Ingeniería Química

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Aplicación potencial de la energía solar térmica en el procesamiento de plásticos: elaboración de manguera de riego a partir de plástico reciclado
(Universidad Industrial de Santander, 2024-09-02) Reyes Mendoza, Ana Maria; Melchan Díaz, Ailyn Jineth; Kafarov, Viatcheslav; Lizcano González, Víctor Alexis; Morales Medina, Giovanni; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
Este trabajo evaluó el uso potencial de la energía solar térmica en el procesode extrusión de mangueras de riego fabricadas con plástico reciclado de baja densidad. Lametodología incluyó la caracterización de las demandas de calor y la disponibilidad de radiaciónsolar de acuerdo con la ubicación del caso de estudio. Se plantearon y simularon diferentesalternativas de sistemas solares térmicos utilizando el software TRNSYS, evaluándose tantosudesempeño técnico como su prefactibilidad económica. Los resultados mostraronquelaintegración de energía solar térmica puede reducir el consumo de energía eléctrica hasta un40,9%en algunos escenarios al implementarse una etapa de precalentamiento al proceso de extrusión, demostrando ser una alternativa efectiva y sostenible para la industria del procesamientodeplásticos. Las simulaciones indicaron que los sistemas diseñados son capaces de satisfacer lasdemandas de calor requeridas para la producción de mangueras de riego, destacando su potencial para mejorar la eficiencia operativa y reducir los costos asociados. Estos hallazgos subrayanlaposibilidad de adoptar tecnologías renovables de energía solar térmica en aplicaciones industriales, como lo es en este caso para industrias de extrusión en el procesamiento de plástico reciclado, promoviendo una transición hacia operaciones más respetuosas con el medio ambienteyrespaldando los objetivos de sostenibilidad global.
Creación de la plantilla pedagógica para el curso corto "Control de calidad de alimentos procesados a partir de las características fisicoquímicas", en el marco de la iniciativa 10.000 fincas campesinas en Santander y Magdalena
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-10) Ballesteros Rojas, Karol Lizeth; Moreno Montañez, Karen Dayanna; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Lopez Giraldo, Luis Javier; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
El presente trabajo tiene como objetivo diseñar una plantilla pedagógica para la realización de un curso con un enfoque en el control de calidad desde las características fisicoquímicas en alimentos procesados, el cual hace parte del proyecto 10.000 fincas campesinas en Santander y Magdalena Medio. El curso está diseñado de tal manera que la persona que logre culminarlo con éxito tendrá la capacidad de proponer alternativas para el control de calidad de sus alimentos procesados, considerando herramientas que estén a su alcance. A partir de lo anterior se establecieron competencias en los niveles cognitivo, procedimental y actitudinal. La plantilla pedagógica consta de 3 unidades, para cada una de ellas se plantearon competencias acordes a la temática principal. El curso tiene una duración total de 30 h, distribuidas en 10 h por unidad. En el desarrollo de las unidades se implementaron diferentes tipos de actividades como lecturas, videos, infogramas, diapositivas y un registro sonoro, con el fin de alcanzar la cualificación y las competencias establecidas. De igual manera, se realizaron actividades evaluativas como medios de verificación, dentro de los cuales se evidencian foros, cuestionarios, representaciones gráficas, entre otros. La documentación correspondiente al contenido del curso fue organizada y presentada de manera unificada en una carpeta de Google Drive, mediante la creación de una cuenta de correo electrónico
Detección de intermediarios en reacciones de oxidación catalizadas por óxidos metálicos en modo operando
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Tobar Cañas, Tatiana Andrea; Erazo Zuleta, Valentina; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Oyola Naranjo, Wilson Germán; Morales Medina, Giovanni; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
Durante el proceso de combustión in situ, en recuperación mejorada de petróleo, se producen oxidaciones parciales de los hidrocarburos del yacimiento a bajas temperaturas (Dabbous & Fulton, 1974), menores a 204°C, que inician la formación del perfil de temperatura necesario (Fassihi et al., 1990). Las reacciones de oxidación a bajas temperaturas (LTO por sus siglas en inglés) consumen el oxígeno del aire inyectado y producen gas de combustión (que contiene principalmente NOx, CO2 e hidrocarburos ligeros), para desplazar el crudo. El efecto térmico generado por la reacción representa una disminución significativa de la viscosidad del petróleo permitiendo así el desplazamiento a través del medio poroso (Niu et al., 2011). En este proyecto se realizaron las reacciones de oxidación a bajas temperaturas (140°C), de AB representativo de los compuestos oxigenados del crudo, usando catalizadores de óxidos metálicos en modo operando (DRIFTS), para determinar intermediarios a partir de picos de absorción infrarroja en las regiones entre los 1800 cm-1 y 1000 cm-1 mediante la presencia de benzaldehído como producto de la reacción. La temperatura para las oxidaciones del alcohol bencílico (AB) se obtuvieron por medio de análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Adicionalmente se realizaron reacciones en un reactor Batch, evidenciando mediante cromatografía que es posible realizar la oxidación de AB a bajas temperaturas, finalmente se realizó la combustión de AB en modo operando, usando la celda (DRIFTS) a la misma temperatura que se operó el reactor Batch. Con base en los resultados obtenidos se logró identificar que el MnO2 es un catalizador que puede generar reacciones de oxidación a bajas temperaturas, adicionalmente se logran identificar los intermediarios de esta reacción que efectúan un recorrido hacia benzaldehído.
