Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Química
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Publicación Acceso abierto Efecto de nanocompuestos de TiO2 combinado con campo magnético y radiación UV sobre células de cáncer de cuello uterino(Universidad del Valle, 2013) Giraldo Junco, Juliana Marìa; Camargo Amado, Rubén de JesúsSe estudió el efecto que tiene la aplicación de campos magnéticos, radiación UV y nanomateriales de TiO2-modificado, sobre la proliferación de células de cáncer cervicouterino de la línea celular HeLa comparadas con la línea celular CHO. Durante la primera fase se determinó la intensidad y dirección de campo que tuvo mayor efecto sobre el crecimiento de las células cancerígenas, y el efecto de la aplicación repetitiva de campos magnéticos. Posteriormente se aplicó la combinatoria de fotocatálisis con nanocompuestos base TiO2-modificado y del campo magnético sobre las líneas celulares mencionadas.Publicación Acceso abierto Modelamiento matemático de la transferencia de masa en el cátodo de celdas de combustibe elimentadas por etanol(Universidad del Valle, 2015) Mesa Zora, Jesús Antonio; Camargo Amado, Rubén Jesús; Lizcano Valbuena, William HernandoLas celdas de combustible alimentadas por alcohol, se perfilan como una alternativa importante para la generación de corriente en dispositivos portátiles. Si bien se publicaron un gran número de trabajos donde se estudian este tipo de sistemas; aún existen algunas limitaciones internas para que las celdas de combustible alimentadas por alcohol, se conviertan en una alternativa viable comercialmente. Algunas de las limitaciones más importantes de este sistema y que se trata en este trabajo, es la permeación (crossover) del alcohol a través de la membrana combinada con los fenómenos de transferencia de masa, lo que genera inconvenientes en el desempeño de la celda, como el envenenamiento del cátodo, la generación de corrientes parasitarias, la pérdida de combustible debido al cruce de etanol, y efectos debido a las limitaciones de transferencia de masa y acumulación de líquido en los poros de los electrodos. En el presente trabajo se plantea un modelo matemático unidimensional en estado estacionario para una celda de combustible de etanol, donde se considera el transporte de masa y carga en el sistema, el cruce de etanol a través de la membrana polimérica y la saturación de líquido en los poros de los electrodos. Por medio de este modelo, se realizan diferentes experimentos computacionales variando las condiciones de operación del sistema.Publicación Acceso abierto Carbones colombianos como materia prima para la producción de carbón activado empleado en la adsorción de oro de soluciones cianuradas(Universidad del Valle, 2018) Martínez Mendoza, Karen Lorena; Barraza Burgos, Juan ManuelEn Colombia, la extracción de oro se realiza principalmente a través del proceso denominado Merryl-Crawe que consiste en la lixiviación de oro utilizando una solución cianurada y posterior precipitación del mineral utilizando cinc. Este proceso tiene asociados diferentes problemas como la baja selectividad ya que el cinc precipita otros metales, la necesidad de etapas posteriores de separación de los metales recuperados, sensibilidad del proceso a la concentración de oxígeno y la generación de aguas cianuradas contaminantes que no se recuperan. Una alternativa al proceso MerrylCrawe es la adsorción-desorción con carbón activado que reemplaza la precipitación con cinc generando mejor selectividad y menor sensibilidad. Sin embargo, los altos costos del carbón activado, además de los costos asociados con la regeneración térmica, hacen de esta alternativa poco viable. El proyecto ¿RECUPERACIÓN DE ORO Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA INDUSTRIA AURÍFERA DE LA REGIÓN PACÍFICO COLOMBIANA¿, aprobado por COLCIENCIAS 2015-2018, presenta una alternativa integral que propone no solamente la utilización de carbón mineral como materia prima para la producción del carbón activado sino también la regeneración del mismo por un proceso electroquímico y un tratamiento de las aguas cianuradas con el fin de recuperar y reutilizar el cianuro, cerrando el ciclo