Ingeniería Química
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Item Desarrollo de un protocolo para la adecuada gestión de RAEE procedentes de paneles fotovoltaicos en Colombia(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Silva García, Lilian Maritza; Viejo Abrante, Fernando; Coy Echeverría, Ana Emilse; Laverde Cataño, Dionicio Antonio; Barajas Ferreira, CrisostomoTítulo: Desarrollo de un protocolo para la adecuada gestión de RAEE procedentes de paneles fotovoltaicos en Colombia* Autor: Lilian Maritza Silva García** Palabras clave: panel fotovoltaico, silicio, reciclaje, renovable Descripción: La transición hacia energías renovables, como los paneles solares fotovoltaicos, es fundamental para combatir el cambio climático. En Colombia, esta tecnología ha crecido, impulsada por políticas gubernamentales. Sin embargo, la gestión adecuada de los Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) derivados de los paneles fotovoltaicos al finalde su vida útil, la cual es de aproximadamente 25 años, se presenta como un desafío clave. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un protocolo para la correcta gestión de estos residuos, abordando la identificación de los componentes de los paneles, el análisis de estrategias de reciclaje aplicadas en otros países, así como las implementadas a nivel de ivestigación y, su viabilidad en el contexto colombiano. Actualmente, la falta de regulación en Colombia respecto al reciclaje de paneles solares ofrece tanto oportunidades como retos. Se requiere una infraestructura adecuada para el reciclaje y separación de materiales como silicio, aluminio, cobre, plata y plomo, cuya reutilización contribuye a minimizar las emisiones de CO2, la minería de extracción y generar una economía circular. A nivel internacional, algunas empresas han logrado tasas de recuperación superiores al 90% de los materiales, pero persisten barreras técnicas, debido a los métodos usados, los cuales en su mavoría son tomados del reciclaie de otros tipos de RAEE. La implementación de plantas de reciclaje en Colombia, enfocadas en procesos térmicos y químicos, puede ser viable considerando los aspectos técnicos, económicos y de regulación ambiental, así como los desafios logísticos asociados a la geografia del país. Se sugiere el desarrollo de proyectos piloto para adaptar las mejores prácticas internacionales al contexto local y fomentar una industria de reciclaje sostenible que gestione eficientemente los residuos de los paneles fotovoltaicos. *Trabaio de Grado ** Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: Fernando Viejo. Codirector: Ana CoyItem Efecto del cambio de alimentación frontal a lateral sobre la reducción de Hg(II) en un reactor fotoelectroquímico tubular mediante CFD.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Buelvas Noguera, Alejandro; Prada Jaimes, Nafer Stevens; Pedraza Avella, Julio Andrés; Ruiz Lizarazo, Jeferson Owaldo; Martínez Rey, Ramiro; Ramirez Caballero, Gustavo EmilioEn los últimos años, el número de fuentes hídricas que han venido presentando problemas de contaminación de sus aguas con metales pesados, ha aumentado considerablemente. Como alternativa de solución al problema mencionado, en este trabajo se hizo uso de la simulación de fluidos computacional (CFD, Computational Fluid Dynamics) con el fin de evaluar el impacto sobre la hidrodinámica y turbulencia del cambio de alimentación frontal a lateral del reactor fotoelectroquímico tubular UIS – GIMBA 2.2, y con ello determinar su influencia sobre la capacidad de reducción de mercurio. Para el desarrollo del trabajo se usaron los softwares SolidWorks ® y COMSOL Multiphysics ®, donde se llevaron a cabo las fases de diseño y simulación CFD, respectivamente. La metodología usada para cumplir con los objetivos constó de tres pasos principales: el diseño del prototipo del equipo; la evaluación de la turbulencia, capacidad de reducción de mercurio e hidrodinámica del reactor; y finalmente la comparación de los resultados con el reactor con alimentación frontal. Entre los resultados principales, se encontró una mejoría considerable en la turbulencia con la implementación del cambio en la alimentación; por otro lado, el tiempo de residencia del reactor con alimentación frontal fue ligeramente superior al obtenido luego de las modificaciones. Sin embargo, debido a que la reacción es controlada por la difusividad, una mayor turbulencia prima sobre la pequeña pérdida de tiempo de residencia. Finalmente, se concluyó que los cambios implementados en el reactor UIS - GIMBA 2.2 favorecen a la reducción de mercurio, logrando una mejoría relativa del 25.51 % de reactivo convertido en un solo paso.Item Evaluación de diferentes concentraciones de materiales de pared para la microencapsulación de polifenoles extraídos de cáscara de cacao(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-10) Sogamoso González, Erika Johana; Moscote Chinchilla, Yaiza Vanessa; López Giraldo, Luis Javier; González Morales, Astrid Natalia; Sánchez Torres, Viviana; Lambis Benitez, Luis EnriqueLos