Dimensionamiento de la planta de tratamiento de agua para el proceso de niquelado químico en la empresa Field Service Solution.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-21) Oscar Daniel Velasquez Muñoz; Benavides Prada, Omar Andres; Quintero Niño, Gilberto; Viejo Abrante, Fernando; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
Este trabajo se enfocó en una práctica empresarial en Field Service Solution, una compañía que emplea el método de niquelado químico enfocado en la industria petrolera, específicamente aplica un recubrimiento de níquel-fósforo. Field Service Solution enfrenta diversos problemas derivados de la falta de conocimiento en dicho proceso. Estos problemas incluyen el excesivo consumo de reactivos, el rápido desgaste de los tanques de reacción, la precipitación debido al mal uso de los reactivos principales y la escasez de agua des ionizada, un reactivo clave que resulta en contaminación excesiva y diversas complicaciones, como niquelado no deseado en las paredes de los tanques, manchas en la herramienta niquelada y dificultades en la preparación de reactivos. Además, aumenta el consumo de ácido nítrico para la limpieza de los tanques de polipropileno. Para mejorar el proceso, se realizó un diagnóstico de la planta de producción. Se evaluó la concentración de los reactivos principales durante el tiempo de niquelado para determinar los valores adecuados. También se implementó una planta de tratamiento para la obtención de agua desionizada, con el objetivo de garantizar la calidad del producto final y reducir el consumo de ácido nítrico. Estas acciones se llevaron a cabo con consideraciones hacia la seguridad de los trabajadores y la reducción de la huella de carbono.
Diseño de una estrategia didáctica para potenciar el aprendizaje activo en la asignatura de control de procesos en Ingeniería Química
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-11) Gomez Capera, Angela Maria; Molano Gonzalez, Laura Fernanda; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Benavides Prada, Omar Andrés
Este trabajo de grado en modalidad práctica en docencia se enfocó en mejorar el aprendizaje activo de Control de Procesos de Ingeniería Química, mediante el desarrollo de un Objeto Virtual de Aprendizaje (OVA) y la adecuación de prototipos para prácticas experimentales. El OVA fue desarrollado utilizando Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs), a través del software Genial.ly. Se recopiló la información necesaria para la elaboración del material audiovisual que facilita la comprensión de conceptos teóricos en un entorno interactivo. Además, se ajustaron y pusieron en funcionamiento los prototipos experimentales realizados por estudiantes en semestres previos, reestructurando y complementando los manuales existentes. Para evaluar la efectividad de la estrategia didáctica se realizó una prueba piloto donde los estudiantes utilizaron el OVA y los prototipos. Posteriormente calificaron su experiencia mediante dos encuestas de satisfacción respectivamente. Los resultados de la primera encuesta revelaron una amplia aceptación de la herramienta virtual con un 57.1% de los estudiantes calificando el recurso como excelente y el 38.6% como bueno. Por otro lado, en la segunda encuesta, los dieciséis estudiantes que se encargaron de validar la experiencia en el laboratorio destacaron la utilidad de los prototipos por su facilidad manejo y funcionalidad. Esto confirmó que la integración de recursos tecnológicos con las prácticas es eficaz para mejorar la experiencia educativa y fomentar el aprendizaje activo.
