Escuela de Ingeniería Química

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Actualización de los métodos de análisis físicoquímicos para la evaluación de la calidad de las materias primas de la empresa Zumo Tecnología Zumotec S.A
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-14) Rodríguez Lema, Anyela Marcela; Nabarlatz, Débora Alcida; Neira Dulcey, Jane Angélica; Lopez Ortiz, Jose Gabriel; Chaves Guerreo, Arlex; Ballesteros Rueda, Luz Marina
La actualización de los métodos de análisis fisicoquímicos es fundamental para la evaluación de la calidad de las materias primas y por ende para la calidad de los productos fabricados. En este trabajo se realizaron análisis fisicoquímicos para la determinación del aspecto, pH, gravedad específica y viscosidad, basándose en la Farmacopea de los Estados Unidos USP; con el fin de mejorar y actualizar las técnicas utilizadas anteriormente en la empresa. Para ello, se describió el aspecto de cada materia prima empleada por la empresa Zumotec S. A, las cuales se clasificaron en ácidos, bases, sales, tensoactivos, desinfectantes, enzimas y colorantes. Se hicieron titulaciones ácido- base para verificar la concentración de los ácidos, bases y carbonatos, y se realizaron curvas de calibración para la cuantificación del principio activo de los desinfectantes por espectrofotometría UV-Vis, así como la cuantificación e identificación de los colorantes empleados en Zumotec S.A. Además, se incluyeron nuevos métodos como la determinación de la concentración micelar crítica de los tensoactivos y el porcentaje de conversión del almidón con la enzima α-amilasa. Los datos fueron analizados por métodos estadísticos para determinar la exactitud y la precisión de los métodos fisicoquímicos, y poder establecer criterios de aceptación o rechazo de las materias primas. A partir de la metodología planteada y ejecutada durante la práctica empresarial se logró actualizar los métodos de análisis fisicoquímicos para la evaluación de la calidad de las materias primas de la empresa Zumo Tecnología Zumotec S.A.
Análisis de un horno en operación con combustible mezcla Gas Natural - Hidrógeno por medio de simulación CFD para la empresa AC Ingeniería Virtual
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Ruiz Supelano, Julian David; Pérez Rondón, Mariana Valentina; Morales Medina, Giovanni; Álvarez Castro, Helver Crispiniano; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Este artículo investiga la viabilidad de la incorporación de hidrógeno al gas natural como una alternativa de transición energética en hornos industriales. Utilizando el software ANSYS para simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), se analiza una combustión de mezcla de hidrógeno y gas natural, determinada a través del índice de Wobbe.; y comparada posteriormente a la operación con gas natural. La investigación se centra en evaluar el impacto de esta mezcla en la eficiencia de combustión y en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Los resultados obtenidos demuestran que la adición de hidrógeno mejora la eficiencia energética. Este estudio proporciona una base sólida para la implementación de soluciones energéticas sostenibles en la industria, alineándose con los objetivos de descarbonización y sostenibilidad.
