Ingeniería Metalúrgica

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Estudio del Diseño, el Proceso de Fundición y el Comportamiento a Compresión de Paneles Sándwich con Espuma Metálica de Aleación de Aluminio AlSi12
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-28) Ortiz Camacho, Santiago Esteban; GONZÁLEZ HERNÁNDEZ, ANDRÉS GIOVANNI; DELVASTO ANGARITA, PEDRO LUIS; BLANCO VASQUEZ, SERGIO ISMAEL
La creciente necesidad de obtener la mayor cantidad de materiales y aleaciones las cuales sean suficientes para cubrir todas las necesidades que surgen día a día crean la necesidad de investigar en la parte de diseño de nuevas estructuras las cuales permitan optimizar el uso de la mayor cantidad de metales, en ese sentido se investigan los paneles sándwich los cuales no son más que dos láminas de AlSi12 las cuales son separadas por una espuma metálica del mismo metal. Para la construcción de estas estructuras se llevaron a cabo por el método de invesment casting pero en este caso el modelo fue mediante el uso de la impresión 3D, posterior a esto se llevó a cabo el proceso de fundición usando el horno de inducción y realizando el vaciado de metal con ayuda de la bomba de vacío. Luego, se realizaron ensayos de compresión los cuales permitieron analizar la resistencia de este tipo de estructuras. Se analizaron cuatro tipos de porosidad de la estructura porosa (70, 75, 80 y 85%) permitiendo analizar el comportamiento de los paneles sándwich a medida que aumenta su porosidad. Claramente, se mostró como la resistencia aumenta a medida que disminuye la porosidad ya que la estructura tiene mayor cantidad de material lo que le confiere mayor resistencia a la compresión haciendo que sea más difícil deformarla. Los resultados presentados en el documento adjunto demuestran que fue posible fabricar paneles sándwich con núcleos de espuma metálica que poseen poros de forma esférica y distribución uniforme a lo largo de todo el volumen. Esto estableció una base fundamental para analizar cómo el tamaño y la geometría de los poros influyen en las propiedades mecánicas del material.
Síntesis de espumas de C/TiO2-N a partir de desechos agroindustriales para la remoción de colorantes de la industria textil mediante un proceso híbrido de adsorción-fotocatálisis
(Universidad Industrial de Santander, 2025-03-05) Jerez Velandia, Elkin Fabian; Córdoba Tuta, Elcy María; Díaz Cañas, Edith Johanna; Vazquez Samperio, Juvencio; González Hernández, Andrés Giovanni; Vargas Ceballos, Oscar Andrés
El vertido de aguas residuales provenientes de diversas industrias es una problemática global que puede afectar directamente a la salud de los seres vivos y alterar negativamente el equilibrio de los ecosistemas. Existen diversas técnicas convencionales para tratar los efluentes contaminantes, como floculación/coagulación y carbón activado. Sin embargo, estos métodos presentan inconvenientes, como la generación de subproductos, altos costos y dificultad de reciclaje. Una alternativa a estos métodos son los procesos de oxidación avanzada (AOPs), en los cuales se logra degradar los contaminantes orgánicos a CO2 y agua, sin generar subproductos. En este trabajo de investigación se desarrollaron espumas carbonosas a partir de residuos agroindustriales, las cuales se modificaron con TiO2/N mediante un método hidrotérmico, con el objetivo de evaluar la capacidad de adsorción y fotodegradación del colorante naranja de metilo (NM). Las espumas desarrolladas se caracterizaron mediante técnicas de microscopía óptica confocal (MOC), ángulo de contacto, espectroscopía Raman, FESEM, EDS, DRX y XPS. Las películas de TiO2/N depositadas sobre las espumas carbonosas presentaron una morfología de nanoflores de TiO2 en fase rutilo y alcanzaron un porcentaje de degradación de hasta 75% para la espuma C/TiO2-N 1% (6h), con una capacidad de degradación de 0.58 mg de NM degradado/g de carbón.