Efecto de la dosificación de antioxidantes naturales sobre la estabilidad oxidativa del aceite de palma
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-06) Pinzón Pérez, Diego Alejandro; Montañez González, César Andrés; Villamizar Jaimes, Arley René; López Giraldo, Luis Javier; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Sánchez Torres, Viviana
El aceite de palma es utilizado ampliamente por la industria alimentaria en procesos que involucran elevadas temperaturas y humedad. Factores que favorecen el deterioro oxidativo del aceite, haciendo indispensable la adición de antioxidantes sintéticos para aumentar su vida útil, sin embargo, se ha demostrado que estos pueden presentan efectos nocivos sobre la salud humana. Por ello, usar alternativas de origen natural ha tenido interés en los últimos años, destacando como opciones los extractos polifenólicos del romero y cacao, por su elevada capacidad para inhibir la oxidación y sus beneficios positivos para la salud. En este estudio, se empleó un sistema de oxidación acelerada basado en el principio del método Rancimat, que permitió determinar el tiempo de estabilidad oxidativa a diferentes concentraciones para cada antioxidante. En el análisis comparativo se hizo necesario plantear un nuevo parámetro (DA50) que permitiera estandarizar la dosis de antioxidante (extracto o sintético) con la que se logra aumentar en un 50% el tiempo de estabilidad oxidativo del aceite de palma, obteniéndose para los extractos de romero y cacao valores de 20 mg/kg y 70 mg/kg respectivamente y para el antioxidante sintético BHT 30 mg/kg. De esta forma se logró llevar a cabo la estimación del tiempo de vida útil y la energía de activación. Los resultados mostraron que a temperaturas de almacenamiento (25°C) el extracto de romero a pesar de reportar el valor de DA50 más bajo logró aumento el tiempo de estabilidad oxidativa respecto a la muestra de control un 48,06% (10,69 meses) comparado con un 39,89% (10,10 meses) y un 31,44% (9,49 meses) del antioxidante sintético BHT y el extracto de cacao respectivamente. Los valores obtenidos para la energía de activación en el estudio cinético de los extractos de romero y cacao fueron de 98,47 kJ/mol y 98,34 kJ/mol respectivamente y para el antioxidante sintético BHT 95,92 kJ/mol.
Estado del arte en la implementación de comunidades energéticas: Análisis de resultados en países desarrollados y propuestas de implementación a nivel nacional
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Murcia Albornoz, Maria Alejandra; Morales Medina, Giovanni; Chaves Guerrero, Arlex; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
El presente trabajo de grado aborda el estado del arte en la implementación de las comunidades energéticas, centrándose en el análisis de experiencias exitosas en países desarrollados como España, Francia, Italia y Grecia. Estas comunidades emergen como una estrategia clave para la transición hacia un sistema energético más sostenible, descentralizado y participativo. En este contexto, se examinan marcos normativos, modelos de participación ciudadana y las prácticas de gestión que han permitido el desarrollo de estas iniciativas en diferentes regiones. A través de una revisión sistemática de la literatura y la recopilación de datos se identifican los beneficios que las comunidades energéticas han aportado. También se destacan los desafíos y barreras que enfrentan, incluyendo aspectos regulatorios. Finalmente, se proponen directrices para la implementación de comunidades energéticas en Colombia, considerando las particularidades socioculturales y geográficas del país. La investigación concluye que las comunidades energéticas representan una oportunidad significativa para avanzar hacia un modelo energético más inclusivo en Colombia.
Estudio de propiedades interfaciales en formulaciones de surfactantes comerciales para su potencial aplicación en un campo de crudo pesado en los Llanos Orientales.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Reyes Merchán, Wilmer Eliecer; Carrascal Navarro, Lucia Valentina; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso; Lozada Campo, Ana Maria; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; López Contreras, Yuly Fernanda
La inyección de surfactantes es una técnica química clave en la recuperación mejorada de petróleo EOR, ya que permite la formación de una microemulsión in situ durante el desplazamiento inmiscible del crudo. Desarrollar un método eficiente de recuperación con surfactantes requiere predecir el comportamiento de fase de sistemas salmuera/surfactante/crudo considerando variables como la temperatura, el EACN del petróleo, la salinidad de la salmuera, la composición y el tipo de surfactante. Además, se busca identificar las mezclas de surfactantes que permitan una reducción de la tensión interfacial significativa, aumentando así el factor de recobro. Este estudio se enfocó inicialmente en realizar un barrido unidireccional de proporción de mezcla en sistemas surfactante/salmuera/crudo, utilizando los surfactantes Tween 20/Span 80 para calcular el HLB óptimo de la mezcla y el EACN del crudo mediante el método de desviación lipofílica-hidrofílica (HLD). Posteriormente, se formularon mezclas de surfactantes comerciales y se evaluó su tensión interfacial para identificar la mezcla con el menor valor de TIF. Los resultados mostraron que la mezcla Tween 20/Span 80 en una proporción de mezcla 10/90 presentó la menor tensión interfacial, con una TIF de 2.62 mN/m y un HLB óptimo de 4.81. El EACN del crudo pesado, calculado mediante la ecuación HLD y del barrido de salinidad, fue de 33.96. Con respecto a las mezclas de surfactantes comerciales, se observó que las mezclas de surfactantes aniónico/aniónico no mostraron una sinergia significativa, mientras que las mezclas aniónico/no iónico presentaron buen efecto sinérgico La mejor mezcla fue PS13D / TDA-6 en una proporción 20:80, con una TIF de 0.013 mN/m.
