Escuela de Ingeniería Química

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Análisis de la producción de hidrógeno electrolítico a partir de excedentes de electricidad en los horarios fuera de punta de carga en el Paraguay.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-06-14) Contreras Torres, Paola Andrea; Montes Páez, Erik Giovany; Galeano Espínola, Michel Osvaldo; Barajas Ferreira, Crisostomo; Kafarov, Viatcheslav
En este proyecto de investigación se analizaron las condiciones óptimas de operación de electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM) en el sistema Interconectado Nacional de Paraguay. Las condiciones de las densidades de corrientes, entre las más importantes, se evaluaron a partir de los resultados gráficos obtenidos producto de una simulación; dichos resultados permitieron determinar el comportamiento funcional de estos dispositivos en el contexto de la producción de hidrógeno electrolítico con base en los excedentes de potencia de la curva de carga. Una vez obtenidos los datos en la simulación se pudo determinar las condiciones de operación de las densidades de corriente más efectivas en términos de costo y producción de hidrógeno con el objeto de optimizar el sistema. Los resultados demostraron que, en los periodos diurnos de alta disponibilidad de electricidad excedente, se obtiene una densidad de corriente más baja (congruente con los rangos encontrados en la bibliografía) que oscila entre en un rango de 10 a 30 [kA/m2] para operar a unas condiciones adecuadas. Esta relación directa entre densidad de corriente y costos de producción del hidrógeno sugiere lo importante de optimizar la operación de electrolizadores en función de la disponibilidad de energía. Se concluyó que este tipo de proyectos representa una iniciativa pionera y un modelo para el desarrollo del hidrógeno como recurso energético en el Paraguay.
Aplicación de redes neuronales artificiales en la aparición de fallas en una unidad de destilación de petróleo
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-07) Acevedo Hernández, Juan Camilo; Ramírez Monsalve, David Stiven; Morales Medina, Giovanni; Barajas Ferreira, Crisostomo; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio
Este trabajo implementó un modelo computacional de redes neuronales artificiales en la predicción de fallas en la operación de una unidad de destilación de petróleo. Para el desarrollo de la red neuronal se utilizó el programa de uso libre Python. Una base de datos de operación para una unidad de destilación industrial fue recopilada durante una ventana de tiempo. Se realizó una depuración de la base de datos analizando valores atípicos y variables colineales; se analizaron los comportamientos de las variables no colineales en estado normal y en estado con fallas. Con los datos ya consolidados se realizó la codificación, el entrenamiento y la validación de diferentes estructuras de redes neuronales artificiales; se analizaron los comportamientos de cada red entrenada mediante el cálculo de los desempeños MSE y R2 para la selección de las arquitecturas de red neuronal artificial con mejores desempeños de detección y diagnóstico de fallas de la unidad. Según los resultados, la red de mejor desempeño fue la red neuronal entrenada para diagnóstico de fallos, con una arquitectura 15:12:1 para la cual se definió la función de activación tangente hiperbólica.
Caracterización de componentes provenientes de diferentes residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE)
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-15) Mantilla Moreno, Anasol; Guardiola Delgado, Luis Daniel; Viejo Abrante, Fernando; Rueda Reyes, Laura Marcela; Barajas Ferreira, Crisostomo; Kafarov, Viatcheslav
El modelo económico actual ha generado un gran problema ambiental a causa de la acumulación de residuos, el uso desmedido de plásticos y la falta de aprovechamiento de productos al final de su vida útil. Cada año se producen 50 millones de toneladas de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE), los cuales están compuestos en promedio por un 21% de plástico. Bajo el concepto producción y consumo responsable, la industrial de reciclado RAEE empieza a tener una mayor relevancia, tomando en cuenta el incremento del uso de tecnología en nuestras vidas. Con la finalidad de promover la producción y consumo responsable, en este trabajo se realizó un estudio de caracterización fisicoquímica y térmica para determinar las propiedades de componentes plásticos RAEE, permitiendo así aumentar su valor en el mercado del reciclaje. Inicialmente, se realizó la clasificación de los elementos mediante el uso de un sistema de separación simple y económico, después se validó su composición mediante el uso de espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). Posteriormente, se determinaron las propiedades térmicas mediante un análisis termogravimétrico (TGA), bajo la norma ASTM D3850; un análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC), bajo la norma ASTM D3418; y pruebas experimentales de punto de fusión. Finalmente, se realizaron pruebas de resistencia a reactivos químicos según la norma ASTM D543-21. A partir de las pruebas realizadas y la información obtenida, se confirmó que el protocolo de clasificación sirve para la identificación de plásticos RAEE, y en base a esta clasificación, se descartó uno de los 4 equipos seleccionados debido a la complejidad de sus materiales. Se determinó la composición de los componentes de cada RAEE (ABS, HIPS, PC) y se encontró uniformidad entre sus propiedades fisicoquímicas y térmicas. Como producto final de este proyecto, se creó una ficha técnica para cada uno de los materiales estudiados.