polifenoles son compuestos activos con alta capacidad antioxidante que son estudiados por sus beneficios a la salud, estos se encuentran en diversos sistemas biológicos, dentro de los cuales está el cacao, objeto de este estudio, en el que se evaluó la encapsulación de polifenoles extraídos de cáscara de cacao CCN-51 mediante secado por aspersión, a una temperatura de entrada (TE) de 150°C, caudal de gas (QG) de 500 L/h y caudal de aire (QA) de 30 m3/h; para tres encapsulantes: Alginato de sodio, goma arábiga y quitosano con diferentes relaciones de extracto de polifenoles y material de recubrimiento. Tanto los extractos como los encapsulados fueron sometidos a pruebas de capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC), método Folin-Ciocalteu, HPLC/UV-vis y HPLS/MS. Con los resultados se estimó el rendimiento, eficiencia de carga y eficiencia de encapsulación. De forma general, se observó una disminución en la capacidad antioxidante y la cantidad total de polifenoles entre el extracto pre y post encapsulación. El rendimiento osciló entre 45.33% y 63.67%, donde el valor máximo se alcanzó usando la goma arábiga como encapsulante a una relación 1:11, el mismo material de pared logró el mayor valor de la eficiencia de carga de un 34.77%, para una relación 1:3, finalmente la eficiencia de encapsulación alcanzó el mayor valor de 89.46% con alginato de sodio a una relación 1:3 como encapsulante.Item Síntesis y caracterización de perovskitas con reducción o ausencia de plomo para películas empleadas en aplicaciones de celdas solares(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-01) Bonivento Mejía, Jose Carlos; Vargas Zárate, Julián Enrique; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Colomer Bas, María Teresa; Faraldos Izquierdo, María Soledad; Pedraza Avella, Julio Andrés; Baldovino Medrano, Victor GabrielEste trabajo se centra en la síntesis y caracterización de perovskitas con reducción o ausencia de plomo, para su uso en aplicaciones de celdas solares. Se emplea la mecanosíntesis, una técnica sin disolventes que permite la obtención de perovskitas estables de manera rápida y eficiente, con un menor impacto ambiental en comparación con los métodos tradicionales. Las composiciones estudiadas incluyen CsSnBr3, CsSn0.55Pb0.45Br3, MASn0.55Pb0.45Br3, todas sintetizadas bajo tiempos de 1, 4 y 10 horas, evaluando sus propiedades estructurales, microestructurales, estabilidad térmica y la distribución de tamaño de los agregados mediante técnicas de difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB-EDS), difracción láser (DL) y análisis termogravimétrico (TG). Los resultados mostraron que, la perovskita CsSnBr3 exhibió una excelente estabilidad térmica, siendo la menos estable la perovskita MASn0.55Pb0.45Br3, lo que limita su aplicación en condiciones extremas. Además, se encontró que el uso de isopropanol absoluto como solvente es el más adecuado para la posterior molienda húmeda y para la preparación de suspensiones, puesto que respeta la estabilidad química de las perovskitas. Se destacan también los resultados positivos del proceso de molienda en medio húmedo para reducir los tamaños de agregado y así obtener películas homogéneas y de tamaño de partícula controlado, lo que es crucial para la eficiencia en celdas solares. El trabajo concluye que la mecanosíntesis es una técnica viable para la producción de perovskitas que podrían, en un futuro, reemplazar las basadas en plomo, contribuyendo así al desarrollo de tecnologías solares más eficientes y ecológicas.Item Estudio de la adsorción de formulaciones de surfactantes sobre una superficie mineral en presencia de asfaltenos.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-15) Pinto Celis, María de los Ángeles; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso.; Lozada Campo, Ana María; Pedraza Avella, Julio Andrés.; López Contreras, Yuly Fernanda.La inyección de surfactantes es una técnica de recobro mejorado con un gran potencial para recuperar el petróleo atrapado en el medio poroso. Sin embargo, su aplicación presenta varios desafíos, como la adsorción del surfactante y la competencia con los asfaltenos presentes en el crudo por los sitios disponibles sobre la roca. Esto ocasiona pérdidas químicas significativas y limita su capacidad para reducir la tensión interfacial entre el petróleo y el agua. Considerando lo anterior, este estudio tiene como objetivo analizar cómo la composición y la concentración de los surfactantes influyen en su adsorción sobre un sustrato mineral en presencia de asfaltenos. Para ello, se llevaron a cabo pruebas de adsorción estática entre un sólido compuesto por "arenas basales" de la Formación Carbonera y formulaciones de surfactantes en presencia de asfaltenos de crudo pesado. Las formulaciones estaban conformadas por la mezcla entre surfactantes aniónicos y no iónicos, y los resultados se analizaron según los modelos de adsorción de dos pasos y cuatro regiones. Los resultados mostraron que las formulaciones con el surfactante no iónico TDA-6 se ajustan al modelo de dos