Estudio técnico y económico para implementación de tecnología anaerobia para el tratamiento de aguas residuales de la planta de beneficio bovino COLBEEF
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Anaya Doria, Henry Orlando; Jaramillo Ciprian, Luz Angela; Escalante Hernández, Humberto; Sánchez Castro, Zamir; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Guerrero Amaya, Hernando
La planta de beneficio bovino ColBeef, ubicada en la Vía Corredor Río Frío en Floridablanca, Santander genera actualmente un gran volumen de aguas residuales dentro del proceso de sacrificio bovino, dicha empresa está en la obligación de realizar un tratamiento de estas aguas para poder cumplir con la normativa ambiental donde la DQO de las aguas tratadas debe ser menor o igual a 900 mg/L, el tratamiento fisicoquímico que realiza la empresa en la actualidad es costoso e insuficiente, por ello en este trabajo se realiza el análisis técnico y económico de 10 escenarios de mezclas sinérgicas tomadas de la bibliografía para poder generar un diseño de la planta con digestores para la implementación de la tecnología anaerobia, los cuales generan metano y biogás para producir energía eléctrica o térmica y de esta manera generar un ahorro en el consumo de dichos servicios industriales en ColBeef, finalmente se elige el escenario optimo donde se obtenga el mejor diseño de planta, teniendo en cuenta el número de digestores empleados, así como la cantidad de producción de metano y biogás y los mejores datos económicos para concluir con la rentabilidad y viabilidad planteando los análisis CAPEX y OPEX además de ingresos totales y costos de inversión para poder calcular datos como el tiempo de recuperación de inversión, la tasa interna de retorno y el valor actual neto de cada escenario.
Estudio teórico sobre el efecto del uso de soportes orgánicos en el proceso de digestión anaeróbica
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Garay Jácome, María Paula; Parra Suárez, Rosaura Angélica; Castro Molano, Liliana del Pilar; Escalante Hernández, Humberto; Jaimes Estévez, Jaime; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Los soportes orgánicos en la Digestión Anaeróbica (DA) ayudan a la adherencia de los microorganismos y a su vez, mejoran la producción de biogás, sin embargo, la información reportada en la literatura es limitada. En el presente trabajo se discuten referencias importantes (artículos de revisión, trabajos de investigación y bases de datos), publicados en los últimos 15 años, destacando los desafíos que se presentan en el proceso de DA y las limitaciones de los enfoques convencionales. Esta revisión bibliográfica se llevó a cabo en tres fases: i) Influencia de los soportes orgánicos sobre la microbiología en la DA, ii) Incidencia del uso de soportes orgánicos en la DA y iii) Propuesta de una alternativa para mejorar el proceso de DA usando un soporte orgánico. Teniendo en cuenta la información consultada en cada una de las fases, se propuso un caso de estudio para la implementación de la DA utilizando biocarbón derivado de madera de pino, un soporte orgánico de bajo costo y disponible en el municipio de Cáchira. Con base en lo anterior, se pudo evidenciar que la implementación del uso de soportes orgánicos de bajo costo permite optimizar los parámetros operacionales del proceso de DA incrementando la eficiencia del proceso y la calidad del biogás.
Evaluación de la bioaccesibilidad in vitro de diferentes formas de hierro en coladas a base de harina de plátano
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-15) Vera Anteliz, Andrés Felipe; Serna Quintero, Jose Andrés; Sánchez Torres, Viviana; Páez Madariaga, Oliva Yineth; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
Actualmente la deficiencia de hierro en niños menores de 5 años ha generado una preocupación a nivel nacional. Al tener en cuenta la población objetivo, se identificó que la colada es un alimento de consumo común para ellos, siendo este el alimento a fortificar. Considerando que el tipo de hierro que se emplea en la fortificación de alimentos y la matriz alimentaria pueden influir en la absorción del nutriente, se determinó estudiar la bioaccesibilidad de dos coladas fortificadas con diferentes tipos de hierro (sulfato ferroso y hierro hemo) y una sin fortificar. Para esto se crearon 18 formulaciones con el fin de modificar las características organolépticas en donde se varió el tipo de aglutinante (goma de guar y xantana) y su concentración (1,5, 2,5 y 4 g/L). Luego, se seleccionaron tres de las formulaciones para la elaboración de una colada según los resultados obtenidos por una prueba organoléptica a potenciales consumidores. Por otro lado, a las formulaciones seleccionadas se les realizaron estudios fisicoquímicos: bromatológicos, pH, absorción de agua, solubilidad, capacidad de hinchamiento, densidad suelta, densidad empaquetada y viscosidad. Posteriormente, se evaluó la bioaccesibilidad de los diferentes tipos de hierro en las fases de la digestión in vitro. Los resultados de las pruebas organolépticas indicaron que no se encontró diferencia significativa en las formulaciones, seleccionando la colada con goma de guar 1,5 g/L debido al menor costo de producción. Las pruebas fisicoquímicas sugirieron que la formulación es apta para ser usada en mezclas de harinas, ya que mejora las propiedades del producto. Por último, se determinó la bioaccesibilidad del hierro en cada una de las fases de la digestión, obteniendo que para cada una de las coladas seleccionadas se tiene una mayor cantidad de hierro soluble en la fase intestinal y la colada fortificada con sulfato ferroso presentó mayor bioaccesibilidad
