Ingeniería Metalúrgica
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Item El hidrógeno y los hidruros metálicos: Avances en almacenamiento y aplicaciones sostenibles(Universidad Industrial de Santander, 2024-09-01) David Andrés Lozano Méndez; BALLESTEROS PEÑA DARIO YESID; GUIZA ARGUELLO RAQUEL VIVIANA; ARDILA SANTAMARIA NADIA MAYERLYSe aborda la importancia del almacenamiento de hidrogeno mediante hidruros metálicos en diferentes aplicaciones industriales tales como bombas de calor, baterías, tanques de almacenamiento, vehículos monta carga, conexiones con celdas de combustible PEM y aplicaciones navales. Además, se investiga sobre las propiedades de los hidruros metálicos organizándolas propiedades de almacenamiento, operación y termodinámica. También se realizo un estudio de tecnologías de producción de hidrogeno. En la conclusión se detalla las gestiones requeridas para el proceso de absorción/desorción optimo, la influencia de los compuestos solidos para reemplazar a los compuestos intermetálicos y la optimización de la eficiencia energética y vida útil de los hidruros metálicos.Item Recubrimientos base zinc para control de corrosión en aceros(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-26) Umaña Caballero, Jhoan Sebastian; García Vergara, Sandra Judith; Arenas Vara, María de los Angeles; Blanco Vazquez, Sergio Ismael; Peña Ballesteros, Dario YesidEn este trabajo de investigación se evaluará la resistencia a la corrosión de recubrimientos producidos por galvanizado en caliente sobre acero al carbono mediante ensayos metalográficos y ensayos de pérdida de masa para establecer la velocidad de corrosión de cada una de las muestras. El acero galvanizado es útil para la construcción de estructuras expuestas a ambientes agresivos, ya que la corrosión es un problema permanente que requiere investigación continua en el desarrollo de sistemas de protección eficientes que minimizar los daños. La selección del método de protección depende del entorno en el cual las estructuras metálicas estarán expuestas y de las propiedades mecánicas requeridas. El galvanizado no es el único método utilizado para protección contra la corrosión del acero sin embargo es de los más utilizados industrialmente debido a la protección que ofrece una capa galvanizada superando los 25 años en la mayoría de las atmosferas, excepto las más ácidas donde su vida útil se ve reducida. Los recubrimientos de aleación de zinc con magnesio y aluminio se comercializan desde finales de los años noventa. A pesar de la importancia tecnológica del acero galvanizado en caliente, existen muchos menos datos sobre el comportamiento y efecto protector de los recubrimientos de aleaciones de zinc desarrollados por galvanizado en caliente debido a los cambios atmosféricos actuales, se resaltan los compromisos actuales en su estudio.Item Evaluación fisicoquímica de un mineral auro-argentífero procedente del Departamento de Arauca(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-17) Reina Garzón, Alexander; Castellanos Hernández, Diana Carolina; Palacios, Jhon Freddy; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Güiza Arguello, Viviana Raquel; Rentería Rincón, Isaías AndrésEn este proyecto de investigación, se aborda la importancia de la extracción de oro, en el desarrollo sostenible de Colombia, con un enfoque particular en Arauca. Se destaca su demanda en diversas industrias y se enfatiza en la necesidad de adoptar prácticas sostenibles y responsables para mitigar los impactos ambientales. La industria minera a nivel global enfrenta desafíos significativos debido a la generación masiva de residuos durante la extracción y obtención de minerales. En particular, la extracción de oro y plata, que son metales valiosos, tienen una alta demanda en sectores como la electrónica, joyería y medicina. En Colombia, la minería no formal manipula mercurio de manera indiscriminada, a pesar de su prohibición, causando graves impactos ambientales y en la salud de las comunidades. Es esencial buscar alternativas económicas y ambientalmente sostenibles para la extracción de metales preciosos, promoviendo un desarrollo sostenible en la región. La selección adecuada de procesos metalúrgicos es fundamental para la eficiente extracción y recuperación de metales preciosos, considerando la composición mineralógica, tamaño de partícula y concentración del mineral. El propósito de la investigación es realizar ensayos y análisis a una muestra del Departamento de Arauca, Colombia, para obtener información precisa sobre la composición mineralógica, ley de oro e identificación de elementos que afecten el proceso metalúrgico. Finalmente, se buscan alternativas para su beneficio, concentración