Categoría: Revista ACI

CFD ANALYSIS OF THE DUST LOADING IN A CYCLONE SEPARATOR FOR MILK POWDER

ANALISIS CFD DE LA CARGA DE POLVO EN UN SEPARADOR CICLON PARA LECHE EN POLVO

Christian O. Díaz-Ovalle^1,*, María J. Ramírez-Rivera¹, Florianne Castillo-Borja², Edgar O. Castrejón-González³ (1) Tecnológico Nacional de México/I.T. de Roque, Departamento de Ingenierías, km 8.0 carretera Celaya-Juventino Rosas, Celaya, Guanajuato, 38124, México; (2) TecNM/Instituto Tecnológico de Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química, Av. Adolfo López Mateos 1801 Ote., Aguascalientes, Aguascalientes, 20256, México; (3) Tecnológico Nacional de México en Celaya, Departamento de Ingeniería Química, Av. Tecnológico y Antonio García Cubas s/n, Celaya, Guanajuato, C.P. 38010, México

Abstract

Cyclone separators are relevant equipment in the food industry for collecting powder products. This equipment presents a particular flow behavior that has taken attention to improve its operative conditions and enhance the collecting efficiency. Even more, the literature indicates the effect of dust loading into the flowthrough, which has not been applied in foodstuffs. This analysis considers the dust loading effect on the hydrodynamic behavior during the milk powder collection. Computational Fluid Dynamics (CFD) technique, ANSYS FLUENT ® package, applied on a Tengbergen C cyclone separator with several powder milk loading concentrations. The obtained values of the total pressure drop have indicated the influence of the dust loading concentration with a reduction of around 30% concerning the clean flow process, which coincides with the literature.

Resumen

Los separadores ciclones son equipos importantes en la industria de alimentos para recolectar productos en polvo. Este equipo presenta un comportamiento especial en su flujo que ha sido considerado para mejorar las condiciones de operación y la eficiencia de recolección. Inclusive, la literatura indica el efecto de la carga de polvo en el flujo interno, pero no ha sido aplicado en alimentos. Este estudio considera el efecto de la carga de polvo sobre el comportamiento hidrodinámico de la recolección de leche en polvo. La Dinámica Computacional de Fluidos, usando el software ANSYS FLUENT ®, es aplicada en un ciclón tipo Tengbergen C con varias concentraciones de leche en polvo. El valor obtenido de la caída de presión total indica la influencia de la concentración de polvo en el ciclón. Los resultados indicaron una reducción de la caída de presión total cerca del 30% respecto al proceso sin polvo, lo cual coincide con la literatura.

Keywords: Computational Fluid Dynamics, pressure drop, powder product, internal flow Palabras clave: Dinámica Computacional de Fluidos, caída de presión, producto en polvo, flujo interno

PREDICTION OF PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES BY ARTIFICIAL NEURAL NETS

PREDICCIÓN DE PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS MEDIANTE REDES NEURONALES ARTIFICIALES

Arturo Alvarez¹, Víctor H. Alvarez² (1) School of Mechatronic Engineering, University of Trujillo, La Libertad – Perú; (2) CarbonIP Technologies, Alberta, Canada

Abstract

In this study, we employed the Artificial Neural Network-Group COSMO sigma profile method to estimate critical pressure, critical temperature, enthalpy of fusion, and melting temperature of pure chemical compounds. Utilizing a comprehensive database containing 1400 data points of various pure compounds, we developed a robust predictive model. The method demonstrated high accuracy, yielding root mean square errors of 5 bar for critical pressure, 25 K for critical temperature, 2030 kJ/mol for enthalpy of fusion, and 23 K for melting temperature. These results underscore the potential of the Artificial Neural Network-Group COSMO sigma profile method as a reliable tool for predicting critical thermodynamic properties, contributing valuable insights to the field of chemical engineering and material science.

Resumen

En este estudio, se aplicó el método de Red Neuronal Artificial-Perfil sigma de Grupo COSMO para estimar la presión crítica, la temperatura crítica, la entalpía de fusión y la temperatura de fusión de compuestos químicos puros. Se investigó una base de datos con 1400 puntos de compuestos puros para proponer el modelo predictivo. Los resultados proporcionaron errores cuadráticos medios de 5 bar, 25 K, 5 kJ/mol y 32 K, para las propiedades estimadas de presión crítica, temperatura crítica, entalpía de fusión y temperatura de fusión, respectivamente.