EVALUACIÓN DE LA OPERACIÓN DE LA UNIDAD VISCORREDUCTORA II CON UN SÓLO HORNO EN LA REFINERÍA DE BARRANCABERMEJA DE ECOPETROL S.A.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-23) Higuera Mejía, Joan Fernando; Sandoval Correa, Andrea Paola; Duarte León, Diana Marcela; Martinez Rey, Ramiro; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
El propósito de esta investigación fue evaluar la viabilidad de operar la Unidad Viscorreductora II de la GRB con un solo horno. Originalmente, esta unidad fue diseñada para procesar 24 mil barriles por día (KBPD) de fondos provenientes de la Unidad Demex, utilizando dos hornos que operan en paralelo. Cada horno requiere una carga mínima de 10 KBPD y máxima de 12 KBPD debido a condiciones de diseño. Actualmente, la carga promedio de la unidad se ha reducido a 12 KBPD de fondos Demex. Para garantizar la carga mínima a los hornos se mantiene una recirculación promedio de 10 KBPD, la cual es parte de su producto final (BREA). Aunque la carga de la unidad se ha reducido a la mitad, no se ha observado una disminución proporcional en el consumo de gas combustible. Los hornos consumen 125,78 MBTU/h a máxima carga, y su operación actual con casi una reducción del 50% de su carga, presenta un consumo de gas combustible de 112,16 MBTU/h. Para reducir este consumo, se proponen dos alternativas. La opción más viable contempla dejar un horno en modo de preservación, inicialmente utilizando gas combustible. Esta estrategia busca reducir el consumo de gas combustible y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), además de proporcionar flexibilidad operativa a la planta. Permitirá variar la carga desde 10 KBPD hasta 24 KBPD al encender el horno en preservación, en caso de ser necesario debido a altos inventarios en la GRB. Esta alternativa también tiene el beneficio de mejorar la continuidad operativa de la unidad, ya que, al realizar mantenimiento al horno que está en operación, el horno preservado puede ser puesto en funcionamiento. Se espera una reducción en el consumo de gas combustible de entre 5,12 MBTU/h y 16,96 MBTU/h, lo que equivale a una disminución de 2.706 TonCO2e/año a 8.957 TonCO2e/año. El ahorro económico estimado oscila entre USD 269.000,00 y USD 890.000,00, considerando un precio de USD 6,00 por MBTU de gas combustible. Es importante destacar que este proyecto es viable y estos beneficios se lograrán siempre que se pueda producir vapor mediante alguna alternativa presentada en el Estudio de Conceptualización, suplir los requerimientos energéticos de la torre T2502 de la Unidad Demex y encontrar un método de preservación del horno que consuma poco o no consuma gas combustible.
Evaluación del Ciclo de Vida de un Horno de Producción de Hidrógeno a partir del Reformado de Metano con Vapor
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-26) Sánchez Peña, Lissibeth Rocio; Sánchez Forero, Luis Eduardo; Morales Medina, Giovanni; Chavez Guerrero, Arlex; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
Este documento presenta la evaluación del ciclo de vida de un horno de producción de hidrógeno utilizando la metodología LCA y el Eco-indicador 99. El objetivo fue determinar el impacto ambiental del proceso y encontrar el modo operacional que presente el menor impacto ambiental. El estudio considera dos escenarios operativos hallados a través de la técnica multivariante kmean y evalúo su impacto ambiental en tres categorías daño a la salud humana, la calidad del ecosistema y los recursos naturales. Para cada escenario el valor total de daño ambiental, EI, dio como resultado para el escenario 1, EI1 = 10.27 MPt/año, y para el escenario 2, EI2 = 12.13 MPt/año, lo que representa una diferencia del 18.2% entre los dos escenarios. En los dos escenarios el mayor aporte al daño ambiental se produce por el consumo de energía calórica y la generación de emisiones de CO2, esto se debe a la cantidad de energía requerida para las reacciones de reformado. El aporte de las emisiones de CO2 proviene tanto de la reacción de reformado como de la combustión para el suministro de energía calórica. Por ultimo las categorías con mayor afectación en los dos clústeres fueron el daño a la salud humana y a los recursos naturales. Para el escenario 2 con un 13.6 % de mayor daño ambiental que el escenario 1 y la categoría de daño a los recursos naturales para el escenario 2 se encontró un 15.2% de mayor daño ambiental que el escenario 1. En decir, El escenario 1 muestra un menor impacto ambiental en comparación con el escenario 2.