Desarrollo de recubrimiento hidrofóbico NiP/CuO NP para el control de la corrosión en aceros al carbono
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-25) Flórez Villegas, Ruth Eugenia; Rodríguez Cala, Jessica; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Rincón Ortiz, Mauricio; Peña Ballesteros, Dario Yesid
La corrosión causada por la interacción del material con su entorno representa un problema importante principalmente en la industria de hidrocarburos. Para mitigar este fenómeno, se han desarrollado recubrimientos que aíslan al material del medio corrosivo. Sin embargo, estos recubrimientos tradicionales no resultan muy efectivos contra la biocorrosión, dado que los microorganismos forman biopelículas sobre las superficies y degradan los materiales. En este contexto, se desarrolló un recubrimiento de NiP decorado con nanopartículas de CuO, diseñado para reducir la velocidad de corrosión con potencial uso en la protección e inhibición de la formación de biopelículas en acero al carbono AISI SAE 4140. La síntesis del recubrimiento se llevó a cabo mediante electrodeposición galvanostática, utilizando una solución residual de NiP como electrolito. Posteriormente, el recubrimiento fue sometido a procesos de oxidación, modificación superficial y adición de nanopartículas de CuO para aumentar su rugosidad y mejorar sus propiedades antimicrobianas e hidrofóbicas. La eficiencia del recubrimiento modificado se evalúo con respeto al acero desnudo utilizando ensayos electroquímicos el potencial a circuito abierto (OCP), espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y curvas de polarización lineal (LP). La evaluación electroquímica mostró que este recubrimiento modificado puede disminuir hasta 10 veces la velocidad de corrosión, posicionándose como una alternativa eficaz frente a los recubrimientos convencionales para la protección del acero al carbono contra la corrosión. Sin embargo, se detectó un alto valor de capacitancia de poros (Cporo), lo que podría implicar desafíos en la protección a largo plazo.
Desafíos de la electrólisis para la producción de hidrogeno frente a los retos para generar energía limpia
(Universidad Industrial de Santander, 2025-03-03) Ortiz Herrera, Kevin; Espinosa Leon, Laudy; Peña Ballesteros, Dario; Vargas Ceballos, Oscar; Coy Echeverria, Ana
La electrólisis es un proceso clave para la producción de hidrogeno verde, esencial para la transición hacia energías limpias. Tecnologías como electrolisis alcalina (AE), de membrana de intercambio protónico (PEM) y oxido sólido (SOEC) ofrecen distintas ventajas y desafíos en términos de eficiencia, costos y sostenibilidad. Colombia con abundantes recursos renovables, tiene un alto potencial para esta tecnología. La Guajira, con óptimas condiciones eólicas, se perfila como ideal para proyectos competitivos, mientras que Buenaventura enfrenta mayores costos energéticos que limitan su viabilidad. Los retos incluyen reducir costos de electricidad, mejorar la eficiencia de las tecnologías y fortalecer la infraestructura para transporte y almacenamiento. Políticas públicas que impulsen la inversión y la investigación serán fundamentales para posicionar al hidrogeno verde como un pilar estratégico de la matriz energética nacional y promover un desarrollo sostenible.
Estudio de una alternativa de aprovechamiento de escoria de fundición de aluminio secundario
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-27) Mantilla Arango, Silvia Juliana; González Hernández, Andrés Giovanni; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Valencia Zapata, Mayra Eliana; Melendez Reyes, Angel Manuel
La escoria generada en el proceso de fundición de aluminio secundario representa un desafío ambiental significativo debido a su acumulación y disposición inadecuada. A través de una revisión bibliográfica, se identificaron diversas alternativas para el aprovechamiento de este tipo de escorias, incluyendo la fabricación de nuevos materiales compuestos de matriz cerámica. La metodología empleada para el desarrollo de este proyecto incluye la caracterización de las escorias mediante técnicas analíticas como la fluorescencia de rayos X (FRX), la difracción de rayos X (DRX), la espectrometría de energía dispersa de rayos X (EDS) y la microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados obtenidos indican la presencia de metales valiosos que pueden ser recuperados, como el caso del aluminio. El documento se centra en los procesos de lixiviación, que son métodos clave para la recuperación de aluminio. Se presentan dos procesos de lixiviación: lixiviación ácida y lixiviación alcalina. La lixiviación ácida, utilizando ácido sulfúrico, se presenta como un método efectivo para disolver compuestos de aluminio en elevadas temperaturas. Por otro lado, de la lixiviación alcalina, que utiliza hidróxido de sodio, se obtienen diversos carburos y nitruros. Se concluye que los procesos de lixiviación son fundamentales para la recuperación de aluminio, y su optimización puede llevar a un uso más eficiente de los recursos y a una menor huella ambiental.