y aprovechamiento con porcentajes de recuperación aceptables, demostrando la viabilidad de una minería responsable.Item Evaluación del ataque fúngico como mecanismo de daño en tuberías de polietileno utilizadas en distribución de gas en Colombia(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-15) Gómez Suárez, María Isabel; Ruiz Lizarazo, Jeferson Owaldo; Pérez Ceballos, Ana María; Reyes Reyes, María Andrea; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Blanco Vasquez, Sergio IsmaelLa biodegradación polimérica es una problemática que afecta a las tuberías de polietileno usadas para la distribución de gas domiciliario en Colombia. En este proyecto se investigó el impacto del ataque fúngico realizado por microorganismos presentes en los suelos del territorio nacional en tuberías de polietileno de media densidad PE80, a fin de identificar las afectaciones en las propiedades del material. El estudio se realizó teniendo en cuenta ensayos visuales, químicos y mecánicos en muestras en estado de manufactura y expuestas durante 2 y 4 meses en un biorreactor con las condiciones aptas para el crecimiento de los hongos Los resultados indicaron que, pese a no presentarse cambios en la apariencia del material, la exposición al ataque fúngico genera cambios a nivel químico y mecánico siendo estos últimos los de mayor impacto en las propiedades del material relacionados con una pérdida de masa en las muestras. Los resultados obtenidos sugieren que a una mayor exposición del material a los microorganismos existe una mayor degradación en sus propiedades lo cual disminuye la confiabilidad de las tuberías en servicio. Se recomienda continuar con el estudio de las afectaciones para un tiempo más prolongado de exposición, así como hacer uso de estos microorganismos para realizar una degradación controlada del material a fin de disminuir la contaminación generada por los residuos de este tipo de material.Item Estudio de Casos Reportados en la Literatura Sobre Análisis de Falla en Pernos Usados como Elementos de Fijación en Válvulas de Acero Bridadas(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-16) Mejía Ortiz, Sara Sofía; Pérez Ceballos, Ana María; Rincón Ortiz, Mauricio; Coy Echeverria, Ana Emilse; Galan Pinilla, Carlos AndresEn la industria, se implementan las uniones bridas como sistemas de unión porque ofrecen ventajas sobre otros métodos como la soldadura, ya que, su instalación y mantenimiento es más sencillo y económico, permitiendo ser desmontadas sin operaciones destructivas, gracias a una circunferencia de agujeros por los cuales se introducen pernos de unión, sin embargo, las bridas tienen un proceso de fabricación y producción distinto al elemento al cual generalmente son unidas, por lo que, al iniciar su vida de servicio, pueden presentar alteraciones mecánicas o metalúrgicas, las cuales posteriormente generan fallas. Un ejemplo muy común son los pernos de sujeción en bridas, los cuales, al unirse generalmente a un material disímil, presentan detrimento en sus propiedades mecánicas y metalúrgicas. La preocupación de los fallos en servicio ha motivado a realizar investigaciones, para identificar los mecanismos y las variables involucradas, con el fin de establecer mecanismos de prevención y mitigación de fallas. Por lo que esta investigación se enfocó en identificar los mecanismos más comunes de falla en pernos usados como elementos de fijación en Válvulas de Acero Bridadas. Igualmente, se analizaron los efectos de la temperatura y presión, sobre estos mecanismos, identificando la influencia que se produce sobre las propiedades de los pernos. Por último, se establecieron mecanismos de prevención de fallas por medio de la normativa disponible, entre los que se tienen, los códigos ASME B16.5, ASME PPC-1 y la norma API 571, en aspectos fundamentales para prolongar la vida útil de la brida.Item Evaluación del desempeño de reactores electroquímicos para recuperación de mercurio en efluentes hídricos a partir de la herramienta computacional Comsol Multiphysics®(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-13) Fiallo Correa, Jhon Sebastian; Ruiz Lizarazo, Jeferson Owaldo; Pedraza Avella, Julio Andrés; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Blanco Vásquez, Sergio IsmaelEn este trabajo se realizó una revisión bibliográfica para preseleccionar los reactores más destacables en sus áreas de aplicación y escoger tres (3) reactores electroquímicos. Los reactores escogidos fueron modelados en CAD a través de la herramienta SolidWorks® y evaluados en igualdad de condiciones de operación a través de la herramienta Comsol Multiphysics® 5.6, finalmente se comparó su capacidad de remoción de mercurio iónico Hg (II) y