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Modelo teórico para el cálculo de las solubilidades mutuas entre gases no-polares y agua con sales disueltas. Parte 1: Desarrollo de ecuaciones termodinámicas/ Theoretical model to calculate mutual solubilities between non-polar gases and brines. Part 1: Development of thermodynamic equations

Pérez, Renee J.; Heidemann, Robert A.; González-Partida, Eduardo
2009-12-01

Resumen en español En el presente artículo se propone un modelo teórico para el cálculo del equilibrio químico de fases entre gases no-polares y agua. Este modelo es aplicable completamente a sistemas acuosos puros o con sales disueltas. En ambos casos el modelo proporciona predicciones válidas hasta 647 K, presiones de hasta 2 kilo-bares, y concentraciones de sales disueltas iguales a la saturación del sólido mineral. El modelo termodinámico hace uso de una ecuación de estado para (mas) reproducir datos experimentales en todas las fases excepto en la fase líquida del agua. Para esta última se utiliza la constante de Henry. En el caso de la presencia de sales, el potencial químico del soluto gas en la fase líquida del agua está relacionada al potencial químico del soluto en la salmuera a través del coeficiente de Setschenov. Estos coeficientes se pueden derivar de datos experimentales de solubilidad. Con el modelo se pueden reproducir todos los fenómenos de solubilidad cruciales, incluyendo el equilibrio entre tres fases. Sin embargo con las ecuaciones propuestas no se pueden reproducir los fenómenos gas-gas que ocurren en la vecindad del punto crítico del agua ni el equilibrio sólido-liquido que ocurre en los hidratos. Resumen en inglés We propose a thermodynamic model for the equilibrium of non-polar gases, water and aqueous sodium chloride solutions valid to high pressures, high temperatures, and to high ionic strength solutions. The model couples Henry's Law and an equation of state to reproduce experimental data in the aqueous phase and the gas-rich fuid phases. The standard state chemical potential of the solute in brines is related to the standard state chemical potential of the solute in pure wate (mas) r through a salting-out or Setschenov coefficient. The salting-out coeffcients are obtained from experimental data. The model reproduces all crucial phenomena, including three phase equilibrium, at temperatures below the critical temperature of water. The modeling approach cannot account for gas-gas equilibrium phenomena that occur in the vicinity of the water critical point, nor for the hydrate-vapor-liquid equilibrium near the melting point of water.

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Análisis del comportamiento presión-temperatura y otras propiedades termodinámicas para los cristales líquidos PAA, 5CB y HOAOB utilizando el modelo convex peg y la teoría de los funcionales de la densidad en la transición isótropa-nemático

García-Sánchez, E; Mendoza-Huizar, L.H.; Álvarez Lozano, J; Rentaría Muñoz, C; Flores Gómez, M.Á.
2007-06-01

Resumen en español En este trabajo utilizamos la teoría de los funcionales de la densidad para determinar las propiedades termodinámicas de las fases isótropa y nemática de los cristales líquidos, basados en el modelo Convex Peg. La energía libre de Helmholtz del sistema molecular, una coraza dura circunscrita por un potencial tipo pozo cuadrado esférico (SW), es obtenida de una teoría de perturbaciones a segundo orden para partículas no esféricas SW, combinadas con la aproximaci� (mas) �n de desacoplamiento de Parsons de los grados de libertad traslacionales y rotacionales, y una aproximación de largo alcance para la evaluación de los términos de perturbación. La teoría es aplicada para predecir el diagrama de fase y la transición isótropa-nemática del p-azoxianisol (PAA), 4 - pentyl - 4' - cyanobiphenyl (5CB) y el 4 - 4'- bis (heptiloxy) azoxybenzene (HOAOB). Para hacer esto fueron derivadas una estimación del volumen y k del cristal líquido utilizando calculos IPCM; el volumen obtenido es mapeado al volumen de un elipsoide de revolución rígido de una molécula Convex Peg. Un muy buen acuerdo es obtenido en la predicción de las propiedades termodinámicas cuando son comparadas con los datos experimentales. Resumen en inglés In this work, we employed the Density Functional Theory to determine thermodynamic properties of isotropic and nematic phases of liquid crystals, based on a "Convex Peg" model. The Helmholtz-free energy of the molecular system, a convex hard core within an encircling spherical square-well (SW) potential, is obtained from a second-order perturbation theory for SW nonspherical particles, combined with the Parsons decoupling approximation of the translational and rotational (mas) degrees of freedom, and a long-range approximation for the evaluation of the perturbation terms. The theory is applied to predict the phase diagram and isotropic-nematic transition of p-azoxyanisole (PAA), 4 -pentyl - 4' - cyanobiphenyl (5CB) and 4 - 4'- bis (heptiloxy) azoxybenzene (HOAOB). To do this, an estimation of the volume and k of a Liquid Crystal molecule was derived using IPCM calculations; the volume obtained is mapped into a hard ellipsoid revolution volume of a Convex Peg molecule. A very good agreement in the prediction of the thermodynamic properties is obtained when they are compared with experimental data.

