Ingeniería Metalúrgica
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Item Estudio de la calidad ambiental del ladrillo de construcción obtenido a partir de mezclas que incluyen residuos de flotación de minerales polimetálicos de california, Santander.(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-16) Alfonso Gonzalez, Juan Diego; Bayona pereira, Mayra Alejandra; Pardave Livia, Walter; Cordoba Tuta, Elcy Maria; Palacios, Jhon FreddyEn el presente proyecto se llevó a cabo un estudio de la calidad ambiental del ladrillo obtenido a partir de mezclas que incluyen agua, cemento y relave procedente del municipio de California, Santander, el cual contiene residuos de flotación de minerales polimetálicos. El proceso necesario para obtener dicho ladrillo se detalla mediante un esquema que involucra operaciones de lavado, filtrado y secado, con el propósito de eliminar elementos como el Xantato Amílico de Potasio (PAX), el Metil Isobutil Carbinol (Aceite de Pino) y el Sulfhidrato de Sodio (NASH). Estos elementos son comúnmente utilizados como agentes químicos durante el proceso de flotación. Posteriormente, se procede a la peletización y a la preparación de las mezclas necesarias para la obtención del ladrillo. Se llevaron a cabo pruebas específicas, que implican la obtención de muestras tanto del relave como del ladrillo, sometiéndose a diferentes condiciones ambientales simuladas, que reflejan las situaciones a las que podrían estar expuestos durante su vida útil. El objetivo de estas pruebas era analizar la presencia de metales pesados, nitritos, nitratos, sulfatos, conductividad, resistividad y pH. Los resultados obtenidos se compararon con las regulaciones vigentes, en las cuales se establecen los parámetros y límites máximos permitidos. Los resultados indicaron que la muestra del ladrillo cumplía con dichos estándares, ya que estaba destinada a estar expuesta a tales condiciones ambientales. Finalmente, se llevó a cabo la prueba ABA en una muestra de ladrillo pulverizado para determinar si se generaba o no drenaje ácido. Los resultados de esta prueba arrojaron un alto potencial de generación de ácido, sin embargo, con las pruebas ambientales se pudo determinar que este es apto. En resumen, se concluyó que el ladrillo obtenido mostraba una buena calidad ambiental al cumplir con las normativas vigentes.Item Diseño de un sistema ingenieril para la reducción de emisiones atmosféricas de la fuente fija de una caldera pirotubular de combustión por carbón mineral(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-13) Peñaloza Guzman Jose Daniel; Ruiz Lizarazo Jeferson Owaldo; Rincon Ortiz Mauricio; Vargas Ceballos Oscar AndresEn Colombia, el sector de pequeñas y medianas empresas presenta un acceso restringido a la tecnología y prima la utilización de máquinas y equipos de tecnologías atrasadas. El país posee las mayores reservas de carbón en Latinoamérica y es el cuarto exportador de carbón térmico del mundo. Los numerosos procesos de calentamiento que se utilizan en las refinerías para calentar las corrientes del proceso pueden ser fuentes potenciales de 〖SO〗_X,〖NO〗_X,CO, emisiones de partículas e hidrocarburos. Los resultados del proyecto se dividen en tres partes, la primera corresponde a las alternativas tecnológicas para la mitigación de contaminantes en fuentes fijas, la segunda de la consecución del proceso de Jerarquía Analítica y la tercera del diseño del sistema seleccionado. Mediante la implementación del Proceso Jerárquico Analítico (AHP) se llevó a cabo la selección de la tecnología más adecuada donde bajo los subcriterios de impacto energético, ambiental, técnico y económico, los ciclones obtienen el nivel más alto de preferencia con el 19% de priorización con el cual se plantea el diseño de un ciclón con eficiencia estimada de 82,7% a partir de parámetros operacionales (caudal, caída de presión, temperatura) de la chimenea de una caldera pirotubular de 80 BHP de capacidad y la caracterización fisicoquímica (Tamaño de partícula, humedad, % ceniza, volátiles) del combustible fósil usado como alimentación (carbón mineral).Item Práctica empresarial en ACIEND S.A.S como apoyo área de ensayos no destructivos en el desarrollo de procedimientos de calibración para equipos de ultrasonido por arreglo de fases (Phased Array)(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-14) Omar Andrés Vélez Peña; Galán Pinilla Carlos Andrés; Acevedo Acuña Luis Alberto; Peréz Ceballos Ana María; Peña Ballesteros Dario YesidLos Ensayos No Destructivos (END) desempeñan un papel importante en la preservación de la integridad de materiales y componentes en la industria. En este contexto, los equipos de ultrasonido por Phased Array, representan una tecnología avanzada que ha revolucionado la forma en que se