Análisis tribológico y diseño de un WPS para la reconstrucción con soldadura de tornillos sinfín usados en el prensado de corozo para la extracción de aceite crudo de palma africana
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-21) Pinto Díaz, Dwan Sebastian; Rincón Ortiz, Mauricio; Viáfara Arango, Cristian Camilo; Coy Echeverria, Ana Emilse; Pérez Ceballos, Ana María
Este proyecto partió de una problemática presentada en la extracción de aceite de palma africana en la empresa palmas del cesar, donde los tornillos sinfín se ven significativamente afectados por diversos mecanismos de daño y agentes externos. La empresa decidió reconstruir dichos tornillos sinfín con soldadura SMAW una vez están altamente desgastados, por medio de la utilización de dos diferentes tipos de electrodos; uno para la reconstrucción de los lugares más desgastados de la pieza y otro como última capa superficial para aportar las propiedades necesarias que contrarresten el alto desgaste. Sin embargo, durante el proceso de reconstrucción la última capa sufre un grave agrietamiento, el cual no permite un desgaste homogéneo de la pieza durante su aplicación en el prensado del fruto. Dicho problema provoca el desprendimiento de trozos de la última capa, dejando expuestas las capas de relleno las cuales son relativamente blandas y por consecuencia la pieza se desgasta rápidamente. Se realizó el proceso de caracterización tanto del metal base de los tornillos sinfín como de las soldaduras siguiendo las normas apropiadas, también se observaron sus microestructuras y diferentes morfologías. Luego de identificar los diferentes elementos interfaciales que causan el rápido desgaste, se recopilaron los parámetros e información obtenida en un WPS el cual sirvió como guía para la solución al problema de agrietamiento.
Estado del arte y análisis de posibilidades de aplicación en Colombia de sistemas de pasivación para disminuir la contaminación del agua en procesos de minería
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-09) Corrales Julio, Evis de Jesús; Bautista Sanabria, Jaider Alexis; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Pardavé Livia, Walter; Rentería Rincón, Isaías Andrés
En este documento de investigación se analiza la aplicabilidad de sistemas de pasivación minera en Colombia para mitigar el impacto ambiental del drenaje ácido de mina (DAM), un problema causado por la oxidación de minerales sulfurados que contamina el agua con metales pesados y sulfatos. Se realiza un estudio bibliométrico para clasificar métodos de prevención como sellado, barreras químicas y biológicas, microencapsulación y neutralización alcalina. También se examinan técnicas aplicadas en minería de oro, carbón, ferroníquel y piedras preciosas, considerando las características mineralógicas de los residuos en distintas regiones del país. Las conclusiones destacan la necesidad de adaptar estas estrategias a las condiciones locales, promover tecnologías sostenibles y adoptar enfoques integrales que involucren actores gubernamentales y comunitarios. El documento subraya la importancia de la investigación continua y la cooperación intersectorial para lograr una minería más responsable y respetuosa con el medio ambiente.
Evaluación operativa de masas cerámicas de taponamiento para el desarrollo de un procedimiento de sellado de la piquera en un horno de fundición
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-26) Vega Quiroga, Karoll Viviana; Pérez Ceballos, Ana; Rincón Ortiz, Mauricio; Sánchez Carlos, Iván Javier; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Delvasto Angarita, Pedro Luis
La masa cerámica de taponamiento es un insumo crítico en las operaciones de hornos de fundición, debido a que su adecuado funcionamiento influye directamente en la continuidad de los procesos en la industria, así como en la seguridad operativa. Esta investigación evaluó mediante pruebas experimentales el desempeño de dos masas de taponamiento a base de resina fenólica utilizadas para el sellado de la piquera de un horno eléctrico de producción de ferroníquel. Se analizó la composición química de las masas tipo A y tipo B y se evaluaron sus desempeños en condiciones reales de operación. Los resultados obtenidos señalaron que la masa tipo B mostró un mejor comportamiento presentando mejores resultados en los parámetros operativos como longitud de taladro, dureza, facilidad de extrusión y limpieza. A partir de estos resultados, se seleccionó e implementó el uso de la masa tipo B, obteniendo una optimización del consumo acompañado de una reducción de costos económicos. Además, se implementó la estandarización del procedimiento de sellado de la piquera, siendo divulgado en el área de operación.