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Síntesis de una matriz cuasiceramica destinada a la obtención de fundentes aglomerados para proceso SAW y evaluación cinético-termodinámica de su proceso de humectación/ Synthesis of a cuasiceramic matrix destined to the obtaining of agglomerated fuxes for the SAW process and kinetic and thermodynamic evaluations of its humectation process

Quintana-Puchol, Rafael; Prieto-Garcia, Omar; Hernández-Ruiz, Jesús E.; Cruz-Crespo, Amado; Gómez-Pérez, Carlos R.; Perdomo-González, Lorenzo
2010-06-01

Resumen en español En el presente trabajo se expone una concepción de la síntesis por sinterización, a relativa baja temperatura, de una matriz cuasicerámica amorfa destinada a la confección de fundentes aglomerados para el proceso SAW. Para diseñar la matriz cuasicerámica se hace una valoración de la composición química de los concentrados minerales de feldespato, zeolita y calcita, así como de la relación SiO2/Al2O3 de los alumosilicatos. También, como herramientas estratégi (mas) cas para la síntesis, se usa el diagrama de fase SiO2-Al2O3-CaO, los índices de basicidad y de actividad química y la temperatura Temman. Mediante valoración del espectro de DRX de la matriz y un novedoso criterio sobre el grado de sinterización se selecciona la variante de síntesis más adecuada. También se hace una valoración cinética y termodinámica del proceso de absorción isotérmica de la humectación por los granos de la matriz. El modelo de las isotermas de Langmuir se ajusta aceptablemente para describir el proceso de absorción de humedad por los granos de la matriz. La determinación de los valores de las constantes de las isotermas de Langmuir a diferentes humedades relativas y temperaturas permitió calcular los valores de entalpía, entropía y energía libre de Gibbs del proceso de adsorción. Resumen en inglés In the this paper is presented a conception of the synthesis by sinterización at relative low temperature, of an amorphous cuasiceramic matrix to be used in agglomerated flux in the SAW process. In the design of the cuasiceramic it was made a valuation of the chemical composition of the diferent mineral concentrates (feldspar, zeolite and calcite), as well as of the relationship SiO2/Al2O3 of the alumosilicates. Also, as strategic tools for synthesis were used the phase (mas) diagram SiO2-Al2O3-CaO, the basicity and chemical activity indexes and the Temman temperature. It was selected the more appropriate synthesis variant by a valuation of the DRX spectrum of the matrix and a new approach (criterion) on the sinterization grade. Kinetic and thermodynamic valuations of the isothermic absorption process of the humidity (moisture) by the matrix grains are also made. The Langmuir isotherm model was adjusted acceptably to describe the humidity adsorption process by matrix grains. The determination of the values of Langmuir isotherm constants to different relative humidities and temperatures allowed to calculate the values of entalpía, entropy and Gibbs free energy of the adsorption process.

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El Cuento del Demonio de Maxwell, una Propuesta Didáctica para la Enseñanza de Conceptos Básicos de Termodinámica/ The story of the Maxwell's Demon, a didactic proposal for the teaching of basic concepts in thermodynamics

Viau, Javier E; Moro, Lucrecia E
2010-01-01

Resumen en español Se presenta el proceso de construcción de una propuesta pedagógica para la enseñanza de conceptos básicos de termodinámica basada en la utilización de relatos literarios. En este contexto y siguiendo los lineamientos didácticos sugeridos por algunos autores se presenta el diseño de una actividad que utiliza el cuento "El Demonio de Mawell" de Gamow, para ser implementada en clases de la Asignatura Química General I de la Facultad de Ingeniería de la Universidad (mas) Nacional de Mar del Plata en Argentina. Esta modificación en el enfoque de la enseñanza muestra como las narraciones que involucran contenidos científicos pueden ser empleadas por los docentes de ciencia como estrategia para aumentar el interés y motivación de los estudiantes. El cuento seleccionado, permite abordar conceptos termodinámicos a través de un modelo microscópico, que conduce a que los alumnos alcancen un mayor grado de racionalismo en su perfil epistemológico Resumen en inglés The starting process of a pedagogic proposal for the teaching of basic concepts in thermodynamics based on the use of narratives is introduced in this paper. In this context, a pedagogical activity based on the story "Maxwell's Demon" of Gamow is designed, following the didactic outlines suggested by some authors. This activity was implemented in the course General Chemistry I, at Engineering Faculty of the Mar del Plata National University in Argentina. This approach emp (mas) loyed as a teaching method shows how narratives involving scientific concepts can be used by science teachers as a strategy to enhance student's interest and motivation. The chosen story allows instructors to deal with thermodynamic concepts through a microscopic model leading the students to a higher standard of rationalism in their epistemological profile

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A model proposition for strategies definition in manufacture processes improvement in reference to its environment impact/ Proposición de un modelo para definiciónde estrategias de mejoramiento de los procesos de manufactura en referencia a su impacto en el ambiente