pasos, observándose la formación de hemimicelas antes de alcanzar la Concentración Micelar Crítica (CMC), lo que incrementa su adsorción, especialmente en la Formulación 1 (AS23-90 (10%) + TDA-6 (90%)) y la Formulación 3 (EJ11111 (10%) + TDA-6 (90%)), donde el TDA-6 es predominante. En contraste, la Formulación 2 (AS23-90 (60%) + A1645X (40%)) sigue el modelo de cuatro regiones, mostrando un aumento progresivo en la adsorción hasta la formación de micelas. Este comportamiento evidencia la compleja interacción entre surfactantes aniónicos y no iónicos en presencia de asfaltenos, lo que resalta la importancia de considerar estos compuestos en el diseño de formulaciones para la recuperación mejorada de petróleo. El estudio sugiere que optimizar estas formulaciones podría mejorar la recuperación de crudo en yacimientos existentes, contribuyendo significativamente a la industria petrolera.Item Determinación del rango de especificación de los coeficientes de fricción del film de enfardado apropiados para el proceso de empaque en la fábrica Nestlé Purina PetCare de Colombia(Universidad Industrial de Santander, 2024-11) Camacho Romero ,Leslly Nayeli; Sánchez Torres,Viviana; Viejo Abrante, Fernando; Gómez Ramírez, Javier EnriqueNestlé Purina Pet Care de Colombia es una empresa dedicada a la producción y comercialización de alimentos para mascotas (perros y gatos). Durante el desarrollo de la práctica se logró evidenciar que en el área de empaque se estaba presentando deslizamiento entre fardos lo cual afecta de forma directa la estabilidad de la estiba. Por este motivo esta investigación aborda el análisis del coeficiente de fricción tanto interno como externo de diferentes muestras de film (película de polietileno de baja densidad PEBD) de enfardado para determinar su rango apropiado de especificación. En el desarrollo de la práctica se realizaron varias entrevistas semiestructuradas para poder definir la situación actual del proceso, posteriormente se efectuaron pruebas de rendimiento en las enfardadoras para observar su comportamiento y caracterización de los valores del coeficiente de fricción tanto interno como externo de 20 muestras de film, de las cuales por medio del equipo de prueba de deslizamiento con condiciones de velocidad de 15 cm/min, duración de la prueba de 50 s y recorrido de 13 cm de la muestra. Se encontró que para el coeficiente interno el 55% de las muestras estaban en un rango de 0,16 a 0,20 y su rendimiento en las enfardadoras fue adecuado, de igual forma, para el coeficiente de fricción externo se encontró que el 50% de las muestras estaban en un rango de 0,19 a 0,24 mostrando un comportamiento estable en el proceso. Por lo tanto, se definen estos rangos como los adecuados para el funcionamiento de los films.Item Factibilidad preliminar del proceso de obtención de ácido láctico y sus sales, a partir de lactosuero ácido a escala piloto industrial.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Pinilla González, Andrés Fabián; Páez Alarcón, Thalía Jennifer; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Alcida Nabarlatz, Debora; Morales Medina, GiovanniTítulo: Factibilidad preliminar del proceso de obtención de ácido láctico y sus sales, a partir de lactosuero ácido a escala piloto industrial* . Autor: Andrés Fabián Pinilla González, Thalía Jennifer Páez Alarcón** . Palabras Clave: Ácido Láctico, Escala Piloto Industrial, Factibilidad Preliminar, Fermentación Láctica, Lactosuero Descripción: El proyecto de grado se centra en el análisis de la factibilidad preliminar para obtener ácido láctico a partir de lactosuero ácido a escala piloto industrial. Incluye un estudio de mercado de la materia prima y productos, un análisis técnico para la producción a escala piloto y un estudio financiero. Las motivaciones surgen del crecimiento del sector lácteo, que genera como desecho lactosuero en la producción de quesos, una sustancia contaminante con alto valor nutricional si se utiliza adecuadamente. El lactosuero tiene un gran potencial como subproducto, y su aprovechamiento puede reducir el impacto ambiental. El mercado del ácido láctico en Colombia abarca varias industrias, con una demanda insatisfecha del 23,5% en 2020 y un crecimiento proyectado hasta 2030. Bucaramanga-Santander se identifica como la mejor ubicación para la planta, con resultados positivos para la viabilidad del proyecto. Sin embargo, al ser un proyecto piloto, puede ser poco rentable y vulnerable a las tasas de interés.Item Viabilidad de la Determinación del Grado de Mojabilidad de un Sólido Granular por Reometría(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Blanco Mayorga, Juliet Daniela; Villegas Arcos, Xilena; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso; Chaves Guerrero, Arlex; Barajas Ferreira, Crisostomo; López Contreras, Yuli FernandaEl ángulo de contacto es un indicador directo de la mojabilidad, pero su medición en sólidos granulares presenta desafíos significativos. La necesidad de establecer un sistema bien definido y homogéneo puede causar discrepancias entre el ángulo medido y