Co-digestión anaeróbica de residuos de la cadena agroindustrial del café en operación semicontinua a escala laboratorio
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-26) Armenta Romero, Sebastian David; Matiz Angel, Jesus David; Castro Molano, Liliana del Pilar; Escalante Hernandez, Humberto; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Nabarlatz, Debora Alcida
En este trabajo de investigación se evaluó la viabilidad de la co-digestión anaeróbica (CoDA) con los residuos agroindustriales del café, aguas mieles (AM) y pulpa de café (P), con estiércol bovino (EB) a escala laboratorio en operación semicontinua, con proyección a su aplicación a escala rural. Inicialmente se pusieron en marcha dos biodigestores tubulares, operados bajo velocidades de carga orgánica (VCO) de 0.5 y 1 kgSV/m3 op*d, con una relación de mezcla objetivo en %SV de 66AM:17P:17EB. Debido a la complejidad de los sustratos, se planteó una dieta de alimentación adicionando progresivamente las AM hasta alcanzar la relación de mezcla objetivo. Para evaluar la estabilidad y eficiencia del proceso, se realizó un monitoreo al contenido de AGV, pH, DQO, y producción de biogás. Adicionalmente, se desarrolló un plan para la aplicación de la CoDA a escala rural teniendo como caso de estudio una finca cafetera. El reactor operado a la VCO de 1 kgSV/m3op*d no alcanzó la relación de mezcla objetivo debido a la acumulación de AGV que provocó la inhibición del proceso. Por su parte, el reactor operado con la VCO 0.5 kgSV/m3op*d, completó un TRH con la relación de mezcla objetivo. Se obtuvo un rendimiento de producción de biogás de 0.53 ± 0.04 Nm3biogás/m3op*d (59.18 ± 0.85% CH4) y una remoción de materia orgánica soluble del 95.82%. En condiciones reales, una finca cafetera con una producción de 625 kg/año de grano de café seco, un biodigestor de 6 m3 puede tratar cerca del 57% de los residuos generados. La implementación de la CoDA en una finca cafetera es una inversión rentable, con una tasa interna de retorno (TIR) del 23% y un periodo de recuperación de siete años. En ese sentido, la CoDA es una alternativa técnica y económicamente viable para ser adoptada por las fincas cafeteras del país.
Diseño de un sistema de electrodiálisis a escala piloto laboratorio para el desalado de soluciones
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Roa Guarín, Daniel Alberto; Peña Prada, Natalia; Muvdi Nova, Carlos Jesús; González Téllez, Juan Carlos; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Duarte Duarte, Diana Paola
La electrodiálisis ha demostrado ser una tecnología eficiente en el tratamiento, desalado y desmineralización de diversas soluciones. Por ello, el presente trabajo propone el diseño de un sistema a escala piloto laboratorio para el desalado de lactosueros y caldos de fermentación por medio de la electrodiálisis convencional (ED). Se realizó una revisión bibliográfica que permitió identificar las características y requerimientos generales de un sistema típico de ED, así como los equipos y accesorios que lo conforman. La selección de equipos y el dimensionamiento de las piezas del piloto se realizó con base en el módulo membranario modelo EDM-Z/4x10-0.8_19 cotizado por la compañía Membrain S.R.O, que será importado para la posterior construcción e implementación del sistema. Con la información recolectada, se planteó inicialmente un boceto a mano alzada para visualizar la distribución espacial de los equipos, de manera que se consideró optimizar la ergonomía y el espacio a disponer para su operación. A partir de este boceto, se realizó el diseño del piloto de ED en el software SolidWorks, incluyendo el módulo membranario, tanques de alimentación, bombas, sensores, tuberías, fuente de poder y demás accesorios considerados en el diseño conceptual. De igual forma, se desarrollaron los protocolos generales para la operación, limpieza y mantenimiento del piloto, que servirán como guía para la futura construcción de los manuales de funcionamiento para la correcta puesta en marcha del sistema.
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE MATRIZ DINÁMICA MULTIVARIABLE
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) López Bautista, Valentina; Velasco Gaona, Sebastián David; Benavides Prada, Omar Andrés; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Industrialmente, los métodos de control predictivo han sido ampliamente utilizados porque permiten mejorar el desempeño de los procesos, al anticipar las perturbaciones en el sistema utilizando principios de funcionamiento intuitivos. Sin embargo, la cantidad de investigaciones aún es limitado, por ende, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar mediante simulación computacional, un sistema de control predictivo de matriz dinámica multivariable, implementado con el modelo de un tanque mezclador. La metodología del estudio incluye la simulación del proceso en Simulink, permitiendo la caracterización del sistema en lazo abierto y cerrado. Se realiza la implementación del controlador DMC y se exploran dos métodos de sintonización: Shridhar & Cooper, (1998) y las reglas de diseño propuestas por Manzanera Reverter, C. (2017), particularmente enfocados en el uso del factor de supresión para suavizar los movimientos de las válvulas de control, reduciendo la agresividad de la señal de control. Para evaluar el desempeño del DMC, se realiza la comparación con un sistema de control convencional tipo feedback, resaltando la importancia y eficacia del control predictivo.