Revisión del estado del conocimiento sobre la producción de hidrógeno a partir de la conversión termoquímica de biomasa
(Universidad Industrial de Santander, 2025-03-27) Suárez Barrios, Paola Andrea; Patiño Pedraza, Silvia Juliana; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Galán Pinilla, Carlos Andrés; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Cordoba Tuta, Elcy Maria
La producción de hidrogeno verde a partir de biomasa se considera una tecnología prometedora para alcanzar los objetivos energéticos sostenibles mundiales. La biomasa es un recurso sostenible y versátil que se puede convertir en hidrógeno a través de vías biológicas y termoquímicas a partir de una gran variedad de materias primas y tecnologías. Este documento revisa las rutas termoquímicas, que ofrecen mayores eficiencias y rendimientos en la producción de hidrógeno, así como los avances, los problemas, desafíos y perspectivas relacionados, junto con las posibles soluciones para ayudar en el desarrollo de una producción eficiente de hidrógeno a partir de la conversión termoquímica de biomasa.
Exploración de Alternativas para el Uso de Precursores Químicos Derivados de Residuos Posconsumo e Industriales como Materiales Sustentables
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-19) Quintana Acevedo, Alejandra; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Ardila Santamaria, Nadia Mayerly; Pardave Livia, Walter; Valencia Zapata, Mayra Eliana
La generación creciente de residuos posconsumo e industriales, como baterías Li-ion desechadas, lámparas fluorescentes, calamina, polvo de acería y vidrio reciclado de botellas, representa un problema ambiental debido a su contenido de metales pesados tóxicos. Este trabajo tiene como objetivo recuperar precursores químicos tipo óxido a partir de estos residuos, promoviendo su estabilización mediante vitrificación. Los residuos fueron sometidos a procesos de trituración y tamizado para obtener un tamaño de partícula óptimo. Posteriormente, se incorporaron en matrices vítreas, generando fritas de vidrio pigmentadas utilizadas en la fabricación de esmaltes cerámicos para recubrir sustratos. La caracterización de los precursores y fritas se realizó mediante técnicas como fluorescencia de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y difracción de rayos X. Además, se evaluó la densidad y la viscosidad de los esmaltes obtenidos, y se analizó el color de las probetas en función del tipo de residuo posconsumo o industrial utilizado. Adicionalmente, se evaluó la aplicabilidad de los esmaltes cerámicos en condiciones reales a las utilizadas por los ceramistas locales. Este proyecto se enmarca en la economía circular, desarrollando procesos de reciclaje y reutilización que permiten la valorización de materiales. La propuesta aborda la problemática de la disposición inadecuada de residuos, genera conocimiento aplicable a futuras investigaciones y fomenta el desarrollo de aplicaciones industriales sostenibles.
Revisión del estado del conocimiento sobre el uso de catalizadores liposolubles en el recobro mejorado de crudos pesados y su influencia en la corrosión de aceros usados en la industria del gas y petróleo.
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-19) Suárez Patiño Dubán Gabriel; Peña Ballesteros Dario Yesid; Galán Pinilla Carlos Andrés; Vargas Ceballos Oscar Andrés
La presente tesis se centra en la revisión exhaustiva del uso de catalizadores liposolubles en el recobro mejorado de crudos pesados, con un enfoque particular en su influencia sobre la corrosión en los aceros ampliamente utilizados en la industria petrolera. A medida que la demanda de petróleo de alta viscosidad aumenta, la implementación de tecnologías que optimicen la extracción se vuelve crucial. Los catalizadores liposolubles han emergido como una técnica prometedora, ya que facilitan la descomposición de compuestos de alto peso molecular, mejorando la fluidez del crudo y reduciendo la energía requerida para su extracción. Sin embargo, su uso plantea preocupaciones significativas en relación con la corrosión de materiales metálicos, especialmente bajo condiciones de alta temperatura y presión. Esta investigación abordará los mecanismos de interacción entre los catalizadores liposolubles y los aceros al carbono, analizando cómo los subproductos generados pueden llegar a mitigar o acelerar los procesos corrosivos. La tesis incluirá una revisión crítica de la literatura científica y técnica, identificando tendencias, brechas en el conocimiento y recomendaciones para futuras investigaciones. El objetivo final es proporcionar una visión integral que contribuya al avance del conocimiento en esta área y ofrezca pautas prácticas para la optimización de procesos industriales, promoviendo un uso más seguro y eficiente de los catalizadores liposolubles en la recuperación de crudos pesados.