el valor real de hidrofobicidad. Por consiguiente, este trabajo tiene como objetivo evaluar la viabilidad de determinar el grado de mojabilidad de un sólido granular mediante técnicas reológicas, utilizando bentonita dispersa en una fase continua. Para ello, se prepararon suspensiones acuosas y oleosas con bentonita para establecer la relación sólido/ líquido óptima mediante pruebas reológicas en un reómetro Anton Paar MCR-302. Se seleccionaron diversos grados de hidrofobación de bentonita a partir de la determinación de una isoterma de adsorción y se determinó el comportamiento de las suspensiones de bentonita en función de su grado de recubrimiento. Los resultados indican que el grado de hidrofobación del sólido impacta de manera importante tanto la curva de viscosidad como la elasticidad de las suspensiones. Es decir, que se verifica la viabilidad técnica de usar la reometría como método para distinguir la mojabilidad del sistema particulado escogido. Finalmente, para contrastar estos resultados se midió el ángulo de contacto para evaluar el grado de hidrofobación del sólido, utilizando la técnica clásica con el uso de un tensiómetro de gota colgante. Los resultados mostraron que, a mayor grado de recubrimiento, mayor es el ángulo de contacto de una gota de agua, lo que indica que la adsorción del surfactante transforma la superficie de la bentonita de hidrofílica a hidrofóbica, validando los resultados reológicos.Item Estudio de la influencia de variables de proceso de fabricación en la dureza de pan comercial tipo rollo.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Díaz Mogollón, Jose Alberto; Sánchez Caceres, Cesar Giuseppe; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Gamboa Delgado, Edna Magaly; Sánchez Torres, Viviana.; García Barrios, Bianeth.La calidad del pan blanco tipo rollo se percibe a través de los sentidos y la experiencia de los consumidores, siendo la textura un atributo clave que puede variar según las materias primas, métodos de fabricación y distribución y que puede influir en la aceptación del producto. Para evaluar la textura, se requieren métodos como paneles de evaluación sensorial o equipos avanzados como el texturómetro, disponible en la Universidad Industrial de Santander. Con el objetivo de aportar a la industria alimentaria local, se estudió la influencia de dos harinas de trigo comerciales y su evolución durante el almacenamiento en la dureza del pan blanco tipo rollo, un producto emblemático de Panificadora Lebrija S.A. Se utilizó un enfoque dual, combinando análisis instrumental con un texturómetro y evaluaciones sensoriales por parte de un panel semi entrenado. Se determinaron parámetros operativos del texturómetro (dureza, elasticidad, cohesión y adhesividad) y se correlacionaron con percepciones sensoriales. Los resultados mostraron que el panel sensorial no detectó diferencias significativas en la dureza del pan relacionadas con las harinas o el tiempo de almacenamiento. Sin embargo, el texturómetro reveló diferencias significativas en dureza, elasticidad y cohesión según la harina y el almacenamiento, y en adhesividad solo por el tiempo de almacenamiento. Se concluyó que no hay diferencias sensoriales significativas en la dureza del pan debido a la harina o al tiempo de almacenamiento. En contraste, el análisis instrumental mostró diferencias relevantes. Esto es beneficioso para la empresa, ya que las variaciones en materia prima y almacenamiento no afectan la percepción de calidad del consumidor final, garantizando una experiencia constante. En adicional, el potencial que ofrece el texturómetro gracias a su sensibilidad y precisión permiten establecer niveles que marcan el umbral de detección sensorial de consumidores no entrenados.Item Obtención de biodiésel a partir de aceite de ricino mediante la aplicación de ultrasonido(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Capacho Suarez, Jhosman Esbleyder; Villarreal Ardila, Sergio Nicolas; Avellaneda Vargas, Fredy Augusto; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Martinez Rey, RamiroSe estudió la síntesis de biodiésel a partir de la transesterificación inversa del aceite de Higuerilla (Ricinus communis), mediante la aplicación de ondas de ultrasonido como forma alternativa a la agitación mecánica tradicional; usando metanol como reactivo en exceso, e hidróxido de potasio KOH, como catalizador. La metodología involucró la realización de pruebas experimentales, siguiendo un diseño experimental central compuesto que se estructuró variando la razón molar de metanol, el porcentaje p/p de catalizador (KOH) y el tiempo de reacción, manteniendo temperaturas menores a 35°C, después de este límite, se hace necesario la implementación de una etapa adicional de separación para separar el glicerol del biodiésel resultante. Se comprobó que la aplicación de ultrasonido reduce el tiempo de reacción de transesterificación, pues se obtuvo biodiésel con 40 minutos de reacción. Se realizó la caracterización del biodiésel obtenido. Se analizaron los resultados referentes al contenido de