Fernando Espinosa, F; Gonzalo Salinas, S
2008-04-01

Resumen en español El modelo que se desarrolla en este trabajo tiene su origen en la analogía entre la degradación que sufre la energía en cualquier transformación de ésta y la degradación que sufre el medio ambiente por efecto de las actividades industriales, en cualquiera de sus etapas, esto es en la extracción de los recursos naturales, en la actividad de transformación y en los vertidos de residuos másicos y energéticos. Se plantea, en forma similar al análisis de la Segunda (mas) Ley de la Termodinámica, en la forma de Kelvin-Planck, un modelo de eficiencia ambiental, en términos de masa y energía (ya sea tanto como energía pura como asociada a la masa), consumida por la industria y transformada por esta en bienes y residuos no utilizables (contaminantes). Se complementa con un análisis más profundo del problema adaptando modelos usados en análisis de sistemas y simulación Resumen en inglés The model in this paper has its origin in the analogy between the degradation that suffers the energy in any transformation and the degradation that it suffers the environment for effect of the industrial activities, in anyone of its stages, this is in the natural resources extraction, in the transformation activity and in those poured of mass residuals and energy. It outlines a form of generating efficiency indicators in the transformation process, keeping in mind the contamination variable. Their bases are in thermodynamic principles, in systems analysis and in simulation models

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TERMODINÁMICA Y DIAGRAMAS DE FASE/ THERMODYNAMIC AND PHASE DIAGRAMS

AGUDELO SANTAMARÍA, ANDRÉS FELIPE; RESTREPO BAENA, OSCAR JAIME
2005-03-01

Resumen en español Los diagramas de fase son la representación del equilibrio termodinámico de un sistema y permiten predecir las fases presentes y sus proporciones para unas condiciones determinadas. En este trabajo se plantea su fundamento termodinámico y se usa el modelo de solución ideal para obtener los diagramas de equilibrio líquido-sólido de algunos sistemas binarios, utilizando datos termodinámicos existentes en la literatura. Este modelo, aunque simple, permite una buena ap (mas) roximación a algunos sistemas, y en general es una herramienta útil cuando se carece de datos experimentales. Aunque los diagramas de equilibrio son de gran utilidad en la práctica ingenieril, en la práctica pocos sistemas exhiben comportamiento ideal, ya que esto requiere mucha semejanza entre los componentes. Resumen en inglés : Phase diagrams are the graphical representation of a system’s thermodynamic equilibrium and allow the prediction of the present phases and their proportions for a set of specified conditions. In this work its thermodynamic foundation is stated and the ideal solution model is used to obtain solid-liquid equilibrium diagrams for some binary systems utilizing thermodynamical data existing in technical literature. This model, though simple, allows a good approximation to s (mas) ome systems, and in general it’s a useful tool when there is scarcity of experimental data. Equilibrium diagrams are very useful in engineering practice although in practice few systems show ideal behavior because it requires great similarity between components.

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Sobre la termodinámica de las soluciones electrolíticas/ On the thermodynamics of electrolyte solutions

Osorio Viana, Wilmar; Giraldo Osorio, Óscar Hernán
2007-06-01

Resumen en español Se presentan los elementos teóricos básicos de la fisicoquímica de las soluciones electrolíticas, buscando una conexión entre los aspectos moleculares característicos y el desarrollo de modelos termodinámicos semiempíricos apropiados para el cálculo de propiedades. Se presenta una visión general del desarrollo histórico de modelos para soluciones electrolíticas y se adoptan los modelos de Debye-Hückel y NRTL-E para describir cualitativa y cuantitativamente, m (mas) ediante experimentación virtual, el desempeño de sistemas binarios solvente-electrólito inorgánico. Se aborda el problema de las soluciones multielectrolíticas, describiendo las características fundamentales del modelo del enfoque unificado, el cual se acopla al modelo NRTL-E, permitiendo generalizar el tratamiento sin la inclusión de parámetros empíricos adicionales y con interesantes aportes al entendimiento teórico. Resumen en inglés The basic theoretical physical chemistry elements of electrolyte solutions are presented and subject to reflection, searching for a connection between the characteristic molecular aspects and the semi empirical thermodynamic models development, suitable for properties calculation. A general view of the historical development of models for electrolyte solutions is presented and the Debye-Hückel and NRTL-E models are adopted for describe qualitatively and quantitatively by (mas) virtual experimentation, the performance of solvent-inorganic electrolyte binary systems. The multielectrolyte solutions problem is addressed describing the fundamental characteristics of the unified approach model which is coupled to the NRTL-E model, allowing the treatment generalization without the inclusion of additional empirical parameters and with interesting contributions to theoretical understanding.

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Ecuación para la Corrección Poynting en Termodinámica de Equilibrio de Fases Gases no Polares-Sistemas Acuosos: Aplicación al Sistema H2S-H2O-NaCl/ Equation for the Poynting correction in equilibrium thermodynamics between non-polar gas phases and aqueous systems: Application to the H2S-H2O-NaCl

Martínez Reyes, José; Pérez, Renee J.; González Partida, Eduardo; Tinoco Michel, Jorge A.
2010-08-01