Reciclado de refractarios de arcilla y mejoramiento de sus propiedades a partir de la formación de fases cristalinas
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-19) Reyes Chinchilla, Santiago; Ortega Herrera, Darwing Stiven; RENTERIA RINCON, ISAIAS ANDRES; CORDOBA TUTA, ELCY MARIA; GONZALEZ HERNANDEZ, ANDRES GIOVANNI
Las propiedades de los refractarios de arcilla dependen en gran medida de la cantidad y distribución de fases como mullita y sílice amorfa. Este trabajo revisa la bibliografía sobre las diferentes fases en los refractarios de arcilla, los componentes de los residuos refractarios de diversas industrias y los efectos de aditivos mineralizadores en la formación de mullita partiendo de la fase silícea amorfa. La revisión bibliográfica evidenció que la mayoría de los estudios se centran en la formación de mullita a partir de arcillas o sus óxidos precursores (Al₂O₃ y SiO₂). Se revisó el efecto de varios aditivos en la termodinámica y cinética de la formación de mullita, identificándose que los pentóxidos (V₂O₅, Nb₂O₅) modifican significativamente la temperatura de formación de la mullita, aunque podrían tener un efecto fundente que compromete su refractariedad mientras que aditivos como el óxido de cobre favorecen la formación de mullita sin afectar notablemente su refractariedad y mejoran sus propiedades mecánicas. Por otro lado, aditivos como la bauxita aumentan la porosidad y mejoran la refractariedad, lo cual podría ser útil en aplicaciones aislantes de alta temperatura. Finalmente, se propone un método para recuperar residuos refractarios de arcilla que podría eliminar impurezas, favorecer la formación de mullita y mejorar propiedades a partir de la incorporación de estos aditivos. La adición de estos compuestos en la recuperación de residuos representa una potencialidad poco explorada.
PROYECCIÓN TÉRMICA DE RECUBRIMIENTOS BASADOS EN MEZCLAS DE ÓXIDOS METÁLICOS Y VIDRIO PROVENIENTE DE RESIDUOS POST-CONSUMO.
(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-13) Alvarado Núñez, Angel Camilo; Rincon Ortiz, Mauricio; Ardila Santamaria, Nadia Mayerly; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Gonzalez Hernandez, Andres Giovanni
Este proyecto aborda el reciclaje de residuos post-consumo, específicamente pilas alcalinas (AA) y baterías de ion-litio (LIB), para su transformación en recubrimientos cerámicos mediante proyección térmica. Se desarrollaron ocho tipos de recubrimientos utilizando fritas obtenidas de las pilas, mezcladas con vidrio reciclado. Las fritas fueron separadas en distintas granulometrías para estudiar el efecto del tamaño de partícula sobre el recubrimiento. Estos recubrimientos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido (SEM) y ángulo de contacto. Los resultados mostraron que las fritas mantenían una estructura amorfa tras la vitrificación, con excepción de la frita AA 20%, que presentó la cristalización de Mn₂O₃ durante la proyección térmica. Los recubrimientos obtenidos presentaron variaciones en espesor, color y morfología superficial, observándose una relación directa entre la granulometría y la uniformidad del recubrimiento. Se concluyó que el rango granulométrico óptimo para la proyección de los recubrimientos es de -53+38 μm, garantizando mayor uniformidad y mejor acabado.
