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Este texto guía busca proveer las herramientas necesarias para que los futuros ingenieros aborden casos de estudio en el área de la termodinámica a diferentes niveles de complejidad, abordando desde las temáticas más básicas como el análisis de las ecuaciones de estado elementales, pasando por el análisis de ciclos de potencia, refrigeración y sistema de aire acondicionado y finalizando con temáticas más complejas relacionadas a proceso que involucran reacciones químicas. El desarrollo de las temáticas se apoya en el software de amplio uso y aplicación industrial conocido como Aspen HYSYS®, el cual permite realizar cálculos tediosos de manera rápida para centrarse en el análisis de la información obtenida. Este libro es una herramienta para el aprendizaje autónomo de estudiantes interesados en termofluidos, en programas de ingeniería.

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The Construction Industry around the world generates the largest amount of waste and uses generally tons of non-renewable natural resources. Recently, the use of Construction Waste and Demolition (C&WD) in different construction fields has been reported by different authors as its composition includes a wide range of materials. One example of C&WD with potential use in Pavement Infrastructure is Recycled Concrete Aggregate (RCA). RCA have been studied as suitable replacement to Natural Aggregates (NA) in asphalt pavement, results have shown good performance and important environmental and economic benefits from the use of RCA with respect to conventional aggregates. This paper aims to evaluate the feasibility of using RCA obtained from different resources as a replacement material to NA in asphalt concrete mixtures. NA from regional representative quarries were used in this investigation. Instead, RCA was obtained from two different sources; one source, was obtained from a concrete pavement demolition project (Recycled Concrete Aggregate Pavement source-RCAP), and the second source was obtained from the demolition of some concrete structures in a baseball stadium in Barranquilla's city (Recycled Concrete Aggregate Building source - RCAB). Characterization of both RCA and NA includes determination of physical, mechanical and chemical properties according to Colombian Standards. Laboratory test results indicates that RCA could be a viable option as potential replacement of natural aggregate in asphalt pavement and to reduce the carbon footprint during the production of asphalt mixtures. Nevertheless, some intrinsic properties of the material must be considered with special care, e.g. absorption, gradation, abrasion resistance, pH, among others. Finally, scanning electron microscope (SEM) techniques were used to provide images on RCA's surface morphology and its composition, giving significant differences between RCA and NA.

The incorporation of a recycled concrete aggregate (RCA) as a replacement of natural aggregates (NA) in road construction has been the subject of recent research. This tendency promotes sustainability, but its use depends mainly on the final product’s properties, such as chemical stability. This study evaluates the physical and chemical properties of RCAs from two different sources in comparison with the performance of NA. One RCA was obtained from the demolition of a building (recycled concrete aggregate of a building—RCAB) and another RCA from the rehabilitation of a Portland cement concrete pavement (recycled concrete aggregate from a pavement—RCAP). Characterization techniques such as X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), UV spectroscopy, and atomic absorption spectrometry were used to evaluate the RCAs’ coarse fractions for chemical potential effects on asphalt mixtures. NA was replaced with RCA at 15%, 30%, and 45% for each size of the coarse fractions (retained 19.0, 12.5, 9.5, and 4.75 sieves in mm). The mineralogical characterization results indicated the presence of quartz (SiO2) and calcite (CaCO3) as the most significant constituents of the aggregates. XFR showed that RCAs have lower levels of CaO and Al2O3 concerning NA. Potential reactions in asphalt mixtures by nitration, sulfonation, amination of organic compounds, and reactions by alkaline activation in the aggregates were discarded due to the minimum concentration of components such as NO2, (–SO3H), (–SO2Cl), and (Na) in the aggregates. Finally, this research concludes that studied RCAs might be used as replacements of coarse aggregate in asphalt mixtures since chemical properties do not affect the overall chemical stability of the asphalt mixture.

Virtual microscopes are devices that employ an automated XYZ mechanism to scan a sample, leading to the obtention of a series of small pictures that, when merged, compose a high-quality representation of the specimen. Due to the assembly tolerances, these devices may suffer from zones out of focus, reducing the quality of the final image. To solve this problem, researchers employ evaluation methods to calculate the blurriness of the image, and when an out of focus picture is located, performs the process of autofocus. Because of the variation on the types of samples, especially in pathology, the existing evaluation methods may fail to deliver a proper blur detection. This article proposes an optimized algorithm for the detection of the blurriness while conducting the sample scan in real time, ensuring that every scanned picture will be in focus. For this purpose, the algorithm relies on two functions, the comparison of the overlapping zones of two consecutive images, and the multivariate linear regression of a series of focus functions. The algorithm proved to be a reliable tool when applied in different pathology samples.

El proceso de combustión consiste en la oxidación de la fracción combustible de una sustancia acompañada por la liberación de energía proveniente del rompimiento y formación de enlaces químicos. La masa de cada elemento químico involucrado en el proceso de combustión permanece prácticamente constante. Considere la combustión de metano (CH 4) de acuerdo con la reacción química descrita por la ecuación 1, la cual indica que 1 kmol de CH 4 reacciona con 2 kmol de oxígeno (O 2) para formar 1 kmol de dióxido de carbono (CO 2) y 2 kmol de agua (H 2 O). Cuando los productos de la reacción son únicamente CO 2

El análisis de ciclos térmicos conlleva el cálculo de la cantidad de energía requerida para llevar a cabo un proceso, y a partir de la cantidad de energía convertida de manera útil en lo que se desea, se determina la eficiencia térmica del ciclo. Sin embargo, este análisis no está completo si no se observan las posibilidades de utilizar la energía rechazada en el proceso principal. Por ejemplo, en los ciclos de generación de potencia se tienen diferentes calores rechazados: calor en la caldera que escapa a través de los gases calientes y calor rechazado en el proceso de condensación.

Analizar un proceso termodinámico simple como congelar agua o uno más complejo como licuar gas natural pone en evidencia la importancia del estudio de las propiedades termodinámicas de las sustancias, y aún más cuando dichas propiedades no se encuentran tabuladas, como sí es el caso para sustancias comunes como el agua o el aire. Durante el invierno, en las zonas templadas del planeta, la temperatura del agua en los lagos y ríos disminuye a tal punto que estos se congelan. El proceso de solidificación solo ocurre en la superficie debido a que el agua disminuye su densidad en las temperaturas

El análisis de procesos de acondicionamiento de aire requiere conocer el comportamiento del aire húmedo (análisis psicrométrico), el cual, debido a la mezcla formada por un gas y un vapor, presenta un comportamiento distante al de un gas puro. El comportamiento de este tipo de mezclas, la cual se caracteriza por estar a presiones atmosféricas o muy cercanas, se debe analizar teniendo en cuenta las presiones parciales de cada uno de los componentes. Además, se debe tener en cuenta que uno de los componentes de la mezcla, el vapor de agua, puede llegar a condiciones de saturación y producir condensación.