Keywords: neural net, critical properties, solvation model, thermodynamic models Palabras clave: red neuronal, propriedades críticas, modelo de solvatación, modelos termodinámicos

UNA VISIÓN TERMODINÁMICA PARA EXPLICAR LA CORRELACIÓN ENTRE EL INCREMENTO DE LA TEMPERATURA GLOBAL DE LA TIERRA CON LA CONCENTRACIÓN DE CO₂ EN LA ATMÓSFERA

A THERMODYNAMIC VIEW TO EXPLAIN THE CORRELATION BETWEEN GLOBAL TEMPERATURE AND THE INCREASING CONCENTRATION OF CO₂ IN THE EARTH’S ATMOSPHERE

Iván Machin-Morera^1*, Lorena Pérez-Orta¹, Susana Martínez¹ (1) Eon Minerals, Salta, Los Juncaros 195, Barrio Tres Cerritos, Salta Capital, Provincia de Salta – Argentina

Resumen

Existe actualmente una gran mediatización de diversos temas que tienen interés para la humanidad, entre esos temas está el problema del calentamiento global de la Tierra. Existe abundante información tanto a nivel de literatura como en las redes sociales, sin embargo, existe información contradictoria sobre el efecto del CO₂ en el calentamiento global. El objetivo en este estudio es demostrar, usando métodos basados en principios fundamentales de la Termodinámica, que, efectivamente, existe una correlación causa-efecto entre el aumento global de la temperatura con el aumento del CO₂ en la atmósfera de la Tierra.

Abstract

ACurrently, there is a great media coverage of those issues that are important to humanity, among these issues is the problem of global warming of the Earth. There is abundant information both in literature and on social networks, however, there is contradictory information about the effect of CO₂ on global warming. In this study, a relatively simple theory has been developed based on fundamental principles of Thermodynamics, which allows us to demonstrate that CO₂ is a gas with the potential to heat the atmosphere and generate global climate change on Earth.

Palabras clave: dióxido de carbono, cambio climático, modelo climático, modelo termodinámico Keywords: carbon dioxide, climate change, climate model, thermodynamic model

GEOMETRIZED VACUUM PHYSICS. PART V: STABLE VACUUM FORMATIONS

FISICA DEL VACIO GEOMETRIZADO. PARTE V: FORMACIONES DE VACIO ESTABLE

Mikhail Batanov-Gaukhman¹ (1) Moscow Aviation Institute (National Research University), Institute No. 2 “Aircraft and rocket engines and power plants”, st. Volokolamsk highway, 4, Moscow – Russia, 125993

Abstract

This article is the fifth part of a scientific project under the general title «Geometrized vacuum physics based on the Algebra of Signatures». In this article, Einstein’s vacuum equations are used as conservation laws, and their solutions as metric-dynamic models of stable vacuum formations. Sets of metrics-solutions of vacuum equations are considered, and methods of extracting information from these metrics based on Algebra of Signature are proposed. For convenience of perception of intra-vacuum processes, a change in the interpretation of the zero components of the metric tensor was used. Instead of curved space-time continua, “colored” elastoplastic continuous pseudo-mediums are introduced into consideration. In this case, the zero components of the metric tensor determine not the change in the rate of flow of local time, but the speed of flow of intra-vacuum current in the local region of the elastoplastic pseudo-medium. At the end of the article, an extended (third) Einstein vacuum equation is proposed, which allows us to consider metric-dynamic models of a variety of stable corpuscular vacuum formations. Alsigna’s infinitely deepening intertwined fabric of space-time continuum, taking into account all 16 signatures (i.e. 16 types of topologies), is in many ways similar to the spin network of loop quantum gravity and to 6-dimensional Calabi-Yau manifolds. In this sense, the Algebra of Signatures can serve as a link that unites different directions in the development of quantum gravity.