Preparación de Óxidos Metálicos Mediante Sol-Gel Empleando Desechos de Batería como Materia Prima.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-10) Camargo Alvarado, Iliana Beatriz; Díaz Cristancho, Julieth Tatiana; Ardila Santamaría, Nadia Mayerly; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Coy Echeverría, Ana Emilse; Cordoba Tuta, Elcy María
El reciclaje de baterías de iones de litio (LIB) ha adquirido relevancia debido a su uso en dispositivos móviles y vehículos eléctricos. Si bien las técnicas hidrometalúrgicas son frecuentemente empleadas para su reciclaje, la recuperación de metales como litio, cobalto, manganeso y níquel requiere procesos de extracción por solventes, lo que aumenta los costos y demanda personal especializado. Una alternativa es la resíntesis de óxidos metálicos de menor complejidad para otros usos industriales, como la obtención de pigmentos cerámicos. Este estudio explora la obtención de óxidos metálicos desde la recolección de baterías agotadas, pretratamientos mecánicos y físicos, el procesamiento de los residuos mediante lixiviación con ácido cítrico para extraer metales como Co, Ni y Mn, el uso del método Pechini para la gelificación de los metales recuperados, la calcinación del material y finalmente su caracterización usando técnicas como FTIR, XRD, SEM y FRX. Los resultados fueron evaluados usando una matriz de criterios múltiples, lo que permitió identificar la ruta de síntesis basada en polyvinylalcohol como la más efectiva, debido a sus propiedades favorables y controladas en comparación con otras combinaciones. En conclusión, este estudio marca un avance significativo en la obtención de óxidos metálicos a partir de residuos de baterías LIB mediante la técnica sol-gel. Los resultados confirman la factibilidad del proceso y su potencial para la producción de materiales cerámicos sostenibles, abriendo nuevas oportunidades en el campo de la ingeniería de materiales y la gestión de residuos, bajo un enfoque de sostenibilidad y economía circular.
Obtención de dióxido de titanio dopado con hierro mediante lixiviación ácida de arenas negras de ilmenita para su potencial aplicación en procesos fotocatalíticos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-11) Vergara Arrieta, Alejandro; Parra Rangel, Cristian Fabián; Córdoba Tuta, Elcy María; Henao Martínez, José Antonio; Rentería Rincón, Isaías Andrés; Gonzales Arias, Camilo Ernesto
Este trabajo de investigación aborda un estudio de lixiviación ácida de mineral de ilmenita para la obtención de dióxido de titanio dopado con hierro (TiO2-Fe) con el fin de evaluar su actividad fotocatalítica. La primera etapa consistió en la purificación de un pre-concentrado de arenas negras, provenientes de Barbacoas-Nariño, mediante separación por tamices; seguida de una etapa de concentración magnética en seco. Este concentrado fue sometido a un proceso de molienda por una hora donde se trabajó con todo el mineral pasante del tamiz con abertura de 75 µm. Posteriormente se llevó a cabo un proceso de lixiviación con ácido clorhídrico donde se estudió el efecto de las principales variables como: concentración de ácido, cantidad de agente reductor y tiempo de lixiviación. Las condiciones que permitieron obtener la mayor disolución de hierro corresponden a la mayor concentración de ácido clorhídrico (7.5 M) y la mayor cantidad de agente reductor agregado (0 g), de esta manera se obtuvo un sólido de TiO2-Fe con un alto grado de pureza. Posteriormente a los materiales sintetizados (TiO2-Fe) se les evaluó su actividad fotocatalítica mediante pruebas de oxidación de naranja de metilo bajo radiación de luz visible y UV; para esta etapa se partió de una solución con una concentración de 5 ppm con adición de peróxido de hidrógeno, los resultados demostraron que los sólidos obtenidos de TiO2-Fe eran fotoactivos bajo luz visible y se alcanzó un porcentaje degradación de hasta 99.88% en un tiempo de 90 minutos. Finalmente, los sólidos obtenidos fueron caracterizados por diferentes técnicas como: difracción de rayos x (XRD), Microscopia electrónica de barrido (SEM), Espectroscopia de energía dispersa (EDS) y Espectroscopia de reflectancia difusa UV-Vis; esta caracterización comprobó que se pudo obtener TiO2-Fe con un alto grado de pureza y como consecuencia se redujo el ancho de banda lo cual aumentó la actividad fotocatalítica de los sólidos obtenidos en comparación con la ilmenita.