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL PREDICTIVO TIPO DMC (DYNAMIC MATRIX CONTROL)
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-15) Alcalá Hernández, Diego Andrés; Suárez Arenas, Claudia Marcela; Benavides Prada, Omar Andrés; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Muvdi Nova, Carlos Jesus
La implementación de sistemas de control predictivo como el control dinámico matricial (DMC), ha demostrado ser esencial en la mejora del rendimiento de procesos industriales complejos. A diferencia de los sistemas de control convencionales, el DMC ofrece ventajas como la mejora en tiempo real del rendimiento, eficiencia y una respuesta rápida a las perturbaciones del proceso, ya que es capaz de anticipar los efectos en el sistema.Dado a su importancia industrial y a la cantidad limitada de trabajos en su área, este trabajo tiene como objetivo presentar un diseño detallado de un controlador de matriz dinámica tipo SISO (Single Input, Single Output). Inicialmente, se muestra el diseño teórico del controlador de matriz dinámica y su implementación computacional, encontrando los mejores parámetros de ajuste para obtener la respuesta deseada frente a los cambios en el valor de referencia.Posteriormente, se realiza una comparación con un sistema de control convencional tipo feedback, resaltando la importancia y eficacia del control predictivo.
Efecto de la temperatura sobre las propiedades reológicas de materiales bituminosos ligantes obtenidos a partir de subproductos del proceso de refinación del petróleo
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-16) Carvajal Murillo, Laura Ximena; López Contreras. Yuly Fernanda; Martínez Rey. Ramiro; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Los subproductos obtenidos del proceso de la refinación del petróleo como los residuos aceitosos, generan daños medioambientales al ser desechados. Se ha encontrado la manera de aprovechar dichos residuos y sometiéndolos a tratamientos termoquímicos, obteniendo un material con propiedades similares a las del asfalto, denominado material bituminoso ligante (MBL). Dicho material contiene sólidos inorgánicos dispersos en él. En esta investigación, se realizaron ensayos comúnmente utilizados para el asfalto, para determinar el efecto de la temperatura sobre las propiedades reológicas del MBL. Se sometió el MBL a envejecimiento a corto plazo mediante RTFO, y envejecimiento a largo plazo en PAV. El MBL se evalúo con sólidos inorgánicos y sin sólidos para determinar el efecto que tendrían los sólidos en las propiedades de material. Las propiedades reológicas se evaluaron determinando el ángulo de fase δ y el módulo complejo G*, además el factor de ahuellamiento y fisura por fatiga junto con el porcentaje de elasticidad mediante el ensayo creep repetitivo. La caracterización química se realizó por medio del fraccionamiento SARA, así como el análisis de grupos funcionales FTIR y estabilidad térmica por medio del análisis termogravimétrico TGA. Se analizó y comparó una muestra del MBL envejecido en campo junto con el MBL envejecido en laboratorio mediante ensayos de envejecimiento acelerado. Los resultados obtenidos indican cambios con el envejecimiento como un aumento de los grupos carbonilo y sulfóxido. Disminución de aromáticos y aumento de asfáltenos. Con el análisis termogravimétrico es posible concluir que el material es estable térmicamente a las condiciones de servicio. El material demostró ser susceptible al envejecimiento. Los sólidos y el cambio de fracciones SARA tienen un efecto significativo en la reología del material. Respecto al factor de ahuellamiento y fisura por fatiga, los MBL originales con y sin sólidos a temperaturas mayores de 40°C presentarían falla por deformación. A mayor temperatura y envejecimiento prolongado, el MBL tiene menor porcentaje de recuperación.
