Escuela de Ingeniería Química

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A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús; Maugé, Françoise; Moreno Lopera, Jorge Andrés; Maradei García, María Paola; Viejo Abrante, Fernando; Mejía Ospino, Enrique
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
Accion de aditivos inhibidores en el proceso de envejecimiento de fracciones pesadas del petroleo
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Puello Mendez, Juliana; Afanasieva, Natalia Nicolaevna; Alvarez Cifuentes, Mario
La calidad de un asfalto comprende la combinación de las propiedades más importantes requeridas para un desempeño óptimo durante su vida útil y que tenga poca tendencia a los cambios o al deterioro. Las especificaciones industriales sólo proporcionan información sobre algunas características del asfalto, y no definen completamente la durabilidad. Debido a esto se ha despertado un interés creciente por los estudios que generen un conocimiento más preciso sobre los sucesos que tienen lugar a nivel molecular de estas fracciones pesadas del petróleo. Entre los principales objetivos que se persiguen con la modificación de los asfaltos con aditivos inhibidores está la disminución de la susceptibilidad térmica y el aumento de la durabilidad, o el mejoramiento de su resistencia al envejecimiento con el tiempo. Este proyecto de investigación comprende el modo de selección y evaluación de cuatro aditivos diferentes escogidos y su efecto como modificadores de las propiedades de tres asfaltos industriales para pavimentos (provenientes del Complejo Industrial de Barrancabermeja, refinería de Cartagena y planta de Apiay). Se profundizó el entendimiento del comportamiento de estos materiales mediante ensayos de envejecimiento acelerado de los asfaltos puros y modificados con cada uno de los aditivos en porcentajes crecientes y con base en el cambio de las propiedades fisicoquímicas y parámetros estructurales. Las técnicas instrumentales utilizadas para detectar cambios en los parámetros estructurales fueron cromatografía líquida en columna empacada, espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear de 1H y 13C. Finalmente, se siguió el procedimiento Marshall para diseño de mezclas asfálticas densas en caliente, con el fin de determinar aspectos relacionados con el uso de asfaltos modificados en la construcción de pavimentos, tales como condiciones d
Actualización de la matriz de control avanzado de la torre t-201 a diferentes mezclas de crudo en la unidad u-200 de la gerencia refinería de Barrancabermeja mediante simulación dinámica
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Sanchez Ramirez, Roberto; Muvdi Nova, Carlos Jesus; Rodriguez Carrillo, Luis Andres
La actualización de un sistema de control avanzado a través de test en operación representa una tarea compleja y dispendiosa para el negocio de la refinación. En el siguiente trabajo se proponen tres matrices con sus respectivos modelos a través de simulación dinámica. El desarrollo del documento parte de una adaptación y modelado de la torre T-201 en estado estacionario utilizando Aspen Hysys 9.0® en donde se evalúan diferentes escenarios y se realiza un estudio predictivo de puntos de operación dentro de un periodo de estudio. Posteriormente, se realizó la transición del estado estable al estado dinámico utilizando la sintonía actual en planta y se evaluaron tres dinámicas, que componen la dinámica con la carga actual de gravedad API 24, una carga de gravedad API °21 y finalmente una carga con API °28. Con las tres dietas se propuso tres matrices para el Control Dinámico Matricial y sus modelos a partir de los controladores clásicos PID.