realizan las inspecciones. Estos sistemas ofrecen ventajas notables en términos de versatilidad y precisión en la detección de defectos en comparación con los métodos tradicionales de ultrasonido. El objetivo principal fue contribuir al mejoramiento de la precisión y eficiencia de los procedimientos de calibración utilizados en la inspección mediante Phased Array. La práctica empresarial comprendió varias etapas clave. En primer lugar, se realizó una revisión exhaustiva de la documentación técnica y se evaluaron las normativas relevantes para comprender los requisitos y estándares en el campo de los END. Luego, se llevaron a cabo actividades prácticas que incluyeron la adquisición de datos de calibración en situaciones reales de inspección y un análisis en profundidad de los resultados obtenidos. Uno de los logros destacados de esta práctica fue la identificación de factores críticos que afectan la calidad de la calibración en equipos, esto implicó el análisis de las señales ultrasónicas registradas para identificar y caracterizar posibles defectos o discontinuidades en los materiales. Se desarrollaron recomendaciones específicas para abordar y mejorar la precisión de los procedimientos de calibración. Esta práctica empresarial proporcionó una valiosa contribución a la empresa ACIEND, al suministrar una base sólida para mejorar la calibración de equipos de ultrasonido y la interpretación de las datas para la detección de defectos. Los conocimientos adquiridos en esta experiencia tienen un impacto directo en la calidad y precisión de las inspecciones, lo que es esencial para garantizar la seguridad y calidad.Item Diseño de un procedimiento para la selección, aplicación y evaluación de recubrimientos anticorrosivos basado en la normativa internacional.(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-11) Angy Maribel Martínez Ordoñez; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Melendez Reyes, Angel Manuel; Guiza Arguello, Viviana RaquelEn este trabajo se presenta el diseño de un procedimiento para la selección, aplicación y evaluación de recubrimientos anticorrosivos, basado en normativas internacionales. Inicialmente se revisa y analiza las pautas establecidas las normativas para cada etapa del proceso de aplicación de recubrimientos, desde la preparación del material hasta las condiciones óptimas de aplicación y la inspección posterior al proceso. Se consideran tanto las homologaciones a nivel internacional como las nacionales. Además, se ha desarrollado este procedimiento de acuerdo con los estándares definidos por la norma ISO 9001 para los elementos requeridos en un procedimiento operativo estandarizado (POE), que es la normativa que rige a las organizaciones en Colombia. Este trabajo presenta un procedimiento que es útil para personal que en su ámbito profesional están involucrados en el área de recubrimientos de aceros al carbono, desde la selección, la aplicación o la inspección de los mismos, también tiene como objetivo servir como una guía para el personal que no está familiarizado con los recubrimientos. Para facilitar su visualización y comprensión, el cuerpo del procedimiento se ha estructurado mediante el uso de tablas, lo que lo hace más accesible y practico.Item Modificación De Sustratos Tridimensionales Carbonosos Mediante El Dopaje Con Nitrógeno Y La Deposición De Hexacianoferrato De Níquel Para La Remoción Electroquímica De Iones De Sodio Presentes En Aguas(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-06) Martinez Gomez, Sergio Alejandro; Diaz Becerra, Cristian Mauricio; Córdoba Tuta, Elcy María; Vázquez Samperio, Juvencio; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Coy Echeverria, Ana EmilseEl proceso de desionización capacitiva (CDI) se ha venido investigado como una alternativa más eficaz y económica a los procesos actualmente usados en la desalinización del agua (ósmosis inversa y destilación térmica) y en respuesta a la problemática de escasez de agua dulce en zonas de ubicación remota. Una de las principales líneas de estudio, con relación al proceso CDI, es el desarrollo de nuevos materiales para electrodos con mayor capacidad y eficiencia de almacenamiento de iones; estudios previos han sugerido el uso de materiales carbonosos y análogos de azul de Prusia (PBA) como potenciales alternativas para tales propósitos; sin embargo, estos materiales por sí mismos presentan deficiencias en sus propiedades que disminuyen su capacidad de remoción de iones cuando se usan de forma independiente. En este trabajo se sintetizaron y modificaron sustratos tridimensionales de Carbono Vítreo Reticular (CVR) mediante el dopaje con nitrógeno introducido en diferentes relaciones molares de ácido/urea (1:0, 1:10, 1:15 y 1:20), la funcionalización de sus superficies por ultrasonido, y