discos de polietileno y dos filtros abiertos de arena y grava de 11,66 m3.

Abstract: This project aims to study a wastewater treatment system from a paper industry based on a rotating biological contact reactor (RBC). The wastewater was characterized, concluding that the effluent can’t be discharged directly because it does not comply with the concentrations established in Registro Oficial N° 387 of November 4, 2015 of the Republic of Ecuador in the parameters of BOD, COD, settle able, suspended and total solids. The study started with a sedimentation treatment on a laboratory scale without the addition of flocculants and coagulants, which allowed the removal of settle able solids. Then it went to a RBC whose initial volume was 3.0 L: 2.7 L of wastewater and 0.3 L of inoculum of microorganisms; the stabilization time of the microorganisms was 14 days. Subsequently, a treatment was carried out by means of an open filter of sand and gravel on a laboratory scale with a height of 55 cm of precipitated silica sand. These treatments allowed compliance with environmental regulations for the control of liquid discharges. The treatment system was designed for a flow of 140 m3/day, which has a storage tank of 32.67 m3, a settler of 30.00 m3, a RBC of 35.95 m3 with 150 polyethylene disks and two open sand and gravel filters of 11.66 m3.

Aids Based on Speech Recognition Technology for People with Motor Disabilities and Reduced Mobility

Abstract: For a person without any physical limitation, it is easy to perform daily activities, but not for people with disabilities. In order to solve this problem, the present system allows a person with disabilities to control household electrical devices only using voice commands. This system is based on a commercial voice recognition software; the orders issued by the user are fulfilled in a reliable way. In addition, a user located in a wheelchair can control the movements of it. To reduce the complexity of the system and avoiding additional wiring, our system sends voice commands through the electric network, facilitating its implementation and reducing costs. For the operation of equipment controlled by infrared signals (R), an X10 to IR converter module was designed. The final system allows the person with motor disability to increase his independence and wellbeing.

Resumen: Para una persona sin ninguna limitación física, es fácil realizar actividades diarias, pero no para personas con discapacidades. Para resolver este problema, el sistema actual permite que una persona con discapacidades controle los dispositivos eléctricos del hogar utilizando solo comandos de voz. Este sistema se basa en un software de reconocimiento de voz comercial; Las órdenes emitidas por el usuario se cumplen de forma fiable. Además, un usuario ubicado en una silla de ruedas puede controlar los movimientos de la misma. Para reducir la complejidad del sistema y evitar el cableado adicional, nuestro sistema envía comandos de voz a través de la red eléctrica, lo que facilita su implementación y reduce los costos. Para el funcionamiento del equipo controlado por señales infrarrojas (R) se diseñó un módulo convertidor X10 a IR. El sistema final permite que la persona con discapacidad motora aumente su independencia y bienestar.

Design and Construction of a Three-phase Transformer for Voltage Control in the Electrical Power Systems Laboratory

Resumen: Se realiza el diseño y construcción de un transformador trifásico tipo seco de 5 kVA con voltajes de 220 V tanto en el devanado primario como en el secundario, con capacidad de variar la relación de transformación mediante taps fijos en un rango de variación +/- 5% en pasos de 2,5% en el devanado primario y con un cambiador de taps bajo carga de operación manual y un rango de variación de +/- 5% en pasos de 1% en el devanado secundario. Se detalla el proceso para dimensionar un transformador mediante la aplicación de normas técnicas y criterios basados en la experiencia de fabricantes. Haciendo uso de la herramienta MATLAB, se desarrolla una interfaz gráfica que permite al usuario diseñar transformadores trifásicos tipo seco a partir de potencia, voltajes, tipo de conexión y requerimiento de taps en cada devanado. El usuario obtendrá los parámetros requeridos para la construcción del transformador, tanto del núcleo como de la bobina. El programa también presenta al usuario el circuito equivalente obtenido de los parámetros de diseño. Se diseña y construye el transformador indicado para el Laboratorio de Sistemas Eléctricos de Potencia, sobre el cual se ejecutan pruebas eléctricas para observar que su funcionamiento sea el adecuado y que se encuentra dentro de las normas establecidas. De los resultados de las pruebas de cortocircuito y circuito abierto se obtiene el circuito equivalente del transformador.