FAME, el rendimiento, y propiedades fisicoquímicas como el índice de acidez, densidad y viscosidad. Los resultados indicaron que únicamente las interacciones individuales del tiempo de reacción y la razón molar de metanol (molMetanol:molAceite) tienen un efecto significativo sobre el contenido de metil ésteres en el biodiésel resultante. Además de afectar el contenido de FAME´s, la razón molar de metanol afecta el rendimiento de la reacción. Así las cosas, la experimentación permite concluir que para obtener biodiésel con un contenido de FAME de 85,300% y con un rendimiento de aproximadamente 88,774%, es primordial trabajar con relaciones molares de metanol mayores a la estequiométrica, y con tiempos de reacción elevados. Este tipo de biodiesel se utilizó como base para la producción de biolubricantes en otras investigaciones del grupo INTERFASE.Item Síntesis de membranas a partir de granza de poliamida y su aplicación a las separaciones moleculares(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Angie Nathalia Villate Camargo; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Coronas Ceresuela, Joaquín; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Baldovino Medrano, Victor GabrielLa industria textil es una de las principales fuentes de contaminación debido al uso intensivo de productos químicos y al desecho de grandes volúmenes de residuos, especialmente fibras sintéticas. El reciclaje y la revalorización de estos residuos para la fabricación de membranas poliméricas es una alternativa sostenible. Este trabajo evaluó la estructura y propiedades fisicoquímicas de membranas fabricadas con poliamida 6.6, usando un sistema de disolución de CaCl2/EtOH/H2O, más benigno que los disolventes tradicionales como ácido fórmico y fenol. Esta elección no solo mejora la disolución de la poliamida 6.6, sino que también hace el proceso más seguro y ecológico. Se fabricaron membranas mediante inversión de fase y casting, y se estudiaron sus propiedades estructurales utilizando análisis gravimétrico, microscopía electrónica de barrido (SEM) y ángulo de contacto para evaluar la porosidad y la hidrofobicidad. Posteriormente, se evaluaron en procesos de nanofiltración para estudiar su permeancia y rechazo utilizando una disolución de tinte Rose Bengal de 5 mg/L. Se seleccionaron tres composiciones de poliamida 6.6 (13.6%, 16.3% y 18.2%) que mostraron buena calidad estructural. Las pruebas de nanofiltración arrojaron permeancias de 1.49, 0.88 y 0.65 L/m²·h·bar con la disolución de tinte; y de 0.74, 0.68 y 0.67 L/m²·h·bar con agua pura. El uso de un soporte de polipropileno incrementó las permeancias a 1.6, 1.55 y 1.11 L/m²·h·bar. Los resultados mostraron que a mayor concentración de poliamida 6.6, la porosidad de las membranas disminuye, volviéndose más hidrofílicas, además el rechazo aumenta mientras la permeancia disminuye. Esto sugiere que el aumento de poliamida 6.6 mejora la eficiencia y al utilizar el soporte de polipropileno se observan mejores resultados de permeancia, en aplicaciones de nanofiltración.Item Métodos térmicos de recobro mejorado y valorización catalítica de crudos pesados: identificación de brechas entre los estudios a escala de laboratorio y los procesos en el yacimiento.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Jimenez Avila, Elda Juliana; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Acevedo Córdoba, Luisa Fernanda; Morales Valencia, Edgar Mauricio; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso; Ramirez Caballero, Gustavo EmilioSe realizó una revisión bibliográfica en la cual se buscó analizar qué tan representativas son las pruebas catalíticas de laboratorio con relación a los procesos de recobro mejorado térmicos con catalizadores. Inicialmente, se encontraron y se categorizaron 82 artículos científicos. Se analizó los tipos de técnicas de valorización in sito de crudos pesados en las cuales se implementan catalizadores sólidos. Resaltando inyección de vapor y combustión in sito como métodos mayormente utilizados. Posteriormente, se clasificaron los tipos de catalizadores sólidos, siendo los nanocatalizadores los más utilizados para los métodos mencionados. Además, se identificaron los diferentes tipos de montajes utilizados para los métodos térmicos evaluados. Los tipos de montajes fueron evaluados y ordenados. Más adelante, se realizó una segunda búsqueda bibliográfica, en la cual se buscó los principales factores que afectan las pruebas a escala industrial. Finalmente, se analizó la relación entre los montajes de laboratorio utilizados y los factores que afectan las pruebas a escala industrial. Cada tipo de montaje fue evaluado y dos tipos de montajes fueron recomendados para realizar pruebas de valorización in situ de crudos pesados con catalizadores a través de combustión in situ y a través de inyección de vapor.Item Evaluación del envejecimiento a corto plazo de materiales ligantes de baja viscosidad(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Sandoval Herrera, Angie Juliana; Santos Luna, Merlin Estefani; López Contreras, Yuly Fernanda; Martínez Rey, Ramiro; Viejo Abrante, Fernando; Gomez Ramirez, Javier EnriqueEn la industria petrolera se generan residuos durante los procesos de producción y refinación, los cuales pueden aprovecharse para fabricar materiales ligantes bituminosos (MBL). Esto reduce la cantidad de desechos que se envían a vertederos y contribuye a la sostenibilidad al prolongar el ciclo de vida de los materiales. Los MBL, con propiedades adhesivas similares al asfalto, son una alternativa viable para el tratamiento de vías de baja circulación. Sin embargo, su menor viscosidad, producto de una mayor proporción de hidrocarburos livianos, les otorga un comportamiento distinto al del asfalto tradicional. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el envejecimiento a corto plazo de materiales ligantes de baja viscosidad, producidos en laboratorio y envejecidos en un horno rotatorio de película delgada (RTFOT). Se realizó la caracterización fisicoquímica (insolubles en n-heptano, cenizas, FTIR y análisis termogravimétrico) para evaluar la composición y estabilidad térmica, y caracterizaciones reológicas (viscosidad, reometría de corte dinámico, creep recovery) para analizar su comportamiento mecánico bajo distintas condiciones. Se identificó que el envejecimiento a corto plazo de los MBL de baja viscosidad está principalmente influenciado por el tiempo, la temperatura y el cambio en sus propiedades fisicoquímicas y reológicas. Los MBL envejecidos muestran un aumento en la cantidad de asfaltenos y en los grupos, sulfóxidos, cetonas y carbonilos. Los resultados en TGA muestran que, a 60°C, los MBL presentan estabilidad térmica, manteniendo sus propiedades estructurales. La presencia de sólidos inorgánicos aumenta la rigidez del material, incrementando la viscosidad y el módulo complejo.Item Estudio del efecto de soluciones acuosas de H₂O₂ por inmersión para el blanqueamiento de fibras de fique y piña a escala piloto(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Muñoz Ramírez, Sonia Constanza; Yanez Bautista, Alejandra; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Díaz Ramírez, Germán Adolfo; Morales Medina, Giovanni; Kafarov, ViatcheslavColombia es reconocida como el mayor productor a nivel mundial de fibras de fique y ocupa el décimo lugar en el cultivo de piña, según lo informado por la FAO. Esto subraya la importancia de estos productos agrícolas en el entorno nacional. En el caso de que estas fibras se utilicen para la manufactura de hilos y tejidos artesanales, es recomendable un procedimiento de blanqueamiento de las fibras, tal que permita postprocesos de teñido en colores que hasta ahora no han sido posibles debido a su pigmentación amarillenta inherente. En el presente estudio se empleó peróxido de hidrógeno como componente blanqueante oxidativo, con el fin de promover la liberación acelerada de oxígeno mediante la ayuda de catalizadores como hidróxido de sodio y silicato de sodio. Por otra parte, se propuso un blanqueo químico mediante un aporte de energía facilitado por la irradiación ultravioleta. Se investigó el impacto de la concentración de H2O2 como agente blanqueante, la duración de la inmersión de la fibra y la exposición a los rayos UV en el proceso de blanqueamiento de las fibras de fique y piña. La metodología de investigación comprendió dos fases centradas en determinar las condiciones óptimas para el blanqueamiento de las fibras y evaluar las consiguientes alteraciones en las propiedades físicas y mecánicas. En el estudio se concluyó que las concentraciones elevadas de H2O2 se correlacionan con un aumento en el porcentaje de blanqueamiento, pero también inducen un mayor deterioro de la fibra. Además, la radiación UV contribuye al blanqueamiento de las fibras, aunque a expensas de las propiedades mecánicas de las fibras. En última instancia, se comprobó que el H2O2 por sí solo, sin un catalizador, no produce efectos blanqueantes sustanciales.Item Análisis de un horno en operación con combustible mezcla Gas Natural - Hidrógeno por medio de simulación CFD para la empresa AC Ingeniería Virtual(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Ruiz Supelano, Julian David; Pérez Rondón, Mariana Valentina; Morales Medina, Giovanni; Álvarez Castro, Helver Crispiniano; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Ballesteros Rueda, Luz MarinaEste artículo investiga la viabilidad de la incorporación de hidrógeno al gas natural como una alternativa de transición energética en hornos industriales. Utilizando el software ANSYS para simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), se analiza una combustión de mezcla de hidrógeno y gas natural, determinada a través del índice de Wobbe.; y comparada posteriormente a la operación con gas natural. La investigación se centra en evaluar el impacto de esta mezcla en la eficiencia de combustión y en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Los resultados obtenidos demuestran que la adición de hidrógeno mejora la eficiencia energética. Este estudio proporciona una base sólida para la implementación de soluciones energéticas sostenibles en la industria, alineándose con los objetivos de descarbonización y sostenibilidad.Item Solventes eutécticos para la captura de CO₂: Comparación de desempeños con la Monoetanolamina (MEA) por medio de simulación en Aspen Hysys.