la deposición de hexacianoferrato de níquel (NiHCF) para la remoción de iones alcalinos en dispositivos de desionización capacitiva. Mediante pruebas de caracterización electroquímica, como voltamperometría cíclica a diferentes velocidades de barrido de potencial (5, 10, 15, 20, 30 y 40 mV/s) y pruebas de carga y descarga galvanostática (GCD) a diferentes densidades de corrientes (0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5 y 1 mA/cm3), se evaluaron las propiedades electroquímicas de los sustratos modificados. Se realizaron análisis FT-IR, Raman y XPS para analizar las propiedades fisicoquímicas de los sustratos, identificando grupos funcionales de nitrógeno, como N-Q, Nox, N5 y N6. Los resultados obtenidos revelaron que el sustrato CVR sin urea mostró la mayor capacidad de remoción de iones de sodio (177.35 μg/g) de los sustratos analizados, seguido por el sustrato con relación ácido/urea 1:15 y depósito de NiHCF (42,03 μg/g), lo que no respalda la hipótesis inicial de que el dopaje con urea aumenta la eficacia.Item Revisión actualizada de los materiales usados en la movilidad y conservación del hidrogeno(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Vega Lopez, Daniel Esteban; Villamizar Fontecha, Maria Camila; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Fonseca Gonzales, Jaime Gonzalo; Coy Echeverria, Ana Emilse; Guiza Arguello, Viviana RaquelEn la actualidad, el hidrógeno es uno de los combustibles sintéticos más importantes debido a sus propiedades físicas y químicas, pues es renovable, abundante y no contaminante, convirtiéndolo en un combustible limpio e ideal. De hecho, el hidrógeno es puro porque el producto de su combustión con oxígeno es sólo vapor de agua. De igual forma, es abundante y renovable porque, utilizando una fuente de energía primaria, es posible separar la descomposición del agua mediante electrólisis. Por lo que en un futuro el hidrogeno como vector energético dará paso al desarrollo de una gran variedad de tecnologías, diversificando las fuentes de energía y llegando a un punto en el que este pueda producirse de manera económica y medioambientalmente aceptable reemplazando al petróleo y sus derivados en el transporte, ofreciendo una reducción significativa de las emisiones. Ahora bien, cuando pensamos en el hidrógeno como combustible, nos imaginamos las máquinas, los hogares, las fábricas y los vehículos que lo utilizan. Por lo tanto, es necesario pensar dónde conservarlo y que contenedores serían adecuados para la movilidad y para trasladar los tanques de combustible en los vehículos. Por lo que, el tipo de transporte se elegirá dependiendo el tipo de material de almacenamiento, ya sea por carretera, en barco o ferrocarril.Item Desarrollo de una matriz polimérica biodegradable a partir de albúmina de suero bovina para su potencial aplicación en la limpieza de aguas contaminadas con metales pesados(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-09) Mendez Bautista, Angie Gabriela; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Barón Gualdrón, Giselle Carolina; Melendez Reyes, Angel Manuel; Diaz Cañas, Edith JohannaEl desmedido incremento de la actividad industrial ha dado lugar a la generación de grandes volúmenes de aguas residuales contaminadas con metales pesados. Frente a esta problemática, resulta crucial desarrollar nuevos materiales que permitan tratar estas aguas residuales antes de ser vertidas en cuerpos de agua, con el propósito de prevenir daños en la salud humana y en el medio ambiente. Con el objetivo de contribuir a la creación de soluciones eficaces, se llevó a cabo una evaluación del uso de la albúmina de suero bovino (BSA) en la síntesis de hidrogeles, utilizando glutaraldehído (GTA) como agente reticulante. Se estableció una metodología para la fabricación de hidrogeles con concentraciones de BSA del 20% y 25% (p/v) a distintas concentraciones de entrecruzante (0.2% a 1.1%). Además, se investigó la estabilidad física de los geles resultantes, así como su capacidad de hinchamiento y biodegradabilidad en medio acuoso. Asimismo, se analizó la capacidad de los hidrogeles de BSA-GTA para remover iones de Cu2+, Ni2+ y Co2+ presentes en soluciones sintéticas. Análisis por espectroscopía de absorción atómica indicó que a medida que aumentaba la concentración de BSA en el hidrogel y disminuía la concentración inicial del catión en la solución problema, aumentaba la eficiencia de remoción; dando como resultado una capacidad de remoción superior al 93% para cada ion, en un período de contacto de 5 horas. Estos resultados sugieren que la BSA es un material prometedor para la limpieza de aguas contaminadas con iones de metales pesados.Item Aplicación de técnicas de ensayos no destructivos en la inspección de tuberías para el transporte