Abstract: This paper presents the design and construction of a three-phase dry type transformer of 5 kVA with voltages of 220 V in both primary and secondary windings, with the capacity to vary the transformation ratio by means of fixed taps in a variation range of +/- 5% with steps of 2.5% in the primary winding and with a load tap changer for manual operation and a variation range of +/- 5% with steps of 1% in the secondary winding. The process to size transformer using technical criteria and manufactures experience is detailed. Using the software MATLAB, a graphic interface that allows the user to design three-phase dry-type transformers based on input variables such as power, voltages, type of connection and taps requirement for each winding is developed. The user will obtain the required parameters for the transformer construction, of both core and coil. The program also delivers the equivalent circuit obtained with the design parameters, which are used to build a transformer for the Electrical Power Systems Laboratory, on which electrical tests are performed to corroborate that its operation is adequate and that it is under built norms. From the short circuit and open circuit tests results, the equivalent transformer circuit is obtained.

Optimized Well Drilling with a 1000 HP Rig in the PBHI-MDC Fields

Resumen: Los campos donde se realizó el estudio se localizan en la Cuenca Oriente de Ecuador, donde se perforaron pozos hasta el año 2015 con taladros de mínimo 1500 HP; para el año 2016 la Empresa Operadora tomó el desafío de optimizar los costos de perforación, evaluándose la opción de usar un equipo de menor capacidad, seleccionándose un taladro de 1000 HP, que presentaba desventajas en capacidades de torque, levantamiento de cargas, capacidad de mesas y equipos en general comparados con un taladro de 2000 HP, pero mediante la revisión de los pozos perforados previamente, planificación efectiva y eficiente, diseño de pozos acordes al equipo de perforación, generación de una matriz detallada de riesgos de perforación con acciones de prevención y mitigación, complementada con una gestión operativa enfocada en la identificación de riesgos y de oportunidades de mejora continua, en complemento la aplicación de tecnologías de punta, permitieron la viabilidad del uso de este equipo. Hasta diciembre del 2017, se perforaron 4 pozos direccionales tipo “J” modificado hasta profundidades promedio de 10882 pies, logrando ahorros en costo y tiempo, validándose la perforación con un taladro de 1000 HP.

Abstract: The fields where the present work was carried out are located in the Oriente Basin of Ecuador, where wells were drilled up to 2015 with at least 1500 HP Rigs; for 2016 the Operating Company took the challenge of optimizing drilling costs, evaluating the option of using a lower capacity Rig, selecting a 1000 HP Rig, which presented disadvantages in torque capacities, lifting loads, capacity of tables and equipment in general compared to a 2000 HP Rig, but through the analysis of previously drilled wells, effective and efficient planning, design of wells according to the drilling equipment, generation of a detailed risk matrix of drilling activities with prevention and mitigation actions, complemented by an operational management focused on the identification of risks and opportunities for continuous improvement, in addition to the application of state-of-the-art technologies, allowed the viability of the use of this equipment. Up to December 2017, 4 modified "J" directional wells were drilled to an average depth of 10,882 feet, achieving cost and time savings, validating the drilling with a 1000 HP drill.

Implementation of a Radiological Protection Program in laboratories that use ionizing radiation equipment and sources and in the Dental Radiodiagnosis Service of the Escuela Politécnica Nacional

Resumen: El presente trabajo describe la implementación de un programa de protección radiológica en los laboratorios que utilizan equipos y fuente generadora de radiación ionizante. Se conoció el proceso de regularización iniciado en cada área, se elaboró y levantó la información en una lista de revisión del cumplimiento legal de los permisos vigentes tanto para el POE como para el área de estudio. La exposición laboral en cada área se la consiguió con los reportes de dosimetría personal del POE y se comparó con los límites permisibles. La medición de dosimetría ambiental, se realizó con un equipo detector Geiger Müller, en la zona de influencia de cada área de estudio. Luego se construyó y levantó la información en una lista de revisión en base a los hallazgos establecidos en los informes de inspección realizados por la SCAN según el reglamento de seguridad vigente. Se elaboró una lista de problemas comunes y se priorizó con el método de Pareto, donde se propuso e implementó medidas de prevención y control a la exposición laboral a radiación ionizante inmediatas para el 80% de los incumplimientos totales. Con el uso de manuales, procedimientos y registros se obtuvo el 75% de las licencias de funcionamiento para las áreas de estudio y el 25% corresponde al Laboratorio de Análisis Mineralógico y Difracción de Rayos X, que aprobó el proceso de inspección realizado por la SCAN y solicitó la emisión de la licencia de funcionamiento al Ministerio de Electricidad y Energía Renovable en el segundo cuatrimestre del 2016.

