Ingeniería Metalúrgica

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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; Diaz Cristancho, Julieth Tatiana; Ardila Santamaria, Nadia Mayerly; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Coy Echeverria, Ana Emilse; Cordoba Tuta, Elcy Maria
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) Luis Fernando Alvis Julio; Delvasto Angarita Pedro Luis; Ardila Santamaria Nadia Mayerly; Guiza Viviana; Valencia Mayra
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) Martinez Yañez, Juan Sebastian; Ramirez Prieto, Juan Sebastian; González Hernández, Andrés Giovanni; Blanco Vasquez, 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 Vasquez, Sergio Ismael; Vargas Ceballos, Oscar Andres; 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) Gamez Garcia, Maria Gabriela; Blanco Vázquez, Sergio Ismael; López Jaimes, Jefersson Andrés; Gonzalez Hernandez, Andres Giovanni; Rativa 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; Renteria Rincon, Isaias Andres; Livia Pardave, 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.
Desarrollar una metodología para validar corridas ILI mediante verificación con Escáner 3D
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-31) Sierra Rodríguez, Laura Valentina; García Vergara, Sandra Judith; Camargo Hernández, Nelson Adolfo; Galan Pinilla, Carlos Andres; Gonzalez Hernandez, Andres Giovanni
Este estudio se centró en la validación de los datos de dimensionamiento de características correspondientes a la pérdida de metal externa en ductos detectadas mediante la inspección en línea (ILI) los cuales fueron corroborados mediante una herramienta de mayor precisión como lo es el escáner 3D. La validación se realizó utilizando una plantilla diseñada en el software Microsoft Excel implementando la norma API 1163, que establece los criterios de precisión para las dimensiones tomadas por la herramienta ILI. El método implementado en la validación se basó en calcular el porcentaje de certeza real de la inspección, comparándolo con el porcentaje especificado por el proveedor de la herramienta de inspección en línea. Asimismo, se desarrolló una metodología detallada que explica el uso de cada columna de la plantilla y como analizar los datos obtenidos. Este análisis incluyó la revisión de la información proporcionada en los reportes del ILI y el proceso de generación de reportes del escáner 3D, así como el procedimiento de cotejo que se debe llevar a cabo para asegurar que se están evaluando las mismas anomalías o clusters detectadas por ambas herramientas. De igual forma se abarcó el análisis de los gráficos unitarios y el rendimiento que obtuvo la herramienta ILI tras el proceso de validación con el fin de corroborar la precisión de la herramienta de inspección en línea.
Procesos de tratamiento de aguas residuales urbanas basados en el aprovechamiento de la energía solar: Revisión del estado del arte.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-28) Rueda Almeida, Carol Tatiana; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Blanco Vásquez, Sergio Ismael; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Ardila Santamaria, Nadia Mayerly
El presente estudio se enfocó en entender los procesos de tratamientos de lixiviados de rellenos sanitarios impulsados por energía solar. La generación de lixiviados, líquidos contaminantes derivados de los residuos sólidos urbanos, representa un desafío ambiental significativo debido a su alta toxicidad y baja biodegradabilidad. Posteriormente, se caracterizaron las diferentes tecnologías encontradas para el tratamiento de lixiviados impulsados por energía solar, analizando diferentes artículos en el periodo 2018 a 2024. Por medio del uso de matrices de priorización se evaluó la efectividad, costo, tiempo requerido y escalabilidad, destacándose el proceso foto Fenton solar y la destilación solar por su alta eficiencia en la eliminación de contaminantes como la demanda química de oxígeno (DQO), amoníaco y metales pesados. Estos métodos, al utilizar energía renovable, permiten reducir costos operativos y disminuir la huella de carbono asociada al tratamiento de lixiviados. El estudio concluye que las tecnologías solares no solo son viables desde el punto de vista técnico, sino que también tienen un gran potencial de escalabilidad y adaptación al contexto colombiano, particularmente en regiones con alta incidencia de radiación solar, como Bucaramanga. Este enfoque contribuye al desarrollo de soluciones sostenibles, alineadas con los objetivos de economía circular y la gestión eficiente de residuos. Además, se destaca la posibilidad de implementar estas tecnologías a nivel nacional, lo que podría mejorar significativamente las prácticas de manejo de residuos en Colombia y otros países tropicales.
Obtención del material de construcción a partir de lodos de plantas industriales de potabilización de aguas
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-29) Delgado Alvarado, Andrés Felipe; Pardavé Livia, Walter; Delvasto Angarita, Pedro Luis; González Hernández, Andrés Giovanni
En este estudio se exploró la viabilidad de emplear lodos procedentes de plantas industriales de potabilización de aguas como material de construcción. Se realizaron diversos ensayos para evaluar las propiedades fisicoquímicas y mecánicas del material bajo diferentes condiciones ambientales. Inicialmente, se caracterizó la composición química y granulométrica de los lodos obtenidos de la planta tratamiento Bosconia del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga (AMB), destacando su granulometría y composición química. Se formularon tres mezclas distintas utilizando estos lodos como componente principal, variando las proporciones y añadiendo otros materiales para mejorar sus propiedades físicas y mecánicas. Se llevaron a cabo ensayos de compresión uniaxial para determinar la resistencia mecánica de las muestras elaboradas con las diferentes combinaciones. Los resultados revelaron que los materiales elaborados con los lodos de las plantas industriales de potabilización de aguas no alcanzaron las propiedades mecánicas necesarias para aplicaciones estructurales. Específicamente, la resistencia a la compresión obtenida no fue suficiente para cumplir con los estándares estructurales requeridos. Sin embargo, se observó una prometedora estabilidad frente a condiciones ambientales extremas como el fuego. Este estudio sugiere que, aunque los lodos no resultaron adecuados como material de construcción principal debido a sus limitaciones mecánicas, podrían explorarse como recursos útiles en aplicaciones donde se requieran propiedades específicas no estructurales, representando así una opción sostenible y económicamente viable para gestionar los lodos generados en las plantas de tratamiento de agua.
