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Aportes a la enseñanza de la quimica a partir de un estudio histórico filosófico de la experimentación asociada a la combustión para profesores en formación inicial

Cabrera Castillo, Henry Giovany; García Arteaga, Edwin Germán. (Director de Tesis o Trabajo de Grado) (2016-08-24)

Esta tesis avanzó hacia el diseño de una propuesta programática alterna de enseñanza de la química a nivel universitario, estructurada en objetivos o finalidades, núcleos temáticos, criterios para conectar con otros ...
Caracterización de los residuos de materiales utilizados como transportadores solidos de oxígeno en un proceso de combustión avanzada (Chemical Looping Combustion)

Carrillo Hormaza, Adriana Lucia (Universidad del ValleColombiaFACULTADES DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTASMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA QUÍMICA, 2017)

Una tecnología que se enmarca en la captura y almacenamiento de CO2, es la combustión con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion¿CLC,), la cual está considerada como una alternativa eficiente ...
Caracterización de materiales sólidos como posibles transportadores de oxígeno para un sistema de combustión avanzada

Herrera Vivas, Gustavo Adolfo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA QUIMICA, 2014)

En los últimos años se han venido desarrollando tecnologías que contribuyen a que se minimice el llamado efecto de gases invernadero responsables del cambio climático actual (Edenhofer et al., 2014), gases que en su mayoría ...
Dynamic model of the value stream in a power

Rubiano Ovalle, Oscar; Peláez De Lee, Alejandro (2013-10-18)

Los sistemas generadores de energía térmica son comúnmente empleados en la industria de procesos químicos, mecánicos y eléctricos. La cadena de valor en la cual subyacen estos procesos térmicos, se fundamenta en la generación ...
Elementos históricos epistemológicos desde Kuhn que permiten la identificación de aportes para la enseñanza de la combustión

Cabrera Castillo, Henry Giovany; Zambrano, Alfonso Claret (Director de Tesis o Trabajo de Grado) (2017-04-03)

Actualmente, existe un consenso en educación en ciencias acerca de la relevancia de la perspectiva histórica epistemológica en la formación científica y por eso en los últimos años se ha verificado una progresiva incorporación ...
Environmental impact study by life cycle assessment of the use of alumina nanoparticles as an additive in biodiesel/diesel blends

Ojeda, Karina A.; Herrera, Adriana P.; Sierra, María J.; Tamayo, Katherine (Universidad del ValleColombia, 2015-06-19)

(Eng) Life cycle assessment (LCA) considers the whole life cycle of a product or process, from the origin of the raw materials up to the final disposition of the wastes. In this work, LCA methodology was applied in the ...
Reactividad de los transportadores sólidos de oxígeno (TSO): comparación entre termo balanzas [recurso electrónico

Pedroza Candelo, Frolain Fiorella; Ramirez Mora, Leidy Johanna (2015-02-11)

En esta investigación se calculó la reactividad de un transportador sólido de oxígeno, la constante de velocidad y el factor pre exponencial de Arrhenius, se analizó el efecto de la temperatura y la masa en la velocidad ...
Remoción de carbón inquemado en cenizas de fondo de caldera mediante flotación por lotes [recurso electrónico]

Navarro Espinosa, Iván Ricardo; Barraza Burgos, Juan Manuel (Director de Tesis o Trabajo de Grado) (2015-02-20)

En este trabajo se encontró la materia mineral de cenizas de fondo de caldera empleando un proceso de flotación por lotes. Las cenizas de fondo utilizadas son producto de la combustión de la caldera de una empresa de la ...