Abstract: The present work describes the implementation of a radiological protection program in the laboratories that use equipment and source of ionizing radiation. The regularization process initiated in each area was known, and information was prepared and collected in a checklist of legal compliance with the current permits for both the POE and the study area. Occupational exposure in each area was achieved with the reports of personal dosimetry of the POE and compared with the allowable limits. The measurement of environmental dosimetry was performed with a Geiger Müller detector, in the area of influence of each study area. The information was then constructed and lifted in a checklist based on the findings established in the inspection reports made by SCAN according to the current safety regulations. A list of common problems was developed and prioritized with the Pareto method, where immediate prevention and control measures were proposed and implemented for immediate ionizing radiation exposure for 80% of total noncompliance. With the use of manuals, procedures and records, 75% of the operating licenses for the study areas were obtained and 25% corresponds to the Laboratory of Mineralogical Analysis and X-Ray Diffraction, which approved the inspection process carried out by SCAN and requested the issuance of the operating license to the Ministry of Electricity and Renewable Energy in the second quarter of 2016.

Numerical Model and Maps by Primary Lahars in Southern Drainage of Cotopaxi Volcano

Resumen: Los lahares primarios originados durante erupciones de volcanes nevados, como el volcán Cotopaxi, son el resultado de la combinación de mecanismos físicos relacionados con el fenómeno eruptivo como la expulsión de ceniza, material piroclástico y flujos de lava incandescente que provocan el derretimiento súbito de una porción del glaciar. Afectan directamente asentamientos humanos e infraestructura desarrollada a lo largo de los cauces de los ríos y llanuras que corresponden a los drenajes naturales por donde transitan los lahares. El periodo de recurrencia eruptiva del volcán es relativamente amplio considerando la más reciente erupción significativa que ha sido registrada en junio de 1877. La investigación se enfoca en la modelación numérica unidimensional para flujo no permanente realizada en el programa libre HEC-RAS, considerando información geológica, glaciológica, vulcanológica y cartográfica actual, generada y recopilada en campo durante los últimos años. Estos datos han sido analizados y considerados para la definición de los parámetros iniciales que corresponden a volúmenes e hidrogramas. El modelo numérico calibrado en base al evento histórico de 1877, constituye la base para la simulación de los escenarios probables de ocurrencia. Los resultados obtenidos permiten la generación de mapas de afectación referenciales que constituyen un aporte técnico y práctico, ya que pueden ser utilizados para tomar decisiones acerca de la definición de zonas de afectación, sitios seguros, planificación territorial, planes de concientización, recuperación y mitigación ante procesos eruptivos futuros del volcán Cotopaxi que afecten de manera particular el valle de Latacunga.

Abstract: Primary lahar flows are originated during eruptions of ice-capped volcanoes, such as the Cotopaxi volcano, as the result of the combination of physical mechanisms related to eruptive phenomenon such as the expulsion and fall of ash, pyroclastic material and incandescent lava flows that can cause sudden melting of a portion of the glacier. Lahars have a direct incidence on human settlements including infrastructure built along the rivers and plains that correspond to the natural drainages through which the laharic flows pass. Cotopaxi eruption recurrence is relatively long given that the last significant event was recorded in June 1877. The overall purpose of the study is to present the one-dimensional numerical simulation results for non-permanent flow employing the open-source software HEC-RAS. The boundary conditions as DEM, melt volumes, hydrographs among others was the result of up-to-date geological, glaciological, volcanological and cartographic information, generated and compiled during the last years. The calibrated model based on 1877 historical event is the cornerstone for the numerical modelling of the probable scenarios. The obtained results allow the generation of referential maps which are a practical contribution since they can be used to make decisions regarding the affected areas, safe sites, territorial planning, awareness, recovery and mitigation plans in the presence of the Cotopaxi eruption with particular incidence in Latacunga Valley.