se estudió la influencia de la geometría en la densidad de corriente terciaria. Se determinó que el reactor de lecho fluidizado es la mejor opción para la remoción de Hg (II) con una recuperación de 50.5% respecto a la concentración inicial; se concluye que la naturaleza del reactor favorece la reacción electroquímica al forzar al fluido a entrar en contacto con las paredes del electrodo logrando que una mayor fracción del fluido reaccione. Se estableció que una mayor velocidad del fluido implicará una mayor densidad de corriente terciaria, lo cual indica un mayor transporte y balance de carga; adicionalmente, mayores valores en la densidad de corriente indican un mayor transporte de masa en el electrolito y la superficie del electrodo. Dada la influencia que tiene la geometría del reactor en la velocidad del fluido, fue posible afirmar que el diseño geométrico del reactor posee una influencia directa sobre la eficiencia general del sistema al afectar la velocidad del fluido y por ende la distribución de corriente terciaria, la cual considera en transporte de carga y masa en el reactor.Item Estado del arte sobre los mecanismos de falla presentados en gasoductos(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-29) Ordóñez Rodríguez, José Luis; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Galán Pinilla, Carlos Andrés; González Hernández, Andrés Giovanni; Núñez Celis, Howard DubanyLos gasoductos desempeñan un papel crucial en la eficiente distribución de gas natural, un recurso esencial en la matriz energética global. Estas infraestructuras conforman una red vital que conecta los puntos de producción con los centros de consumo, sirviendo a industrias, hogares y centrales eléctricas. Los gasoductos, diseñados para transportar considerables volúmenes de gas natural a lo largo de extensas distancias y terrenos diversos, están construidos con materiales altamente resistentes, como el acero, para soportar las demandas extremas del transporte a altas presiones. En paralelo, los sistemas de compresión son elementos esenciales que garantizan el funcionamiento eficiente de los gasoductos. Dado que el gas tiende a dispersarse durante su trayecto, la compresión estratégica en puntos clave asegura un flujo constante, mejorando significativamente la eficiencia del transporte. El petróleo y el gas desempeñan un papel fundamental al proporcionar más del 50% de la energía mundial en la actualidad (Overholt, 2016). Dada la alta demanda asociada con estos sistemas de transporte, surgen una variedad de problemas, que van desde corrosión y fatiga hasta errores de diseño y condiciones ambientales extremas, entre otros desafíos más específicos que se abordarán a lo largo de este estudio. El acero, utilizado de manera predominante en las tuberías destinadas al transporte de petróleo y gas, presenta una notable susceptibilidad a la corrosión (Sharma y Maheshwari, 2017). Por consiguiente, la identificación y monitoreo constante de estos mecanismos de falla resultan esenciales para garantizar la integridad y el rendimiento óptimo de estas cruciales infraestructuras. El propósito de esta investigación es esclarecer los diversos mecanismos de falla inherentes a los gasoductos, así como proponer estrategias efectivas para mitigarlos.Item Revisión del estado del arte sobre el uso de la inteligencia artificial para el estudio de la corrosión de metales(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-29) Flórez García, Daniel Sain; Meza Delgado, Mauricio; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Galán Pinilla, Carlos AndrésEl presente trabajo de grado, titulado “Revisión del estado del arte sobre el uso de la inteligencia artificial para el estudio de la corrosión de metales” tiene como propósito estudiar las distintas metodologías de Inteligencia Artificial (IA), utilizadas para identificar el fenómeno de la corrosión de una manera cualitativa y sus distintas formas. El objetivo general consiste en investigar el estado actual del arte en el ámbito del uso de la inteligencia artificial para analizar y comprender la corrosión de metales. La presente investigación de acuerdo con el enfoque de los objetivos específicos dispuestos busca proporcionar una revisión bibliográfica integral que oriente el desarrollo y la aplicación de nuevas técnicas y metodologías en este campo e identificar los distintos avances, limitaciones y parámetros de la inteligencia artificial aplicada al estudio de la corrosión. Esta revisión, culmina con una comparativa entre las metodologías de inteligencia artificial, destacando el subcampo del Machine learning, donde se subdivide en métodos de aprendizaje supervisado, no supervisado y el aprendizaje de refuerzo, analizando