Maestría en Ingeniería Química

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Browsing Maestría en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Avellaneda Vargas, Fredy Augusto"

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    Análisis y correlación del contenido de biocombustibles, punto de chispa y t95 para el diesel utilizando espectroscopia infrarroja y métodos quimiométricos
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Echeverria Infante, Oscar Dario; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Morales Medina, Giovanni
    En el presente trabajo se desarrolló un método analítico para la caracterización de la T95, el porcentaje de contenido de biocombustibles y el punto de chispa del diésel producto de la refinería de Barrancabermeja, mediante espectroscopia en la región del infrarrojo cercano y cercano (MIR/NIR) y quimiometría. La caracterización de las 129 muestras de diésel según métodos estandarizados fue suministrada por el sistema de información del laboratorio de la refinería; la información espectral permitió clasificar el grupo de muestras mediante análisis por componentes principales (PCA) y se desarrollaron tres modelos predictivos por regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS). Con el uso del software THE UNSCRAMBLER se aplicaron diferentes pretratamientos para el rango espectral de 1160 a 1822 cm-1 y de 3998 a 4731 cm-1. Mediante el método K-mean en el PCA para el primer rango espectral fue posible clasificar las muestras en dos grupos, reflejándose el origen de biocombustibles en las mismas; en la segunda región se identificaron cuatro grupos de muestras en relación al incremento de los valores de sus propiedades fisicoquímicas T-95 y punto de chispa. El método de regresión PLS aplicado a los espectros MIR/NIR mostró un desempeño satisfactorio en cada modelo de predicción, el valor RMSECV para el contenido de biocombustible es de 0.059, para el punto de chispa de 2.61 y para la T-95 de 4.328, valores aceptables en comparación a la reproducibilidad del método de ensayo en el laboratorio de la refinería. Se evidenció el potencial de la técnica de espectroscopia en el infrarrojo medio y cercano combinada con métodos multivaribles para el desarrollo de modelos de predicción, con valores de error relativo aceptables para el contenido de biocombustible, punto de chispa y T-95; considerándose así cada modelo, como un método alterno al estándar de caracterización con disminución en costos y tiempo de análisis.
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    Contenido de azufre en el acpm hidrotratado de la grb: predicción con redes neuronales y proporciones para la preparación de diesel comercial
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Sierra Ballesteros, Cristian Eduardo; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Morales Medina, Giovanni
    La preparación de diésel comercial B2E en la refinería de Barrancabermeja (GRB) debe cumplir los parámetros de calidad comercial y generar rentabilidad para el negocio. Para esto, la sección de mezclado de diésel considera la cantidad de corrientes disponibles y sus respectivas propiedades, especialmente el contenido de azufre del acpm hidrotratado. La disponibilidad del acpm apropiado, envuelve los requerimientos operacionales de hidrotratamiento (HDT). Este trabajo fue dirigido a soportar la operación de mezclado prediciendo las condiciones operativas en HDT y mediante un modelo de optimización establecer una dieta con mayor rentabilidad para el negocio. Datos históricos del proceso fueron utilizados, incluyendo variables de flujo, presión, azufre a la entrada y salida de la unidad, entre otros. Estos fueron utilizados para desarrollar un modelo predictivo de redes neuronales para el hidrotratamiento, según el contenido de azufre del acpm requerido en la preparación de diésel. Los desempeños obtenidos con los modelos por redes neuronales sugieren que es factible ajustar operacionalmente el hidrotratamiento extendiendo el tiempo de corrida de la planta con azufre más acorde a los requeridos en el área de mezclado. Cabe resaltar que los modelos con configuración logsig-purelin en la capa oculta y de salida, arrojaron mejores resultados tanto en entrenamiento como validación para predicción de variables individuales. Pruebas extras fueron desarrolladas para identificar el comportamiento de la unidad a bajo y alto flujo de carga. Las RNA tienen una capacidad predictora con R2 igual a 0,989 para el contenido de azufre en el producto hidrotratado, adicionalmente la utilización de la corriente hidrotratada en el modelo de optimización ofrece una mejor composición en la preparación de diésel. Las RNA permiten predecir el comportamiento de la unidad de hidrotratamiento de diésel, aunado a la optimización por simulación, son complementos para alcanzar mayor beneficio económico por preparación de diésel para la GRB.