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Aportes a la enseñanza de la quimica a partir de un estudio histórico filosófico de la experimentación asociada a la combustión para profesores en formación inicial

Cabrera Castillo, Henry Giovany | 2016-08-24

Esta tesis avanzó hacia el diseño de una propuesta programática alterna de enseñanza de la química a nivel universitario, estructurada en objetivos o finalidades, núcleos temáticos, criterios para conectar con otros conocimientos y procesos de justificación o procesos epistemológicos. Todos y cada uno de estos elementos adquirió sentido en la medida que articulaba aspectos como los episodios históricos, la descripción experimental, y el diseño y uso de instrumentos científicos lo cual fue obtenido por medio del uso de la historia y la filosofía de la experimentación de la química, y del conocimiento (científico y cotidiano), lenguaje (verbal, gráfico, de fórmulas y cotidiano) y experiencia (descripción experimental, uso instrumental, describe el funcionamiento de instrumentos e imaginativa) caracterizados en los cuestionarios que fueron aplicados a los profesores en formación inicial de ciencias. Dentro de la revisión de la literatura especializada y enfocada a las investigaciones en el campo de la didáctica de las ciencias en general y de la química en particular, se logró identificar retos y necesidades relacionados con la enseñanza del conocimiento de la química a nivel universitario y específicamente sobre la importancia de asumir la combustión como objeto de estudio educativo útil e ineludible para los profesores en formación inicial de ciencias naturales. Para otorgar una coherencia investigativa con rigurosidad científica, se seleccionó la metodología de investigación cualitativa con un enfoque interpretativo (Flick, 2004; Hernández, Fernández-Collado, & Baptista, 2008). Los datos que se recolectaron provinieron de: 1. Los Textos Científico – Históricos elaborados por científicos como Boyle, Mayow, Scheele, Prietsley, Cavendish y Lavoisier, a los que se les realizó un Análisis Histórico Crítico para establecer un diálogo que permita identificar aportes útiles para la enseñanza de la química. 2. Estudiantes de un programa de Licenciatura en Educación Básica en Ciencias Naturales y Educación Ambiental a quienes se les aplicó un cuestionario y se realizó un análisis para caracterizar cómo el conocimiento, la experiencia y el lenguaje hacían parte de las respuestas que elaboraron. Al finalizar, se elaboran conclusiones sobre el estudio histórico filosófico de la experimentación, las explicaciones de los profesores en formación inicial en ciencias naturales, la metodología de investigación, el diseño de una propuesta alterna de programación para la enseñanza de la química y las perspectivas para investigación futuras.

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Caracterización de los residuos de materiales utilizados como transportadores solidos de oxígeno en un proceso de combustión avanzada (Chemical Looping Combustion)

Forero Amortegui, Carmen Rosa | 2017

Una tecnología que se enmarca en la captura y almacenamiento de CO2, es la combustión con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion¿CLC,), la cual está considerada como una alternativa eficiente energéticamente, ya que es una tecnología con separación inherente del mismo mediante el uso de transportadores sólidos de oxígeno (TSO), con la ventaja de no requerir energía adicional para dicha separación. La clave en el desempeño de los sistemas CLC es el material transportador del oxígeno, siendo la mayoría de sólidos empleados de origen sintético, sin embargo, son pocas las investigaciones sobre materiales de bajo costo, es decir minerales naturales, desechos y subproductos de la industria los cuales podrían utilizarse como transportadores de oxígeno. En diversas zonas de la geografía colombiana se pueden encontrar óxidos metálicos en su forma natural o como residuos de las industrias y la minería los cuales podrían llegar a utilizarse en la tecnología CLC, sin embargo, estos materiales pueden contener trazas de elementos tóxicos solubles u otras características que los conviertan en residuos peligrosos. En el presente proyecto se caracterizaron fisicoquímicamente los residuos de seis diferentes materiales potenciales utilizados como TSO de bajo costo en un sistema CLC provenientes de diferentes partes del país, evaluados con dos gases reductores. Adicionalmente se analizó la viabilidad ambiental del uso de estos materiales como transportadores de oxígeno teniendo en cuenta la concentración de metales potencialmente peligrosos en sus lixiviados. Son varios los objetivos de caracterizar los residuos: predecir las reacciones de óxido reducción llevadas a cabo en el proceso, determinar el efecto del tiempo de operación sobre las propiedades mecánicas de los TSO y establecer la posible peligrosidad de los residuos debido a la presencia de metales potencialmente peligrosos. Lo anterior se llevó a cabo dentro del grupo de Ciencia y tecnología del Carbón, a través de la Unión temporal Incombustion, conformada por grupos de investigación de la Universidad de Antioquia, Nacional de Colombia (sede Medellín), Universidad del Valle y del Instituto Tecnológico Metropolitano. Los estudios realizados fueron distribución granulométrica, análisis de resistencia a la rotura, análisis semicuantitativo elemental y de morfología por medio del uso del microscopio electrónico de barrido EDS/SEM, identificación de fases cristalinas mediante la difracción de rayos X, análisis elemental mediante fluorescencia de rayos X y presencia de metales peligrosos en los lixiviados mediante absorción atómica. El principal aporte de este trabajo se basó en la determinación de metales potencialmente peligrosos en los lixiviados, encontrando que de acuerdo a la normatividad Colombiana (decreto 4741 de 2005 del Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible), ninguno de los residuos se clasifica como tóxico ya que no excede los valores límites permisibles de metales, por lo anterior se considera que los residuos de TSO de bajo costo evaluados en el presente proyecto generados en un sistema CLC, no ejercerían un impacto negativo sobre el medio ambiente al ser dispuestos en un relleno sanitario, por lo cual se concluye de manera preliminar que en términos ambientales es viable la utilización de CRSI003, FEMA004, FEMA011, ILME007, OXMN009 y OXMN010 como transportadores de oxígeno a escala industrial. Sin embargo, es necesario en futuros estudios, descartar que no presenten otras características, tales como inflamable, reactivo o explosivo que los conviertan en residuos peligrosos.