su empleabilidad, eficacia y recomendaciones por parte los autores, así como argumentativas por parte del presente análisis realizado.Item Estudio del estado del arte para la producción de hidrógeno por celdas de electrólisis alcalina de agua(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-29) Quiroga Mancipe, Wilmer Andres; Blanco Vasquez, Sergio Ismael; Perez Ceballos, Ana Maria; Delvasto Angarita, Pedro LuisEl presente estudio aborda la comparación de diseños de celdas para la electrólisis alcalina del agua, con el objetivo de identificar tecnologías viables y avanzadas. Se realizó una revisión bibliográfica detallada de los diseños de celdas existentes, categorizándolos según sus componentes, aplicaciones y contribuciones específicas. Esta clasificación permitió identificar las tendencias y desafíos en la implementación de estos sistemas. Mediante matrices comparativas de conceptos, se evaluó la viabilidad técnica y económica de las distintas soluciones. La comparación reveló que los enfoques más prometedores se centran en tres áreas críticas: la integración de energías renovables para la alimentación de los electrolizadores, el desarrollo de electrolizadores compactos de múltiples celdas para optimizar la eficiencia y reducir costos, y la investigación en electrocatalizadores alternativos que mejoren el rendimiento y la durabilidad. Adicionalmente, se realizó un estudio de factibilidad para un nuevo diseño de celda de electrólisis alcalina. Este diseño busca mejorar la eficiencia operativa y contribuir a los objetivos estratégicos de la ruta del hidrógeno, promoviendo una producción de hidrógeno más sostenible y económica. Los resultados proporcionan una perspectiva integral sobre los enfoques actuales y futuros en la electrólisis alcalina del agua, destacando prácticas óptimas y áreas clave para el desarrollo tecnológico.Item Evaluación de la corrosión en el acero al carbono API N-80 bajo un ambiente de dióxido de carbono-vapor de agua en condiciones reales de operación a escala de laboratorio(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-30) Peña Saavedra, Anderson Yovanny; Quintero Ballena, Karen Michelly; Peña Ballesteros, Darío Peña; Orozco Agamez, Juan Carlos; Aceros Cabezas, Jhon Freddy; Pérez Ceballos, Ana María; Coy Echeverría, Ana EmilseEn un campo petrolero del Magdalena Medio, la aplicación de la tecnología de Captura, Almacenamiento y Transporte de CO2 (CSC) en el proceso de Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR) no solo aumenta la eficiencia de la producción en los campos, sino que también desempeña un papel fundamental en la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del CO2. No obstante, se ha observado que la inyección de CO2 presenta una serie de impurezas, entre las cuales se encuentra el agua, que, a condiciones de operación reales, situadas en un rango de presiones de 800-1100 psi y temperaturas de 520-560°F, afectan la integridad del acero API N80 utilizado en tuberías de transporte. En esta investigación se evaluó la corrosión del acero API N-80 en un ambiente de CO2-H2O en condiciones de operación reales a escala de laboratorio, realizando pruebas gravimétricas, simulaciones electroquímicas y caracterización de los productos de corrosión. Los resultados obtenidos señalaron la influencia del control de la presión y la temperatura en los procesos corrosivos. Se observó que mantener presiones cercanas al punto crítico y temperaturas bajas conlleva a un mayor deterioro del acero, lo que se refleja en un incremento en la ganancia de masa y en la velocidad de corrosión. A partir de estos hallazgos, se estableció una ventana operativa de integridad que permitió definir las regiones de operación segura, estándar, de control y crítica. En conjunto con lo establecido en la norma ASME B-31.4, se determinó el tiempo de vida seguro de operación de la tubería para las diferentes regiones. Los productos de corrosión identificados mediante técnicas de caracterización, como la Difracción de Rayos X (DRX) y la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-EDS), así como aquellos obtenidos mediante simulaciones a través del software HSC Chemistry, confirmaron la presencia de compuestos como (Fe3O4, Fe2O3, Fe3C, FeO y FeCO3). Finalmente, a través de la Microscopía Óptica y mediciones de dureza, se evidenció que, debido a su tratamiento de revenido previo, bajo las condiciones de operación, el acero API N-80 no experimenta modificaciones en sus propiedades mecánicas hasta una temperatura de 1110 °F, las cuales se reflejaron en su microestructura.Item ELECTROCATALIZADORES ALTERNATIVOS PARA LA PRODUCCIÓN DE H2 MEDIANTE LA ELECTRÓLISIS DEL H2O UTILIZANDO DESECHOS INDUSTRIALES