Ingeniería Química

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    Detección de intermediarios en reacciones de oxidación catalizadas por óxidos metálicos en modo operando
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Tobar Cañas, Tatiana Andrea ; Erazo Zuleta, Valentina ; Ballesteros Rueda, Luz Marina ; Oyola Naranjo, Wilson Germán ; Morales Medina, Giovanni ; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto
    Durante el proceso de combustión in situ, en recuperación mejorada de petróleo, se producen oxidaciones parciales de los hidrocarburos del yacimiento a bajas temperaturas (Dabbous & Fulton, 1974), menores a 204°C, que inician la formación del perfil de temperatura necesario (Fassihi et al., 1990). Las reacciones de oxidación a bajas temperaturas (LTO por sus siglas en inglés) consumen el oxígeno del aire inyectado y producen gas de combustión (que contiene principalmente NOx, CO2 e hidrocarburos ligeros), para desplazar el crudo. El efecto térmico generado por la reacción representa una disminución significativa de la viscosidad del petróleo permitiendo así el desplazamiento a través del medio poroso (Niu et al., 2011). En este proyecto se realizaron las reacciones de oxidación a bajas temperaturas (140°C), de AB representativo de los compuestos oxigenados del crudo, usando catalizadores de óxidos metálicos en modo operando (DRIFTS), para determinar intermediarios a partir de picos de absorción infrarroja en las regiones entre los 1800 cm-1 y 1000 cm-1 mediante la presencia de benzaldehído como producto de la reacción. La temperatura para las oxidaciones del alcohol bencílico (AB) se obtuvieron por medio de análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Adicionalmente se realizaron reacciones en un reactor Batch, evidenciando mediante cromatografía que es posible realizar la oxidación de AB a bajas temperaturas, finalmente se realizó la combustión de AB en modo operando, usando la celda (DRIFTS) a la misma temperatura que se operó el reactor Batch. Con base en los resultados obtenidos se logró identificar que el MnO2 es un catalizador que puede generar reacciones de oxidación a bajas temperaturas, adicionalmente se logran identificar los intermediarios de esta reacción que efectúan un recorrido hacia benzaldehído.
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    Desionización electroquímica: una tecnología emergente para la desalinización del agua y el almacenamiento de energía
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-25) Leal Rojas, Baruc Alharabi ; Gómez Camacho, Valentina ; Vázquez Samperio, Juvencio ; Pedraza Avella, Julio Andrés ; Viejo Abrante, Fernando ; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso
    Una de las problemáticas más apremiantes en la actualidad es la escasez de agua potable en el mundo debido a la gran demanda que se presenta, dado que este recurso es indispensable para la sociedad moderna. Esto conlleva a buscar tecnologías que permitan aprovechar la gran cantidad de agua con concentraciones altas de sales que se encuentra en el mundo, por lo que la desalinización surge como una tecnología eficiente para la generación de agua potable. Técnicas como la ósmosis inversa, la destilación y la electrodiálisis son pioneras en el entorno de la purificación del agua; sin embargo, la desionización electroquímica nace como una tecnología prometedora capaz de alcanzar rendimientos iguales o superiores que las ya mencionadas técnicas, añadiendo la capacidad de almacenar la energía utilizada en este proceso. Dicho esto, la desionización electroquímica es un proceso electroquímicamente controlado que se basa en la retención de iones procedentes de una disolución salina que pasa a través de dos electrodos sometidos a un determinado voltaje; los iones son electroadsorbidos produciéndose de manera simultánea la desalación y el almacenamiento de energía. Así mismo, es una tecnología que al no requerir de altas presiones de operación ni de energía térmica para su funcionamiento es considerada una buena alternativa para reemplazar la osmosis inversa. Sin embargo, para que esta tecnología se posicione como una de las mejores opciones para la desalinización, se necesita de materiales con características que permitan una facilidad de operación junto con bajos consumos energéticos. Por lo anterior, se realizó una revisión bibliográfica en la cual se analizaron los mecanismos y los diferentes materiales con los que la desionización electroquímica ha trabajado las últimas décadas, analizando los materiales más adecuados y con mejores características que permitan mejorar la desionización electroquímica.
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    Mejora de la efectividad del funcionamiento del sistema de limpieza y desinfección tipo CIP en las líneas de transporte de mezcla de la planta de producción de galletería de Soluciones Omega S.A.