de hidrocarburos: Estado del arte(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-09) Mejia Ardila, Darlinson; Galán Pinilla, Carlos Andrés; Pérez Ceballos, Ana María; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Delvasto Angarita, Pedro LuisEl petróleo sigue siendo un recurso esencial en la vida moderna al ser utilizado tanto como fuente de energía como en la fabricación de una amplia gama de productos. El transporte de petróleo mediante tuberías desempeña un papel crucial en la cadena de suministro de este recurso, sin embargo, estas tuberías enfrentan condiciones operativas extremas, que incluyen altas presiones, temperaturas elevadas, corrosión y daños mecánicos por terceros, lo que hace necesaria una adecuada selección de materiales que puedan soportar tales condiciones. La importancia del petróleo en Colombia a nivel económico y social supone una especial atención a la hora de conocer los mecanismos de daño y los modos de falla relacionados que se presentan con mayor frecuencia y conducen a la falla del material en las tuberías que transportan el producto. Es aquí donde resulta indispensable identificar los ensayos no destructivos de uso tradicional y desarrollados recientemente para la detección y evaluación de estos defectos. Por consiguiente, el desarrollo de esta monografía está basado en la investigación de las técnicas no destructivas más comunes y de nuevo desarrollo para la inspección de los materiales mayormente utilizados en las tuberías de transporte de petróleo en Colombia, teniendo en cuenta los mecanismos de daño y modos de falla que se encuentran con mayor frecuencia. A su vez, se expone la importancia de conocer los métodos específicamente utilizados, con el fin de hacer más rigurosa la inspección y detectar la mayor cantidad de defectos y daños posibles en los más de 6100 kilómetros de tubería que se deben inspeccionar frecuentemente en la industria del petróleo en Colombia.Item Efecto de los parámetros de la llama sobre las propiedades de recubrimientos ricos en manganeso por proyección térmica(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-07) Jiménez Duarte, José Sebastián; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Rincón Ortiz, Mauricio; Cordoba Tuta, Elcy Maria; Gonzalez Hernandez, Andres GiovanniEn el presente trabajo se realizaron seis tipos de recubrimientos cerámicos sobre ladrillos refractarios, a partir de fritas de vidrio fabricadas con manganeso (Mn) y zinc (Zn) extraídos de cátodos y ánodos de pilas alcalinas, por medio de proyección térmica con llama oxiacetilénica variando el tipo de llama (neutra y oxidante). Se determinó la formulación adecuada para obtener las fritas y parámetros adecuados para la proyección térmica. Se realizaron análisis tales como colorimetría, espesor de recubrimiento, ángulo de contacto y caracterización por microscopia electrónica de barrido (SEM). Con las morfologías presentadas mediante el análisis SEM, se demostró que los recubrimientos con más cantidad de vidrio y mejor color fueron los que se depositaron con llama oxidante. Finalmente se determinó que para la proyección térmica de las fritas de vidrio que contienen manganeso y zinc recuperado de pilas alcalinas, hay que tener mayor control sobre parámetros clave tales como la granulometría y la alimentación de polvos para adquirir mejores recubrimientos.Item Estado del arte de los materiales utilizados para el transporte y almacenamiento de hidrógeno.(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Peña Niño, Vianny Mildred; Prada Oróstegui, Juan Sebastian; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Perez Ceballos, Ana Maria; Gonzalez Hernandez, Andres GiovanniLa investigación titulada "Estado del arte de los materiales utilizados para el transporte y almacenamiento del hidrógeno" se propone estudiar sobre los materiales empleados en las distintas fases del proceso de transporte y almacenamiento del hidrógeno. El objetivo general de este estudio consiste en llevar a cabo un análisis mediante una revisión bibliográfica, que permita comprender y evaluar los avances, desafíos y desarrollos recientes en este campo crucial para la tecnología del hidrógeno. Entre los objetivos específicos que guiarán esta investigación, se encuentra en primer lugar la identificación de los materiales actualmente utilizados en el transporte y almacenamiento de hidrógeno. Esto implica abordar tanto los materiales convencionales como aquellos de última generación que han surgido como resultado de la investigación y desarrollo continuos en esta área. Además, se llevará a cabo un análisis detallado de los efectos que el hidrógeno ejerce sobre las propiedades fisicoquímicas de los materiales empleados. Este aspecto reviste gran importancia, ya que el hidrógeno, en función de