Resumen

Este artículo es la quinta parte de un proyecto científico bajo el título general «Física del vacío geometrizada basada en el Álgebra de Signatures». En este artículo, las ecuaciones de vacío de Einstein se utilizan como leyes de conservación y sus soluciones como modelos métrico-dinámicos de formaciones de vacío estables. Se consideran conjuntos de soluciones métricas de ecuaciones de vacío y se proponen métodos para extraer información de estas métricas basados en el álgebra de firma. Para facilitar la percepción de los procesos intra-vacío, se utilizó un cambio en la interpretación de los componentes cero del tensor métrico. En lugar de continuos espacio-temporales curvos, se introducen en consideración pseudomedios continuos elastoplásticos «coloreados». En este caso, los componentes cero del tensor métrico determinan no el cambio en la velocidad del flujo del tiempo local, sino la velocidad del flujo de la corriente intra-vacío en la región local del pseudomedio elastoplástico. Al final del artículo, se propone una (tercera) ecuación de vacío de Einstein ampliada, que nos permite considerar modelos métrico-dinámicos de una variedad de formaciones de vacío corpusculares estables. El tejido entrelazado infinitamente cada vez más profundo de Alsigna del continuo espacio-tiempo, teniendo en cuenta las 16 firmas (es decir, 16 tipos de topologías), es en muchos aspectos similar a la red de espín de la gravedad cuántica de bucles y a las variedades de Calabi-Yau de 6 dimensiones. En este sentido, el Álgebra de Signatures puede servir como vínculo que une diferentes direcciones en el desarrollo de la gravedad cuántica.

Keywords: vacuum, vacuum equation, signature, algebra of signatures Palabras claves: vacío, ecuación de vacío, firma, álgebra de signatures

GEOMETRIZED VACUUM PHYSICS. PART IV: DYNAMICS OF VACUUM LAYERS

FÍSICA DEL VACÍO GEOMETRIZADO. PARTE IV: DINÁMICA DE LAS CAPAS DE VACÍO

Mikhail Batanov-Gaukhman¹ (1) Moscow Aviation Institute (National Research University), Institute No. 2 “Aircraft and rocket engines and power plants”, st. Volokolamsk highway, 4, Moscow – Russia, 125993

Abstract

This article is the fourth part of a scientific project under the general title “Geometrized vacuum physics based on the Algebra of Signatures». In the first three articles (Batanov-Gaukhman, 2023a; Batanov-Gaukhman, 2023b; Batanov-Gaukhman, 2023c), the foundations of the Algebra of Stignatures were laid and the main aspects of the kinematics of vacuum layers were considered. This article continues the development of the mathematical apparatus of the proposed project, in particular, the dynamics of vacuum layers is developed based on the Algebra of Signatures. The development of this direction of research (with simplifications related to Riemann’s differential geometry) led to the possibility of a geometrized representation of the electric field strength and magnetic field induction. This geometrized mathematical apparatus allows one to interpret the electromagnetic field as an interweaving of accelerated and rotational flows of the adjacent layers of vacuum. The proposed dynamic models of accelerated movements and rotations of vacuum layers can provide a theoretical basis for the development of “zero” (i.e. vacuum) technologies.

Resumen

Este artículo es la cuarta parte de un proyecto científico bajo el título general “Física del vacío geometrizada basada en el Álgebra de Signatures». En los primeros tres artículos (Batanov-Gaukhman, 2023a; Batanov-Gaukhman, 2023b; Batanov-Gaukhman, 2023c) se sentaron las bases del Álgebra de Stignatures y se consideraron los aspectos principales de la cinemática de las capas de vacío. Este artículo continúa el desarrollo del aparato matemático del proyecto propuesto, en particular, la dinámica de capas de vacío se desarrolla con base en el Álgebra de Signatures. El desarrollo de esta dirección de investigación (con simplificaciones relacionadas con la geometría diferencial de Riemann) condujo a la posibilidad de una representación geometrizada de la intensidad del campo eléctrico y la inducción del campo magnético. Este aparato matemático geometrizado permite interpretar el campo electromagnético como un entrelazamiento de flujos acelerados y rotacionales de las capas adyacentes de vacío. Los modelos dinámicos propuestos de movimientos acelerados y rotaciones de capas de vacío pueden proporcionar una base teórica para el desarrollo de tecnologías «cero» (es decir, de vacío).