Elaboración e implementación de un objeto virtual de aprendizaje para el equipo torre de enfriamiento
(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-23) Mesa Cepeda, Alison Tatiana; Josa Castro, Margi Melissa; Mendoza, Jesús Manuel; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Este trabajo de grado se llevó a cabo bajo la modalidad práctica en docencia y se encaminó en la creación y ejecución de un objeto virtual de aprendizaje (OVA) para el equipo de laboratorio denominado torre de enfriamiento, esto con el fin de proponer y evaluar enfoques pedagógicos que complementen la comprensión de este equipo y les brinde un recurso educativo que sea eficaz, accesible y adaptable a los estudiantes de la asignatura Laboratorio de procesos II de la escuela de Ingeniería Química. Mediante este recurso virtual se condensó y presentó de manera didáctica y clara toda la información referente a los conocimientos previos necesarios para la realización de esta práctica, esto con ayuda de las TIC (Tecnologías de la información y la comunicación) la cual proporcionó las herramientas necesarias para la creación, distribución e implementación del OVA. Lo anterior se realizó con la finalidad de estimular el interés por el aprendizaje y la curiosidad de los estudiantes debido a que hasta ese momento la información para realizar dichas prácticas no satisfacía la comprensión en la experimentación con el equipo. La aplicabilidad de este recurso didáctico se evaluó mediante una encuesta de satisfacción en Google Forms, en la cual se debía tener presente el cálculo del tamaño de muestra según la población total de estudiantes que estaban cursando la asignatura. Se consideró una población de 94 estudiantes, con un nivel de confianza del 90%. La ecuación usada para hallar el tamaño de muestra de esta población finita arrojó un valor de 40, el cual indica la cantidad de personas que deben tenerse en cuenta para determinar si el OVA tiene o no una aplicabilidad eficiente. En los resultados se logró evidenciar una gran aceptación por parte de la población estudiantil.
Estudio de prefactibilidad sobre un aditivo de cementación como nueva tecnología implementado en el sector de hidrocarburos, caso de estudio: FDP-C1371-19, Halliburton Latin America
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-06) Velasquez Daza, Jorge Duvan; Avellaneda Vargas, Freddy Augusto; Castro Molano, Liliana del pilar; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Fundada en 1919, Halliburton Latin America es una destacada multinacional en el sector de gas y petróleo, con especialización en catorce líneas de servicio de productos (PSL). La línea de cementación, centrada en aislar hidráulicamente (tubería de revestimiento) pozos con cemento o en el abandono de pozos, ha sido clave en su diferenciación y expansión global. La adaptación de fluidos de cemento con aditivos, mediante alternativas tecnológicas, es un enfoque distintivo que responde a los requerimientos del cliente, La metodología de la práctica se dividió en tres etapas para cumplir con los objetivos. La primera etapa abordó un estudio de mercadeo y la comprensión del entorno de servicios de cementación en Colombia, con énfasis en los aditivos convencionales. La segunda etapa contrastó datos a través de pruebas reológicas de laboratorio y aplicó las propiedades a una lechada de cementación experimental y al estudio de caso del pozo Castilla Norte 464. Finalmente, se calculó el Valor Presente Neto (VPN) y la Tasa Interna de Retorno (TIR) del FDP-C1371-19 para evaluar su factibilidad económica, este aditivo es la nueva propuesta compañía Halliburton como agente controlador de perdida en un pozo de cementación petrolero y de esta manera ser una propuesta de captación de clientes.
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 a escala laboratorio de un filtro de arena como post tratamiento de un digerido proveniente de un biodigestor rural bajo condiciones psicrófilas
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-04) Murcia Ordóñez, Ana Fernanda; Santamaría Bravo, Jeimmy Lizeth; Escalante Hernández, Humberto; Castro Molano, Liliana del Pilar; Muñoz Muñoz, Alexander; Ballesteros Rueda, Luz Marina; López Contreras, Yuly Fernanda
El digerido procedente de la Co-digestión Anaeróbica (Co-DA) de estiércol bovino y lactosuero contiene nutrientes tales como: nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y sodio. Este efluente está compuesto por materia orgánica parcialmente biodegradada, biomasa microbiana y otros compuestos inorgánicos. Una de las aplicaciones directas del digerido se da en la agricultura, donde se aprovecha el contenido de nutrientes para mejorar las características del suelo, la calidad y el rendimiento de los cultivos. No obstante, su uso debe limitarse por la falta de estabilización de materia orgánica y el alto contenido de indicadores bacterianos. El objetivo de esta investigación fue evaluar a escala laboratorio tres sistemas de filtración lenta de arena como método de tratamiento del digerido mediante el monitoreo de las características fisicoquímicas, microbiológicas y agronómicas de los efluentes de cada sistema de filtración. La evaluación de las características fisicoquímicas indicó que los filtros removieron entre 34% y 37% de la materia orgánica contenida en el digerido, de igual forma se registraron eficiencias de eliminación entre 49%-99% del contenido de coliformes totales. Los efluentes de los sistemas de filtración se caracterizaron por tener concentraciones más elevadas de ion amonio con respecto al afluente, este comportamiento se relaciona con la alta cantidad de materia orgánica presente en el digerido; lo que conlleva a la inhibición del proceso de nitrificación. La evaluación agronómica indicó que el efluente del filtro 1 es el más apto para su uso en la agricultura siempre y cuando se encuentre en altas diluciones.