COMO MATERIA PRIMA(Universidad Industrial de Santander, 2024) Ardila Carreño, Maria Alejandra Apolonia; Blanco Vásquez , Sergio Ismael; Delvasto Angarita , Pedro Luis; Rincón Ortiz, Mauricio; Peña Ballesteros, Dario YesidEn este proyecto, se llevó a cabo la síntesis de electrocatalizadores metálicos utilizando residuos industriales provenientes de procesos de lixiviados de baterías domésticas como materia prima para la producción de H2 (hidrógeno), mediante la técnica de electrólisis del H2O (agua). Se realizó una electrodeposición metálica en un área específica del electrodo de cobre, con parámetros definidos previamente, tales como, corriente máxima y mínima, tiempos de barrido y número de ciclos. Posteriormente, se llevaron a cabo una serie de evaluaciones al recubrimiento con voltámetrias cíclicas en soluciones de KOH [1M] y KOH 1[M] + UREA [0,33M], variando las velocidades de barrido de 25,50,75 y 100 mV.s-1. Luego, se realizaron evaluaciones galvanostaticas en solución de KOH [1M] con el fin de caracterizar el comportamiento electroquímico del recubrimiento. Finalmente, se llevaron a cabo pruebas de impedancia electroquímica (EIE) para caracterizar las propiedades del material, donde se observó el comportamiento resistivo de las sustancias que fueron electrodepositadas. Cada uno de estos procesos se realizó con tres electrodos y con las mismas condiciones, para observar el factor de repetividad de proceso. Finalmente, se encontró que el recubrimiento obtenido a partir de la solución de residuos de lixiviados de baterías domesticas presenta un comportamiento de reducción de H2 muy eficaz. Esto hace que el proyecto sea favorable en cuanto a aprovechamiento de residuos.Item Preconcentración de Iridio a partir de minerales aluviales del Chocó(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-21) Hernández Gabriel; Bayona Johan; Pardavé Walter; Cordoba Elcy; Palacios JhonEste proyecto tiene como objetivo principal el diseño y la estandarización de un flujograma de preconcentración de iridio, así como la elaboración de un balance de masa, utilizando minerales aluviales extraídos del Chocó. El proceso se inicia con la recepción del mineral, el cual es sometido a una caracterización mediante técnicas como espectrometría de absorción atómica con el fin de identificar los elementos presentes en la muestra. Posteriormente, se lleva a cabo la reducción del tamaño de partícula utilizando un molino de bolas, facilitando la concentración del mineral mediante una mesa gravimétrica, permitiendo así la clasificación por densidades. El mineral es sometido a una clasificación doble para garantizar la precisión del proceso, conservando el concentrado de cada etapa para ser sometido a una separación magnética. Dado que el iridio está asociado con minerales magnéticos, esta etapa permite obtener el producto final deseado, que es el concentrado enriquecido con iridio. Una vez establecido el flujograma y realizado el balance de masa, se procede al análisis del mineral final obtenido, comparándolo con la muestra inicial para evaluar la eficacia del proceso de preconcentración. Este análisis final es crucial para verificar la calidad y la pureza del concentrado de iridio obtenido, así como para realizar ajustes en el proceso si es necesario, con miras a optimizar su rendimiento y eficiencia en futuras operaciones minerasItem ESTADO DEL ARTE DEL EFECTO DEL BLENDING GAS-HIDRÓGENO A DIFERENTES COMPOSICIONES EN TUBERÍAS APTAS PARA EL TRANSPORTE DE GAS NATURAL(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-18) Jerez Villamizar Juan Manuel, Estevez Gomez Bernardo Sneyder; Peña Ballesteros Dario Yesid; Galan Pinilla Carlos Andres; Arenas Cordero Laura XimenaEl mundo busca una transición hacia fuentes de energía limpias y sostenibles, donde el blending de hidrógeno con gas natural aplicada en las redes de gasoductos existentes plantea una transición efectiva hacia una generación energética sostenible y libre de carbono. Así surge la necesidad de realizar este estado del arte que permita conocer los procesos, desafíos y oportunidades que presenta esta tecnología, para que distintas empresas transportadoras de gas natural puedan implementar estas técnicas, que respondan a la demanda generada en el mundo, hacia una transición de energía limpia y sostenible. Para la realización de la investigación sobre el efecto del blending a diferentes porcentajes de hidrógeno en tuberías adecuadas para el transporte de gas natural, resulta esencial estudiar cómo las mezclas de estos gases pueden influir en el funcionamiento, la seguridad y la eficiencia de estas infraestructuras esenciales de distribución de gas. La variabilidad en la composición del gas