Adicion de carbon mineral alquilado como modificador de asfaltos
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Londono Gayon, Lia Lorena; Pulido Florez, Jorge Enrique
Debido a los problemas actuales en la infraestructura vial causados por deficiencia en la capa asfáltica, como ahuellamiento a alta temperatura, fisuramiento por fatiga y desprendimiento de material pétreo; se propuso estudiar la adición de carbón mineral como agente de refuerzo mecánico y a la vez, mediante la modificación de éste, como mejorador químico de las propiedades de los asfaltos. Se seleccionaron dos tipos de carbón, B y C, que se modificaron por reacciones de alquilación y se adicionaron al asfalto Apiay para evaluar las propiedades fisicoquímicas y determinar un porcentaje óptimo para al análisis químico y reológico del asfalto modificado. La evaluación química se hizo mediante análisis infrarrojo (FTIR), análisis elemental y difracción de rayos X (DRX). La evaluación reológica se hizo en los reómetros de corte dinámico y flexión de viga. La modificación de asfaltos con carbón retarda el proceso de envejecimiento ya que el crecimiento del grupo sulfóxido, medido por FTIR, es menor comparado con el asfalto Apiay. De acuerdo con los resultados del análisis instrumental, se determinó que la estructura de los asfaltos modificados con carbón tiene menor aromaticidad y es menos condensada. El peso molecular de los asfaltenos, fue menor para los que provenían de asfaltos modificados con carbón. La estructura coloidal de los asfaltos, se hace más rígida con el carbón B y de mayor fluidez con el carbón C. Los asfaltos modificados con carbón son más duros y rígidos que el asfalto Apiay. El valor de los módulos dinámicos aumenta y, de acuerdo con los resultados, se puede concluir que tienen mejores propiedades de resistencia al ahuellamiento. Adicional a esto, dichos asfaltos tienen mayor capacidad de relajar los esfuerzos que el asfalto Apiay; y por tanto, tienen mejor resistencia a la fatiga.
Ajuste de un modelo matemático para la estimación de la permeabilidad en rocas de facies finas de tipo shale gas
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Serrano Rivera, Rossy Jacqueline; Stashenko, Elena E.; Martínez Morales, Jairo René; Marquez Romero, Robert Emilio
En reservorios de gas no convencionales, los fenómenos de difusión y desorción de gas en los depósitos de Shale gas son importantes para la estimación de la permeabilidad de las rocas, debido a sus condiciones de porosidad heterogénea y discontinua, la cual esta correlacionada con los coeficientes de difusión y desorción de gas. El objetivo de esta investigación fue ajustar un modelo matemático para estimar la permeabilidad en rocas de facies finas tipo Shale gas a partir de datos reales de desorción y difusión de gas. Inicialmente, se seleccionó un modelo de base que fue modificado y ajustado para incluir un coeficiente de desorción estimado a partir de datos experimentales de desorción de gas, que relaciona la fracción de gas que desorbe la roca a lo largo del tiempo. Para realizar los cálculos, se utilizó la programación en Excel® y Scilab®, donde el rango de permeabilidad estimado con el modelo fue de: 0.25 a 8000 nano Darcy, para todas las profundidades (28 en total 15 inicialmente para probar el modelo y 13 después para verificar el modelo) que están dentro del rango de permeabilidad estimada experimentalmente a lo largo del pozo estimada con el equipo SMP-200 que fue de: 0.00039 a 810000 nano Darcy. Los valores de permeabilidad obtenidos con el modelo ajustado estuvieron dentro del rango de los datos reportados en la literatura y los obtenidos experimentalmente, siendo más consistentes que los estimados experimentalmente. Además, la permeabilidad estimada con el modelo representa las condiciones de la roca, ya que fue posible correlacionar la permeabilidad con algunas variables geoquímicas en la composición de la roca y el gas. Estos han sido reportados previamente por diferentes autores.
Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela; Quintero Silva, Mabel Juliana
El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *
Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela; Quintero Silva, Mabel Juliana
El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *
Alternativas de reuso de aguas industriales de la ptar de la gerencia refineria barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ardila Jimenez, Yeferson; Escalante Hernández, Humberto
La planta de Tratamiento de aguas residuales de la Gerencia Refinería Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. es la encargada de realizar el tratamiento de todas las aguas residuales entre las cuales tenemos aguas agrias, aceitosas, acidas. Con el objetivo de poder analizar las mejores alternativas para el reúso de las aguas residuales de acuerdo a sus diferentes fuentes, ya que vienen con tratamiento y pueden ser reutilizadas para otros procesos sin necesidad de ser tratadas nuevamente. Por lo cual a través de este trabajo de aplicación se realizó una investigación de las mejores alternativas necesarias para el reúso de las aguas residuales en los diferentes procesos los cuales disminuye el vertimiento y realizando tratamiento terciario logrando cumplir con los parámetros que son regidos bajo la resolución 631 de 15 de marzo de 2015. La planta de Tratamiento de aguas residuales de la Gerencia Refinería Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. es la encargada de realizar el tratamiento de todas las aguas residuales entre las cuales tenemos aguas agrias, aceitosas, acidas. Con el objetivo de poder analizar las mejores alternativas para el reúso de las aguas residuales de acuerdo a sus diferentes fuentes, ya que vienen con tratamiento y pueden ser reutilizadas para otros procesos sin necesidad de ser tratadas nuevamente. * Trabajo de Maestría ** Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Maestría en Ingeniería Química Director: M. Sc. Humberto Escalante
Análisis cinético multiescala de la vía de desulfuración directa del dibenzotiofeno en la fase modelo CoMoS
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-19) Ariza Gómez, Michael Leonardo; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Hess, Franziska; Morales Valencia, Édgar Mauricio; Mejía Ospino, Enrique; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio
La reacción de hidrodesulfuración (HDS) de moléculas como el dibenzotiofeno (DBT) es un elemento clave para reducir las emisiones de gases tóxicos. Generalmente, estas reacciones se llevan a cabo con un catalizador de disulfuro de molibdeno promovido por cobalto o níquel, lo que permite una mejor actividad catalítica del sistema. En general, se realizan experimentos y cálculos teóricos para comprender el fenómeno de la reacción de hidrodesulfuración, sin embargo, la dinámica del proceso se descuida y no se considera hasta la fecha. Hemos implementado diferentes metodologías para tener una noción de la evolución temporal de las especies en HDS. En este trabajo, realizamos un estudio teórico sobre la ruta de desulfuración directa del dibenzotiofeno en vacantes de azufre pertenecientes a la fase activa del modelo CoMoS. Usamos cálculos DFT estáticos para comprender el estado electrónico del sistema, luego estimamos las propiedades termodinámicas en condiciones de operación para estudiar el efecto de las contribuciones de la entropía y la entalpía de la reacción. Luego, desarrollamos un modelo microcinético (MK) que permite comprender la interacción de todos los pasos elementales. Finalmente, realizamos simulaciones cinéticas de Monte Carlo (KMC) para conocer la distribución espacial y la frecuencia con la que ocurren las reacciones en el borde de CoMoS. En conjunto, estos hallazgos sugieren que: i) la monohidrogenación de la molécula dibenzotiofeno es el paso limitante de velocidad en la reacción para cualquier tipo de técnica utilizada en este estudio, lo cual fue verificado por medio de un grado de control de velocidad; ii) considerar adsorber hidrógeno molecular en el plano de la reacción, ayudo a comprender las altas condiciones de presión y temperatura que requieren las refinerías para remover estos heteroátomos de azufre iii) el escalado que se realizó en estudio, permitió comprobar que mediante la implementación exclusiva de los calculos teóricos es posible describir la tendencia de los datos experimentales.
