Ingeniería Metalúrgica

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Desarrollo y caracterización de una metodología de microencapsulación por emulsión de aceites vegetales a partir de alginato de sodio
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Duran Diaz, Gabriela; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Moreno Castellanos, Natalia Rocio; Vargas Ceballos, Oscar Andres; Blanco Vasquez, Sergio Ismael
En el presente trabajo se expone el desarrollo y la caracterización de un protocolo para la microencapsulación por emulsión de aceites vegetales con alginato de sodio por medio de la gelificación iónica, para aplicaciones biomédicas. Se evaluó la influencia de la concentración del alginato de sodio, SOR (Surfactant to Oil Ratio), el calibre de la aguja, la capacidad volumétrica de la jeringa, la concentración de CaCl2 y la velocidad de agitación del baño gelificante en el tamaño y morfología de las microcápsulas fabricadas. Las partículas fueron caracterizadas en términos de su diámetro promedio, factor de esfericidad y cinética de degradación. Los resultados de este estudio mostraron que el tamaño de partícula más pequeño que cumple con el factor de esfericidad es aproximadamente de 1600 μm. A partir de los resultados obtenidos en la prueba de degradación in vitro se observó que el comportamiento de las microcápsulas varía según la concentración de alginato de sodio. Los diferentes experimentos para medir la cinética de degradación, la eficiencia de encapsulación y la capacidad de carga permitieron definir y/o descartar diferentes factores y variables en dichos procesos. Esta investigación permite definir una metodología inicial para próximos estudios en el área de la microencapsulación de aceites vegetales.
Diseño de una práctica de laboratorio de procesos de fundición para la elaboración de piezas metálicas a partir de impresión 3d en el programa de Ingeniería Metalúrgica.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-06) Chacón Agredo, Julieth Natalia; Rozo Murallas, Ada Alejandra; Gonzalez Hernandez, Andrés Giovanny; Galán Pinilla, Carlos Andrés; Blanco Vasquez, Sergio Ismael
La implementación de nuevas tecnologías como la impresión 3D en procesos de fundición, permite garantizar una mejor calidad y precisión en los productos finales disminuyendo la cantidad de desechos generados durante el proceso, esta técnica a su vez aumenta la posibilidad de reproducir y personalizar las piezas con mayor facilidad. Con este proyecto se busca implementar esta tecnología en el laboratorio de la asignatura “procesos de fundición” del programa de Ingeniería Metalúrgica, produciendo directamente patrones de cera perdida por medio de manufactura aditiva que serán usados en la fabricación de piezas de joyería metálicas; adicionalmente se diseñó una guía de laboratorio junto con un video explicativo que podrán ser usados con fines educativos en la Universidad, favoreciendo el proceso de enseñanza - aprendizaje práctico por parte de los estudiantes. En esta experiencia se realizaron ensayos preliminares que permitieron definir los tiempos, costos, temperaturas, materiales y equipos necesarios para la realización de la práctica, y de esta manera determinar la factibilidad de la ejecución en el laboratorio. Para estos ensayos, se elaboraron modelos con sus bebederos en resina haciendo uso de la impresora Anycubic Photon, los cuales fueron colocados en moldes metálicos y cubiertos con yeso como revestimiento. Luego, al fraguarse el yeso de los moldes, se llevaron a un horno tipo mufla con el fin de evaporar la resina y aplicarle el tratamiento térmico al yeso y así disminuir los choques térmicos en el momento de la colada del metal fundido en la cavidad con la forma que tenía el modelo en resina. Finalmente, la colada se realizó en un horno de inducción para luego retirar la pieza metálica del refractario con ayuda de agua. De esta manera, se concluyó que el proyecto permitió diseñar una práctica de laboratorio de procesos de fundición para la elaboración de piezas metálicas a partir de impresión 3d dando como resultado satisfactorio la evidencia del cumplimiento de los objetivos propuestos.
Diseño y análisis económico para una operación de reciclaje metalúrgico de baterías.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-02) Arguello Silva, Jaime Julian; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Blanco Vasquez, Sergio Ismael
El presente trabajo se enfocó en la realización de un estudio de prefactibilidad para darle un nuevo uso e incorporar los desechos de baterías alcalinas en procesos metalúrgicos tradicionales. Todo esto, mediante un proceso pirometalúrgico acoplado a un sistema de mitigación de la contaminación atmosférica. El diseño del reactor se realiza en diseño asistido por computador y de este modo tener un ejemplo más claro de lo que se requiere para el estudio. Paralelo a eso, se realizaron una serie de cotizaciones que tenían como fin el poder generar un presupuesto de inversión inicial, también un balance de masa para poder determinar la cantidad de producto que genera el reactor y ya teniendo otros datos como ingreso y egresos, formular un balance financiero para ver la viabilidad económica de todo el proyecto y determinar su retorno de recuperación en un cierto tiempo. Cabe resaltar que en la actualidad las pilas alcalinas desechadas es un problema que se tiene como humanidad, y la idea es generar una economía circular con ellas creando chatarra procesada para su comercialización, esto hace que sea un tema nuevo por el cual muchos gobiernos en la actualidad se han sentado a debatir y por ende se asumió algunos criterios a lo largo del estudio. Finalmente, con el presente trabajo se encontró que el estudio de prefactibilidad para incorporar los desechos de baterías alcalinas es viable y tiene un retorno de inversión inferior a una proyección de diez años. El diseño es acorde y cumple con las necesidades que se tienen para mitigar la contaminación atmosférica.