natural, derivada de distintas fuentes de suministro, hace necesario indagar en cómo las distintas mezclas pueden impactar los parámetros operativos clave, ya que diferentes porcentajes de hidrógeno disuelto, hace variar la composición del gas mezclado afectando el flujo y la presión en el interior de las tuberías, influyendo directamente en la eficiencia del transporte y en la operatividad técnica. Además, la gestión de riesgos asociados con la corrosión, fragilización, difusión y otros fenómenos que podrían amenazar la integridad de las tuberías.Item Diseño de un proceso de fabricación de bloques de construcción compuestos, utilizando plásticos reciclados como materia prima(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-20) Gonzalez Rhenals, Farledys; Blanco Vásques, Sergio Ismael; Guiza Arguello, Viviana Raquel; Pardave Livia, WalterUno de los aspectos que llama la atención en la actualidad mana de contemplar el impacto medioambiental en la construcción de viviendas. En ese sentido, la preocupación de la industria lleva a formular respuestas ecoamigables con en el entorno natural. Así, el presente proyecto de investigación estudia el proceso de fabricación de bloques de construcción compuestos, con base en plásticos reciclados como materia prima. La metodología utilizada en el proyecto está constituida por cuatro fases que promulgan en el diseño de un proceso general de fabricación de los bloques, y la selección de materiales para materia prima con el aplicativo Ansys Granta Edupack. En los resultados se encuentra un diagrama general del proceso para fabricar los bloques, las propiedades de ladrillos comunes e ingenieriles y del hormigón como base para bloques tradicionales, también las propiedades de termoplásticos como el PET y el PP. Además, se utilizan el modelo de regla de las mezclas y el de Mori-Tanaka para hallar una aproximación a las propiedades mecánicas del ladrillo compuesto como la resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y tracción. Por último, se concluye que si es posible crear modelos de construcción de viviendas que contribuyan en problemáticas como es la generación de plásticos y que fomenten la sostenibilidad en este sector.Item ESTUDIO SOBRE LA SENSIBILIDAD Y RESOLUCIÓN A SISTEMAS DE INSPECCIÓN DE CORROSIÓN POR MAPEO C-SCAN CON LA TÉCNICA PHASED ARRAY ULTRASONIC TESTING (PAUT).(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-19) FUENTES FLOREZ, FRANCISCO JOSE; GONZALEZ MANRIQUE, DANIEL FELIPE; PEREZ CEBALLOS, ANA MARIA; GALAN PINILLA, CARLOS ANDRES; COY ECHEVERRIA, ANA EMILSE; PEÑA BALLESTEROS, DARIO YESIDTítulo: Evaluación sobre la sensibilidad y resolución a sistemas de inspección de corrosión por mapeo C-Scan con la técnica Phased Array Ultrasonic Testing PAUT * Autor: Daniel Felipe González Manrique, Francisco José Fuentes Flórez** Palabras Clave: Ensayos No Destructivos, Mecanismos de Daño, Discontinuidades, Phased Array Ultrasonic Testing, Calibración, Sensibilidad, Resolución, Ultrasonido, Mecanizado. Descripción: Este trabajo de investigación aborda la evaluación de la sensibilidad y resolución de mediciones realizadas con la técnica de inspección Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) utilizando un bloque patrón de acero al carbono ASTM A36. Para este propósito, se diseñó y fabricó un bloque patrón con discontinuidades ideales inducidas por mecanizado para simular daños por corrosión. El patrón, que consta de dos caras, presenta diferentes morfologías, profundidades, diámetros y ubicaciones de discontinuidades, las cuales fueron inducidas mediante electroerosión por penetración (EDM) y torneado CNC. Previo a realizar mediciones se realizó la calibración del equipo OmnisScan MX2, utilizando un bloque de calibración IIW para la velocidad y el bloque patrón para los demás parámetros, seguidamente se ejecutaron mediciones a través de un diseño de experimentos factorial multinivel, con planes de inspección que modificaban los factores de interés. Los resultados permitieron dimensionar y localizar las discontinuidades en el bloque. El análisis de datos evidenció la influencia significativa de ciertos factores en la sensibilidad y resolución de la técnica. Además, se llevó a cabo un análisis estadístico que identificó los barridos fuera del rango aceptable y el porcentaje de variación en la detección de discontinuidades en comparación con los valores de referencia.Item DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE CELDA PARA LA ELECTRÓLISIS ALCALINA DEL AGUA BASADA EN EL USO DE ELECTROCATALIZADORES ALTERNATIVOS.