Análisis comparativo de los impactos ambientales potenciales generados por la planta de producción de azufre en la refinería de Barrancabermeja - estado actual versus inclusión de la unidad tgtu
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Correa Quintana, Edgar Alfonso; Acevedo Pabon, Paola Andrea
El siguiente trabajo, presenta los beneficios ambientales de implementar una moderna propuesta tecnológica (TGTU) para el mejoramiento del proceso Claus de recobro de azufre y reducción de las emisiones de SO2 en la refinería colombiana de Barrancabermeja. El trabajo incluye la valoración de la tecnología con un enfoque en la cuantificación de los impactos ambientales en cuatro (4) categorías previamente definidas (efectos respiratorios por inorgánicos, acidificación terrestre, energías no renovables y calentamiento global), empleándose para ello la metodología Análisis de Ciclo de Vida (ACV) usando el software especializado SimaPRO V7.1. El estudio parte de un diagnóstico de los principales parámetros de composición y flujo de las corrientes asociadas al sistema de azufre construido empleando el simulador de procesos HYSYS 8.4. Los flujos de entrada y salida (Inventario) son la base para aplicar la metodología ACV. En este punto se evalúa la reproducibilidad del modelo con relación a datos reales de planta, posteriormente se generan corridas de evaluación para varios escenarios planteados, entre los cuales están la operación a condición actual, la operación actual integrada con la nueva tecnología TGTU y las perspectivas futuras de operar con y sin la nueva tecnología. En el desarrollo del modelo de simulación para la TGTU se dispuso de información suministrada por un proveedor de la tecnología. Los resultados obtenidos con la aplicación del ACV permitieron identificar los beneficios ambientales de mejorar la tecnología actual basada en la incineración y emisión de gases ácidos a la atmosfera, por un sistema de reacción química con absorción con amina. La valoración de impactos ambientales de la alternativa TGTU presentó una reducción del 75% con relación al caso base, destacándose una reducción del 97,5% en la categoría de efectos respiratorios por componentes inorgánicos la cual se consideró como la más relevante para el proceso de estudio.
Análisis de alternativas de incremento en la producción de hidrógeno a partir de la simulación de la operación del horno de reformado catalítico y del tren de precalentamiento de la u-4650 de la gerencia refinería Barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Martinez Gonzalez, Oscar Emilio; Laverde Cataño, Dionisio Antonio
La unidad U-4650 de la GRB genera de hidrógeno a partir de la reacción entre metano y vapor en presencia de un catalizador de Ni-Al2O3. La GRB utiliza este hidrógeno en el hidrotratamiento para la producción de diésel de bajo azufre. La U-4650 se encuentra en su final de corrida, por lo cual su capacidad se ha mantenido alrededor de 79%; un incremento en H2 conllevaría a aumentos en la generación de diésel y en el margen de refinación. En el presente trabajo se analiza la superficie operacional de la U-4650 a partir de una simulación del sistema horno-tren de precalentamiento, validada con datos históricos (años 2010-2018). Según los resultados, los históricos presentan 2 esquemas operativos representativos de la operación de la unidad; el esquema 1 se caracteriza por presentar operaciones que conducen a mayores valores de producción de hidrógeno. Los dos esquemas operativos exhiben una tendencia decreciente en la producción de hidrógeno con el avance del tiempo, asociada al ensuciamiento de los equipos de intercambio de calor. Por otra parte, la simulación desarrollada para el sistema reporta tendencias para los flujos de metano e hidrógeno en concordancia con la literatura. Las pruebas estadísticas t y F confirmaron la aceptación de las medias y las varianzas entre los históricos y la simulación. La obtención de la superficie operacional consideró cinco variables operacionales, conduciendo a la definición de los niveles adecuados para la elevación de la generación de H2 en la planta U-4650. La aplicación de las tendencias obtenidas por simulación en la unidad U-4650, condujo a un aumento en la generación de hidrógeno y una elevación en las utilidades por un flujo de diésel adicional en la GRB.