COMUNIDAD ENERGÉTICA A PARTIR DE RESIDUOS PLÁSTICOS: PREFACTIBILIDAD TÉCNICO-FINANCIERA PARA UN MUNICIPIO EN SANTANDER
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-23) Ortiz Cárdenas, Nicolás Hernando; Estupiñan Sarmiento, Fernando Enrique; Morales Medina, Giovanni; Barajas Ferreira, Crisostomo; Kafarov, Viatcheslav
El estudio analiza la viabilidad técnica y económica de implementar la pirólisis de residuos plásticos para generar energía eléctrica en la Vereda El Carrizal, Girón, Colombia. Se identifica que la presencia de PET en los residuos plásticos puede ser un desafío, debido a la eficiencia limitada en la separación y clasificación de residuos. A pesar de ellos, la planta propuesta podría generar 36,433 kW/día, abasteciendo a 2,838 hogares, incluyendo 875 de la comunidad objetivo, con un excedente del 69% para venta al municipio de Girón, cubriendo el 4% de su demanda energética residencial. El diseño preliminar contempla los equipos necesarios y las condiciones operativas para asegurar la producción de energía, destacando las medidas de seguridad y prevención. La prefactibilidad es positiva, con un LCOE de 236,23 COP/kWh, competitivo respecto a otras fuentes. La energía se vendería a 300 COP/kWh, resultando en un ROI de 195%, un VPN de 9,430 millones COP, una TIR del 52% y un WACC 13%. Se evaluaron variantes del proceso, encontrando que la rentabilidad se mantiene con un porcentaje de purga hasta el 20%. Los resultados avalan la viabilidad del proyecto, recomendando avanzar al análisis de factibilidad y considerar la venta de oxígeno como subproducto. La implementación de la pirólisis de residuos plásticos en esta comunidad energética muestra alta probabilidad de éxito, proporcionando una solución sostenible y económica para la generación de energía.
Diseño conceptual de un sistema de mezclado en línea para la carga directa de crudo a la unidad U-2100 de la Gerencia Refinería Barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-10) Osma Duarte, Miguel Roberto; González Carvallido, Enildo Nery; Morales Medina, Giovanni; Pacheco Acosta, Rosangela; Barajas Ferreira, Crisostomo; Godoy Ruíz, Carlos Augusto
La Gerencia Refinería de Barrancabermeja, GRB, presenta oportunidades en la disminución de inventarios de crudos en los tanques de alimentación a las unidades de destilación de crudos; el uso de estos inventarios incrementaría el margen de refinación y disminuiría impuestos anuales. Una alternativa para la eliminación de estos inventarios corresponde a la implementación de un esquema de carga directa a estas unidades. Sin embargo, la carga directa implica el diseño de líneas de conducción de crudo y de un mezclador estático en línea, así como la verificación del cumplimiento de la presión de succión mínima para la bomba de carga a las unidades. En este documento se expone un análisis conceptual que envuelve el diseño de la línea de carga directa, el cálculo de las caídas de presión y la simulación en Aspen Hysys de la alternativa de alimentación directa a la unidad de destilación U-2100. Para lo anterior, los datos históricos de carga con tanque de alimentación fueron recolectados y analizados; asimismo, una simulación en Aspen Hysys validó los resultados de los históricos. El diseño de la línea fue realizado según los valores máximos reportados por los históricos y por la aplicación de balances de masa, de energía mecánica y de ecuaciones semiempíricas para el mezclador estático. También, el diseño conceptual envolvió la proposición de dos lazos de control para la estabilidad de la alimentación por carga directa. Según los resultados, el mezclador estático para el sistema tipo KMS de 10” de diámetro nominal, debe tener una longitud de 100”. La alternativa de cargue directo a la U-2100 conlleva a que la presión de succión de la bomba P-2101, se encuentre por encima de los valores reportados en los datos históricos. Igualmente, los lazos de control propuestos conducen a que la simulación reporte estabilidad ante diferentes perturbaciones.