Evaluación del Desacoplamiento Químico de Polietilenos Entrecruzados XLPE usando Solventes en Estado Supercrítico.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-03) Acuña Fernández, Zaira Alejandra; Barajas Reyes, Maria Andrea; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Bravo Sanabria, Cesar Augusto; Martínez Ortega, Fernando; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Guerrero Amaya, Hernando
Título: Evaluación del desacoplamiento químico de polietilenos entrecruzados XLPE usando solventes en estado supercrítico Autor: Maria Andrea Barajas Reyes, Zaira Alejandra Acuña Fernández Palabras clave: Entrecruzamiento, Desacoplamiento, Estado Supercrítico, Contenido en Gel, Reactor Batch, XLPE, LDPE. Descripción: Este trabajo plantea un tratamiento alternativo para el Scrap de cables eléctricos tipo polietilenos entrecruzados XLPE usando solventes en estado supercrítico. El tratamiento consistió en una reacción llevada a cabo en un reactor batch a 250°C durante 30 minutos, en la cual se evaluaron dos condiciones críticas: el efecto de diferentes solventes en estado supercrítico y el tamaño de partícula del XLPE. Los solventes que se emplearon fueron: isopropanol, etanol y acetona y los tamaños de partícula que se emplearon fueron: compacto o sin reducción de tamaño, que corresponde a una unidad cilíndrica extraída directamente del cable eléctrico y granulado, que se obtiene a partir de una fuerza de cizalla sobre el cable. Los resultados indican que las condiciones de reacción fueron suficientes para el desentrecruzamiento del material polimérico, pasando de un contenido en gel inicial de 50.56% a porcentajes en gel de aproximadamente 12% para las muestras granuladas con etanol supercrítico como solvente, las cuales fueron las condiciones que obtuvieron el mayor desempeño sobre el desacoplamiento del XPLE. De igual forma se estudiaron las características fisicoquímicas implicadas en el desentrecruzamiento del material mediante espectroscopia infrarroja ATR, difracción de rayos X, TGA y DSC. Por otro lado, el estudio preliminar de la cinética permitió evidenciar una tendencia de disminución lineal de concentración de gel a medida que el tiempo de reacción aumenta siguiendo un comportamiento que encaja con un modelo de reacción de primer orden, mediante el cual, finalmente se obtuvo que la constante de velocidad de reacción de desacoplamiento a 250°C es 0.063 min-1.
EVALUACIÓN TÉCNICA Y FINANCIERA PARA APOYAR LA CREACIÓN DE UNA EMPRESA DE PRODUCCIÓN Y COMERCIALIZACIÓN DE LECHE Y QUESO, EN EL MUNICIPIO DE GUACHUCAL-NARIÑO
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-09) Ramires Barbosa, Ivone Daniela; Villa Galindres, Jose Armando; Parra Escudero, Carlos Omar; Acevedo Estupiñan, Maria Victoria Paola; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Lambis Benitez, Luis Enrique
Uno de los grandes problemas en Colombia es el aprovechamiento de los recursos agropecuarios. Específicamente con la leche, se termina perdiendo debido a que los productores no encuentran canales de procesamiento o comercialización estandarizados y constantes. Esto sucede con la asociación ASOIPIALPUD del municipio de Guachucal, Nariño generando problemas económicos y sociales. El objetivo de este trabajo es realizar la evaluación técnica y de costos de producción para la creación de una empresa procesadora de leche y queso, en el municipio de Guachucal- Nariño. Para esto se plantearon cuatro fases. Primero se determinó la capacidad instalada de la planta y líneas de producción con base en el estudio de mercado desarrollado previamente los productos con mayor demanda son leche entera y deslactosada, queso doble crema y campesino. Segundo, se realizó el diseño de cada línea de producción teniendo en cuenta la normatividad vigente. Tercero se generaron las especificaciones de los equipos y finalmente se determinaron los costos de producción. Entre los resultados obtenidos se encontró que la capacidad de procesamiento de la planta seria de aproximadamente 10.000 litros diarios distribuidos en 29.05% para la leche entera, 20.19% para la leche deslactosada, 25.89% para el queso campesino y 24.87% para el queso doble crema. Teniendo en cuenta el decreto 616 de 2016 que establece el reglamento técnico para los derivados lácteos, se puede plantear la descripción de cada uno de los productos. A su vez según los procesos descritos se deduce los equipos de procesamiento como tanques de almacenamiento, descremadora, homogeneizador, pasteurizador y empacadoras tanto de leche como de queso, estos deben ser en acero inoxidable con flujos mayores a 674 L/h y el proveedor recomendado es INOXPA por su localización, recorrido y precio. Finalmente, en los costos de producción se considera que es adecuado recomendar plantear un estudio financiero que profundice en los costos indirectos y de un valor más preciso a los valores de producción por línea. Dando finalmente cumplimiento a la evaluación técnica y de costos de producción para la elaboración de una empresa productora de leche y queso en Guachucal, Nariño.