Análisis de alternativas para la descarbonización de procesos de refinación de crudo por medio de programación matemática
(Universidad Industrial de Santander, 2024-09-09) Ballesteros Rodríguez, Clara Cecilia; Nabarlatz, Débora Alcida; Uribe Rodríguez, Ariel; Calderón Vergara, Andrés Joaquín; Morales Medina, Giovanni; Kafarov, Viatcheslav Victorovich
En esta investigación, se abordó el problema de optimización de la planificación de una refinería para evaluar diferentes puntos de inserción de biocombustibles mediante alternativas de coprocesamiento y blending en una refinería convencional. El objetivo de la optimización es seleccionar la alternativa que logre el mayor Valor Presente Neto (VPN), así como evaluar la reducción de CO2 obtenida. El análisis de alternativas de inserción de biocombustibles se formuló como un problema de síntesis de proceso, por el cual se estableció una superestructura que encapsula la planificación de una refinería convencional integrando tres rutas de proceso de coprocesamiento: aceite refinado de palma (AFP) tanto en FCC como en DHT y aceite de girasol (AG) en HC, así como blending de biodiésel con diésel y de bioetanol con gasolina. Se formuló un modelo MINLP para maximizar el VPN de todo el proceso por escenario de evaluación, los cuales se resolvieron exitosamente con GUROBI obteniendo soluciones óptimas. Se evaluaron las tres alternativas de coprocesamiento individualmente y se consideró la combinación de estos escenarios con el fin de evaluar la posibilidad de coprocesamiento en simultáneo. El blending únicamente se evaluó de forma individual. De los ocho escenarios evaluados en este trabajo las vías de inserción de biocombustibles que cumplieron con la demanda de producción fueron el Caso 1: Blending, Caso 2: FCC y Caso 3 DHT. De estas tres alternativas el Caso 1: Blending se destacó como la alternativa óptima, pues es la que desplaza mayor flujo de crudo (22.27 kbpd) con respecto al caso base y la que presenta la mayor disminución de emisiones en comparación con los otros escenarios, con un costo por disminución de 1 kton de CO2 de $0.76 MMUSD/día.
Análisis de balance de fluxes de Saccharomyces cerevisiae mediante la utilización de nuevas funciones objetivo, compuestas por combinaciones de objetivos de los compartimentos celulares
(Universidad Industrial de Santander, 2013) García Sánchez, Carlos Eduardo; Torres Sáez, Rodrigo Gonzalo; Olivares Hernández, Roberto; Quintero Díaz, Juan Carlos; Sánchez Torres, Viviana; López Giraldo, Luis Javier
El objetivo principal del análisis de balance de flux (Flux Balance Analysis – FBA) es obtener predicciones cuantitativas de los fluxes metabólicos de un organismo. Para ello, es necesario usar una función objetivo apropiada para garantizar buenas estimaciones de esas velocidades de reacción. En este estudio, se evaluó el desempeño predictivo del FBA, usando funciones objetivo surgidas de la combinación lineal de diferentes objetivos celulares supuestos. Este enfoquees más apropiado para las células eucarióticas, debido a la multiplicidad de compartimentos celulares que presentan. Por esta razón, se usó en este estudio Saccharomyces cerevisiae como organismo modelo, y su red metabólica fue representada usando el modelo metabólico a escala genómica denominado iMM904. Dado que el objetivo fue evaluar el potencial predictivo del FBA utilizando el tipo de funciones objetivo descritas, el consumo de sustrato y oxígeno fueron los únicos valores experimentales que se usaron como datos de entrada para el FBA. Además, se utilizó información experimental acerca del crecimiento celular y de la excreción de metabolitos al ambiente para evaluar la calidad de las predicciones. La calidad de las predicciones obtenidas con el FBA dependió drásticamente del conocimiento de la tasa de consumo de oxígeno. En la mayoría de clasificaciones estudiadas, las mejores predicciones se obtuvieron con „maximización de producción de biomasa‟ como función objetivo, así como con algunas combinaciones de objetivos que la incluían. En el caso particular del modelado de crecimiento en fase exponencial en un cultivo por lotes sin conocimiento de la tasa de consumo de oxígeno, la función objetivo „maximización de producción de biomasa más minimización de producción de NADH en el citosol más minimización de consumo de NAD(P)H en la mitocondria‟ arrojó mejores predicciones de los fluxes que las obtenidas usando cualquier otra función objetivo explorada en este trabajo.