EVALUACIÓN DEL CICLO DE VIDA DEL PROCESO DE TRIGENERACIÓN POR MEDIO DE SIMULACIÓN COMPUTACIONAL
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-10) Rincón Flórez, Daniel Felipe; Petro Araque, Sebastian; Morales Medina, Giovanni; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Escalante Hernandez, Humberto
Título: Evaluación del ciclo de vida del proceso de trigeneración por medio de simulación computacional* Autores: Daniel Felipe Rincón Flórez, Sebastian Petro Araque** Palabras Clave: Trigeneración, Oxicombustión, Eco-indicador 99, análisis de ciclo de vida (LCA) Descripción: Con la llegada de la revolución industrial, el mundo ha conseguido no sólo avances en términos de desarrollo tecnológico y de productos novedosos que impactan positivamente la calidad de vida, sino que también ha generado desechos y productos secundarios no deseados que perjudican el medio ambiente. Actualmente las industrias se interesan en cuantificar el impacto negativo medioambiental que genera su producto en todas las etapas del proceso de manufactura. Una de las herramientas más utilizadas para evaluar este impacto es el análisis de ciclo de vida (LCA), el cual considera todas las variables que intervienen desde la extracción de la materia prima hasta su eliminación o reciclaje. La demanda de la energía mundial ha venido en aumento con el paso de los años, es por eso que uno de los principales intereses de las industrias es el aprovechamiento al máximo de la energía utilizada para la elaboración de su producto o servicio. En este sentido, nuevas tecnologías están surgiendo para cubrir la alta demanda energética como lo es la trigeneración, la cual aprovecha la refrigeración, calefacción y energía mecánica a partir de una única fuente de calor. Además de ayudar a cubrir la demanda mundial energética, el proceso de trigeneración ayuda a disminuir el impacto negativo medioambiental.
Evaluación del pretratamiento biológico de biomasa macroalgal con Aspergillus oryzae para la producción de polihidroxialcanoatos (PHAs) con Cupriavidus necator
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-03) Cala Parra, Kelly Fernanda; Díaz Sánchez, Ana Belén; Sánchez Torres, Viviana; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Chaves Guerrero, Arlex
La macroalga invasora Rugulopteryx okamurae se acumula masivamente en las costas del sur de España, suponiendo una amenaza para la biodiversidad, generando el desplazamiento de especies nativas y la desvalorización de los recursos oceánicos. Debido a que presenta un alto contenido en carbohidratos, representa una materia prima innovadora para la producción de bioplásticos como los polihidroxialcanoatos (PHAs). Éstos sugieren una alternativa a los plásticos derivados del petróleo pues ejercen una menor carga ambiental por su completa degradación y eliminación segura. La tecnología que se ha considerado más eficiente para su obtención es la fermentación microbiana. Muchos estudios indican que Cupriavidus necator representa el microorganismo más adecuado para este propósito porque puede acumular grandes cantidades de PHA. Por este motivo, en este trabajo se estudia la producción de PHAs con C. necator a partir de hidrolizados azucarados obtenidos de la hidrólisis enzimática de la macroalga invasora R. okamurae. Con idea de facilitar el acceso de las enzimas a los polisacáridos de su pared celular, se evaluó la aplicación de un pretratamiento biológico, previo a la hidrólisis enzimática, utilizando el hongo Aspergillus oryzae. Con el alga pretratada durante 5 días bajo condiciones mejoradas se aumentó la concentración de azúcares en un 76 % en comparación con condiciones estándar. También se evaluó la producción de enzimas hidrolíticas mediante fermentación en estado sólido de A. oryzae sobre el alga invasora, obteniendo las máximas actividades para las enzimas alginato liasa y xilanasa, con valores de 15,19 y 31,01 U/g alga seca, respectivamente. El estudio también indicó que 48 horas de hidrólisis eran suficientes para alcanzar la concentración máxima de azúcares. Tras la fermentación de los hidrolizados con C. necator se obtuvo una concentración de PHB de 288,00 mg/L a las 24 h, aunque su rendimiento de producción no fue muy elevado (0,04 mg/mg de biomasa).