Diseño de un Objeto Virtual de Aprendizaje (OVA) Como Herramienta de Apoyo en Procesos de Enseñanza en el Tema de Reducción de la Huella de Carbono
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Alquichire Gómez, Juliana Marcela; Ayala Amaris, Maria Camila; Morales Medina, Giovanni; Barajas Ferreira, Crisostomo; Benavides Prada, Omar Andres
Proyecto de grado que tiene como objetivo diseñar un OVA como recurso tecnológico virtual para la enseñanza del tema de la Huella de Carbono a en estudiantes de ingeniería química con quienes se implementó y se evaluó en cuestiones como: apropiación del conocimiento, uso y pertinencia como recurso para el aprendizaje. Las motivaciones e intereses para realizar un proyecto de grado sobre esta temática surgen del hecho de que en la actualidad el mundo y la humanidad se enfrentan a fenómenos climáticos, el calentamiento global, el efecto de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). En este sentido la reducción de la huella de carbono es uno de los métodos para lograr metas ambientales propuestas en distintas cumbres mundiales: Rio de Janeiro, Tokio, París, entre otras. A nivel metodológico el proyecto es descriptivo, enfoque cualitativo y diseño de investigación aplicado. Se diseñó un OVA, que consta de cuatro (4) módulos: Introducción a la huella de carbono; normatividad y evolución histórica; medición de la huella de carbono y reducción de la huella de carbono. La evaluación del OVA reporta que es útil y pertinente para los propósitos del aprendizaje y construcción del conocimiento, la modificabilidad cognitiva y la integración de las TIC como recurso para el aprendizaje.
Diseño de un Objeto Virtual de Aprendizaje (OVA) dirigido a la Mejora de los Procesos de Enseñanza-Aprendizaje en el Tema de Integración Energética con el Método Pinch
(Universidad Industrial de Santander, 2024-12-17) Rivera Alonso, Diana Michell; Gallardo Gómez, Jose Miguel; Morales Medina, Giovanni; Barajas Ferreira, Crisostomo; Kafarov, Viatcheslav
El presente trabajo se centra en la creación de un Objeto Virtual de Aprendizaje (OVA) en una plataforma de uso libre, como Genially, enfocado en la integración energética de procesos industriales utilizando el método Pinch. La población objetivo está compuesta por los estudiantes de noveno semestre de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad Industrial de Santander, quienes cursan la asignatura “Análisis de Procesos”. El OVA se integra en un enfoque pedagógico híbrido que combina el uso de Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) para mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje. El OVA incorpora diferentes estrategias didácticas, incluyendo modalidades kinestésica, visual y auditiva, para ajustarse a las distintas formas de aprendizaje de los estudiantes. Su contenido está dividido en cuatro módulos, cada uno estructurado con un soporte teórico y actividades secuenciales evaluativas que abarcan: introducción teórica, aspectos técnicos, ejercicios y ejemplos prácticos del método Pinch. Tras implementarse, se evaluó la efectividad del OVA mediante un cuestionario basado en la escala Likert. Los resultados demostraron mejoras en la comprensión, retención de información y autonomía de los estudiantes, lo que también influyó positivamente en su motivación durante el curso. En conclusión, el desarrollo de este OVA centrado en la integración energética demostró ser una herramienta eficaz para optimizar la calidad del aprendizaje, al ofrecer una forma interactiva y dinámica de abordar los contenidos académicos.
ESTRATEGIA DE CONTROL FEEDBACK PARA UN REACTOR DE METANACIÓN: ANÁLISIS MEDIANTE SIMULACIÓN CON ASPEN HYSYS
(Universidad Industrial de Santander, 2025-01-30) Jimenez Aguirre, Eliana Paola; Morales Medina, Giovanni; Barajas Ferreira, Crisostomo; Kafarov, Viatcheslav
Descripción: El documento presenta un estudio sobre la implementación de una estrategia de control feedback para un reactor de metanación utilizando simulación en Aspen HYSYS. Este proceso convierte dióxido de carbono (CO₂) e hidrógeno (H₂) en metano (CH₄), contribuyendo al almacenamiento de energía renovable y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. La investigación aborda tres objetivos específicos: desarrollar un modelo base en estado estacionario, verificar las respuestas del sistema en lazo abierto ante perturbaciones y comparar el desempeño con y sin lazo de control feedback. El modelo base incluyó cuatro reactores PFR en serie, cada uno con intercambiadores de calor y separadores de agua, proporcionando condiciones iniciales que garantizaron una conversión acumulativa de hasta el 96 %. En simulación dinámica en lazo abierto, el sistema mostró tiempos de estabilización entre 80 y 325 minutos bajo perturbaciones como cambios en flujo, temperatura y relación H2/CO2, destacando la necesidad de un control activo para mejorar la estabilidad. El lazo de control feedback mejoró significativamente la estabilidad y la precisión del sistema, especialmente al manejar cambios en la entrada de reactivos. Sin embargo, en condiciones base, el tiempo de estabilización fue de 3836 minutos, evidenciando limitaciones en el diseño del lazo de control. Este análisis subrayó la importancia de optimizar las estrategias de control para equilibrar eficiencia, estabilidad y tiempos de respuesta. En conclusión, la simulación demostró la efectividad de un esquema de control feedback para estabilizar procesos exotérmicos como la metanación, mostrando su potencial para aplicaciones industriales en generación de combustibles sintéticos. Se recomienda ajustar los parámetros del lazo de control y realizar validaciones experimentales para mejorar aún más el desempeño del sistema.