su interacción con los materiales, puede afectar su integridad estructural, resistencia mecánica y otras propiedades fundamentales. Comprender estos efectos es esencial para garantizar la seguridad y eficiencia en el transporte y almacenamiento de este gas. Por último, el estudio se propone establecer de manera precisa los materiales más apropiados para llevar a cabo el transporte y almacenamiento del hidrógeno de manera segura y eficiente. Este objetivo implica una evaluación de las características intrínsecas de los materiales, considerando factores como la durabilidad, resistencia a la corrosión, y capacidad de almacenamiento, entre otros.Item Desarrollo y caracterización de una metodología de microencapsulación por emulsión de aceites vegetales a partir de alginato de sodio(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Duran Diaz, Gabriela; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Moreno Castellanos, Natalia Rocio; Vargas Ceballos, Oscar Andres; Blanco Vasquez, Sergio IsmaelEn el presente trabajo se expone el desarrollo y la caracterización de un protocolo para la microencapsulación por emulsión de aceites vegetales con alginato de sodio por medio de la gelificación iónica, para aplicaciones biomédicas. Se evaluó la influencia de la concentración del alginato de sodio, SOR (Surfactant to Oil Ratio), el calibre de la aguja, la capacidad volumétrica de la jeringa, la concentración de CaCl2 y la velocidad de agitación del baño gelificante en el tamaño y morfología de las microcápsulas fabricadas. Las partículas fueron caracterizadas en términos de su diámetro promedio, factor de esfericidad y cinética de degradación. Los resultados de este estudio mostraron que el tamaño de partícula más pequeño que cumple con el factor de esfericidad es aproximadamente de 1600 μm. A partir de los resultados obtenidos en la prueba de degradación in vitro se observó que el comportamiento de las microcápsulas varía según la concentración de alginato de sodio. Los diferentes experimentos para medir la cinética de degradación, la eficiencia de encapsulación y la capacidad de carga permitieron definir y/o descartar diferentes factores y variables en dichos procesos. Esta investigación permite definir una metodología inicial para próximos estudios en el área de la microencapsulación de aceites vegetales.Item Pruebas de Laboratorio Utilizadas a Nivel Internacional para la Evaluación de la Susceptibilidad de los Aceros API 5L a la Fragilización por Hidrógeno.(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Moreno Patiño, Ronaldo Alfonso; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Serna Gil, Aníbal; Rincon Ortiz, Mauricio; Vasquez Blanco, Sergio IsmaelLa fragilización por hidrógeno conlleva a los aceros a reducir su resistencia a la rotura y por lo mismo más débiles a la resistencia a la tracción, la fragilización por hidrógeno también se conoce con el nombre de fragilización ácida. El resultado generalmente es una fractura frágil y que ocurre inesperadamente en algunos casos luego de mucho tiempo en servicio. En el campo petrolero es usualmente el resultado de la exposición al ácido sulfhídrico líquido o gaseoso [H2S]. es por esto que se enfatiza en la necesidad de realizar un análisis a los estudios de laboratorio realizados a nivel internacional para evaluar la susceptibilidad de los aceros API utilizados en las industrias petroleras, esto con el fin de tener un amplio conocimiento que permita poner en práctica estos estudios investigativos en Colombia. La norma API 5L, es la norma que especifica los diferentes grados y calidades de tubería para uso en la industria del petróleo, tubos de acero para el sistema de transporte de hidrocarburos y especificaciones para oleoductos y gasoductos. Los materiales cubren API 5L Grado B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80 y calidades PSL1 y PSL2, los cuales están operando en diversos ambientes corrosivos. En definitiva, los aceros API 5L, son tuberías elaboradas de acero al carbono, las cuales sirven para el transporte de hidrocarburos y otros líquidos como el vapor, agua o lodo.Item Herramienta app para el aprovechamiento y recuperación de materiales con enfoque educativo y empresarial(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-16) Ballesteros Rivera Diego Andrés; Parrado Castillo Christian Ferney; Walter Pardavé Livia; Pedro Luis Delvasto Angarita; Ana Emilse Coy Echeverria; Carlos Eduardo Rondon AlmeydaEn el presente trabajo se muestra el diseño de un aplicativo móvil con el objetivo de aprovechar y recuperar diversos materiales usados desde un enfoque educativo y empresarial. El aplicativo, llamado SIRAMA, proporciona información sobre los materiales aprovechables y el comercio de estos, con el fin de contribuir al ámbito educativo y socioeconómico de la región. Para el desarrollo de la versión 1.0 de esta aplicación, se hace uso del lenguaje Dart, el framework flutter y el editor de texto Visual Studio Code. Adicionalmente, el contenido exhibido en la App se verifica por medio de encuestas dirigidas a tres tipos de población, tales como recicladores primarios, estudiantes y profesionales del sector, los cuales aportaron su criterio, permitiendo crear un aplicativo móvil que conecta al sector educativo con el sector comercial de la ciudad por medio de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC).Item Diseño y análisis económico para una operación de reciclaje metalúrgico de baterías.