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Caracterización de materiales sólidos como posibles transportadores de oxígeno para un sistema de combustión avanzada

Forero Amortegui, Carmen Rosa | 2014

En los últimos años se han venido desarrollando tecnologías que contribuyen a que se minimice el llamado efecto de gases invernadero responsables del cambio climático actual (Edenhofer et al., 2014), gases que en su mayoría son productos de operaciones para la obtención de energía mediante la incineración de combustibles fósiles en contacto con aire. El sistema de combustión con transportadores sólidos conocido como ChemicalLooping Combustion o CLC por sus siglas en inglés, la cual se distingue por su facilidad para separar y capturar el dióxido de carbono presente en las emisiones resultantes del proceso, sin necesidad de una etapa costosa posterior de separación del CO2 de la corriente de gases de combustión obtenida (Adánez et al., 2012a). El proceso CLC consiste en llevar a cabo la reacción de combustión mediante el uso de materiales sólidos transportadores de oxígeno (TO) en remplazo del aire en la combustión convencional, los cuales están compuestos de óxidos metálicos y un inerte que actúa como soporte con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del transportador de oxígeno para luego ser reformados en otra cámara (Dufour y Rodríguez, 2011), donde la selección del transportador sólido es considerada como una parte esencial del diseño y funcionamiento del proceso(Hossain y de Lasa, 2008). Entre otros factores importantes en la elección del transportador se considera su costo y su impacto medioambiental, actualmente se considera prometedor el uso de minerales naturales y desechos de la industria (Adánez et al., 2012a) como es el caso de la Ilmenita (Cuadrat, 2012). En este proyecto se planteó la obtención de minerales en Colombia y la realización de su caracterización para la implementación en el proceso CLC, los estudios constaron en la distribución granulométrica por tamizaje, análisis de resistencia a la rotura, análisis semicuantitativo elemental y de morfología por medio del uso del microscopio electrónico MEB/EDS, la identificación de fases cristalinas mediante la difracción de rayos X o DRX y por último el análisis de área superficial y tamaño de poros mediante el método BrunauerEmmett-Teller a las muestras obtenidas.