Estudio de la viabilidad técnica de la cavitación en el tratamiento de aguas residuales para la empresa AC Ingeniería Virtual
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-22) Lemus Moreno, Laura Daniela; Granados Alba, María Isabel; Guerrero Amaya, Hernando; Álvarez Castro, Helver Crispiniano; Barajas Ferreira, Crisostomo; Laverde Cataño, Dionicio Antonio
AC Ingeniería Virtual, ubicada en Bucaramanga, Santander, se especializa en tecnología avanzada, incluyendo simulación computacional, visión e inteligencia artificial para procesos industriales. Recientemente, diseñó y construyó un reactor avanzado de cavitación hidrodinámica rotacional. Este reactor es una solución innovadora para el tratamiento de aguas residuales, ya que supera las limitaciones de los métodos convencionales de tratamiento terciario o avanzado. La cavitación hidrodinámica no requiere productos químicos adicionales y es más rápida. Esta tecnología tiene el potencial de ser aplicada en varios sectores industriales. Este trabajo de grado se centró en evaluar la viabilidad técnica de la cavitación en la desinfección de aguas residuales, centrándose en la bacteria Escherichia coli como indicador de contaminación, se realizó un diseño experimental para determinar la influencia del número de pasadas por el ARHCR y se realizaron pruebas experimentales utilizando agua simulada preparada con agua del grifo y contaminada con una cepa pura de Escherichia coli, en lugar de utilizar agua doméstica real. Los resultados demostraron una diferencia significativa en la reducción de la concentración de Escherichia coli al comparar 0 pasadas con 30, 45 y 60 pasadas por el ARHCR. A medida que se incrementaba el número de pasadas, se observó una disminución en la concentración de Escherichia coli. Finalmente, en base al análisis de datos obtenidos, se confirma que al aumentar el número de pasadas por el ARHCR se mejora la eficiencia del proceso de desinfección. En comparación con otras tecnologías, la cavitación hidrodinámica se destaca como la más efectiva debido a su alta eficiencia energética. Además, presenta costos operativos y de mantenimiento moderados. Es fácil de operar, no genera residuos, y su tiempo de proceso varía de minutos a horas, lo que la convierte en la opción más eficiente y viable para la desinfección de aguas residuales.
Evaluación de la confiabilidad del Aeroenfriador E-2951 y alternativas para mejorar su eficiencia
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-08) Herazo Payares, Janio; Guerrero Amaya, Hernando; López Giraldo, Luís Javier; Barajas Ferreira, Crisostomo; Martínez Rey, Ramiro
En este trabajo de investigación se evaluó la confiabilidad y la eficiencia del sistema aeroenfriador SE-2951 de la Planta de Servicios Industriales de Ecopetrol S. A., el cual había sido clasificado como un equipo “mal actor” por sus frecuentes roturas de tubos y consecuentes pérdidas de condensado que es un recurso extraordinariamente valioso en la industria por su contenido energético. La evaluación de la confiabilidad del sistema se realizó a través de un Análisis de Causa Raíz de la metodología de Eliminación de Defectos del sistema de Gestión de Integridad de Activos que permitió identificar una serie de fenómenos presentes en el proceso de condensación que atacan la integridad de los tubos del aeroenfriador si no se controlan, y la evaluación de la eficiencia se realizó a través del método de efectividad NTU el cual es la relación entre la tasa de transferencia de calor real y la tasa de transferencia de calor máxima posible de un intercambiador de calor. El método se basa en un parámetro adimensional llamado efectividad de transferencia de calor que es una opción cuando se desconocen las temperaturas de salida de los fluidos y existe la dificultad de determinarse a partir de balances de energía. El resultado de esta investigación puede ser un soporte para la toma de decisiones sobre el activo, para actualizar la estrategia de mantenimiento y desde el punto de vista del proceso, para hacer cambios en los procedimientos y forma de operar que contribuyan al objetivo global de la compañía, dado que está implicado en ello la capacidad de mantener la operación del sumidero del ciclo termodinámico del vapor, lo cual afecta directamente los costos de operación, el margen de refinación y la reducción de la huella de carbono.