Resumen en español En el presente trabajo se empleó la expresión semi-teórica del volumen molar parcial a dilución infinita acuosa para solutos volátiles no electrolíticos (V2(0)), desarrollada por Plyasunov et al. (2000b) con el propósito de proponer una ecuación novedosa para corrección Poynting. La fórmula matemática de V2(0) considera la densidad y la compresibilidad isotérmica del solvente como variables, así como el segundo coeficiente virial cruzado solvente-soluto (^ (mas) 6;12) y el segundo coeficiente virial del solvente puro (β11). La ecuación se integró analíticamente respecto a la presión utilizando algunas correlaciones auxiliares que se encuentran en la literatura, para obtener así la expresión matemática del incremento isotérmico de energía estándar (o potencial químico) de Gibbs del soluto a dilución infinita (ΔG2(0)). La ecuación matemática es aplicable a los solutos cuyo β12 es conocido o se puede estimar, en un intervalo de temperatura de 273.16 K a 647 K, valores de presión de hasta 2 kbar y en salmueras con fuerza iónica de hasta 6 m NaCl. La expresión proporciona excelente correlación con datos experimentales, tal como se demuestra para el sistema H2S-H2O-NaCl (con desviación máxima del 7%), mediante un modelo termodinámico que emplea esta fórmula propuesta, acoplada a la Ley de Henry y a la ecuación de estado de Soave-Redlich-Kwong para describir el equilibrio de fases líquido-vapor. De igual manera, se propone una expresión alternativa para calculo de V2(0) (con valores semejantes de desviación máxima). Resumen en inglés In this paper we used the semitheoretical expression for the partial molar volume at infinite dilution ofvolatile aqueous non-electrolyte solute (V2(0)), developed by Plyasunov et al. (2000b) in order to propose a new equation for Poynting correction. The mathematical formula V2(0) considers as variables the density and isothermal compressibility of the solvent, as well as the second cross solvent-solute virial coefficient (β12) and the second virial coefficient of p (mas) ure solvent (β11). The equation was integrated analytically with respect to pressure using some auxiliary correlations found in the literature, and thereby obtain a mathematical expression of the isothermal pressure increment of the standard (infinite dilution) Gibbs energy (or chemical potential) of the solute (ΔG2(0)). The mathematical equation is applicable to solutes whose β12 is known or can be estimated, in a temperature range of273.16 K to 647 K, values of pressure up to 2 kbar and brines with ionic strength equal to 6 m NaCl. The expression fits the experimental data very well, as shown for the H2S-H2O-NaCl system (with maximum deviation of 7%), through a thermodynamic model that uses this formula proposal coupled with the Law of Henry and the Soave-Redlich-Kwong equation of state for modeling the liquid-vapor phase equilibria. Similarly, we propose an alternative expression for calculating V2(0) (with similar values of maximum deviation).

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Uso de la aproximación de Rothmund-Kornfeld para la descripción del intercambio catiónico binario en aluminosilicatos sintéticos de carga variable

Escudey, Mauricio; Förster, Juan E.; Galindo, Gerardo; Pizarro, Carmen
2002-12-01

Resumen en español Se estudió la aplicabilidad del modelo empírico de Rothmund-Kornfeld en el análisis de equilibrios de intercambio catiónico binarios K-Ca, K-Mg, Ca-Mg y Ca-Zn en muestras de aluminosilicatos sintéticos con y sin recubrimientos que presentan carga variable (10 diferentes equilibrios binarios en total). Los resultados se compararon con aquellos obtenidos a través del modelo termodinámico de Gaines-Thomas, ampliamente usado y validado para el estudio del equilibrio de (mas) intercambio catiónico en sistemas de carga variable. Los aluminosilicatos sintéticos son sistemas con mayor capacidad de intercambio catiónico (CIC) que los suelos y sus correspondientes fracciones, presentando asimismo una mayor selectividad por K. Los valores de fracciones equivalentes de los iones adsorbidos determinados por Gaines-Thomas y calculados por Rothmund-Kornfeld correlacionan entre si, con valores de r² en el rango 0.962-0.998 según sea el equilibrio binario considerado. Los logaritmos naturales de las constantes termodinámicas para los equilibrios binarios determinadas por ambos métodos presentan un r²=0.992 considerando las constantes de los 10 equilibrios binarios estudiados. Las diferencias observadas en las constantes se deben, probablemente, a la indeterminación en la resolución de la integral que involucra el cálculo de la constante de equilibrio planteada en el modelo de Gaines-Thomas. El modelo de Rothmund-Kornfeld resultó ser un método válido para describir el equilibrio de intercambio catiónico binario en sistemas sintéticos de carga variable de alta CIC y alta selectividad por K Resumen en inglés The applicability of Rothmund-Kornfeld semiempirical approach to describe the binary cationic exchange equilibria K-Ca, K-Mg, Ca-Mg, and Ca-Zn carried out on variable surface charge synthetic aluminosilicates with and without coating (10 samples at all), was studied. The equivalent fraction of adsorbed ions and the equilibrium constan results were compared with those obtained by using the Gaines-Thomas approach, widely used and validated in cation exchange studies carried (mas) out on variable surface charge systems. The synthetic aluminosilicates (with and without coatings of iron oxides and organic matter) present a higher cationic exchange capacity (CEC) and K selectivity than similar soils and fractions. The equivalent fraction of adsorbed ions obtained by both aproaches correlates, r² ranges between 0.962-0.998. The natural logarithm of the thermodynamic constant determined by both approaches correlates with r²=0.992. The slight observed differences are probably due to integration errors associated with the resolution of equation involved in the Gaines-Thomas calculations. The Rothmund-Kornfeld model can be applied to the describe the binary cation exchange equilibria carried out on synthetic variable surface charge systems, with independence of K selectivity and CEC magnitude of samples