Keywords: vacuum, geometrized vacuum physics, algebra of signature, acceleration of the vacuum layer Palabras clave: vacío, física del vacío geometrizado, álgebra de signatura, aceleración de la capa de vacío

ISSN: 0718-8706

Teoría/Aplicación (Theory/Application)

1. Geometrized vacuum physics. Part IV: Dynamics of vacuum layers. Física del vacío geometrizado. Parte IV: Dinámica de las capas de vacío. Mikhail Batanov-Gaukhman (pp. 1-29) (English version).

2. Geometrized vacuum physics. Part V: Stable vacuum formations. Física del vacío geometrizado. Parte V: Formaciones de vacío estables. Mikhail Batanov-Gaukhman (pp. 31-87) (English version).

3. Una visión termodinámica para explicar la correlación entre el incremento de la temperatura global de la tierra con la concentración de CO2 en la atmósfera. A thermodynamic view to explain the correlation between global temperature and the increasing concentration of CO2 in the earth’s atmosphere. Iván Machin-Morera, Lorena Pérez-Orta, Susana Martínez (pp. 89-100).

4. Prediction of physicochemical properties by artificial neural nets. Predicción de propiedades fisicoquímicas mediante redes neuronales artificiales. Arturo Alvarez, Víctor H. Alvarez (pp. 101-107) (English version).

GEOMETRIZED VACUUM PHYSICS. PART III: CURVED VACUUM AREA

FÍSICA DEL VACÍO GEOMETRIZADO. PARTE III: REGIÓN CURVA DE VACÍO

Mikhail Batanov-Gaukhman¹ (1) Moscow Aviation Institute (National Research University), Institute No. 2 “Aircraft and rocket engines and power Plants”, st. Volokolamsk highway, 4, Moscow – Russia, 125993

Abstract

This article is the third part of a scientific project under the general title «Geometrized vacuum physics based on the Algebra of Signatures». In the first two papers (Batanov-Gaukhman et al., 2023; Batanov-Gaukhman et al., 2024), the ideal (i.e., non-curved and immobile) local region of vacuum was studied and the foundations of the Algebra of Signatures were laid. This article considers the possibilities of describing the curved and moving state of the same vacuum region on the basis of the mathematical apparatus of the Algebra of Signatures. The reasons for the multilateral consideration of vacuum and twisting of intra-vacuum processes into spiral bundles are disclosed. The 4-tensor is introduced for two-sided and 16-sided consideration of the curvature of the local vacuum region. On the basis of kinematic models, the following assumptions were made: about the inert properties of vacuum layers; about the possibility of displacement of vacuum layers relative to each other at a speed significantly exceeding the speed of light; about the possibility of «rupture» of the local region of vacuum. The proposed kinematic models of the movement of vacuum layers can be a theoretical basis for the development of «zero» (i.e., vacuum) technologiesa.

Resumen

Este artículo es la tercera parte de un proyecto científico bajo el título general «Física del vacío geometrizada basada en el Álgebra de Signaturas». En los dos primeros artículos (Batanov-Gaukhman et al., 2023; Batanov-Gaukhman et al., 2024), se estudió la región local ideal (es decir, no curva e inmóvil) del vacío y se sentaron las bases del Álgebra Stignature. Este artículo considera las posibilidades de describir el estado curvo y móvil de una misma región de vacío sobre la base del aparato matemático del Álgebra de Signaturas. Se describen las razones para la consideración multilateral y multicapa de la extensión de vacío y la torsión de los procesos de intravacío en paquetes en espiral. El tensor de 4 deformaciones y los componentes del vector de elongación relativa se introducen para la consideración de dos y dieciséis lados de la curvatura de la región de vacío local. Sobre la base de modelos cinemáticos, se hicieron las siguientes suposiciones: sobre las propiedades inertes de las capas de vacío; sobre la posibilidad de desplazamiento de capas de vacío entre sí a una velocidad significativamente superior a la velocidad de la luz; sobre la posibilidad de «ruptura» de la región local de vacío. Los modelos cinemáticos propuestos del movimiento de las capas de vacío pueden ser una base teórica para el desarrollo de tecnologías «cero» (es decir, de vacío).