Evaluación de la estabilidad y Compatibilidad de los crudos componentes de la carga a la unidad 150 de la Gerencia Refinería Barrancabermeja de Ecopetrol S.A
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-08) Gutiérrez Game, Carlos Andres; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso; Barajas Ferreira, Crisostomo; Morales Medina, Giovanni
La Gerencia Refinería Barrancabermeja de Ecopetrol S.A busca constantemente el mejoramiento continuo de sus procesos, como parte de esto se dio inicio a este programa académico en convenio con la Universidad Industrial de Santander UIS, desarrollándose este proyecto que propone mejorar la calidad de la carga de crudo a la unidad 150. Esto se logra a través de una evaluación de la estabilidad y compatibilidad de los crudos componentes, caracterizando de manera individual cada uno de los crudos provenientes de la estación Monterrey y Cusiana que posteriormente llegan a la refinería por oleoducto como una sola mezcla para la unidad de destilación 150. Se realizaron los análisis de laboratorio como un Assay tipo II. obteniéndose información valiosa de la calidad de los crudos componentes de la carga con la cual se definieron aspectos relevantes derivados de esta caracterización. De esta manera se encontraron los crudos que presentan desviaciones a las características parafínicas que deben tener los crudos que llegan a esta unidad. Luego utilizando la información obtenida del Assay se ingresaron los resultados al programa Aspen Hysys, con el objetivo de proponer una mezcla que reúna las mejores características de un crudo obteniéndose tres posibles mezclas que coinciden en el aumento del rendimiento de destilados medios y reducción de fondos aprovechando de mejor manera la carga de la unidad 150.
Evaluación de la factibilidad técnica de la implementación de una corriente de plástico de baja y alta densidad reciclado en el proceso productivo de polietileno virgen en las plantas de la refinería de Barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Soledad Abella, Cesar Augusto; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Padilla Cadena, Edgar José; Barajas Ferreira, Crisostomo; Baldovino Medrano, Victor Gabriel
En este proyecto se realizó la evaluación técnica para la implementación de una corriente de plástico reciclado a la producción de polietileno virgen en las plantas de la refinería de Barrancabermeja. El proyecto inicia con la evaluación de los tipos de plástico objetivo, los cuales son polietileno de alta y baja densidad, encontrados en diferentes recipientes de uso diario en el mercado y bolsas de un solo uso para empaques de alimentos. Esta evaluación se realiza en el laboratorio de calidad de la refinería. Se evalúan los siguientes parámetros de calidad: análisis de M.I, densidad, color, contenido de ceniza, entre otros; todas estas pruebas se realizan siguiendo los estándares ASTM para polietileno. Se analiza la materia prima idónea a utilizar. Esta materia prima no debe causar reducción en la composición y propiedades del polietileno virgen. Se identifica el porcentaje máximo a utilizar de los diferentes reciclados, variando desde un 10 hasta un 50% máximo en peso. Se evalúa el tipo de proceso post - consumo que estas materias primas deben tener para ser homogenizadas con la corriente de proceso. Se identifican los puntos de suministro y la capacidad de este reciclaje dentro de la ciudad y región. Se identifica la forma de evaluar satisfactoriamente la mezcla comparando los precios del reciclaje y del producto virgen, para encontrar la viabilidad económica de la nueva resina verde. Con esta nueva resina se participará en el mercado nacional y representará el compromiso de la empresa con el entorno y el medio ambiente.
Evaluación del impacto de un sistema de reducción de impurezas en la demanda química de oxígeno (DQO) y la concentración de cloruros en los efluentes de la planta de beneficio Palmas del Cesar S.A
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-26) Jerez Bedoya, Henry Leonardo; Sandoval Correa, Andrea Paola; Tovar Romero, David Santiago; Viejo Abrante, Fernando; Barajas Ferreira, Crisostomo
El objetivo del estudio fue evaluar el impacto de un sistema de reducción de impurezas (SRI) en la demanda química de oxígeno (DQO) y la concentración de cloruros en los efluentes de la planta de beneficio Palmas del Cesar. Para ello, se plantearon dos tratamientos experimentales: el tratamiento 1, que no empleó el SRI, y el tratamiento 2, que incorporó este sistema. Las muestras se tomaron de los efluentes de la planta extractora Palmas del Cesar S.A., y se realizaron determinaciones empleando los métodos SM-5220 C para DQO y argentométrico para cloruros, garantizando precisión y reproducibilidad. El análisis estadístico se llevó a cabo con el software RStudio, utilizando diagramas de caja y bigotes para visualizar las diferencias entre los tratamientos. Los resultados mostraron una disminución del 10,07% en la DQO, con promedios que pasaron de 82501 mg O₂/L en el tratamiento 1 a 74193 mg O₂/L en el tratamiento 2. Así mismo, se observó una reducción del 8,93% en la concentración promedio de cloruros, que pasó de 2038,10 mg Cl-/L en el tratamiento 1 a 1856 mg Cl-/L en el tratamiento 2. Estas reducciones evidencian el impacto positivo del SRI en la mejora de la calidad de los efluentes. En conclusión, la implementación del SRI contribuyó significativamente a disminuir los cloruros y la carga orgánica, facilitando su remoción en los sistemas de tratamiento posteriores antes del vertimiento a fuentes hídricas y cumpliendo con los requisitos establecidos en la Resolución 0631 de 2015. Esto confirma su viabilidad como una alternativa económica y eficiente para optimizar la gestión ambiental en plantas extractoras de aceite de palma.