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Salgado Banquez, Leidy Julieth ; López Giraldo, Luis Javier ; Ortiz Sepúlveda, Laura Melissa ; Muvdi Nova, Carlos Jesús ; Parra Escudero, Carlos Omar
    Soluciones Omega S.A es una empresa que cuenta con dos líneas de negocio, la primera de servicios, especializados en el alistamiento y empaque de productos de la industria alimenticia, cosmética y farmacéutica, y la segunda que se dedica a la producción de galletas para la industria de alimentos especialmente para helados. La planta de producción de galletas cuenta con cuatro líneas (VTRO, JUPITER, MTA-I y MTA-II) las cuales tienen el mismo principio de funcionamiento, diferenciándose únicamente en su formulación y las variedades de producto final. La preparación de las mezclas se realiza en lotes pero el proceso de horneo se desarrolla de manera continua. Las etapas de formulación y de transporte de mezcla hacia los hornos se compone de tanques y tuberías fijas, para las cuáles se cuenta con un sistema de limpieza y desinfección automatizado tipo CIP (clean in place); es decir que se realiza sin desmontaje de equipos ni tuberías sólo mediante recirculación de sustancias químicas. La verificación de la eficiencia del sistema se realiza mediante muestreos microbiológicos periódicos y el histórico que se tiene no demuestra efectividad ya que se tienen resultados no conformes, pese a que se cumple rigurosamente con los horarios de lavado establecidos. Para que un sistema de limpieza tipo CIP sea efectivo se debe lograr un equilibrio entre cuatro factores fundamentales: tiempo, temperatura, acción química y acción mecánica [2]. Por lo tanto, es crucial determinar ¿cómo se podría aumentar el nivel de efectividad del funcionamiento del sistema con los equipos e infraestructura que actualmente se cuenta sin sacrificar el consumo de las sustancias? Para responder a la pregunta planteada, se realizó un diagnóstico del sistema actual y se planteó un diseño de experimentos con el fin de determinar las condiciones óptimas que permitan mejorar la efectividad del proceso. Sin embargo, el valor de las variables que conducen a los mejores resultados de desinfección incrementan significativamente los costos asociados con la operación. Además, se identificó que la acción mecánica del proceso no funciona correctamente, por lo tanto, se buscaron soluciones para realizar el cambio de la bomba de empuje. Por otro lado, se logró estandarizar el plan de muestreo microbiológico del proceso.
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    Análisis de la relación entre el pKa, el calor de reacción y la absorción de CO2 en líquidos iónicos por medio de cálculos de estructura electrónica
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-01) Villan Jurado, Édgar ; Morales Medina, Giovanni ; Martínez Rey, Ramiro ; Pedraza Avella, Julio Andrés
    Encontrar métodos para controlar la contaminación causada por el uso de combustibles fósiles, los medios de transporte, industria y demás, se ha convertido en una búsqueda constante para controlar las emisiones CO2, principal causante del cambio climático y enfermedades respiratorias. Por tal motivo los líquidos iónicos parecen ser la solución y se les está presentando más atención en los últimos años, ya que estos son buenos disolventes para la captura de dióxido de carbono. Hoy en día se tiene una gran variedad de líquidos iónicos que tiene propiedades especificas debido a su configuración y distribución atómica. En el presente trabajo se tienen en cuenta varios, muy usados por la comunidad para el mismo estudio, en donde se aborda por medio de la simulación la información necesaria para generar puntos de partida y encontrar relaciones entre la captura de CO2 y demás datos, todo esto basado en la energía, la geometría y las frecuencias entre el líquido iónico, el ion y por último el dióxido. Se presenta de manera detalla los resultados obtenidos de manera gráfica y tabulados con el fin de obtener puntos de partida para el análisis y observación de la coherencia de los resultados para así concluir con la investigación.
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    Estudio de la cinética y el equilibrio de extracción sólido-líquido para recuperar aceite de palma retenido en tierras de blanqueo gastadas
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-31) Holguín Terraza, María Fernanda ; Carvajal Agudelo, Zulay Andrea ; Arias Velandia, Ánderson Julián ; Marín Solano, Néstor Armando ; Barajas Ferreira, Crisóstomo ; Lizcano González, Víctor Alexis
    Las tierras de blanqueo gastadas (SBE) son un subproducto de desecho obtenido después de la refinación del aceite de palma crudo y pueden llegar a retener hasta 40% p/p de aceite, el aceite retenido tiene potencial para la producción de biodiesel. En este trabajo se realizó la extracción sólido-líquido del aceite en SBE. Se evaluó el efecto solvente del n-hexano, etanol y una mezcla comercial de parafinas y naftas (D1) sobre el rendimiento de extracción. Se seleccionó el solvente con mayor recuperación de aceite para estudiar la cinética de extracción a diferentes temperaturas y relaciones tierras: solvente. Los mejores solventes fueron n-hexano y D1, con valores de 34.5 y 37.1% de rendimiento respectivamente. Se utilizó un diseño experimental de cribado 22 con 3 réplicas en el punto central para evaluar el efecto de las variables sobre la velocidad y el máximo rendimiento de extracción; las cuales tuvieron una influencia positiva en los parámetros cinéticos. La cinética de extracción se estimó utilizando una ecuación empírica de dos parámetros (modelo de Peleg), con la cual se obtuvieron buenos criterios de bondad de ajuste. El equilibrio entre el soluto, la matriz (tierras) y el solvente, también fue estudiado de forma preliminar y modelado mediante isotermas tipo BET. Los resultados de los estudios cinéticos y de equilibrio destacan la importancia de la temperatura en el proceso de recuperación del aceite. Los resultados de este trabajo contribuyen a posteriores etapas de dimensionamiento y optimización de la operación del proceso industrial en continuo.