Keywords: vacuum, geometrized vacuum physics, signature, algebra of signature, curved vacuum Palabras clave: vacío, física del vacío geometrizado, signatura, álgebra de signatura, vacío curvo

ESTIMADORES DE FRONTERA PARA LOS SUPUESTOS CLÚSTERES CONSECUTIVOS DE ÓPTIMO POTENCIAL GLOBAL

FRONTIER ESTIMATORS FOR THE ASSUMED CONSECUTIVE CLUSTERS OF OPTIMUM GLOBAL POTENTIAL

Carlos Barrón-Romero¹ (1) Universidad Autónoma Metropolitana, Departamento de Ciencias Básicas. Av. San Pablo No. 180, Azcapotzalco, Ciudad de México, C.P. 02200. México

Resumen

Se presentan por primera vez estimadores de frontera para los cúmulos consecutivos de partículas que posiblemente correspondan a mínimos globales de potencial donde el potencial depende del número de partículas (ya sea de decrecimiento negativo como con los potenciales de Lennard Jones y Morse, o bien de crecimiento positivo como con el potencial de Thomson). Su principal característica es que establecen que el potencial global de un clúster está limitado por dos estimadores de frontera que dependen de los potenciales globales de los clústeres anterior y posterior. Esto beneficia a los métodos de optimización global de clústeres de partículas para distinguir soluciones. Gracias a la información compartida en Internet, los estimadores se han verificado con éxito para clústeres bajo diversos potenciales, por ejemplo, de Thomson, Lennard Jones, Morse, y para Quantum Lennard Jones para xenón, argón y neón. Nuevos resultados de Morse se reportan al verificar que los resultados anteriormente reportados no satisfacían estos estimadores.

Abstract

For the first time, frontiers estimators are presented for consecutive clusters of particles that possibly correspond to global potential minima where the potential has a behavior of linear change with respect to the number of particles (either of negative decrease as with the potentials of Lennard Jones and Morse, or growth as with the Thomson potential). Their main characteristic is that they establish that the global potential of a cluster is limited by two frontier estimators that depend on the global potentials of the previous and subsequent clusters. This benefits global particle cluster optimization methods to distinguish solutions. Thanks to information shared on the Internet, the estimators have been successfully verified for clusters under various potentials, for example, Thomson, Lennard Jones, Morse, and for Quantum Lennard Jones for Xenon, Argon and Neon. New Morse results are reported by verifying that previously reported results did not satisfy these estimators.

Palabras clave: optimización global, cúmulos de átomos y moléculas, problemas de optimización global de muchos cuerpos, dinámica molecular Keywords: global optimization, atomic and molecular clusters, global many-body optimization problems, molecular dynamics

RECUPERACIÓN DE ALUMINIO DESDE RELAVES MINEROS, APLICANDO PROCESOS QUÍMICOS Y BIOLÓGICOS INNOVADORES

ALUMINUM RECOVERY FROM MINE TAILINGS, APPLYING INNOVATIVE CHEMICAL AND BIOLOGICAL PROCESSES

Ricardo Zamarreño-Bastías^1,2, Javiera Espinoza-Barrera¹, Javiera Espinoza-Barrera¹ (1) Universidad de La Serena, Facultad de Ciencias Básicas, Departamento de Química, Colina El Pino s/n, La Serena – Chile. (2) Universidad del Alba, Facultad de Ingeniería, Avda. Cuatro Esquinas 60, La Serena – Chile

Resumen

Se realizó una investigación, a nivel de laboratorio químico – metalúrgico, evaluando dos métodos en la recuperación de aluminio, presente en un relave minero abandonado, con la finalidad de encontrar una nueva fuente de recuperación de este elemento. El aluminio se encuentra en forma de aluminosilicatos en el relave. Se utilizaron dos métodos, un proceso biológico y otro químico. En el biológico se realizó una biolixiviación con hongos cultivados de Aspergillus niger, que produce ácidos orgánicos, que pueden extraer el aluminio del relave. El método químico consistió en realizar lixiviaciones con dos ácidos orgánicos, ácido cítrico y ácido oxálico con la adición de agentes oxidantes como el peróxido de hidrogeno y una base fuerte. De acuerdo con los resultados, los métodos que tuvieron una mayor extracción fueron los químicos, específicamente la lixiviación con la mezcla de ácido oxálico y peróxido de hidrogeno, en el caso de la biolixiviación no se obtuvo resultados significativos en la extracción del aluminio.