Factibilidad técnica y económica para recuperar la corriente de cima de la T-1111 A de la unidad de tratamiento nafténico U-1110 del Departamento de Parafinas y Fenol en la Gerencia Refinería de Barrancabermeja.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-04) Pico Jiménez, Ludwing Arturo; Martínez Rey, Ramiro; Barajas Ferreira, Crisostomo; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso
En el presente trabajo, se plantea un estudio en la búsqueda de mejores alternativas para recuperar la corriente de cima de la torre despojadora al vacío (T-1111 A) utilizada en la U-1110 (Tratamientos con hidrógeno) del Departamento de Parafinas y Fenol. Para llevar a cabo esto se comienza con la evaluación de las diferentes corridas realizadas en la unidad de proceso, la cual opera bajo la filosofía de HDA (hidrodearomatización), que busca mejorar el índice de viscosidad en las bases parafínicas. Luego, utilizando métodos de muestreo y analizando los resultados del laboratorio se busca a nivel de refinería alternativas las cuales nos permitan utilizar esta corriente, y no enviar más este producto hacia gasóleo. Con las características encontradas en el producto de cima de la T-1111 A, se pueden utilizar para aumentar el volumen del ACPM hidrotratado pesado almacenado en la casa bombas N°2, al igual un aumento en la producción de medios a nivel de la refinería de Barrancabermeja.
Implementación de un sistema para la obtención de agua desmineralizada para el laboratorio 210 PTG UIS.
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-04) Lancheros Benítez, Stiven Mauricio; Franco Castro, Cristian Fernando; Muvdi Nova, Carlos Jesús; González Téllez, Juan Carlos; Barajas Ferreira, Crisostomo; Mendoza, Jesús Manuel
Con este Trabajo de grado se puso en marcha un sistema para la obtención de agua desmineralizada, que proporcione flexibilidad e independencia a los procesos que se desarrollan al interior del laboratorio. Dicho sistema de desmineralización de agua está fundamentado en resinas de intercambio iónico instaladas dentro de carcasas existentes en el laboratorio 210 del EDI PTG UIS. El agua obtenida se evaluó en base a la norma establecida por la American Society for Testing and Materials (ASTM). Se realizó un inventario de elementos disponibles para el sistema en el cual se detectó la necesidad de una válvula para la entrada de agua y la instalación de un filtro antes del sistema de desmineralización. Se determinó que las resinas al interior de las carcasas se encontraban en buenas condiciones para ser usadas; también se establecieron soluciones de NaOH al 4% p/p como regenerante para la resina catiónica y de HCl al 6% p/p para la resina aniónica. Además, se fijaron condiciones de operación después de una serie de pruebas; dichas condiciones son: presión de 12 psi y un caudal de salida de 1,72 L/min para un tiempo de funcionamiento aproximado de 7 min en el cual se logra obtener un agua con conductividad de 3 µS/cm, turbidez de 0,1 NTU y un pH de 7,2 dando así un agua tipo IV según la norma de la ASTM.