Estudio de la Influencia de un Tratamiento Térmico Post-Soldadura en las Propiedades Mecánicas de Juntas Soldadas de Acero ASTM A36
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-28) Pinzón Cruz, Jose Daniel; García Ardila, Zayra Fernanda; Bohórquez Becerra, Oscar Rodolfo; Arenas Cordero, Laura Ximena; Galán Pinilla, Carlos Andrés; Rincón Ortiz, Mauricio
El acero ASTM A36 es ampliamente utilizado en aplicaciones estructurales y de construcción debido a sus buenas propiedades mecánicas, su alta soldabilidad y su bajo costo. Este estudio se centró en evaluar cómo las propiedades mecánicas de una junta soldada de acero ASTM A36, unidas mediante el proceso de soldadura GMAW, se ven influenciadas al aplicar un tratamiento térmico de alivio de tensiones diseñado según norma. Para este estudio se realizaron pruebas de tracción, fatiga, dureza y caracterización metalográfica siguiendo los estándares de la American Society for Testing and Material ASTM. En los resultados obtenidos evidenciaron cambios significativos en las propiedades mecánicas de las juntas soldadas al aplicar el post-calentamiento. Se observó una disminución de dureza en las tres zonas de la junta soldada, así como un aumento aproximado del 12% en el límite de fluencia y del 20,9% en la tenacidad, según la curva esfuerzo-deformación del ensayo de tracción. Por otro lado, la prueba de fatiga demostró que la junta soldada, tras el post-calentamiento, presenta una mayor durabilidad en ciclos al someterla a un cierto nivel de esfuerzo. Estos cambios positivos en las propiedades mecánicas se llevan a cabo con el fin de garantizar la durabilidad, seguridad y eficiencia de las juntas soldadas en aplicaciones industriales.
Implementación de procedimiento para la selección de componentes mecánicos en la industria de hidrocarburos.
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-29) Rodríguez Marín, Gabriela; Galán Pinilla, Carlos Andrés; Pérez Ceballos, Ana María; Peña Ballesteros, Darío Yesid
El presente proyecto se desarrolló con el objetivo de optimizar el proceso de selección de válvulas, tuberías y accesorios mecánicos en la empresa DILAGO Ingeniería SAS. El método tradicional, caracterizado por la alta dependencia de correos electrónicos para aclaraciones técnicas y prolongados tiempos de respuesta, fue reemplazado por un nuevo procedimiento, el cual se documentó mediante un flujograma detallado y se apoyó en una base de datos desarrollada en Excel. Para la creación de la base de datos, se tomaron en cuenta estándares internacionales como API y ASME, incluyendo especificaciones técnicas relacionadas con el material, las aplicaciones, el tamaño del diámetro nominal, el tipo de conexión, la presión de operación y otros aspectos técnicos relevantes de las válvulas, tuberías y accesorios mecánicos. Esta base de datos permitió organizar la información técnica de manera eficiente, facilitando la selección adecuada de componentes por la empresa DILAGO Ingenieria SAS, logrando reducir discrepancias en las ofertas de los proveedores. La implementación de este nuevo sistema permitió estandarizar la información técnica, mejorar la comunicación con proveedores y clientes, y reducir significativamente los errores y reprocesos en el proceso de compra. La base de datos en Excel facilitó el acceso a la información necesaria para la selección de componentes, mientras que el flujograma proporcionó una guía clara para cada paso del proceso. Como resultado, se lograron tiempos de respuesta más rápidos y una mayor eficiencia operativa, contribuyendo positivamente a la productividad y rentabilidad de la empresa. Además, el proyecto identificó la necesidad de ampliar la base de datos para incluir componentes de instrumentación y otros elementos relevantes, así como la creación de formatos de tabulación adicionales, lo que asegura la calidad, continuidad y mejora del sistema implementado en este proyecto de grado.
Revisión del estado tecnológico de electrolizadores para la producción de hidrógeno
(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-21) Gómez Sepúlveda, Carlos Andrés; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Meléndez Reyes, Ángel Manuel; Delvasto Angarita, Pedro Luis
El estado del arte de la producción de hidrógeno a través de reformadores es una recopilación bibliográfica sobre la producción de hidrógeno a partir de diferentes materias primas. En este caso, se tendrá en cuenta la biomasa y otras materias primas que, al ser convertidas mediante métodos térmicos u otros tipos de métodos, producirán hidrógeno. En algunos casos, se utilizarán combustibles fósiles para convertirlos en energía limpia, como lo es el hidrógeno. En otros casos, se emplearán diversos residuos para convertirlos en hidrógeno. Los métodos de conversión están relacionados con la cantidad de energía que se debe utilizar para obtener el hidrógeno de estas materias primas. También se tendrá en cuenta la volatilidad y otras características para elegir el proceso adecuado para la producción de hidrógeno. Estos procesos de conversión se denominarán reformado, ya que la producción de hidrógeno resultará de la descomposición de otro gas o materia prima.
El hidrógeno y los hidruros metálicos: Avances en almacenamiento y aplicaciones sostenibles
(Universidad Industrial de Santander, 2024-09-01) Lozano Méndez, David Andrés; Ballesteros Peña, Darío Yesid; Güiza Argüello, Raquel Viviana; Ardila Santamaría, Nadia Mayerly
Se 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.
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 Yesid
En 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.
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 Andrés
En 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.
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 Ismael
La 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.
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 Andres
En 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.
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 Ismael
En 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.
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 Dubany
Los 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.

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