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Modelado Dinámico de Tratamiento de Aguas Residuales por Digestión Anaerobia Considerando Acumulación de Ácido Propiónico/ Dynamic Modeling of Wastewater Treatment by Anaerobic Digestion Considering Propionic Acid Accumulation

Alcaraz, V.; Salazar, R.; González, V.; Bernard, O.
2004-01-01

Resumen en español En este artículo se propone un modelo dinámico de un proceso de tratamiento de aguas residuales por digestión anaerobia. Este modelo está descrito por un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias, que predicen el comportamiento dinámico de las especies principales en este sistema. A diferencia de otros modelos, el que aquí se propone es capaz de cuantificar la concentración del ácido propiónico en el medio. El modelo incluye el equilibrio electroquímico en (mas) la fase líquida así como las restricciones termodinámicas inducidas por la presión parcial de hidrógeno. El modelo es probado mediante simulación numérica y muestra como se acumula el ácido propiónico debido a la inhibición en la fase metanogénica causada por una aumento en la presión parcial del hidrógeno Resumen en inglés In this paper we propose a dynamic model for an anaerobic digestion process for the treatment of residual water. This model is described by a set of ordinary differential equations that predict the dynamic behavior of the main species involved in this system. In contrast with other models, the one proposed is capable of quantifying the concentration of propionic acid in the medium. This model includes the electrochemical equilibrium in the liquid phase as well as the ther (mas) modynamic constraints induced by the hydrogen partial pressure. The model is tested using numerical simulation, and it shows how the propionic acid accumulates as a result of the inhibition in the methanogenic phase caused by an increase of the hydrogen partial pressure

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Simulación y Análisis de la Operación de Sistemas de Acondicionamiento de Aire por Adsorción/ Analysis and Simulation of the Operation of an Adsorption Air Conditioning System

Builes, D.; Chejne, F.
2004-01-01

Resumen en español En este trabajo se efectúa un análisis termodinámico de la operación de un sistema de acondicionamiento de aire, basado en el uso de una rueda deshumidificadora, una rueda de calor, un calentador de aire y humidificadores adiabáticos. El análisis se basó en un modelo macroscópico de balances de materia y energía, teniendo en cuenta las relaciones de equilibrio de adsorción aplicadas a la sorción de vapor de agua en sílica gel. El modelo permitió simular las c (mas) ondiciones de operación, y determinar la variación del coeficiente de desempeño, con respecto al incremento de temperatura requerido en el calentador de aire para la regeneración del desecante. Se determinó que el coeficiente de desempeño disminuye cuando la temperatura para la regeneración aumenta. Además, es posible obtener las condiciones de confort tan sólo variando la velocidad angular de la rueda, y la alimentación de agua en un humidificador, manteniendo un fácil control del sistema Resumen en inglés In this study a thermodynamic analysis is made of the operation of an air conditioning system based on the use of a dehumidifying wheel, a heat wheel, an air heater, and adiabatic humidifiers. The analysis was based on a macroscopic model of material and energy balances, taking into account the adsorption equilibrium relationships applied to the sorption of water vapor in silica gel. The model allowed to simulate the operating conditions and to determine the variation of (mas) the coefficient of performance with regard to the required temperature increment in the air heater for desiccant regeneration. It was determined that the coefficient of performance decreases when regeneration temperature increases. Furthermore, it is possible to obtain comfort conditions by varying only the angular speed of the wheel and the water feed to a humidifier, thus maintaining easy control of the system

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Polimerización en microemulsión: construyendo un modelo utilizando la conversión experimental y su derivada/ Microemulsion polymerization: building a model using the experimental conversion and its derivative

López-Serrano, F.; López-Aguilar, J. E.; Mendizábal, E.; Puig, J. E.; Álvarez, J.
2008-04-01

Resumen en español En este trabajo se propone un modelo basado en conceptos cinéticos, termodinámicos y fisicoquímicos y se utiliza un enfoque integrodiferencial (ID) para encontrar los mecanismos fundamentales de la polimerización en microemulsión (PME). El procedimiento ID se aplica a datos experimentales de conversión del metacrilato de hexilo (C6MA) y del estireno (STY) en la PME. Este procedimiento permitió encontrar que: (i) la rapidez de nucleación no es lineal con el tiempo, (mas) contrario a lo reportado con anterioridad, (ii) la coagulación entre partículas es despreciable, (iii) las micelas aportan monómero a las partículas reaccionantes, (iv) el efecto vítreo es importante, aun en polímeros con Tg menor a la temperatura de reacción, (v) la entrada de radicales a las partículas es despreciable, confirmando propuestas anteriores, (vi) el intervalo de rapidez decreciente de reacción, además de la disminución de monómero, se debe a la disminución de sitios activos, y (vii) un modelo fenomenológico de tres parámetros es capaz de describir todos los sistemas estudiados. Resumen en inglés A model based on kinetic, thermodynamic and physicochemical concepts, is presented and an integrodifferential approach to find the fundamental events, is used for microemulsion polymerization (MEP). The procedure was applied to experimental conversion data of hexyl methacrylate (C6MA) and styrene (STY) in MEP. It was found that: (i) nucleation rate is not linear with time, opposed to previous reports, (ii) coagulation rate is negligible, (iii) micelles provide monomer to (mas) reacting particles, (iv) a vitreous effect, even in polymers with a Tg lower than the reaction temperature, was found, (v) radical entry to particles is negligible confirming previous reports, (vi) the decreasing reaction rate interval, besides monomer depletion, is caused by a decrease in active reaction sites, and (vii) a three-parameter phenomenological model is presented capable of describing the studied systems.