Abstract

An investigation was carried out, at the chemical-metallurgical laboratory level, evaluating two methods in the recovery of aluminum, present in an abandoned mining tailing. In order to find a new source of recovery for this element. Aluminum is found in the form of aluminosilicates in the tailings. Two methods were used, a biological process and a chemical one. In the biological one, bioleaching was carried out with cultivated Aspergillus niger fungi, which produces organic acids, which can extract aluminum from the tailings. The chemical method consisted of leaching with two organic acids, citric acid and oxalic acid with the addition of oxidizing agents such as hydrogen peroxide and a strong base. According to the results, the methods that had the highest extraction were chemical, specifically leaching with the mixture of oxalic acid and hydrogen peroxide. In the case of bioleaching, no significant results were obtained in the extraction of aluminum.

Palabras clave: biolixiviación de minerales, lixiviación con ácidos orgánicos, Aspergillus niger, relave minero Keywords: bioleaching of minerals, leaching with organic acids, Aspergillus niger, mine tailings

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES DIGITALES COMO MÉTODO CUANTITATIVO PARA DETERMINAR EL GRADO DE HOMOGENIZACIÓN DE UN PRODUCTO LÁCTEO

IMAGE PROCESSING AS A QUANTITATIVE METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF HOMOGENIZATION OF A DAIRY PRODUCT

Salvador Malagon-Soldara¹, Fabiola Herrera-Enciso², Violeta Herrera-Enciso², Erika Ramos-Ojeda² (1) Tecnológico Nacional de México/I. T. Celaya, Departamento de Ingeniería Mecatrónica, García Cubas, Celaya, Guanajuato – México. (2) Tecnológico Nacional de México/I. T. Roque, Departamento de Ingenierías, Carretera Celaya-Juventino Rosas km. 8, 38124 Celaya, Guanajuato – México

Resumen

Este trabajo presenta el diseño de un algoritmo de segmentación escrito bajo el lenguaje de programación Python en colaboración con las librerías de visión artificial que ofrece OpenCV. El algoritmo, basado en el reconocimiento de patrones en imágenes digitales, fue implementado en una industria de procesamiento de lácteos para determinar la calidad de homogenización de diferentes formulaciones de leche. La especificación de producto conforme o no conforme fue determinada mediante el análisis estadístico del tamaño y distribución de los glóbulos de grasa de la fase dispersa en el medio continúo, a partir de una serie de muestras previamente catalogadas por la empresa. Las imágenes de las muestras son obtenidas con la cámara digital de un microscopio. El algoritmo presenta una interfaz de usuario con un histograma de frecuencia, especificación de producto conforme o no conforme, el tipo de producto lácteo, la fecha de procesamiento y el lote de la muestra. Estos datos alimentan un reporte de control de calidad, lo que permite eliminar el llenado manual de formatos. Además, el algoritmo representa una herramienta de precisión al eliminar la intervención del criterio del analista en turno.

Abstract

This work presents the design of a segmentation algorithm written in the Python programming language in collaboration with the computer vision libraries provided by OpenCV. The algorithm, based on pattern recognition in digital images, was implemented in a dairy processing industry to determine the homogenization quality of different milk formulations. The specification of compliant or non-compliant products was determined through statistical analysis of the size and distribution of fat globules in the dispersed phase within the continuous medium, using a series of samples previously cataloged by the company. Images of the samples are captured using a digital camera attached to a microscope. The algorithm features a user interface with a frequency histogram, specification of compliant or non-compliant product, dairy product type, processing date, and sample batch. These data feed into a quality control report, eliminating the need for manual form filling. Furthermore, the algorithm serves as a precision tool by removing the analyst’s subjective judgment from the process.

Palabras clave: reconocimiento de imágenes, Python, homogenización, industria láctea Keywords: image recognition, Python, homogenization, dairy industry