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Flórez Vianchá, Zuly Samantha; Bustos Guarín, Mayra Alejandra; Morales Medina, Giovanni; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Mercado Ojeda, Ronald AlfonsoEl presente estudio buscó simular un proceso de captura de CO₂ empleando solventes eutécticos (ES por sus siglas en inglés) como una alternativa a las aminas tradicionales en el proceso de endulzamiento de gases. Los ES, son mezclas de compuestos que son fundidos a temperaturas mucho más bajas que sus componentes puros, presentan algunas propiedades interesantes como la alta capacidad de disolución de gases, la biodegradabilidad y baja toxicidad, lo que los convierte en candidatos prometedores en esta aplicación. Se llevó a cabo la modelación del proceso de endulzamiento de gas natural utilizando el simulador Aspen HYSYS V.14. El modelo inicial empleó una solución acuosa de monoetanolamina (MEA) al 30% en peso como solvente de referencia. Posteriormente, tras una revisión bibliográfica, se seleccionó un solvente eutéctico como alternativa a la MEA. La selección se basó en criterios como solubilidad, costo, disponibilidad, impacto ambiental, consumo energético y condiciones de desorción. Se modifico la simulación realizada previamente con la MEA y se introdujo el solvente eutéctico seleccionado en solución acuosa al 30%. Los resultados de la simulación evidenciaron que el ES seleccionado, en este caso, cloruro de colina: urea en proporción 1:2, logró una captura de CO2 del 100% molar, superando en un 17.58% la eficiencia de la MEA. Adicionalmente, el proceso con DES presentó un consumo energético menor comparado con la MEA, este fue de 3.653 GJ por tonelada de CO2 capturado, demostrando así su potencial como alternativa viable en el proceso de endulzamiento de gas natural.Item Obtención de un extracto natural a partir de biomasa residual de caña panelera con potencial uso como inhibidor de corrosión en atmósferas de CO2(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Durán Olave, Emily; Diaz Correa, Nathalia Alejandra; Peña Ballesteros, Dario Yesid; Orozco Agamez, Juan Carlos; Escalante Hernández, Humberto; Laverde Cataño, Dionicio AntonioEl presente trabajo de investigación se centró en la obtención de extractos naturales a partir del bagazo de caña panelera con potencial uso como inhibidor de corrosión. El proyecto tiene como objetivo principal la obtención de este extracto como una alternativa ecológica a los inhibidores tradicionales y la realización de pruebas preliminares de eficacia, para mitigar el impacto ambiental asociado a estos últimos y aplicar los principios de economía circular dando valor agregado a un residuo. De esta manera, se construyeron las curvas de secado de la biomasa siguiendo la norma ASTM D 4442-20 para determinar el tiempo óptimo de secado (24 horas), de igual manera, a la biomasa se le realizaron dos tipos de pretratamiento con el fin de observar cómo estos contribuían en la presencia de determinados grupos funcionales con propiedades inhibidoras de corrosión. De acuerdo con los resultados del análisis FTIR la muestra tratada con NaOH al 10% p/v, demostró tener mayor presencia de grupos funcionales como fenoles y taninos que la muestra tratada con agua destilada. Por otro lado, al realizar la extracción se usaron dos métodos de extracción, Soxhlet y la extracción líquido-líquido, de los cuales, según los análisis de FTIR, el extracto obtenido por el método Soxhlet de la muestra pretratada con agua destilada y 4 horas de extracción, demostró tener potencial como inhibidor de corrosión, lo cual se pudo validar al realizar las mediciones del potencial de corrosión, en el medio utilizado como caso de estudio.Item DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE MATRIZ DINÁMICA MULTIVARIABLE(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) López Bautista, Valentina; Velasco Gaona, Sebastián David; Benavides Prada, Omar Andrés; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Ballesteros Rueda, Luz MarinaIndustrialmente, los métodos de control predictivo han sido ampliamente utilizados porque permiten mejorar el desempeño de los procesos, al anticipar las perturbaciones en el sistema utilizando principios de funcionamiento intuitivos. Sin embargo, la cantidad de investigaciones aún es limitado, por ende, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar mediante simulación computacional, un sistema de control predictivo de matriz dinámica multivariable, implementado con el modelo de un tanque mezclador. La metodología del estudio incluye la simulación del proceso en Simulink, permitiendo la caracterización del sistema en lazo abierto y cerrado. Se realiza la implementación del controlador DMC y se exploran dos métodos de sintonización: Shridhar & Cooper, (1998) y