(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-02) Arguello Silva, Jaime Julian; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Blanco Vasquez, Sergio IsmaelEl presente trabajo se enfocó en la realización de un estudio de prefactibilidad para darle un nuevo uso e incorporar los desechos de baterías alcalinas en procesos metalúrgicos tradicionales. Todo esto, mediante un proceso pirometalúrgico acoplado a un sistema de mitigación de la contaminación atmosférica. El diseño del reactor se realiza en diseño asistido por computador y de este modo tener un ejemplo más claro de lo que se requiere para el estudio. Paralelo a eso, se realizaron una serie de cotizaciones que tenían como fin el poder generar un presupuesto de inversión inicial, también un balance de masa para poder determinar la cantidad de producto que genera el reactor y ya teniendo otros datos como ingreso y egresos, formular un balance financiero para ver la viabilidad económica de todo el proyecto y determinar su retorno de recuperación en un cierto tiempo. Cabe resaltar que en la actualidad las pilas alcalinas desechadas es un problema que se tiene como humanidad, y la idea es generar una economía circular con ellas creando chatarra procesada para su comercialización, esto hace que sea un tema nuevo por el cual muchos gobiernos en la actualidad se han sentado a debatir y por ende se asumió algunos criterios a lo largo del estudio. Finalmente, con el presente trabajo se encontró que el estudio de prefactibilidad para incorporar los desechos de baterías alcalinas es viable y tiene un retorno de inversión inferior a una proyección de diez años. El diseño es acorde y cumple con las necesidades que se tienen para mitigar la contaminación atmosférica.Item Estudio de la microestructura y dureza de aceros bainíticos fundidos de alto y bajo silicio(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-13) Amado Barbosa, Laura Camila; Gomez Padilla, Jeferson Joan; González Hernández, Andrés Giovanni; Viáfara Arango, Cristian Camilo; Perez Ceballos, Ana Maria; Bohorquez Becerra, Oscar RodolfoEn esta investigación se diseñaron 3 aceros fundidos de alto y bajo silicio, denominados M1, M2 y M3. Estos aceros se sometieron a tratamientos térmicos de austemperado y se compararon con el acero AISI SAE 4340 (M4), que es bien conocido por su alta templabilidad. El objetivo de este estudio fue determinar las condiciones óptimas de los tratamientos térmicos de homogeneización, austenización y austemperado para lograr una microestructura de bainita libre de carburo, y analizar la influencia de la composición química y los parámetros de tratamiento térmico sobre el control de la microestructura y la dureza de los aceros. Los aceros obtenidos se caracterizaron mediante espectrometría de emisión óptica (EEO), microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y ensayo de dureza Rockwell. Los resultados obtenidos permiten identificar la obtención de dos tipos de aceros (M1 y M2) con microestructura de bainita libre de carburos y dureza entre 40-54 HRC, mientras que los otros dos aceros (M3 y M4) presentaron una microestructura de bainita convencional debido al contenido de silicio de las aleaciones. Estos hallazgos permiten detectar que los tratamientos térmicos fueron diseñados con condiciones óptimas, especialmente el proceso de austemperado a 330°C durante 6 y 10 horas para M1 y M2, con los cuales se lograron fracciones volumétricas de ferrita bainítica entre 73-93% y espesores de placa entre 46-148 nm. La investigación proporciona información valiosa para la industria del acero en el desarrollo de aceros adecuados para tratamientos térmicos de austemperado.Item Síntesis de sustratos 3D carbonosos a partir de melaza para su aplicación en dispositivos de almacenamiento electroquímico de energía.