Análisis de balance de fluxes de saccharomyces cerevisiae mediante la utilización de nuevas funciones objetivo, compuestas por combinaciones de objetivos de los compartimentos celulares
(Universidad Industrial de Santander, 2013) García Sánchez, Carlos Eduardo; Torres Sáez, Rodrigo Gonzalo
El objetivo principal del análisis de balance de flux (Flux Balance Analysis – FBA) es obtener predicciones cuantitativas de los fluxes metabólicos de un organismo. Para ello, es necesario usar una función objetivo apropiada para garantizar buenas estimaciones de esas velocidades de reacción. En este estudio, se evaluó el desempeño predictivo del FBA, usando funciones objetivo surgidas de la combinación lineal de diferentes objetivos celulares supuestos. Este enfoquees más apropiado para las células eucarióticas, debido a la multiplicidad de compartimentos celulares que presentan. Por esta razón, se usó en este estudio Saccharomyces cerevisiae como organismo modelo, y su red metabólica fue representada usando el modelo metabólico a escala genómica denominado iMM904. Dado que el objetivo fue evaluar el potencial predictivo del FBA utilizando el tipo de funciones objetivo descritas, el consumo de sustrato y oxígeno fueron los únicos valores experimentales que se usaron como datos de entrada para el FBA. Además, se utilizó información experimental acerca del crecimiento celular y de la excreción de metabolitos al ambiente para evaluar la calidad de las predicciones. La calidad de las predicciones obtenidas con el FBA dependió drásticamente del conocimiento de la tasa de consumo de oxígeno. En la mayoría de clasificaciones estudiadas, las mejores predicciones se obtuvieron con „maximización de producción de biomasa‟ como función objetivo, así como con algunas combinaciones de objetivos que la incluían. En el caso particular del modelado de crecimiento en fase exponencial en un cultivo por lotes sin conocimiento de la tasa de consumo de oxígeno, la función objetivo „maximización de producción de biomasa más minimización de producción de NADH en el citosol más minimización de consumo de NAD(P)H en la mitocondria‟ arrojó mejores predicciones de los fluxes que las obtenidas usando cualquier otra función objetivo explorada en este trabajo.
Análisis de ciclo de vida comparativo de una muestra de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales en el departamento de Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Gualteros Aguillon, Giovani; Barajas Ferreira, Crisóstomo; Meneses Jacome, Alexander
Se realizó un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) comparativo de puerta a puerta a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de los municipios de San Joaquín, Carmen de Chucurí y Chipatá, en el departamento de Santander (Colombia), cada una con diferentes unidades y tipo de tratamiento. Se evaluó el impacto ambiental potencial global utilizando como herramienta principal el software de uso libre Water Energy Sustainability Tool - WEST, que tiene en cuenta todas las etapas del ciclo de vida de las PTAR como la producción y suministro de materiales, construcción, operación, mantenimiento, y el fin de la vida útil. Se comparó el desempeño ambiental de las PTAR y de los sistemas que las componen, en las categorías de impacto de mayor relevancia, determinando de esta manera la PTAR con mejor desempeño ambiental global, recomendando medidas de optimización que deben tenerse en cuenta en la futura implementación de las tipologías de PTAR analizadas, de manera que permita mitigar su impacto ambiental potencial global. El análisis de resultados evidenció que los impactos ambientales potenciales generados por la red de conducción y descarga de las PTAR no pueden despreciarse, por el contario deben ser considerados en la etapa de diseños y para la ubicación de la PTAR. Por otra parte, la PTAR con unidades preliminares menos sofisticados y con tratamiento biológico mejorado parece ser más compatible con el medio ambiente y las necesidades locales. La utilización de los humedales también fue evaluado en este estudio siguiendo las nuevas directrices del IPCC para este tipo de tecnología con el fin de obtener la contribución de efecto invernadero (GEI) para aquellos PTAR mediante humedales artificiales como el tratamiento final dentro de su esquema de procesos. Los resultados revelan que las emisiones de GEI son significativas en las dos PTAR que utilizan humedales.