Lixiviación del manganeso en pilas alcalinas empleando lixiviantes basados en citratos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-01) Alvis Julio, Luis Fernando; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Ardila Santamaría, Nadia Mayerly; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Valencia Zapata, Mayra Eliana
El manejo de baterías y residuos electrónicos se ha vuelto un reto crucial debido a los impactos ambientales negativos derivados de su eliminación incorrecta. La liberación de sustancias tóxicas como metales pesados en el suelo y en los cuerpos de agua plantea un grave riesgo tanto para el entorno natural como para la salud pública. En el desarrollo de este proyecto de investigación se realizaron un conjunto de lixiviaciones bajo las directrices de un diseño experimental haciendo uso de Minitab® 22 como software de análisis estadístico. Se realizó el estudio teniendo en cuenta diferentes variables (concentración de medio lixiviante, aditivos reductores y acidificantes, tamaño de partícula) para observar cómo influenciaban en el proceso de recuperación del manganeso (Mn). Se utilizó como medio lixiviante un ácido orgánico como el ácido cítrico, aditivos como H2O2, HCl y Fe0, también, se utilizaron dos tamaños partículas comparativo. Las soluciones obtenidas luego del proceso de lixiviación fueron sometidas a diferentes pruebas de caracterización, entre ellas se encuentra: UV-VIS, AAS, DRX, SEM, y FTIR. Las cuales demostraron que H2O2 y HCl son factores influyentes para la transformación del manganeso a su forma más soluble Mn2+. No obstante, el Fe0 actuó como un agente reductor, oxidándose de Fe2+ a Fe3+ y liberando electrones que redujeron al manganeso de estados de mayor oxidación (Mn3+ o Mn4+) a Mn2+. Por último, se observó que al haber una disminución en el tamaño de partícula en el proceso hay una mejoría en el proceso de recuperación debido a que hay un aumento en el área de contacto con el medio lixiviante.
Estudio de las propiedades mecánicas de componentes de ASA, nylon y nylon + fibra de carbono elaborados por impresión 3D
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Martínez Yáñez, Juan Sebastián; Ramírez Prieto, Juan Sebastián; González Hernández, Andrés Giovanni; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Valencia Zapata, Mayra Eliana
Las propiedades de los componentes fabricados mediante modelado por deposición fundida (FDM) en impresión 3D dependen en gran medida de los parámetros de impresión. Por ello, este estudio se centró en investigar las propiedades mecánicas de los componentes fabricados mediante esta técnica, con especial atención en la influencia del porcentaje de relleno y del material seleccionado sobre el comportamiento de los componentes ante esfuerzos de tracción y flexión. Se seleccionaron tres materiales (ASA, PA y PA-CF) y tres porcentajes de relleno (33%, 66% y 100%). Los resultados de los ensayos mostraron que los componentes fabricados con filamento de PA presentaron el mejor desempeño, seguidos por los de ASA y, finalmente, por los de PA-CF. Además, se observó una tendencia de aumento en la resistencia mecánica conforme se incrementaba el porcentaje de relleno.
Monographic study for the description of the metallurgical process to obtain copper and zinc concentrates from underground chalcopyrite and sphalerite (blende) deposits
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-31) Blair Camacho, David Solomon; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Vargas Ceballos, Óscar Andrés; Arenas Cordero, Laura Ximena
Cobre y zinc son dos de los metales más críticos en las industrias globales. En 2024, se proyecta que la demanda global de cobre sea aproximadamente de 25 millones de toneladas métricas, mientras que la demanda de zinc se estima en alrededor de 14 millones de toneladas métricas. Para satisfacer esta demanda considerable, se requiere una producción a gran escala, especialmente en las operaciones mineras. Actualmente, más del 70% del suministro mundial de cobre y zinc proviene de actividades mineras, llevadas a cabo a través de métodos de extracción subterráneos o a cielo abierto. Los minerales sulfurados más abundantes de cobre y zinc son la calcopirita (CuFeS₂) y la esfalerita (ZnS), respectivamente, los cuales se encuentran típicamente en depósitos minerales subterráneos en la corteza terrestre. El objetivo de este proyecto es describir el proceso de extracción y concentración de cobre y zinc a partir de depósitos específicos de minerales subterráneos, enfocándose en el proceso de beneficio de minerales como la calcopirita y la esfalerita. Estos depósitos suelen contener sulfuros metálicos, que son abundantes en algunos niveles subterráneos de la corteza terrestre. El proyecto detalla cada etapa del proceso, respaldado por imágenes, diagramas, flujogramas y descripciones de los productos resultantes. Este proceso comienza con la etapa de conminución, en la cual las partículas grandes de mineral se reducen a gránulos finos o polvo mediante métodos como la trituración y la molienda. La segunda etapa implica la interacción de estas partículas finas de mineral con reactivos químicos seleccionados bajo condiciones especializadas para separar los materiales no deseados de los concentrados metálicos de valor económico. Este proceso se conoce como flotación espumante. Después de la etapa de flotación, se explica brevemente el proceso de deshidratación, el cual involucra métodos específicos para eliminar el agua de los concentrados metálicos obtenidos en las etapas previas. Como resultado, el producto final de todo el proceso metalúrgico de este proyecto consiste en concentrados de cobre y zinc en forma de pulverizada. Este estudio ofrece una visión general de las etapas, desafíos, requisitos y posibles resultados obtenidos durante todo el proceso, destacando una de las tecnologías metalúrgicas más eficientes y predominantes para la producción de metales a nivel mundial.