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Dynamic model of the value stream in a power

Rubiano Ovalle, Oscar | 2013-10-18

Los sistemas generadores de energía térmica son comúnmente empleados en la industria de procesos químicos, mecánicos y eléctricos. La cadena de valor en la cual subyacen estos procesos térmicos, se fundamenta en la generación de la energía a partir de vapor. El vapor requerido en el caso objeto de estudio de esta investigación se obtiene usando carbón como insumo. Esta investigación permitió construir un modelo dinámico que sirva como instrumento de análisis del sistema de generación de energía como un todo, así como de sus elementos. El objetivo fue estudiar el desempeño del sistema de generación de energía que suministra trabajo termodinámico. Los resultados muestran que la simulación con Dinámica de Sistemas es una poderosa herramienta de estudio de los sistemas de generación de energía. La investigación muestra el alto impacto de la oxidación del carbón en la cadena de valor de los sistemas de generación de energía. El poder calorífico del carbón utilizado en la producción del vapor depende del inventario de carbón, es decir, de su tiempo de almacenamiento.

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Elementos históricos epistemológicos desde Kuhn que permiten la identificación de aportes para la enseñanza de la combustión

Cabrera Castillo, Henry Giovany | 2017-04-03

Actualmente, existe un consenso en educación en ciencias acerca de la relevancia de la perspectiva histórica epistemológica en la formación científica y por eso en los últimos años se ha verificado una progresiva incorporación de la historia de las ciencias (a partir de ahora HC) y la epistemología de las ciencias (a partir de ahora EC) tanto a la teoría como a la práctica de la enseñanza de ciencias. En concordancia con lo anterior se han realizado investigaciones las cuales muestran tres tendencias: en la primera se ubican las investigaciones que utilizan la HC y la EC pero no dan recomendaciones o sugerencias sobre cómo hacer el recorrido histórico (Valera, et al., (1983), Solbes y Traver (1996), Solbes y Traver (2001)), en la segunda tendencia aparecen las investigaciones que utilizan la HC, la EC y el modelo de Kuhn pero no dicen explícitamente cuáles son los elementos históricos epistemológicos que se encuentran en la obra de Kuhn que permitan encontrar aportes para la enseñanza de las ciencias (Posner, et al (1992), Hernández y Ruíz (2000) y Chávez (2004)), finalmente, aparece el trabajo de Guerrero (2001) quien es enfático al decir que no pretende recoger una experiencia particular en el campo de la enseñanza de las ciencias inspirada en los planteamientos de Kuhn, sino que busca presentar sus ideas más penetrantes y que considera tienen una incidencia más directa en la enseñanza de las ciencias, es decir, solo se queda en aspectos teóricos y no ponen en práctica el modelo Kuhniano. Las dos últimas tendencias revelan la importancia que ha tenido Kuhn en la HC y la EC. Laudan (1990) refiriéndose a lo anterior dice que "Kuhn fue un estudioso que ha repercutido en la comunidad intelectual más que cualquier otro historiados de la ciencia en el siglo XX, quizá aún más que cualquier historiador general de su generación. Además sus trabajos principales1 están muy abiertos al planteamiento de temas generales y filosóficos acerca del cambio teórico" Finalmente, Kuhn con su obra marca un hito dentro de la HC y la EC al plantear: primero, una nueva forma de ver el desarrollo de las ciencias proponiendo el término paradigma2, segundo, afirma que la HC no sigue un curso continuo, sino que su desarrollo se encuentra estructurado por una secuencia discontinua, y tercero, los aportes de Kuhn son tan amplios que han sido retomados por historiadores, sociólogos, psicólogos, filósofos analíticos, o analistas formales de la ciencia y para nuestro caso en el campo educativo a través de una lectura educativa3 para identificar aportes para la enseñanza de las ciencias, esto último, nos lleva a plantear la pregunta de investigación que orientara este proyecto: ¿Qué elementos históricos epistemológicos se ofrecen desde Kuhn que permiten identificar aportes para la enseñanza de las ciencias? Con relación a la pregunta previa se hacen dos aclaraciones: la primera, la obra a la cual se refiere este problema incluye los libros La estructura de las revoluciones científicas, La tensión esencial, ¿Qué son las revoluciones científicas?, Segundos pensamientos sobre paradigmas, La crítica y el desarrollo del conocimiento y El Camino desde la estructura. La segunda aclaración tiene que ver con la contextualización de este problema de investigación, es decir, que en este caso se toma como objeto de aplicación al concepto combustión, se utiliza éste porque Kuhn lo considero como el paradigma que dio origen a la revolución química, es decir, históricamente fue el epicentro que permitió el desarrollo de la Teoría del flogisto a la Teoría de la oxigenación, además porque es con este que la química moderna inicia su camino (Izquierdo, M., 1988; Estany, 1990; Cubillos, 2003; Mosquera, et al., 2003, Gellon, et al., 2005, Lewowicz, 2006; Bertomeu y García, 2006, Amador, 2006; Ayala, et al., 2008; y Marín, 2008), igualmente, la combustión ha sido un gran elemento (de acuerdo a la historia) para iniciar el estudio de las reacciones.