Estudio de la elaboración de recubrimientos cerámicos por proyección térmica empleando baterías desechadas.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-29) Acevedo Pineda, Karen Nathalia; García Ortiz, Sirley Tatiana; Gonzalez Hernandez, Andres Giovanni; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Ardila Santamaria, Nadia Mayerly; Rincón Ortiz, Mauricio; Blanco Vasquez, Sergio Ismael
El presente trabajo se enfocó en la elaboración de tres tipos de recubrimientos cerámicos sobre ladrillos refractarios, a partir de fritas de vidrio fabricadas con óxidos de cobalto (LiCoO2), extraídos de los cátodos de las baterías ion-litio (LIBs) de teléfonos celulares desechados, por medio de la técnica de proyección térmica con llama oxiacetilénica variando la distancia de proyección. Se determinó la formulación adecuada para la obtener las fritas de vidrio y los parámetros necesarios para la proyección térmica. Se realizaron análisis tales como, colorimetría, espesor de recubrimiento, viscosidad y caracterización por microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de energía dispersiva (EDS) para la caracterización de los recubrimientos. Con las morfologías presentadas en las microestructuras obtenidas mediante el análisis MEB, se demostró que la obtención del recubrimiento con mejor calidad estética, buena homogeneidad en su superficie, mayor adherencia, baja porosidad, y con un espesor promedio de 370 μm, se dio a una distancia optima de 10 cm durante la proyección y con una materia prima obtenida en proceso de vitrificación previa de los polvos catódicos de las baterías, siendo esta la muestra M3. Finalmente se determinó que la proyección térmica de las fritas de vidrio que contienen el óxido de cobalto obtenido y recuperado de baterías de teléfonos celular desechadas es un proceso viable para la producción de piezas cerámicas con recubrimientos coloreados.
Estudio de las propiedades mecánicas de componentes de ASA, nylon y nylon + fibra de carbono elaborados por impresión 3D
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Martinez Yañez, Juan Sebastian; Ramirez Prieto, Juan Sebastian; González Hernández, Andrés Giovanni; Blanco Vasquez, Sergio Ismael; Valencia Zapata, Mayra Eliana
Las propiedades de los componentes fabricados mediante modelado por deposición fundida (FDM) en impresión 3D dependen en gran medida de los parámetros de impresión. Por ello, este estudio se centró en investigar las propiedades mecánicas de los componentes fabricados mediante esta técnica, con especial atención en la influencia del porcentaje de relleno y del material seleccionado sobre el comportamiento de los componentes ante esfuerzos de tracción y flexión. Se seleccionaron tres materiales (ASA, PA y PA-CF) y tres porcentajes de relleno (33%, 66% y 100%). Los resultados de los ensayos mostraron que los componentes fabricados con filamento de PA presentaron el mejor desempeño, seguidos por los de ASA y, finalmente, por los de PA-CF. Además, se observó una tendencia de aumento en la resistencia mecánica conforme se incrementaba el porcentaje de relleno.
Evaluación del ataque fúngico como mecanismo de daño en tuberías de polietileno utilizadas en distribución de gas en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-15) Gómez Suárez, María Isabel; Ruiz Lizarazo, Jeferson Owaldo; Pérez Ceballos, Ana María; Reyes Reyes, María Andrea; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Blanco Vasquez, Sergio Ismael
La biodegradación polimérica es una problemática que afecta a las tuberías de polietileno usadas para la distribución de gas domiciliario en Colombia. En este proyecto se investigó el impacto del ataque fúngico realizado por microorganismos presentes en los suelos del territorio nacional en tuberías de polietileno de media densidad PE80, a fin de identificar las afectaciones en las propiedades del material. El estudio se realizó teniendo en cuenta ensayos visuales, químicos y mecánicos en muestras en estado de manufactura y expuestas durante 2 y 4 meses en un biorreactor con las condiciones aptas para el crecimiento de los hongos Los resultados indicaron que, pese a no presentarse cambios en la apariencia del material, la exposición al ataque fúngico genera cambios a nivel químico y mecánico siendo estos últimos los de mayor impacto en las propiedades del material relacionados con una pérdida de masa en las muestras. Los resultados obtenidos sugieren que a una mayor exposición del material a los microorganismos existe una mayor degradación en sus propiedades lo cual disminuye la confiabilidad de las tuberías en servicio. Se recomienda continuar con el estudio de las afectaciones para un tiempo más prolongado de exposición, así como hacer uso de estos microorganismos para realizar una degradación controlada del material a fin de disminuir la contaminación generada por los residuos de este tipo de material.

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