Evaluación Técnico económica de un proceso de recolección y purificación de aceite de segunda generación en la empresa Palmeras de la Costa S.A
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-14) Moreno Rada, Tatiana Giseth; Morales Medina, Giovanni; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Laverde Cataño, Dionicio Antonio
Título: Evaluación técnico-económica de un proceso de recolección y purificación de aceite de segunda generación en la empresa Palmeras de la Costa S.A.* Autor: Tatiana Giseth Moreno Rada.** Palabras Clave: Aceite de palma, contaminantes, MOSH, MOAH, sostenibilidad, técnicas de extracción. Descripción: El aceite de palma es un componente ampliamente utilizado en la industria alimentaria, cosmética y de biocombustibles. Su extracción y procesamiento generan aguas residuales y contaminantes como los hidrocarburos saturados (MOSH) y aromáticos (MOAH), los cuales pueden representar riesgos para la salud humana. Además, se ha observado que la presencia de ácidos grasos trans en el aceite de palma está relacionada con enfermedades cardiovasculares. La creciente demanda de aceite de palma ha llevado a un aumento en la producción y, por ende, a una mayor liberación de estos contaminantes en el medio ambiente. Estudios científicos han demostrado que el consumo de alimentos con altos niveles de MOSH y MOAH puede tener efectos tóxicos en el hígado, los riñones y otros órganos del cuerpo humano. Asimismo, los ácidos grasos trans presentes en el aceite de palma han sido asociados con un mayor riesgo de enfermedades cardíacas. En resumen, el aceite de palma y sus subproductos pueden representar riesgos para la salud humana debido a la presencia de contaminantes como los MOSH y MOAH, así como los ácidos grasos trans. Por lo tanto, es fundamental tomar medidas para garantizar la seguridad y la calidad de los productos derivados del aceite de palma, así como fomentar la investigación y el desarrollo de técnicas de extracción más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.
Evaluación técnico-económica de un sistema de tratamiento y recirculación de las aguas residuales provenientes del taller automotriz Mazda Servi Toro ubicado en la ciudad de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-16) López Cárdenas, Brahiam David; Muñoz Toro, Gabriela; Morales Medina, Giovanni; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Duarte Duarte, Diana Paola
Las actividades realizadas en los talleres automotrices y lavaderos de vehículos generan residuos sólidos y efluentes con un contenido de aceites y sólidos importante que pueden afectar al medio ambiente de no ser tratados con anticipación. Ante esta problemática, se realizó el siguiente trabajo con el fin de determinar la viabilidad de una hipotética instalación de un sistema de tratamiento y recirculación para los efluentes generados en el taller automotriz Mazda Servi ubicado en la ciudad de Bucaramanga. Inicialmente se realizó el muestro del agua del establecimiento con el fin de realizar la caracterización de las propiedades fisicoquímicas más importantes, dichos resultados permitieron identificar el estado del agua a tratar y proponer dos alternativas de tratamiento, las cuales consisten primeramente en un tratamiento convencional basado principalmente en el proceso de coagulación y floculación química, y como segunda alternativa, un tratamiento basado en el principio de electrocoagulación. Ambos fueron diseñados con base en el caudal promedio que se genera en el taller, considerando un factor de sobre diseño del 25% para evitar sobrecargos. Para la evaluación económica se calcularon los Costos de Inversión (CAPEX), y de Operación (OPEX) para las alternativas, y posteriormente, se calcularon los indicadores económicos de Valor Presente Neto (VPN), y la Tasa Interna de Retorno (TIR); indicadores que determinaron la viabilidad de cada uno de los tratamientos. Aunque las dos opciones son efectivas para la remoción de la mayoría de los contaminantes presentes en el efluente, y garantizan una calidad de agua adecuada para su reúso o correcto vertimiento, debido al bajo consumo de agua del establecimiento en cuestión, solo la alternativa 1 resulto siendo viable económicamente.