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    Elaboracion de una herramienta computacional para la deteccion de incongruencias en el diseño conceptual y basico de procesos quimicos
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Vargas Rubio, Everth Alfonso; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Nabarlatz, Débora Alcida; Ordóñez Sepúlveda, Iván Darío
    Los simuladores de procesos presentan errores que no suelen tenerse en cuenta, y por ende podrían afectar el diseño de un proceso. Existen reglas de heurística que permiten realizar diseños más acordes con la práctica y no suelen ser verificadas por los simuladores de procesos. Por este motivo, en este proyecto se desarrolló una herramienta informática que permite revelar incongruencias en las variables de operación y en el diagrama de flujo de un proceso químico. Se realizó una recopilación y clasificación detallada de reglas de heurística usadas para el diseño de equipos y procesos. Se establecieron estrategias de sistematización para programar un algoritmo que evalúa los distintos tipos de heurística encontrados, usando programación en Microsoft Visual Basic®. Se diseñó una interfaz gráfica para facilitar con ello el uso de la herramienta y la lectura de los resultados entregados. La herramienta fue sometida a un proceso de evaluación interna con seis procesos como casos de estudio. Posteriormente se realizó una evaluación externa con estudiantes para evidenciar el correcto funcionamiento de la herramienta, y se aplicó una encuesta con el fin de evaluar su utilidad y eficiencia. Se concluyó que la herramienta permite detectar errores en los intervalos de operación de las variables del proceso, fallas en el diseño de los equipos, algunos errores de topología básica, falencias en los balances de masa, entre otros. _____________ * Trabajo de investigación de Maestría en Ingeniería Química ** Facultad de ingenierías fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: PhD. Fredy Augusto Avellaneda. Codirectores: PhD. Debora Alcida Nabarlatz, Ing. Iván Darío
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    Estudio experimental del efecto de monoglicéridos saturados (monopalmitina) y estéril glucósidos libres en la formación de haze en biodiesel de aceite de palma
    (Universidad Industrial de Santander, 2016) Mendoza Florez, Liliana Cristina; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Maradei García, María Paola; Plata Chavez, Vladimir
    La evaluación del efecto de la concentración de esteril glucósidos libres (EGL) y monoglicéridos saturados (MGS) en la formación de precipitados denominados como haze presentes en el biodiésel de palma destilado (BPD) fue realizada en tres etapas. En la primera etapa se evaluó el efecto de la monopalmitina (MP), en la segunda, el efecto de la presencia de EGL y finalmente, se evaluó el efecto combinado de MP y EGL. En los tres casos, se trabajó con diferentes niveles de humedad para evaluar el efecto de agua. Se realizó el seguimiento de la formación de los precipitados por turbidimetría a 20°C y se determinó la cinética de formación de estos precipitados utilizando los modelos de Avrami y Gompertz modificado para determinar los parámetros cinéticos y el perfil de velocidad. Al finalizar el tiempo de incubación del BPD dopado, los precipitados fueron aislados y caracterizados. Se obtuvo que los aumentos en las concentraciones de MP y EGL, superiores a 1500 ppm y 10 ppm, respectivamente, favorecen la formación de precipitados en el BPD. Mientras que la disminución de la humedad favoreció los precipitados formados por MP. El efecto de la humedad para el BPD dopado con EGL no tuvo una tendencia clara, posiblemente por una competencia entre los fenómenos de aglomeración y solubilización de éstos en el BPD. Los análisis por FTIR, DSC, SEM/EDS permitieron determinar las características de los precipitados. Se observó que los precipitados formados por MP eran planos como láminas u hojuelas. Mientras que los formados por EGL eran aglomerados dispersos. Finalmente, se determinó que la presencia de MP no induce la formación de precipitados de otra naturaleza, mientras que los EGL favorecen la formación de precipitados de otros compuestos como esteril glucósidos acilados y sales de ácidos grasos
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    Evaluación de los efectos de la pirolisis de mezclas etano-propano disponibles como carga hacia los hornos reactores térmicos en la unidad etileno ii gerencia refinería Barrancabermeja
    (Universidad Industrial de Santander, 2020) Villabona Guerrero, Pedro David; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Celis Cornejo, Carlos Mauricio
    El etileno, monómero empleado en la producción de polietileno, es producido mediante pirolisis o craqueo térmico de parafinas. En la literatura existen algunos modelos cinéticos con esquemas moleculares basados en diseños experimentales para predecir el comportamiento o distribución de los productos de dicha reacción. En este trabajo se tomaron de la literatura algunos modelos cinéticos moleculares para el modelamiento de mezclas de etano-propano en el simulador Aspen HYSYS de un Horno Reactor Térmico, con el propósito de plantear un escenario para aumentar la productividad de la refinería de Barrancabermeja; y estudiar el impacto de esta práctica en el proceso de la Unidad de Etileno II. Inicialmente se recopilaron datos históricos y variables de proceso reales, como temperaturas de operación, presiones, flujos de carga, composiciones de la carga, esenciales para el modelamiento de los reactores. Paso a seguir, se realizaron ensayos y modelamientos preliminares con el fin de escoger los modelos y validar los supuestos teóricos a utilizar, ante lo cual se proponen diferentes escenarios de mezclas etano-propano (proporción 95/5, 85/15, 70/30 y 50/50) y operación de los hornos a diferentes temperaturas de reacción (1450°F a 1510°F). Con el propósito de evaluar el efecto de compuestos pesados que son arrastrados a las cargas cuando se producen las mezclas reales de etano-propano, en este trabajo se validó y utilizó un modelo cinético molecular para mezclas etano-propano-butano (n-butano en menor proporción, 4%wt). El modelamiento propuesto en este trabajo predice de forma acertada la composición de las especies químicas del gas de pirolisis para cargas de mezclas etano-propano, sobrestimando la composición de propileno, por causa de las suposiciones planteadas. Los resultados de este trabajo son de gran interés ya que a partir de ellos, puede estudiarse la factibilidad de varios escenarios de producción en la refinería.