Influencia de las variables de operación sobre el índice de reactividad del clinker en la planta Rioclaro Cementos Argos S.A.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-20) Ávila Guerrero, Juan David; Pedraza Avella, Julio Andrés; Sotelo Lopéz, David Julián; Barajas Ferreira, Crisostomo; Laverde Cataño, Dionicio Antonio
El presente trabajo de grado tuvo como objetivo analizar la influencia de las variables de operación del proceso sobre el índice de reactividad del clinker (IRC) en la Planta de Cementos Argos S.A. Rioclaro. Para ello, se tomaron muestras del clinker, registrando las 13 variables de operación: temperatura de entrada al horno (TE), temperatura aire secundario (TS), temperatura del calcinador (TC), presión aire primario (PAP), presión aire terciario (PAT), presión soplador horno (PSH), presión soplador calcinador (PSC), presión de la cama de enfriador (PCE), temperatura de la salida de gases downcomer (TSD), temperatura de la salida de gases aire de exceso (TSG), alimentación del horno (ALH), velocidad del horno (VH) y oxígeno en cámara (OX). Las muestras se observaron por microscopia óptica y se analizó su morfología microestructural con el fin de determinar el IRC, de acuerdo con el protocolo de la planta. Durante los seis (6) meses de la práctica empresarial se analizaron 37 muestras, obteniéndose valores de IRC entre 0,849 y 0,597. Posteriormente, se realizó un análisis de regresión lineal múltiple con el fin de desarrollar un modelo para correlacionar las variables de operación con el IRC. Para ello se normalizaron los datos recolectados y se eliminaron las variables menos significativas estadísticamente (Valor-P > 0.05) así como los datos atípicos (valores estudentizados > 2). El modelo con mejor ajuste (𝑅^2 = 0,853) se obtuvo considerando 7 variables de operación (TE, PAP, PSH, PSC, PCE, ALH, VH) y eliminado 11 datos atípicos. No obstante, teniendo en cuenta la relevancia fisicoquímica de TC en el proceso de producción de clinker, se decidió incluir esta variable en el modelo. Esto condujo a un mejor ajuste (𝑅^2 = 0,971) pero implico la eliminación de 16 datos atípicos.
Propuesta empresarial para la elaboración y distribución de aceite de coco para uso cosmético en el área metropolitana de Bucaramanga.
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-07) Zipagauta Díaz, Jhon Alejandro; Pérez Martínez, Wilfer Leandro; Morales Medina, Giovanni; Kafarov, Viatcheslav; Barajas Ferreira, Crisostomo
SantaCocco representa una oportunidad empresarial innovadora en Bucaramanga para la producción y comercialización de aceite de coco destinado a la cosmética natural, respondiendo a una creciente demanda de ingredientes ecológicos y amigables con la piel, gracias a su alto contenido en ácidos grasos y vitamina E, diferenciándose así de otros ingredientes en la cosmética natural. Además, la producción genera subproductos 100% biodegradables aprovechables en la agricultura. El perfil de consumidor en Bucaramanga que valora los productos naturales y ecológicos, lo que crea una oportunidad para posicionar a SantaCocco en un sector en crecimiento. PESTEL y las fuerzas de Porter revelan factores favorables para la expansión de SantaCocco en el mercado de cosméticos. La empresa proyecta ingresos de $1,600 millones en el primer año y un crecimiento anual del 5%. SantaCocco emplea un proceso de extracción en frío para conservar la pureza y calidad del producto. Con una planta diseñada para alcanzar una producción anual de 25,008 litros en el quinto año, la empresa optimiza su operación a través de un flujo eficiente y turnos organizados. Los costos técnicos incluyen equipo especializado y personal capacitado, lo cual asegura una producción constante y rentable. muestra una TIR del 24,13%, y un VPN de $3.020.536.701,44 COP.
Prueba industrial de tratamiento con dioxido de cloro para validar su aplicacion como solucion transitoria para el cumplimiento de la resolcuion 631 de 2015 en los parametros con brecha de calidad en el efluente de PTAR al rio Magdalena.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-04) Suárez González, William Javier; López Giraldo, Luis Javier; Barajas Ferreira, Crisostomo; Castro Molano, Liliana del Pilar
El trabajo desarrollado en este proyecto, se enfoca el apasionamiento que tengo por la parte ambiental. He tenido el privilegio de trabajar por mas de 15 años en la coordinación de tratamientos Ambientales de la Refinería en Barrancabermeja. De antemano soy conocedor del gran impacto que podemos causar a toda la biota acuática y a toda la población que vive a las riveras del RIO MAGDALENA. Por eso nos centramos en disminuir las brechas existentes para alcanzar los parámetros de control exigidos por la resolución 631 del 2015, especialmente en dos parámetros que son el Fenol y la DQO. Mediante las pruebas e implementación de una nueva tecnología patentada por NALCO S.A. que es la empresa que esta encargada del suministro de los insumos químicos de Barrancabermeja, para el tratamiento del agua residual de la refinería antes de ser vertida al RIO MAGDALENA. Para lograr este cierre de brechas trabajamos en conjunto con el personal de NALCO y pudimos establecer con datos reales cuales son las limitantes que encontramos en el proceso para establecer las acciones correctivas y así garantizar un vertimiento de agua cumpliendo todos los parámetros establecidos por la ley. Después del desarrollo de las pruebas hemos obtenido un porcentaje de remoción de Fenol cercano al 95 % y en la DQO un porcentaje cercano al 90 %. Por último, tenemos la satisfacción del deber cumplido ya que estamos siendo ambientalmente sostenibles, garantizando a las generaciones futuras, la dicha y el privilegio de poder gozar del RIO MAGDALENA y de sus frutos. La producción debe ir de la mano con el medio ambiente.