Implementación del Sistema de Gestión Medioambiental Bajo Lineamientos del Sistema GEHSMS de la Compañía PEPSICO
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Sierra Alarcón, Karen Dayanna; Morales Medina, Giovanni; Diaz Doria, Lyda Cecilia; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Guevara Lastre, Cesar Augusto
Planta Oriente pertenece a PepsiCo Alimentos Antioquia, desde allí se producen cerca del 45% de los productos que se comercializan a nivel nacional. Para la compañía la responsabilidad ambiental hace parte de sus pilares fundamentales que permiten un crecimiento acelerado y sostenible desarrollando sus actividades con el menor impacto posible sobre el medio ambiente. Haciendo énfasis en la necesidad de tener una estrategia para cumplir los objetivos, metas y los programas de gestión propuestos por la política de Medio Ambiente, Salud y Seguridad (EHS) a través del Sistema Global de Gestión de Medio Ambiente, Salud y Seguridad (GEHSMS) de PepsiCo. El presente documento detalla la implementación del Sistema de Gestión Medio Ambiental como soporte al cumplimiento del sistema GEHSMS de la compañía. La metodología consistió en un diagnóstico inicial frente al estándar, así como el diseño y la codificación de la documentación en el SIG (Sistema Integrado de Gestión). Finalmente, mediante la implementación del Sistema de Gestión Medioambiental se logrará identificar la aplicabilidad, responsabilidades, obligaciones de cumplimiento establecidas por la compañía, creación de registros legales, identificación de oportunidades, implementación de programas, gestión de registros, capacitación para cada uno de los estándares implementados.
Mejora del Proceso de Extracción de Aceite De Palmiste en los Expellers de la Empresa Palmeras de Puerto Wilches S.A.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-26) María Fernanda Amaya Ferreira; Sánchez Torres, Viviana; Díaz Rodríguez, Óscar Mauricio; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Se llevó a cabo un análisis exhaustivo de la extracción de aceite de palmiste en los expellers, con el objetivo de identificar los valores de operación común, las piezas fundamentales del equipo y la metodología de trabajo de los operarios. Durante el diagnóstico de la operación, se encontró que existía una carencia en el control del mantenimiento de las piezas de los expellers y falta de estandarización, lo que estaba generando una alta variabilidad en los valores del porcentaje de pérdidas de aceite en torta y la humedad de la almendra. Para abordar estos problemas, se realizó un diseño de experimentos aleatorio con 3 factores y 2 niveles, donde se establecieron los niveles de amperaje del equipo en [52-57] y [45-50] [A], la humedad de la almendra en [2-3] y [3.5-4.5] [%], y la capacidad del expeller en [540-600] y [640-700] [kg/h]. Se encontró que tanto el amperaje como la capacidad del equipo tienen un efecto significativo sobre el porcentaje de pérdidas de aceite en torta, los mejores valores de operación de la prueba anova y que cumplen con la NTC 770, son de capacidad de 540 a 600 [kg/h] y amperaje de 45-50 [A], generando una eficiencia de extracción del 90,37% y un porcentaje de pérdidas de 9,73%: con un intervalo de confianza del 95%. Para mejorar aún más el proceso, se recomienda trabajar con humedades superiores a 3 e inferiores a 5% (Ezeoha et al., 2017), considerar aumentar la capacidad del expeller DY20 malayo, mejorar la reconstrucción de las piezas del equipo y evitar cambios fluctuantes en la humedad de la almendra que ingresa al expeller. Además, es importante llevar un registro detallado de los tiempos de mantenimiento, horas de trabajo y número de reconstrucciones de las partes del expeller, estandarizando las medidas de las piezas tanto nuevas como de reconstrucción.
Obtención de estruvita a partir del digerido producido en la digestión anaerobia de estiércol porcino en clima frío
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-20) Acosta Nieto, Angie Andrea; Uribe Muñoz, Maria Jose; Castro Molano, Liliana del Pilar; Escalante Hernández, Humberto; Muñoz Muñoz, Alexander; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Guerrero Amaya, Hernando
El propósito de esta investigación fue la obtención de estruvita a partir del digerido proveniente de la digestión anaerobia de estiércol porcino en clima frío. Inicialmente, se evaluó la calidad del digerido mediante su caracterización fisicoquímica, bioquímica, microbiológica y agronómica. Las condiciones favorables de la precipitación de estruvita se determinaron en un diseño experimental 3^2 variando el pH (8.5, 9, 9.5) y los tiempos de reacción (60, 90, 120 minutos). Adicionalmente, la calidad del cristal precipitado se determinó a partir de un análisis difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM) con análisis EDS. El digerido no clasificó como fertilizante agrícola debido a su bajo contenido de nutrientes y la presencia de patógenos. Las condiciones favorables para la recuperación PO4^(-3)-P en forma de estruvita fueron un pH de 8.5 y un tiempo de reacción de 60 minutos, logrando una recuperación del 92% y una pureza del 100%. La calidad de los cristales de estruvita se vio afectada por el pH y tiempo de reacción, especialmente con un pH igual o superior a 9, donde se detectó la presencia de dolomita (CaMg(CO3)2), como impureza adherida en los cristales, limitando su crecimiento y resultando en cristales más pequeños. El digerido presentó un elevado contenido de PO4^(-3)-P, favoreciendo la formación de cristales de estruvita.

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