Fuente sostenibles para la producción de ácido poliláctico: Una revisión sistemática
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-14) Sanabria Ordóñez, Laura Viviana; Gómez López, Dilan Andrés; Guevara Lastre, César Augusto; Benavides Prada, Omar Andrés; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio
Título: Fuentes sostenibles para la producción de ácido poliláctico: Una revisión sistemática Autores: Sanabria Ordóñez Laura Viviana, Gómez López Dilan Andrés Palabras Clave: Biopolímero, Ácido Poliláctico o PLA, Producción. Descripción: En el proyecto se realizó una revisión sistemática sobre la producción sostenible de ácido poliláctico (PLA) la cual implica un análisis minucioso y organizado de la literatura existente. La búsqueda y clasificación de la información se realizó siguiendo el protocolo PRISMA. Se llevó a cabo una búsqueda rigurosa en bases de datos académicas, revistas científicas y otras fuentes pertinentes para recopilar artículos y publicaciones relacionados con la producción sostenible de PLA, para esto se emplearon palabras clave específicas y criterios de inclusión para identificar las fuentes relevantes; obteniendo una visión general del número de artículos publicados, autores y países. Una vez recopiladas las fuentes, se procede a evaluar su relevancia y calidad. Las fuentes seleccionadas se organizan en función de su contribución a los objetivos de la revisión, mientras que se excluyen aquellas que no cumplen con los criterios de inclusión. Finalmente se presentaron los resultados de esta revisión de manera clara y organizada en un informe. La revisión destaca que se han logrado avances significativos en la producción de PLA de manera sostenible. Estos avances incluyen mejoras en la eficiencia de los procesos de producción, la utilización de materias primas renovables y el desarrollo de tecnologías más limpias.
Influencia de la carga metálica en el comportamiento de catalizadores Ni/ZrO2 en la reacción de dióxido de carbono con isopropanol
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-17) Velasco Caceres, Joana Daniela; Medina Rodriguez, Heidy Dayana; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; García Sanchez, Julieth Tatiana; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Pedraza Avella, Julio Andres
El uso de CO2 como reactivo para la producción de compuestos de valor agregado es una de las estrategias más estudiadas para disminuir las emisiones de este gas a la atmósfera. La hidrogenación de CO2 es una de las estrategias más usadas. Sin embargo, el uso de hidrógeno molecular trae consigo problemas de seguridad y su producción por reformado de gas natural con vapor de agua conlleva una altísima producción de emisiones de CO2. Por lo tanto, en este trabajo se exploró la conversión de CO2 usando isopropanol como molécula donadora de hidrógeno, como alternativa a la hidrogenación convencional. Sin embargo, debido a la escasez de literatura sobre el diseño de catalizadores sólidos para estas reacciones de hidrogenación por transferencia de hidrógeno, no se ha determinado si el contenido metálico de los catalizadores usados tiene influencia sobre la actividad catalítica y selectividad de la reacción. Por ello, en este trabajo se diseñó una ruta de síntesis para cuatro catalizadores de Ni/ZrO2 con contenidos de Ni entre 0.5 %p/p y 9.8 %p/p, empleando el método de impregnación electrostática fuerte (SEA). Los materiales fueron caracterizados en términos de su morfología, contenido de Ni, propiedades estructurales, texturales, reducibilidad y propiedades ácido-base. Finalmente, se evaluaron en la reacción de CO2 con isopropanol en un reactor automatizado de flujo continuo acoplado a un espectrómetro de masas, a una temperatura de 320 °C y presión atmosférica. Los resultados indicaron que la conversión y la selectividad hacia los productos de hidrogenación del CO2 (CO y CH4) aumentó con el incremento de la carga metálica de Ni.
