Doctorado en Ingeniería Química

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Browsing Doctorado en Ingeniería Química by browse.metadata.evaluator "Barrera Zapata, Rolando"

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    Desarrollo de un proceso para el aprovechamiento integral de microalgas para la obtención de biocombustibles
    (Universidad Industrial de Santander, 2012) Sánchez Tuirán, Eduardo Luis; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; El-Halwagi, Mahmoud; Acevedo Duarte, Leonardo; Barrera Zapata, Rolando; Nabarlatz, Débora Alcida
    Norteamérica debido a que no hay realmente un balance neutro de CO2 y su producción se basa en la utilización de materia prima que normalmente sería destinada a la alimentación. Para lograr implementar el proceso de producción de biodiesel a escala industrial y que sea competitiva con el diesel de petróleo es necesario encontrar materias primas que posean mayores rendimientos de producción de aceite que los cultivos tradicionales de oleaginosas. En el panorama de las materias primas aparecen con fuerza las microalgas. Debido a la novedad de estos cultivos alternativos, no existen aún esquemas integrados de aprovechamiento para la obtención de biocombustibles. Es por eso que el desarrollo de estos procesos a través de la aplicación de los principios de la Ingeniería Química en diversas áreas permitirá obtener un diseño novedoso de aprovechamiento total de biomasa de microalga que permita la producción de biocombustibles de manera sostenible y eficiente. Teniendo en cuenta lo anterior, en esta investigación fue desarrollado un análisis para el diseño de un proceso integrado de aprovechamiento de microalgas en la producción conjunta de biocombustibles basado en principios de síntesis e integración de procesos. El Capítulo I describe de manera conceptual los principales aspectos del procesamiento y utilización de microalgas basado en esquemas de biorefinería. El Capítulo II está dedicado a la descripción del modelamiento y validación de las propiedades fisicoquímicas de los componentes y de las rutas seleccionadas usando Aspen Plus™. El Capítulo III describe los análisis realizados a los casos de estudios evaluados y su comparación. Posteriormente en el Capítulo IV se describen las propuestas de integración energética a los casos de estudio analizados. Finalmente, en el Capítulo V se describen las alternativas de producción propuestas con base en los análisis realizados.
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    Modelamiento del sistema reformado de bioetanol a hidrógeno - pila de combustible para la generación de energía eléctrica
    (Universidad Industrial de Santander, 2012) Hernández Bello, Liliana Cristina; Kafarov, Viatcheslav Victorovich; González Suárez, Erenio; Acevedo Duarte, Leonardo; Martínez Rey, Ramiro; Gauthier, Gilles Henri; Barrera Zapata, Rolando
    En el trabajo de investigación que se describe a continuación se elaboró un nuevo modelo cinético para el proceso de reformado de bioetanol con vapor donde se incluyen dos de sus principales intermedios estables de reacción: acetaldehído y acetona para, con base en este modelo, evaluar la importancia relativa de dichos componentes en el diseño integrado de un sistema que usa pilas de combustible de óxido sólido en la generación de energía eléctrica. Este objetivo se llevó a cabo mediante una selección inicial de un catalizador activo, estable y selectivo a hidrógeno con fase activa basada en un metal no noble, cuyo desempeño se evaluó experimentalmente a diferentes condiciones de temperatura, relación de alimento agua: etanol y tiempo espacial y, sobre el que se configuró del mecanismo de reacción considerando: las propiedades exhibidas tanto por la fase activa como por el soporte del catalizador, la intervención explícita de especies agua y/o sus derivados y la presencia de intermedios estables de reacción observados durante la experimentación. Posteriormente, se construyó un modelo cinético tipo LH-HW haciendo la respectiva presunción de la(s) etapa(s) controlante(s), calculando las constantes de equilibrio necesarias y elaborando el correspondiente ajuste de parámetros cinéticos y de adsorción. El conjunto de ecuaciones algebraicas obtenido, se validó para un banco de condiciones experimentales adicionales a las usadas durante su elaboración. Finalmente, se evaluó el desempeño del sistema, haciendo una comparación tanto bajo condiciones termodinámicas como cinéticas, en la etapa de reformado, previa definición del tipo de reactor, junto con algunas de sus dimensiones, así como la síntesis de un diagrama de flujo para el proceso, encontrándose que la presencia de intermedios estables de reacción en la etapa de reformado afecta significativamente las decisiones de diseño del proceso completo.