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EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE CONDENSACIÓN DE FLUIDOS HIDROCARBUROS EN EL SISTEMA NACIONAL DE GASODUCTOS: PLANTEAMIENTO DE ESQUEMAS DE OPERACIÓN ADECUADOS/ Evaluatión of the condensation potential of hydrocarbon fluids in the national gas pipeline system: establishing of adequate operational schemes

Pineda-Gómez1, César-Augusto; Arenas-Mantilla, Oscar-Armando; Santos-Santos1, Nicolás
2007-12-01

Resumen en español Para la industria del transporte de gas natural por sistemas de tuberías, es de vital importancia garantizar la integridad del sistema con el fin de reducir costos operacionales y evitar accidentes que puedan atentar contra la seguridad física de las personas, el medio ambiente o la misma infraestructura. En este artículo se presentan los principales componentes de un estudio realizado sobre la red troncal y los ramales de distribución a algunos municipios, del Sistem (mas) a Nacional de Transporte de Gas Natural controlado por la Empresa Colombiana de Gas, (específicamente sobre los Gasoductos Cusiana - Porvenir - La Belleza, La Belleza - Cogua, La Belleza - Vasconia, Vasconia - Neiva y Vasconia - Cali , ver Figura 1). El objetivo principal es evaluar la posible condensación de fluidos hidrocarburos a partir del las características composicionales del gas, las diversas condiciones topográficas a lo largo del trazado de los gasoductos y las condiciones operacionales actuales y futuras a implementarse en el sistema. La evaluación realizada sobre estas corrientes gaseosas, genera información de vital importancia para el establecimiento de límites operacionales seguros que minimicen la existencia de problemas de taponamiento y daños al sistema de tuberías y equipos de proceso, por presencia de hidrocarburos en estado líquido al interior de las líneas de flujo. Este trabajo ha sido estructurado en cuatro secciones con el fin de facilitar el acceso a cada una de las etapas involucradas en el estudio. En la sección uno, se presenta el análisis composicional y termodinámico sobre las corrientes de carga; en la sección dos, se presenta la información necesaria para el modelamiento y la definición del modelo de simulación numérica en estado estable de los gasoductos; en la sección tres, el análisis de sensibilidades a la variación de la composición del gas de carga, a la variación de las condiciones operacionales (caudal, presión, temperatura de entrada) y de las temperaturas de los alrededores para los diferentes puntos de entrega (ramales) con chequeo del cumplimiento del Reglamento Único de Transporte (RUT), establecido por la Comisión de Regulación de Energía y Gas de Colombia (CREG) (GREG, 1999); en la sección cuatro, se presenta el planteamiento de las recomendaciones de mayor relevancia para garantizar esquemas de trabajos adecuados y evitar la presencia de condensación de fluidos hidrocarburos en el sistema evaluado. Resumen en inglés For transporting industry of natural gas by pipeline systems, it’s vital to guarantee the integrity of their lines, in order to decrease operational costs and prevent accidents that may damaging against people’s safety, the environment or the infrastructure itself. In this paper it’s presented the principal compounds from a technical study about principal net and its distribution branches to municipalities of the National System Transport of Natural Gas (mas) operated by the Colombian Natural Gas Company - Ecogas, (specifically the Cusiana - Porvenir - La Belleza, La Belleza - Cogua, La Belleza - Vasconia, Vasconia - Neiva and Vasconia - Cali gas lines, see Figure 1). The principal objective is evaluate the possible condensation of hydrocarbons fluids inside gas lines, due to compositional characteristics of the gas, the different topographical conditions along the gas line route and the actual and future operational conditions to be implemented in the system. The evaluation performed over this gas streams, generates transcendental information in the creation of safe operational limits that minimizing the existence of obstacle problems and damages over pipeline systems and process equipment, due to the presence of liquid hydrocarbons inside these flow lines. This article has been prepared in four sections in order to guarantee easy access to each one of the steeps involved in the study. Section one presents the compositional and thermodynamic analysis of feeding gas streams; in section two, its presented the required information for modeling gas lines with definition of the gas pipeline numerical simulation model in stable state; section three presents the sensitivity analysis for gas variation upon loading gas composition at the inlet point of the system, variation of the operational conditions (flow, pressure and gas temperature) and environment temperatures for the different inlet points (branches) with verification of compliance of the Unique Transport Regulation (Reglamento Único de Transporte - RUT) established by CREG (CREG, 1999); section four presents the recommended set up of adequate work schemes required to guarantee the non-existence of hydrocarbon fluid due condensation in the evaluated system.