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.
Objeto Virtual de Aprendizaje para la enseñanza de ASPEN HYSYS como simulador de procesos químicos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-21) López Moreno, Paula Andrea; Torres Acosta, Andrey Camilo; Benavides Parra, Omar Andrés; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Muvdi Nova, Carlos Jesús
En el presente trabajo se contempla el diseño e implementación de un Objeto Virtual de Aprendizaje (OVA) para la enseñanza del simulador de procesos químicos Aspen HYSYS. La herramienta se desarrolló con estrategias de gamificación, con el objetivo de facilitar el aprendizaje de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Química de la Universidad Industrial de Santander. El OVA, diseñado en el aplicativo de Genially, consta de cuatro módulos principales: introducción a Aspen HYSYS, simulación de equipos sin reacción química, simulación de equipos con reacción química, y simulación de torres de separación y reciclo. Cada módulo incluye videos explicativos, trivias, acertijos, retos y talleres prácticos. La implementación del OVA se llevó a cabo en el curso A1 de la asignatura de Ingeniería computacional a inicios del primer semestre del 2024, mediante el Aula Virtual de Aprendizaje de la universidad, utilizando un formato híbrido que requería la preparación de los temas por parte de los estudiantes, antes de las clases presenciales. Después de un mes de utilización, se realizó una encuesta de valoración basada en la escala Likert, en donde los estudiantes resaltaron el interés y la motivación generada por el uso de la herramienta, mejorando así su proceso de aprendizaje.
Obtención de biodiésel a partir de aceite de ricino mediante la aplicación de ultrasonido
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Capacho Suarez, Jhosman Esbleyder; Villarreal Ardila, Sergio Nicolas; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Martinez Rey, Ramiro
Se estudió la síntesis de biodiésel a partir de la transesterificación inversa del aceite de Higuerilla (Ricinus communis), mediante la aplicación de ondas de ultrasonido como forma alternativa a la agitación mecánica tradicional; usando metanol como reactivo en exceso, e hidróxido de potasio KOH, como catalizador. La metodología involucró la realización de pruebas experimentales, siguiendo un diseño experimental central compuesto que se estructuró variando la razón molar de metanol, el porcentaje p/p de catalizador (KOH) y el tiempo de reacción, manteniendo temperaturas menores a 35°C, después de este límite, se hace necesario la implementación de una etapa adicional de separación para separar el glicerol del biodiésel resultante. Se comprobó que la aplicación de ultrasonido reduce el tiempo de reacción de transesterificación, pues se obtuvo biodiésel con 40 minutos de reacción. Se realizó la caracterización del biodiésel obtenido. Se analizaron los resultados referentes al contenido de FAME, el rendimiento, y propiedades fisicoquímicas como el índice de acidez, densidad y viscosidad. Los resultados indicaron que únicamente las interacciones individuales del tiempo de reacción y la razón molar de metanol (molMetanol:molAceite) tienen un efecto significativo sobre el contenido de metil ésteres en el biodiésel resultante. Además de afectar el contenido de FAME´s, la razón molar de metanol afecta el rendimiento de la reacción. Así las cosas, la experimentación permite concluir que para obtener biodiésel con un contenido de FAME de 85,300% y con un rendimiento de aproximadamente 88,774%, es primordial trabajar con relaciones molares de metanol mayores a la estequiométrica, y con tiempos de reacción elevados. Este tipo de biodiesel se utilizó como base para la producción de biolubricantes en otras investigaciones del grupo INTERFASE.