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    Obtención de una base biolubricante a partir de aceites transesterificados de las grasas animales (sebos) provenientes de la industria bovina
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Camargo Vila, Carlos Alfredo; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Orozco Monroy, Héctor Joaquín; Albarracín Arias, Jorge Alberto; López Giraldo, Luis Javier
    La búsqueda actual de nuevas materias primas que sean renovables en el área de los biocombustibles ha hecho que varios subproductos de la agricultura industrial tomen mayor importancia. Tal es el caso de las grasas animales como el sebo bovino, el cual fue utilizado en esta investigación como materia prima para la obtención de una base biolubricante con el fin de generar una alternativa de elaboración de biolubricantes, así como el de proveer de mayor valor agregado y utilidad a un residuo agroindustrial. Se llevó a cabo un acondicionamiento del sebo bovino crudo (previamente analizado) en el que se logró disminuir su índice de acidez desde 3,98mgKOH/g sebo crudo hasta un valor de 0,51 mgKOH/g sebo esterificado, mejorando su calidad para su posterior utilización en la obtención de biodiésel. Se obtuvo un biodiésel con un %FAME > 90% (cantidad de metil ésteres) con rendimientos mayores al 94% (gramos de biodiésel bovino/gramos de sebo bovino esterificado), lo que lo hace una materia prima apta para la obtención de biolubricantes. Finalmente, mediante el método de transesterificación inversa se hizo reaccionar el biodiésel bovino obtenido en la etapa anterior con un poliol (trimetilolpropano -TMP-) con el objetivo de obtener una base biolubricante, para esto se implementó un diseño factorial central compuesto teniendo en cuenta la relación molar TMP: Biodiésel bovino, % de catalizador p/p (CH3NaO) y tiempo de reacción. Se clasificaron las muestras obtenidas según su viscosidad e índice de viscosidad seleccionando la muestra con alto rendimiento (g biolubrocante/g biodiésel bovino), bajo porcentaje de catalizador y mayor reproducibilidad, el cual fue la base elaborada con una relación molar 4 moles de TMP:1 mol de biodiésel bovino, 0,41% p/p de catalizador y 180 minutos de tiempo de reacción con un rendimiento del 88,53%. Se debe resaltar que se obtuvo una sustancia en dos fases (líquida y grasa), en la cual la líquida fue analizada arrojando una viscosidad de 12,74 cSt a 40°C, un índice de viscosidad de 196 por lo cual puede ser clasificada como un lubricante de tipo ISO VG 15 (lubricantes hidráulicos), presentando una temperatura de oxidación de 297°C, así como un punto de inflamación de 185°C y un punto de fluidez de 19°C, por lo que se debería añadir un aditivo depresor de punto de fluidez para brindar la posibilidad de realizar pruebas de lubricación en sistemas hidráulicos del sector automotriz, industrial o agrícola. Por otra parte, bajo las mismas condiciones de operación se obtuvo una base biolubricante grasa con una viscosidad de 300,17 cSt a 40°C clasificada como ISO VG 320, temperatura de oxidación de 263°C, punto de inflamación >200°C, punto de goteo >120°C y penetración de 270 (0,1mm) que la clasifica como grasa de grado NLGI 2, con posible aplicación en cojinetes de maquinarias industriales.