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Cálculo de la concurrencia para el modelo de Heisenberg/ Calculation of concurrence to the Heisenberg model

Castellanos, R; Franco, R; Silva-Valencia, J
2010-09-01

Resumen en español La concurrencia es una cantidad que nos permite medir el grado de entreveramiento que presenta un sistema cuántico y se puede calcular a partir de la matriz densidad reducida. En este artículo mostramos explicitamente como calcular la concurrencia para una cadena finita de espines s =1/2 descrita por el modelo de Heisenberg anistrópico. Nosotros mostramos que para cadenas finitas la concurrencia tiene un máximo en el punto crítico Δ = 1, la cual es una de las pr (mas) incipales características en el límite termodinámico. Se mostró que es posible obtener información sobre las transiciones de fase del modelo calculando la concurrencia para cadenas de por lo menos 12 sitios Resumen en inglés The concurrence is a quantity that allows us to measure the entanglement of a quantum system and can be calculated from the reduced density matrix. In this paper we show explicitly how to calculate the concurrence for a finite chain of spins s =1/2 described by the anisotropic Heisenberg model. We show that for finite chains the concurrence has a maximum at the critical point Δ = 1, which is the main feature in the thermodynamic limit. We observe that it is possible (mas) to obtain information about quantum phase transitions of the model by calculating the concurrence for chains of at least 12 sites

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Aspectos termodinámicos de la miscibilidad parcial entre el n-octanol y el agua/ Thermodynamic aspects of partial miscibility between n-octanol and water

Mora, Carolina P.; Lozano, Hernán R.; Martínez, Fleming
2005-03-01

Resumen en español En este trabajo se realizó el tratamiento termodinámico de los datos en fracción molar del equilibrio líquido-líquido entre n-octanol y agua en función de la temperatura, utilizando el método de van't Hoff (ln S en función de T-1) y el planteado por Grant et al. (ln S en función de T-1) y ln T: para las dos escalas de concentración. Se encontró un comportamiento no lineal para las dos fases mutuamente saturadas en el tratamiento de van't Hoff, por lo que se uti (mas) lizó un modelo de regresión parabólico, que fue derivado para resolver el cambio entálpico de solución, obteniendo procesos endotérmicos a todas las temperaturas estudiadas. En los dos sistemas los cambios de energía libre fueron positivos mientras que los cambios entrópicos fueron negativos indicando algún grado de organización en las soluciones saturadas, que en el caso del agua saturada de n-octanol podría explicarse por la hidratación hidrofóbica en torno a las cadenas octílicas y en el caso del n-octanol saturado de agua podría deberse como ha sido planteado en la literatura a la organización de las moléculas del n-octanol entorno a las moléculas de agua mediante la formación de enlaces de hidrógeno. Los valores termodinámicos calculados fueron comparados con los presentados por otros autores, obtenidos por calorimetría y también, mediante evaluación de constantes de equilibro en función de la temperatura. Resumen en inglés In the present work the thermodynamic analysis for those data presented by Dallos and Liszi on mole fraction n-octanol-water liquid-liquid equilibria was made. The values were analyzed using the van't Hoff method (ln S as a function of T-1) and those presented by Grant et al. (ln S as a function of T-1 and ln T). A non-lineal behavior was found in all cases studied by the van't Hoff method, which lead us to apply a parabolic regression model derived in order to calculate (mas) the enthalpic changes. Endothermic processes were obtained for all temperatures studied. In both systems the free energy changes were positive, whereas the entropic changes were negative indicating some kind of organization in the saturated solutions. In the case of n-octanol-saturated water this result would be explained as the hydrophobic hydration around the aliphatic groups and on the other hand, in the case of water-saturated n-octanol, it could be due to organization of n-octanol molecules around water molecules by hydrogen bonds as it has been presented in literature. The thermodynamic values calculated were compared with those presented by other authors, which were obtained by calorimetry and also by means of equilibrium constants as a function of temperature.

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Análisis de una ola de calor extrema en la región subtropical de américa del sur/ Analysis of an extreme heat wave over the subtropical region of South America

Norte, Federico Augusto; Seluchi, Marcelo Enrique; Gomes, Jorge Luis; Simonelli, Silvia Carmen
2007-12-01