Obtención de una base biolubricante a partir de la transesterificación inversa de aceite de ricino
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-21) Infante Díaz, Cristian Jhaidiver; Cristancho Martínez, Diego Alejandro; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Viejo Abrante, Fernando; Ballesteros Rueda, Luz Marina
Una sustancia crucial para el buen funcionamiento de casi cualquier maquinaria industrial son los lubricantes, estos ayudan a evitar el desgaste de las piezas internas debido al rozamiento entre las mismas generando una especie de película. A pesar de disponer de múltiples tipos de lubricantes, la forma de sintetizarlos se hace a partir de la misma materia prima; el petróleo, con consecuencias no favorables sobre algunos ecosistemas. Por esta razón, se ha generado la necesidad de explorar nuevos métodos de obtención más sostenibles; la síntesis de biolubricantes empleando sustancias oleaginosas ha despertado un creciente interés en los estudios recientes, en muchas ocasiones han demostrado tener mejores propiedades como aceites de lubricación. Esta investigación se basó en obtener una base biolubricante a partir de aceite de ricino como materia prima para producir ésteres metílicos (biodiésel) de la misma sustancia y posteriormente, emplear el método de transesterificación inversa usando trimetilolpropano (TMP) como reactivo límite para obtener los ésteres de poliol (biolubricante). Para ello, se propuso un diseño experimental central compuesto variando la razón molar, el tiempo de reacción y la temperatura con el fin de determinar unas condiciones adecuadas para la obtención de la base biolubricante, analizando el rendimiento y algunas propiedades fisicoquímicas como la viscosidad, el índice de viscosidad y la densidad. Una vez identificadas se realizó una comparación con un lubricante comercial a base de petróleo, evidenciando el potencial que tiene para convertirse en una sustancia de lubricación y, por lo tanto, brindar una alternativa más amigable con el medio ambiente. Algunos de los experimentos en esta investigación presentaron una gelificación, para estas muestras se realizó un análisis por separado a las demás. Para la comparación, se seleccionaron unas condiciones que permitieron obtener una base biolubricante en estado líquido, los mejores resultados en este trabajo fueron empleando una temperatura de 120 °C, tiempo de reacción de 120 minutos y razón molar (moles biodiésel/ moles de TMP) de 3,84; presentado características similares a los lubricantes con los que se comparó, de igual materia prima y de una base de petróleo comercial.
Producción de oligosacáridos mediante autohidrólisis de cáscara de cacao
(Universidad Industrial de Santander, 2023-12-12) Jaimes Villamizar, Geoffry Farid; Gómez Castillo, Dana Carolina; Alcida Nabarlatz, Debora; Quintero Prada, Laura Valentina; Ramirez Caballero, Gustavo Emilio; Ballesteros Rueda, Luz Marina
El presente trabajo de investigación consistió en determinar las condiciones de operación adecuadas para maximizar el rendimiento de producción de oligosacáridos a partir de la cáscara de cacao, el cual es uno de los principales residuos generados a partir de este fruto en Colombia. Para esto, se realizó una autohidrólisis a escala laboratorio en reactores de 50 mL empleando diferentes condiciones de tiempo y temperatura para la extracción de los oligosacáridos. La cuantificación de oligo y monosacáridos presentes en el licor se realizó mediante HPLC y SEC. Adicionalmente, se cuantificaron los polifenoles totales y el sólido remanente. Las condiciones que permitieron obtener el mayor rendimiento de extracción de xilo-oligosacáridos se validaron a escala piloto en un reactor batch de 20 L. Los resultados mostraron que el hidrolizado obtenido a las condiciones de temperatura de 180°C y tiempo de reacción de 30 minutos alcanzó una concentración máxima de xilo-oligosacáridos de 10.714 g/L, así como una concentración máxima de oligómeros de glucosa de 6.461 g/L. El modelo cinético para la reacción de autohidrólisis permitió ajustar los parámetros que describen la producción de oligosacáridos, los cuales presentaron un ajuste (R^2) superior a 0.97 respecto a los valores experimentales.

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