Puesta en Marcha y Evaluación de una Unidad Piloto de Gasificación Tipo Downdraft Utilizando Cacota de Cacao.
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-13) Coral Villota, Luis Manuel; Cortés Franco, Paula Alejandra; Nabarlatz, Débora Alcida; Vecino Mantilla, Juan Sebastián; Peñuela Carrillo, Laura Patricia; Barajas Ferreira, Crisostomo; Lambis Benítez, Luis Enrique
En Colombia se producen alrededor de 69 mil toneladas de cacao al año, siendo la cáscara de cacao un residuo agrícola que representa entre el 52 y 70% del peso húmedo del fruto, por lo que se ve la necesidad de utilizar una tecnología atractiva para la conversión de residuos agrícolas a productos con mayor valor agregado. Este proyecto de investigación tiene como objetivo evaluar el funcionamiento de la unidad piloto de gasificación tipo downdraft utilizando cacota de cacao, (CLON FEC-2). Se realizó el acondicionamiento de la materia prima, garantizando un tamaño de partícula entre 4,75-9,45 mm y una humedad del 6,64% (g de agua/g de biomasa), con la finalidad de evaluar su funcionamiento con respecto a la relación de equivalencia (ER), utilizando aire como agente gasificante. Durante la puesta en marcha se establecieron los protocolos de operación y seguridad del equipo para verificar el correcto funcionamiento de la unidad piloto y así garantizar la reproducibilidad de las pruebas. Los estudios se llevaron a cabo utilizando tres niveles de ER (0,15-0,22-0,29), y se obtuvo que, al incrementar la ER, la temperatura en la zona de combustión pasó de 628 a 717°C, mostrando también un incremento en la fracción molar de H2 y CO de 9,12-12,22% y 7,34-10,76% en el syngas, respectivamente. Para valores de ER igual a 0,22 y 0,29, se obtienen tiempos de operación alrededor de los 45 minutos y se genera un syngas con un poder calorífico inferior (LHV) igual a 4,23 y 3,84 𝑀𝐽/𝑁𝑚3, respectivamente, en cambio, para el valor de ER igual a 0,15, se encuentra un LHV menor igual a 3,58 𝑀𝐽/𝑁𝑚3, una relación H2/CO, igual a 1,26 y un tiempo de operación alrededor de los 80 minutos. A partir de los resultados obtenidos, la cáscara de cacao demuestra un alto potencial para ser utilizada como biocombustible sólido en procesos de gasificación.
REMOCIÓN DE ANIONES DE NITRATO Y FOSFATO PRESENTES EN LAS AGUAS RESIDUALES PROVENIENTES DEL SECTOR AGRÍCOLA POR ADSORCIÓN REVISIÓN SISTEMÁTICA
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-15) Quevedo Lozano, Mario; Villa Lobo, Frank; Duarte Duarte, Diana Paola; Viejo Abrante, Fernando; Sánchez Torres, Viviana; Barajas Ferreira, Crisostomo
Resumen Debido al elevado crecimiento poblacional y demanda de alimento, el uso de fertilizantes en 2019 fue 4 veces la cantidad usada en 1960. El uso excesivo de estas sustancias, ricas en nitratos y fosfatos, causan eutrofización, fenómeno que genera el crecimiento descontrolado de algas acuáticas, resultando en hipoxia en los cuerpos hídricos. Entre los tratamientos que existen para remover estos nutrientes, se destaca la adsorción, por tener altos porcentajes de remoción, ser económico y de fácil control. En este trabajo los autores siguieron el protocolo PRISMA para realizar una revisión sistemática de literatura, publicada entre 2016 y 2021, sobre la adsorción de nitrato y fosfato en aguas residuales agrícolas. Entre los principales hallazgos se destacan que: 1) la mayoría de materiales tienen matrices basadas en estructuras carbonosas, poliméricas u óxidos/hidróxidos de metales; 2) en algunos casos su fuente puede ser económica y tener métodos de síntesis relativamente sencillos 3) poseen alta área superficial y pueden ser modificados con fases activas metálicas y orgánicas que mejoran sus propiedades adsorbentes; 4) las variables operativas son temperatura, pH del medio, concentraciones iniciales de adsorbato, iones competencia y dosis de adsorbente y 5) los mecanismos más comunes de adsorción son la interacción electrostática entre aniones y grupos protonados en la superficie del material, y la interacción química por intercambio de ligandos y enlaces químicos. Finalmente, este trabajo permitió identificar tendencias, aspectos claves y desafíos futuros relacionados con los materiales actualmente usados para la adsorción de nitratos y fosfatos en aguas residuales del sector agrícola.

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