Análisis de ciclo de vida comparativo del suministro de agua potable para el municipio de "el Carmen de Bolívar"
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Afanador Silva, Lisbi Bibiana; Escalante Hernández, Humberto; Acevedo Pabón, Paola Andrea
El análisis de ciclo de vida (ACV) es una herramienta para la cuantificación de impactos ambientales potenciales globales asociados a los procesos de obtención de bienes, productos y servicios. El presente estudio consistió en la elaboración de un Análisis de Ciclo de Vida (ACV), con el fin de identificar y cuantificar los impactos ambientales potenciales asociados a los procesos de captación, conducción, potabilización y distribución de agua, por parte de la empresa de servicios públicos domiciliarios de acueducto y alcantarillado de El Carmen de Bolívar (ACUECAR S.A. E.S.P.), ubicada en el departamento de Bolívar, Municipio Carmen de Bolívar. La fuente de abastecimiento son aguas subterráneas pertenecientes al acuífero de Morroa, ubicado en el Municipio de Sucre. Para llevar a cabo el análisis de ciclo de vida se empleó el método de análisis EDIP 2003, relacionada en el software SIMAPRO. Las categorías de impacto que se evaluaron fueron: Calentamiento global, Toxicidad humana en suelo, toxicidad humana en aire, formación de ozono por vegetación, formación de ozono por actividades humanas, acidificación, eutrofización acuática (N), y eutrofización terrestre. Los resultados obtenidos permitieron establecer que el 89.4% de la carga ambiental total estaba asociada al proceso de distribución de agua en carro tanques. Al analizar el proceso para un sistema de distribución de agua por redes hidráulicas se logró determinar que el 76.6% de la carga ambiental está definido por el uso de energía eléctrica en los procesos de captación, conducción y tratamiento. En cuanto a las categorías de impacto ambiental se ven afectadas por todas las etapas que componen el sistema, debido a que está asociado al consumo de energía eléctrica en cada una de ellas.
Análisis de ciclo de vida del proceso de beneficio ecológico del café (becolsub) en el departamento de Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Garzón Martínez, Rocío Yaneth; Meneses Jacome, Alexander; Escalante Hernandez, Humberto
El presente estudio consistió en la evaluación del Impacto Ambiental Potencial del proceso de Beneficio Ecológico del café, BECOLSUB, con la herramienta metodológica de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) en tres escenarios distintos, basados en un flujo de referencia relativo a las aguas residuales generadas para obtener 1 kg de café pergamino seco (c.p.s). En el estudio se busco comparar la sensibilidad de los resultados en el (i) escenario línea base (vertimiento sin tratamiento, de las aguas residuales del proceso de beneficio del café), (ii) escenario alternativo (vertimiento con tratamiento sin recobro de biogás) (iii) escenario de substitución (vertimiento con tratamiento y con recobro de biogás), para evaluar la posible ganancia ambiental del enfoque consecuencial de la recolección - valoración-aprovechamiento energético del biogás derivado del tratamiento aguas residuales con la operación del Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio (SMTA), para ser usado en el proceso del secado del café desplazando el uso del gas propano (GLP) y la ganancia ambiental por el uso del pulpa de café como abono orgánico que remplaza el uso de fertilizantes sintéticos como la urea. Los resultados del estudio revelan que el proceso de secado en el silo de café genera el mayor impacto ambiental seguido por el proceso de vertimiento. La comparación de los tres escenarios muestra que en el escenario de substitución se puede desplazar hasta en un 37% el uso GLP en el silo para el secado del café y ser remplazado por el biogás producido en el SMTA, reduciendo los impactos ambientales en las cinco categorías evaluadas Potencial de Acidificación (AP), Potencial de Eutrofización (EP), Respirables Inorgánicos (RESPI), Potencial de Calentamiento Global a 100 años (GWP) y uso de energía no renovable (NRE), siendo una oportunidad para los caficultores en el aprovechamiento de los residuos del proceso de beneficio del café y la disminución de los impactos ambientales potenciales.