Resumen en portugués Este trabalho analisa as condições meteorológicas que levaram à ocorrência de uma intensa onda de calor na região subtropical da América do Sul, com temperaturas máximas superiores aos 40°C imediatamente à leste dos Andes, na última semana de Janeiro de 2003. Para isso, os termos da Equação Termodinâmica foram avaliados a partir de simulações numéricas realizadas com o modelo regional Eta/CPTEC. O forte aumento da temperatura foi provocado pelo aquecim (mas) ento por compressão adiabática, produto da subsidência, e pelo aquecimento superficial imediatamente a leste dos Andes. A análise da Equação Omega Quase-Geostrófica permitiu estabelecer que a subsidência de grande escala se deveu fundamentalmente ao avanço de uma crista de onda longa nos níveis meios da atmosfera. Além disso, as observações e as simulações numéricas apontam para a ocorrência de subsidência forçada (vento Zonda) a leste dos Andes, associada ao deslocamento de um cavado de onda curta imerso na crista de onda longa, à aproximação de uma frente fria e ao deslocamento para o sul da Baixa Termo-orográfica. Esse fato, muito pouco freqüente no verão, em combinação com os processos descritos anteriormente, explicaria a ocorrência de recordes históricos de temperatura no oeste da Argentina. Resumen en inglés This work analyzes the meteorological conditions that caused the occurrence of an intense heat wave over subtropical South America, with temperatures higher than 40°C immediately to the east of the Andes, during the last week of January 2003. To that purpose the terms of the thermodynamic equation were evaluated through numerical simulations performed with the Eta/CPTEC regional model. The strong temperature increase was caused by adiabatic warming (subsidence) as wel (mas) l as by the net positive surface heat flux, especially to the east of the Andes. The qualitative analysis of the Quasi-Geostrophic Omega Equation revealed that the large-scale subsidence was the result of the cold horizontal temperature advection and the advance of a wide ridge at midlevels. Additionally, the presence of forced orographic subsidence (Zonda wind) is evident from observations and numerical simulations in connection with the passage of a short trough immerse in the wider ridge, the approach of a cold front and the southward progress of the thermal-orographic low. Since this phenomenon is quite uncommon during summer, its incidence in combination to the other processes previously described would explain the occurrence of extreme maximum temperatures over western Argentina.

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APRENDIZAJE EN COLABORACIÓN MEDIADO POR SIMULACIÓN EN COMPUTADOR: EFECTOS EN EL APRENDIZAJE DE PROCESOS TERMODINÁMICOS

Becerra G, Fernando
2005-06-01

Resumen en español En esta investigación exploré los efectos del uso del software Modellus, acompañado de actividades de discusión en colaboración, en el aprendizaje de los principios de la termodinámica, en estudiantes de 10º grado de un colegio privado de Bogotá. Modelluses una herramienta que simula y modeliza sistemas. Trabajé con 41 alumnos organizados en un grupo control y otro experimental. El grupo control realizó una lectura y un laboratorio y resolvió problemas propuest (mas) os. El grupo experimental recibió la misma instrucción del grupo control y además trabajó en parejas para diseñar en Modellus la simulación del evento físico. Comparé los resultados del aprendizaje de los grupos por medio de una prueba escrita y un proyecto de aplicación y los encontré mejores en los alumnos que habían desarrollado la simulación en colaboración. Además describo cualitativamente el aporte que los alumnos atribuyen al programa y al trabajo en colaboración y discuto las implicaciones pedagógicas de estos hallazgos. Resumen en inglés I report on a research project exploring the effects of using the Modellus software, aided by collaborative discussion, on the learning of thermodynamic principles in 10th grade students at a private school in Bogotá. Modellus is a tool designed to simulate model systems. I worked with 41 students organized in a control group and an experimental group. The control group had a reading and a lab activity and solved a set of given problems. The experimental group received t (mas) he same instruction as the control group and also worked in pairs to design the simulation of the physical event with the Modellus program. I compared the learning results of both groups by means of a written test and an application project and found them better in the students who had developed the simulation collaboratively. I qualitatively describe the contribution that the students assign to the program and to collaborative work. Then I discuss the pedagogical implications of these findings.

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Modelo Termo-Mecánico para un Manipulador Tipo Dieléctrico/ Thermo-Mechanical Model for a Dielectric Manipulator

Kiyama, F.F.; Vargas, E.
2004-01-01

Resumen en español Se propone un modelo matemático para aproximar la posición de uno de los grados de libertad de un manipulador, el cual es accionado mediante un cilindro neumático equipado con almohadillas de frenado. El modelado neumático se basa en los principios termodinámicos de la conservación de la energía y la materia. El modelado mecánico es construido mediante la formulación de Newton-Euler, y se propone una variante de la aproximación de la curva de fricción de Van de (mas) r Vrande para aproximar el efecto de la fuerza de fricción en el sistema. Se analizan los modelos de forma integral mediante simulación, y se comparan los resultados de la simulación con los resultados obtenidos en un prototipo del manipulador, construido e instrumentado para este propósito. Se concluye que el modelo termo-mecánico obtenido describe satisfactoriamente la posición y la fuerza ejercida por el manipulador Resumen en inglés A mathematical model is proposed for the estimation of the position of one of the degrees of freedom of a manipulator which is operated by a cushion-type pneumatic cylinder. Pneumatic modeling is based on the thermodynamic principle of conservation of mass and energy . Mechanical modeling is constructed based on the Newton-Euler formulation, and a variant of the estimated friction curve of Van der Vrande is proposed for the system. Integral forms of the models are analyze (mas) d using simulation, and the results are compared with results obtained on a prototype manipulator which was built and instrumented for this purpose. It is concluded that the thermo-mechanical model obtained satisfactorily describes the position and the force exerted by the manipulator

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