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Environmental impact study by life cycle assessment of the use of alumina nanoparticles as an additive in biodiesel/diesel blends

Ojeda, Karina A. | 2015-06-19

(Eng) Life cycle assessment (LCA) considers the whole life cycle of a product or process, from the origin of the raw materials up to the final disposition of the wastes. In this work, LCA methodology was applied in the evaluation of the environmental impact that is caused by the use of alumina nanoparticles as an additive in biodiesel/diesel blends, considering the synthesis of the alumina nanoparticles through sol-gel method. SIMAPRO software (CML method) was used to evaluate the potential impacts of each stage of the process. Although the use of the nanoparticles caused a reduction in the emissions of CO2, SO2 and particulate material (PM); an increase in most of the impact categories (acidification, eutrophication and marine eco-toxicity) was observed during combustion. This can be attributed to the increasing emissions of NOx and the toxic effect related to the synthesis of the nanoparticles, when compared to combustion without nano-additive. These results indicated that there is a need to carry further research on the use of nanoadditives in biofuels, to verify the renewability of these alternatives regarding the sustainability of the process.

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Reactividad de los transportadores sólidos de oxígeno (TSO): comparación entre termo balanzas [recurso electrónico

Pedroza Candelo, Frolain Fiorella | 2015-02-11

En esta investigación se calculó la reactividad de un transportador sólido de oxígeno, la constante de velocidad y el factor pre exponencial de Arrhenius, se analizó el efecto de la temperatura y la masa en la velocidad de reacción y se compararon los resultados con los obtenidos en una termobalanza vertical. Para ello se utilizó la técnica de termogravimetría y se usó como transportador sólido de oxígeno, CuO soportado sobre una base de y-Al2O3 el cual es un material inerte, que sirve como aglutinante para aumentar la resistencia mecánica del transportador, preparado mediante la técnica de impregnación seca. Los transportadores sólidos de oxígeno en la técnica de Chemical Looping Combustion (CLC) transfieren oxígeno a través de un óxido metálico al combustible, sin ponerlo en contacto con el N2 del aire, permitiendo la captura y almacenamiento de CO2. La muestra fue analizada a tres temperaturas 700, 800 y 850°C y tres masas 20, 30 y 40 mg. Los efectos de la temperatura y la masa del transportador se investigaron mediante pruebas de reactividad en una termobalanza (TGA) horizontal utilizando una mezcla combustible que contiene 15% CO, 20% CO2 y 65% N2. Sobre la base de estas propiedades, a 850°C y una masa de 20 mg, se obtuvo el mejor comportamiento. Comparando los resultados obtenidos en esta termobalanza con los adquiridos en una termobalanza vertical ubicada en el Instituto de Carboquímica en Zaragoza, España, la termobalanza horizontal puede ser utilizada en el análisis de reactividades para los transportadores sólidos de oxígeno de cobre.

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Remoción de carbón inquemado en cenizas de fondo de caldera mediante flotación por lotes [recurso electrónico]

Navarro Espinosa, Iván Ricardo | 2015-02-20

En este trabajo se encontró la materia mineral de cenizas de fondo de caldera empleando un proceso de flotación por lotes. Las cenizas de fondo utilizadas son producto de la combustión de la caldera de una empresa de la región del Valle del Cauca, el cual posee un contenido de cenizas de 92%. En el estudio se analizaron los efectos del tipo y cantidad de colector y espumante, densidad de la pulpa y velocidad de agitación sobre el rendimiento y el grado de separación del carbón inquemado y materia mineral.

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