Análisis de ciclo de vida del proceso de fabricación de la hebilla, referencia ho788-12 en la empresa fantaxias sas.
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Osorio Castaneda, Mildred Cecilia; Barajas Ferreira, Crisóstomo; Meneses Jacome, Alexander
En este proyecto se realiza el análisis de ciclo de vida del proceso de elaboración de una hebilla en ZAMAK de la empresa Fantaxias SAS, que parte de un estudio de ACV por atributos, cuyo límite está definido de puerta a puerta. La fabricación comprende siete subprocesos que son: elaboración de molde, fundición, pulido, montaje, baños electrolíticos, empaque y distribución. Este estudio realizó dos escenarios de línea base, uno con adquisición de materias primas, otro sin adquisición y un tercer escenario alternativo con tratamiento de lodos. El primer escenario reveló que el subproceso de fundición era al más contaminante, esto debido a la extracción de la materia prima básica que es el Zinc; sin embargo, como la extracción está por fuera del límite del estudio, se decidió realizar otro escenario que excluye esta fase. El segundo escenario, sin adquisición de materias primas, muestra que el subproceso de montaje, que está compuesto por montaje y pulido, es el más contaminante por la generación de lodos del subproceso de pulido, indicando que el subproceso de baño electrolítico no es el más contaminante, como se asumió al inicio de este estudio. El escenario alternativo que se generó a partir de los resultados del segundo escenario, propone realizar un cambio tecnológico que supone el impacto final del proceso productivo si se realizara un tratamiento de lodos que da como resultado un impacto benéfico en el subproceso de montaje, ya que se genera un co-producto (abono orgánico) creando un seguro beneficio ambiental y un posible beneficio económico.
Análisis de ciclo de vida para el sistema de tratamiento de aguas residuales de la industria de beneficio de ganado bovino frigorífico Vijagual S.A.
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Pinilla Corzo, Rigoberto; Acevedo Pabón, Paola Andrea; Otero Muriel, Jose Vicente
El análisis de ciclo de vida (ACV) es una herramienta para la cuantificación de impactos ambientales potenciales globales asociados a los procesos de obtención de bienes, productos y servicios. En el presente trabajo se aplicó la herramienta ACV para identificar y cuantificar los impactos ambientales asociados al proceso de depuración de aguas residuales en la planta de tratamiento que opera en el Frigorífico Vijagual S.A ubicado en la ciudad de Bucaramanga, Santander. Para llevar a cabo el análisis de ciclo de vida se emplearon las metodologías de análisis EDIP 2003 y EDP 2007 relacionadas en el software SIMAPRO. Las categorías de impacto que se evaluaron fueron: Calentamiento global, Eutrofización en suelo y agua, Toxicidad para el ser humano en aire y agua, Acidificación y Energía. Al realizar el análisis de los resultados fue posible identificar que las etapas llamadas PTAR y centrífuga Decanter, fueron las etapas del sistema de tratamiento que generan impactos ambientales potenciales en mayores porcentajes y, que las categorías de impacto más elevadas fueron: Eutrofización en agua, Toxicidad para el ser humano en aire y agua. El proceso de depuración llevado a cabo por la planta cumple con la normatividad Nacional vigente, sin embargo las corrientes de salida del sistema hacia la tecnosfera generan impactos ambientales potenciales elevados, surgiendo la posibilidad de mejora de los procesos de tratamiento para disminuir los porcentajes de contaminación ambiental asociados al proceso; también se evidencia la necesidad de calcular las relaciones estequiométricas entre reactivos y agua residual para evitar dosificaciones en exceso de los reactivos involucrados en el tratamiento.

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