(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-12) León Tarazona, Laura Katherine; Bueno Almeyda, Yefer Oswaldo; Córdoba Tuta, Elcy María; Vazquez Samperio, Juvencio; Páez Sánchez, Natalia Patricia; Guiza Arguello, Viviana Raquel; Vargas Ceballos, Oscar AndresLa fabricación convencional de carbón vítreo reticulado (CVR) implica el uso de sustancias tóxicas como el fenol, formaldehído, furfurilo o resorcinol. En este trabajo de investigación, se propuso una estrategia fácil y de bajo costo para obtener el CVR con un enfoque sostenible a nivel ambiental al incorporar melaza, un residuo de la industria panelera. El objetivo de la presente contribución es mejorar las propiedades electroquímicas y la retención de energía a largo plazo de los supercapacitores sintetizados a partir de CVR, sin representar riesgos para el medio ambiente y la salud humana, evitando la contaminación del agua y la generación de gases tóxicos. Se evaluó el rendimiento de los CVR fabricados con la técnica de réplica por plantilla de sacrificio a diferentes tiempos de polimerización y porcentajes de melaza. Los resultados revelaron que un tiempo de polimerización de 24 horas y un contenido de melaza del 100% mostraron una mayor estabilidad electroquímica. Los CVR desarrollados se caracterizaron mediante técnicas, como microscopia óptica confocal, SEM, FT-IR y Raman. Finalmente, se ensambló el supercapacitor simétrico empleando el CVR seleccionado como electrodo positivo y negativo, y se le realizaron pruebas electroquímicas como voltamperometría cíclica, curvas de carga y descarga galvanostática y espectroscopía de impedancia electroquímica para evaluar el comportamiento del dispositivo. El dispositivo registró capacidades volumétricas de 334.89, 211.74, 163.72, 137.77, 110.41 y 84.89 mF/cm3 a 5, 10, 15, 20, 30 y 50 mV/s dentro de una ventaja de voltaje de 1.0 V posicionándolo como una opción en aplicaciones de almacenamiento de energía duraderas y sostenibles. Estos hallazgos abren nuevas perspectivas en el desarrollo de materiales y tecnologías para el almacenamiento de energía.Item Síntesis de un hidruro metálico base Ti-V-Cr para ser utilizado en almacenamiento de hidrógeno(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-28) Amézquita Martínez, Jose Antonio; Vargas Ceballos, Óscar Andrés; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Martínez Galindo, Aylin VanesaEn este proyecto se sintetizó un hidruro metálico base Titanio-Vanadio-Cromo a diferentes características de tiempo de molienda, estequiometría, presión inicial de hidrógeno y la temperatura a la cual se realizó dicha inserción. Se van realizando algunas variaciones a las propiedades iniciales, determinando con cuál de ellas se obtiene la mayor cantidad de inserción de hidrógeno. Para saber cuánto gas va ingresando a la muestra se establece el volumen teórico en cada momento del proceso, comparando las curvas de presión obtenidas y donde haya un cambio considerable entre estas, se calcula la nueva masa. Las gráficas se logran al ejecutar el experimento bajo exactamente las mismas condiciones, pero una sin el elemento de estudio, denominada “la prueba en blanco”. El extracto de material se obtuvo mediante molturación mecánica a tres, seis, nueve, quince y veintiún horas, inicialmente con una relación estequiométrica igual. Luego se determina si disminuyendo la proporción de uno de los elementos a la mitad y totalmente, hay cambios significativos en la inserción del gas. Finalmente, se varía la cuantía original del fluido a quince y treinta bares, y la temperatura a trescientos y trescientos cincuenta grados Celsius. Además, se llevó a cabo un análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), determinando los cambios significativos que se dieron en cuanto al tamaño de grano, estructura y composición.Item Obtención de concreto a partir del reuso de relaves de flotación de minerales polimetálicos de California Santander(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-03) Montes Fajardo Charlot Juliet; Rojas Rodriguez Bayron Jahir; Pardave Livia Walter; Delvasto Angarita Pedro Luis; Cordoba Tuta Elcy Maria; Renteria Rincon Isaias AndresEn el presente trabajo se realizó la obtención de concreto a partir del reuso de relaves de Flotación de minerales polimetálicos provenientes del municipio de California Santander, con una selección de mezcla adecuada mediante la variación de la composición de la materia prima (cemento y relaves). Inicialmente, se realizó la caracterización química de los relaves mineros mediante fluorescencia de rayos x (FRX) y SEM, además, la caracterización física, mineralógica, granulométrica y microscópica. Posteriormente, se llevó a cabo la preparación de las mezclas reemplazando la composición del relave en la arena fina y del relave en el cemento con 90%, 50% y 10% respectivamente. Para el proceso de obtención del concreto, se realizó un lavado con agua a 60°C del relave; luego se peletizó y mezcló con las demás materias primas; Para posteriormente hacer el proceso de moldeo y obtención del producto. Finalmente, se