EVALUACION DE LA CAPACIDAD PROTECTORA DE POLIMEROS TIPO PANI DOPADOS CON NANOPARTICULAS METALICAS Y APLICADOS SOBRE ACEROS AL CARBONO AISI 1045
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-29) Gámez García, María Gabriela; Blanco Vázquez, Sergio Ismael; López Jaimes, Jefersson Andrés; González Hernández, Andrés Giovanni; Rátiva Melo, Yesenia
De acuerdo con los datos reportados por la AMPP (por sus siglas en inglés, Association for Materials Protection and Performance), el costo global anual de la corrosión es de 2,5 billones de dólares. Tradicionalmente, la protección contra la corrosión se ha centrado en el uso de recubrimientos metálicos y poliméricos, protección catódica y tratamientos químicos. Estas técnicas muestran resultados limitados en entornos agresivos (por ejemplo, estructuras offshore). Buscando una técnica de protección alternativa para el acero al carbono, en nuestro grupo, estamos trabajando en el desarrollo de recubrimientos compuestos que incluyan diferentes materiales funcionales. En este trabajo se sintetizaron recubrimientos poliméricos de polianilina (PANI) sobre acero al carbono AISI 1045, dopados con nanopartículas de zirconio (ZrO2). El PANI con y sin inclusión de nanopartículas de zirconio (ZrO2) se depositó sobre probetas cilíndricas de acero al carbono AISI 1045 con un diámetro de 1,3 cm. La electrodeposición se realizó mediante deposición galvanostática, potenciostática y potenciodinámica en una solución de ácido oxálico 0,3 M y anilina 0,1 M. Para evaluar el recubrimiento como protector contra la corrosión, se realizaron ensayos de polarización potenciodinámica electroquímica y espectroscopía de impedancia electroquímica, ambos en una solución de NaCl al 3,5 % Wg. Las pruebas electroquímicas demostraron que existe una mayor protección del polímero con una disminución de la velocidad de corrosión de hasta un 300 % en comparación con el acero desnudo.
Procesamiento Pirometalúrgico de las Fracciones Mixtas Derivadas del Reciclaje de Baterías Desechadas
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-30) Motta Osorio, Brayns Fernando Camilo; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Rentería Rincón, Isaías Andres; Livia Pardavé, Walter
El creciente uso de dispositivos electrónicos ha generado una demanda sin precedentes de baterías de ion litio, utilizadas tanto en aparatos portátiles como en vehículos eléctricos. Sin embargo, este auge ha traído consigo un desafío ambiental significativo: la gestión de las baterías al final de su vida útil. El reciclaje de estas baterías se ha convertido en una prioridad global, ya que permite mitigar el impacto ambiental y promover una economía circular, donde los recursos se reutilizan de manera eficiente. Entre los métodos más relevantes para la recuperación de metales valiosos, destacan la pirometalurgia y la hidrometalurgia, procesos que permiten la extracción de elementos como el cobalto y el litio. Conjuntamente, la reacción carbotérmica, utilizada ampliamente en metalurgia, ofrece un enfoque prometedor para reducir los óxidos metálicos contenidos en estas baterías, como el Co₃O₄, mediante el uso de carbono como agente reductor, generando CoO y Co metálico. En esta tesis, se analiza la aplicación de pellets autoreductores, fabricados con polvos recolectados de baterías recicladas, sometidos a tratamientos pirometalúrgicos a las siguientes temperaturas: 700°C, 800°C, 900°C y 1180°C durante 1 y 2 horas. Los resultados obtenidos fueron analizados mediante técnicas de caracterización como difracción de rayos x (DRX) y Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) que demuestran la posibilidad de rescatar compuestos clave como el Cobalto (Co), Litio (Li), Aluminato de litio (LiAlO2), Oxido de cobalto (CoO), Aleaciones intermetalicas (Al5Co2), lo que no solo contribuye a la reducción de residuos, sino también a la posibilidad de crear procesos industriales más sostenibles. Este enfoque refuerza la necesidad de innovar en el manejo de desechos tecnológicos para minimizar su impacto ambiental.

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