(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Rodríguez Castañeda, Jose Felipe; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Vargas Ceballos, Óscar Andrés; Martínez Galindo, Aylin VanesaEl presente trabajo aborda los desafíos energéticos que han sido preocupación global, como consecuencia la búsqueda de alternativas sostenibles y eficientes para la generación y almacenamiento de energía. Entre estas alternativas, el hidrógeno emerge como una opción prometedora tanto para el almacenamiento como para la producción de energía. Sin embargo, su implementación enfrenta obstáculos significativos, tales como los costos asociados con su producción, almacenamiento y la infraestructura requerida para su utilización. Con el objetivo de abordar estos desafíos, se llevó a cabo una investigación exhaustiva centrada en los diseños de celdas electrolíticas para la electrólisis del agua, un proceso crucial en la producción de hidrógeno. Este análisis se enfocó en identificar configuraciones óptimas que maximicen la eficiencia de la celda y minimicen los costos energéticos y de fabricación asociados como lo es la celda electrolítica alcalina. Para ello, se examinaron detalladamente los materiales más adecuados y con mejor desempeño para el funcionamiento de estas celdas de los cuales se sugieren acero inoxidable, níquel y materiales poliméricos, recurriendo a fuentes bibliográficas especializadas en el tema. La integración de los tres aspectos clave; diseño, configuración y materiales, dio lugar a la elaboración de un diseño CAD utilizando el software FUSION 360, que incluye planos detallados del prototipo. Este diseño se basó en las recomendaciones de la literatura, incorporando una selección de materiales identificados como óptimos para la aplicación en el Software Ansys Granta Edupack. Dada la complejidad y exigencia computacional de este proceso de diseño, se optó por desarrollar una versión a menor escala del prototipo, de este modo se logró diseñar sin complicaciones.Item Diseño de una planta de beneficio de minerales auríferos para las minas Cálamo y Manantial ubicadas en el municipio de San Roque, Antioquia.(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-10) García Lerma Laura Alejandra; Monsalve Barragán Steffany; Pardavé Livia Walter; Delvasto Angarita Pedro Luis; Blanco Vasquez Sergio IsmaelEn el presente proyecto se diseñó una planta de tratamiento de mineral aurífero proveniente del departamento de Antioquia, Para ello se realizó una caracterización del mineral a través de pruebas físicas y químicas como ensayo al fuego, análisis granulométricos con el fin de determinar la composición del mineral; Además se realizó la caracterización granulométrica utilizando la mesa Wilfley donde posteriormente se obtuvo tenores de 24,08 g/Ton de oro. Teniendo en cuenta este tenor de oro se procedió a realizar pruebas de cianuración por agitación con el fin de realizar un aprovechamiento mayor del mineral, así mismo se realizó un proceso de lixiviación y diagnóstico lo que arrojó que el mineral procedente de esta zona que es difícilmente lixiviable. Teniendo en cuenta los resultados de las pruebas se realizó un diseño CAD 3D donde se plantea esquemática y específicamente cada uno de los procesos de extracción junto con la capacidad que se requiere para la extracción de 200TPD. Finalmente se proponen métodos de recuperación del mineral y los posibles usos que se le dan al mismo, esto con el fin de no generar desechos tóxicos.Item Análisis crítico de los materiales utilizados en la obtención de electrodos para la generación de hidrógeno verde, por medio de la electrólisis del agua: estado del arte(Universidad Industrial de Santander, 2024-04-24) Jhon Freddy Rodriguez Madariaga; Blanco Vasquez, Sergio Ismael; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Vargas Ceballos, Oscar Andres; Peña Ballesteros, Dario YesidEl cambio climático es un problema global que afecta a todo el planeta. Una de las principales causas del cambio climático son las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas, para generar energía. Sin embargo, las energías renovables son un factor clave en la lucha contra el cambio climático, ya que su uso permite reducir las emisiones y promueve la transición hacia un modelo energético más sostenible y limpio, ya que está generación de energías renovables produce menos emisiones que la quema de combustibles fósiles (Departamento Nacional de Planeación DNP, 2023). Ahora bien, en Colombia, la situación energética es compleja debido a su dependencia del carbón y del petróleo, según el Departamento Nacional de Planeación (DNP), en 2019, el 70,7% de la energía generada en el país proviene de combustibles fósiles, mientras que sólo el 0,2% correspondía a fuentes renovables no convencionales (Departamento Nacional de Planeación DNP, 2023). Esto genera una gran