realizaron los ensayos mecánicos de compresión, las pruebas de hidratación y las pruebas ABA (Acid-Base Accountig) para cada bloque de concreto. Se evidenció en los resultados obtenidos que la mezcla M2 con el 50% del relave en la arena fina es la más adecuada para obtener concreto, además, los bloques fabricados cumplen con las especificaciones de la resistencia a la compresión y de hidratación de la norma NTC 4026, la prueba ABA da como resultado un alto potencial de acidez de los relaves y la prueba de control ambiental expuestos a un medio de agua lluvia, cumplen los parámetros establecidos en la resolución 631 de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Key Words: Tailings, polymetallics, circular economy, flotation, environmental impact, concretItem Efecto del proceso de inyección de vapor con naftenato de hierro y nafta sobre la corrosión del acero al carbono API P110.(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-28) García Murillo, Lina Paola; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Leon Bermudez, Adan Yovani; Orozco Agamez, Juan Carlos; Rincon Ortiz, Mauricio; Rondon Almeyda, Carlos EduardoEl presente trabajo de investigación evaluó el efecto del proceso de inyección de vapor con nafta y catalizador sobre la corrosión del acero al carbono API-P110. Se utilizó la técnica de gravimetría discontinua para determinar la velocidad de corrosión en función de la pérdida de masa del acero expuesto a mezclas de nafta y naftenato de hierro en fase líquida y fase gas. Se emplearon técnicas de caracterización (SEM/EDS y DRX) para determinar los cambios morfológicos y los compuestos formados en el acero. Los resultados indicaron que la velocidad de corrosión del acero aumenta en la fase líquida cuando se expone a la mezcla sin catalizador, mientras que la presencia del catalizador generó que la velocidad de reacción disminuyera, actuando como un inhibidor. Además, la velocidad de corrosión del acero disminuyó en función del tiempo en todos los casos estudiados, debido a la generación de productos durante las primeras horas, ya que su formación contribuye a la disminución de iones disponibles reaccionantes responsables de generar más productos de corrosión. La formación de cristales esféricos de Fe3O4 resultó beneficioso ya que se relaciona con una superficie más uniforme y homogénea que permitió una velocidad de corrosión menor. En cambio, el cupón expuesto a la fase líquida de la mezcla sin el catalizador presentó un crecimiento dendrítico y desordenado que resulta propenso a la acumulación de contaminantes y agentes corrosivos que pueden acelerar la corrosión. En general, los resultados de la investigación indican que el proceso híbrido de inyección de vapor con nafta y catalizador puede mejorar la protección contra la corrosión del acero API-P110 en aplicaciones industriales.Item Recuperación de grafito presente en ánodos de baterías Li-ion mediante métodos de metalurgia extractiva para su posible reutilización(Universidad Industrial de Santander, 2023-06-06) Rueda Rojas Ricardo; Villota Quesada Sergio Alejandro; Vargas Ceballos Óscar Andrés; Delvasto Angarita Pedro Luis; Cordoba Tuta Elcy Maria; Tami Pimiento Lidy MagalyEl presente trabajo se ha llevado a cabo con el objetivo de recuperar el grafito que se encuentra en los ánodos de las baterías Li-ion gastadas de celulares mediante métodos de metalurgia extractiva con el propósito de utilizarlo nuevamente como ánodo partiendo del reciclaje como una estrategia amigable con el medio ambiente. El material anódico fue purificado a partir de un proceso hidrometalúrgico de lixiviación con una eficiencia de remoción del metal de interés (Cu) del 81.32% , utilizando 1.2M de ácido cítrico (C6H8O7), peróxido de hidrógeno (H2O2) , una relación sólido/líquido de (20 g/L), 300 rpm por agitación mecánica a 60 °C y un periodo de tiempo de 30 min. El grafito lixiviado fue sometido posteriormente a un proceso pirometalúrgico en un horno tubular con atmósfera controlada de nitrógeno con un flujo 0.8 L/min durante 4 horas a una temperatura de 900°C con una rampa de calentamiento de 10°C/min, con el objetivo de regenerar su estructura luego del proceso de lixiviación. A partir del análisis de difracción de rayos X, se identificó la estructura del material anódico siendo esta correspondiente a grafito, por otra parte, también se logró comprobar mediante la posición y tamaño de los picos del difractograma su reorganización estructural. Finalmente, el grafito purificado se evaluó electroquímicamente en electrolito acuoso de 1M Li2SO4 mediante pruebas de voltametría cíclica, utilizando un rango de potencial de -0.5 a 0.8 V (vs Ag/AgCl) con una velocidad de barrido de 10 mV/s, exponiendo un pico de oxidación a 0.1 V y de reducción a -0.15V (vs Ag/AgCl)