las reglas de diseño propuestas por Manzanera Reverter, C. (2017), particularmente enfocados en el uso del factor de supresión para suavizar los movimientos de las válvulas de control, reduciendo la agresividad de la señal de control. Para evaluar el desempeño del DMC, se realiza la comparación con un sistema de control convencional tipo feedback, resaltando la importancia y eficacia del control predictivo.Item Diseño conceptual del proceso de concentración de POME por aspersión a escala piloto industrial(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Restrepo Lizcano, David Andrés; Guerrero Sánchez, Edwan Harley; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Nabarlatz, Debora Alcida; Benavides Prada, Omar AndrésEl efluente de las plantas de beneficio de aceite de palma (POME) se produce en grandes cantidades y presenta altos contenidos de materia orgánica. Tradicionalmente, el tratamiento del POME utiliza sistemas de lagunas de oxidación abiertas a la atmósfera que generan gases de efecto invernadero (GEI). El objetivo de la investigación es diseñar conceptualmente un sistema de concentración de POME por aspersión a escala piloto industrial que remueva el 50% del agua presente en el efluente utilizando gases de combustión. El diseño contempla un pretratamiento que incluye una criba y un desarenador que remueven partículas mayores a 180 µm para evitar obstrucción y abrasión en equipos posteriores. El sistema de concentración se diseñó teniendo en cuenta modelos reológicos analíticos que demostraron la posibilidad de pulverizar POME en gotas con diámetro promedio de 656 µm utilizando Python. El balance de masa y energía de la cámara de concentración se realizó mediante Microsoft Excel ® a partir de fundamentos de humidificación de gases; la cámara tiene una boquilla Delavan SF-90 y un separador tipo ciclón Stairmand. Los planos de los equipos y la simulación del flujo del gas de secado dentro de la cámara se realizaron mediante SolidWorks 2020®. Además, se dimensionaron y seleccionaron equipos auxiliares como un intercambiador de tubo y coraza, bomba hidráulica y soplador. Además, el piloto presenta una columna de enfriamiento de contacto directo que recupera parte del agua removida (121 kg/h) de los gases húmedos a la salida de la cámara; la columna se simuló en Aspen Plus®. Asimismo, se realizó el balance de energía en estado dinámico para el sistema de almacenamiento de agua de enfriamiento utilizando MATLAB Simulink ®. Se estimó que el agua recuperada en el proceso puede presentar valores elevados de sulfatos y cloro, por lo tanto, se requerirá de un tratamiento para su uso.Item Análisis de la composición y funcionalidad de las comunidades microbianas asociadas al compost producido a partir de residuos verdes y residuos de alimentos con la adición de biochar(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-11) Remolina Angulo, Johan Alexander; Sánchez Torres, Viviana; Rey Romero, Daniela Cristina; Zafra Sierra, Germán Alexis; Muvdi Nova, Carlos Jesús; Kafarov, ViatcheslavEn este estudio se analizó la estructura y funcionalidad de las comunidades microbianas presentes en el compost, a partir de los datos de secuenciación masiva obtenidos con el sistema Illumina MiSeq junto con herramientas bioinformáticas. Se realizó un análisis de composición y una predicción de perfiles funcionales de las comunidades microbianas asociadas al compost producido a partir de residuos verdes y residuos de alimentos con la adición de biochar en las fases mesófila y termófila Se obtuvieron lecturas de secuencias de amplicones del gen 16S RNA y se realizó una clasificación taxonómica en QIIME2 a nivel de familia; seguido de un análisis estadístico y comparación de índices de diversidad alfa. Para la predicción de perfiles funcionales se utilizó PICRUSt2 para mostrar las principales rutas metabólicas asociadas al proceso de compostaje e identificar rutas de posible interés que presenten diferencias de abundancia en cada tratamiento. Se observó que, el compost tratado con biochar en la fase termófila presenta una mayor diversidad a nivel de familia, identificando un total de 126 para este tratamiento y 96 en el tratamiento en la fase mesófila. Las familias más dominantes para el compostaje tratado en la fase mesófila fueron Streptomycetaceae, Streptosporangiaceae, Thermoactinomycetaceae, Xanthomonadaceae y Paenibacillaceae, mientras que para el otro tratamiento dominaron familias como Streptomycetaceae, Paenibacillaceae, Rhizobiaceae y otras sin clasificar. Además, el tratamiento en la fase termófila presenta valores mayores en los índices de Chao1 y Shannon (497 y 8) con respecto al tratamiento en la fase mesófila (341 y 7). Funcionalmente, el tratamiento en la fase mesófila obtuvo mayores abundancias en 16 de 18 rutas metabólicas identificadas y asociadas a procesos de descomposición de compuestos orgánicos, fijación de Nitrógeno y fertilización del compost, en donde se destacan principalmente las actividades de bacterias que pertenecen a las familias Pseudomonadaceae y Enterobacteriaceae.