preocupación por la contaminación ambiental y la seguridad energética del país, en este contexto, el hidrógeno se presenta como una alternativa prometedora en la búsqueda de una fuente de energía limpia y renovable. Sin embargo, la forma más sostenible de producir hidrógeno es mediante la electrólisis del agua utilizando energías renovables, como la solar o eólica, a este proceso se le conoce como hidrólisis del agua y es una de las tecnologías clave en la transición energética. El hidrógeno se puede utilizar como combustible en diversas aplicaciones, como en vehículos de combustión interna o en células de combustible, es por esto que, el Grupo Ecopetrol inició la producción de hidrógeno verde en la Refinería de Cartagena, el proyecto tiene por objetivo evaluar la viabilidad técnica y ambiental de este vector energético, con esto se espera una producción de hidrógeno verde de alta pureza (99,999%), se realizará con un electrolizador y 270 paneles solares, Ecopetrol presentó su plan estratégico de hidrógeno de bajo carbono, que tendrá proyectos por un valor de US$2.500 millones al año 2040, con esto se espera que Colombia sea pionera y líder en la producción y exportación de hidrógeno verde para el año 2032 (Ecopetrol, 2022). Además, el hidrógeno también se puede utilizar como materia prima en la producción de productos químicos, como fertilizantes o plásticos. Por ende, uno de los principales desafíos es el desarrollo de electrocatalizadores eficientes y económicos para la producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua. Después de investigar sobre este tipo de alternativas para reducir el efecto invernadero, en este trabajo se buscará analizar críticamente la literatura actualizada referente a los materiales utilizados en la creación de electrodos para la producción de hidrógeno verde, por medio de la electrolisis del agua.Item Simulación computacional de la transferencia de calor en un acero aisi-sae 1020 mediante los mecanismos globular y spray en procesos de soldadura gmaw(Universidad Industrial de Santander, 2021) Tovar Bermúdez, Cesar Andrés; Sarmiento Quiroz, Jhon Alex; Rincón Ortiz, Mauricio; Ruíz Lizarazo, Jeferson OwaldoEl proceso de soldadura con arco eléctrico que produce la fusión localizada de metales por medio de un electrodo consumible y la pieza de trabajo, con un gas de protección se denomina proceso GMAW. Dicho proceso permite utilizar cuatro mecanismos de transferencia del metal: corto circuito, globular, spray y spray pulsado. Para este proyecto se desarrolló un modelo bidimensional axisimétrico en el software COMSOL Multiphysics ® 5.6, que relaciona las principales variables operacionales para los modos de transferencia globular y spray en soldadura GMAW, manteniendo la corriente como la variable independiente del proceso. Finalmente, los resultados de distribución de temperatura y potencial eléctrico encontrados fueron comparados con estudios anteriores en corrientes iguales y/o similares, obteniendo resultados temperaturas en el arco 16000 y 21500K en mecanismos de transferencia globular y spray, respectivamente. Y valores de potencial eléctricos 28.26 y 28.44V. Aceptables para la simulación del proceso de soldadura GMAW. Permitiendo establecer una relación directa entre la variación de la corriente y la distribución de temperatura, y a su vez en la transferencia de calor del sistema.Item Influencia de las especies de azufre sobre la resistencia a la corrosión en licor blanco de aceros inoxidables dúplex: estado del arte(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rosa Meza, Luis David, De La; Pérez Ceballos, Ana María; Rincón Ortiz, MauricioLos aceros inoxidables dúplex están compuestos por una matriz bifásica de ferrita alta resistencia a la corrosión, por lo que son empleados en ambientes agresivos que requieren este tipo de propiedades en los materiales, como lo es la industria del papel. En los procesos de pulpa se emplea una solución conocida como licor blanco, que se compone de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na2S), esta última sustancia favorece la presencia de diferentes especies de azufre tales como: HS-, S2, SO32, SO42- y S2O32. En el presente trabajo se busca establecer por medio de revisión bibliográfica, que influencia tienen estos aniones de azufre sobre la resistencia a la corrosión en licor blanco de los aceros inoxidables dúplex. Se ha encontrado que dichos iones desestabilizan la capa pasiva de los aceros fomentando los fenómenos de corrosión que llevan a la falla de los equipos. De igual manera se ha estudiado el efecto de la temperatura y el pH sobre la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables dúplex en presencia de iones de azufre.