del proceso de extracción de oro. Este trabajo se centró en la producción y caracterización de carbón activado a partir de carbón mineral colombiano proveniente de siete regiones carboníferas de Colombia (Antioquia, Boyacá, Cundinamarca, Guajira, Norte de Santander, Santander y Valle) utilizando dos condiciones de temperatura y tiempo de residencia en la etapa de activación (700,850°C y 1.5, 2.5 h respectivamente). Se prepararon en total 49 carbones activados que se caracterizaron por análisis próximo y número de yodo con el fin de realizar una pre-selección para realizar pruebas de adsorción de oro, área superficial y análisis SEM. Se realizaron pruebas de adsorción de oro utilizando soluciones artificiales y una solución real proveniente de la zona minera Suarez- Buenos Aires (Cauca Colombia) para comparar el desempeño en términos de la constante de adsorción en el equilibrio con un carbón comercial producido por la empresa Calgon Carbon. En ambas pruebas se obtuvo que el carbón activado más apropiado para procesos de adsorción de oro se produjo a partir del carbón mineral de Cundinamarca con temperatura de 850°C y 1.5 h (C-850-1.5) de tiempo de residencia, con un valor de la constante de adsorción K de 9.36 mg Au/ g carbón seco (CS) que es casi el doble que el valor de K de 4.74 mg Au/g CS obtenido para el carbón comercial GRC 22 6x12. Adicionalmente con el fin de excluir la influencia de la granulometría de los carbones activados, se realizaron pruebas de adsorción utilizando un tamaño de partícula 10x16 (pasante malla 10, retenido malla 16) con las que se obtuvo que el carbón activado de Calgon Carbon tuvo un valor de K de 5.61 mg Au/g mayor en comparación con el de nuestro carbón activado C-850-1.5 producido, cuyo valor de K fue de 4.14 mg Au/g, lo cual es un indicador que la granulometría es un factor que influyó sobre la capacidad de adsorción de oroPublicación Acceso abierto Tratamiento combinado de disolución de magnesio y floculación en un drenaje ácido de una mina de carbón(Universidad del Valle, 2015) Suaterna Ortíz, Nhora Yamilet; Marriaga Cabrales, Nilson de JesúsLos drenajes ácidos de minas de carbón (DAM) surgen de la actividad minera mediante oxidación de la pirita (Fe2S), y se incorporan a las fuentes hídricas por escorrentía o descarga directa, lo que ocasiona la acidificación del agua, la disolución de metales y un incremento en el contenido de sulfatos. Los estudios actuales para su tratamiento aún son limitados y se desconoce el efecto de la concentración de Mg2+ y el pH en un proceso de floculación. Por ello, se evaluó un tratamiento combinado de disolución de Mg2+ que empleó limadura de aleación AZ31 y oxidación con H2O2, seguido de una etapa de floculación; como una alternativa que busca disminuir el color real, la turbidez y la concentración de sulfatos, Fe, Mn y Zn. Se empleó un diseño compuesto central 22 rotable con puntos estrella, los niveles para la concentración de Mg2+ fueron 75 ppm y 225 ppm, y para el pH de floculación 9.5 y 10.5. Se utilizó un reactor discontinuo de 250 mL con agitación magnética, una concentración fija de polímero de 5 ppm, y de H2O2 de 50 ppm. El sobrenadante se analizó usando espectrofotometría de absorción atómica, UVVis y nefelometría. La primera técnica buscó cuantificar la concentración total de Fe, Mn y Zn. La segunda, permitió determinar el color real y cuantificar los sulfatos, y la tercera evaluó la turbidez. Con 75 ppm de Mg2+ y un pH de 10.5 se alcanzó una concentración de Mn <0.072 ppm y de Zn <0.024 ppm. Se evidenció una disminución de 99.9% en la concentración de Fe, 97.9% en el color real, 96.0% en la turbidez y 96.2% en el contenido de sulfatos. El costo del tratamiento fue $3918/m3 de DAM, con un consumo de Ca(OH)2 de 3313 ppm y una disminución del 21% en el volumen del lodoPublicación Acceso abierto Modelamiento y simulación de un controlador adaptativo por modelo de referencia para un proceso de regulación de pH(Universidad del Valle, 2013) Hernández Piedrahita, Valentina; Machuca Martinez, FidermanEn este trabajo se evalúa el comportamiento de un proceso de regulación de pH bajo la acción de un controlador adaptativo por modelo de referencia, tras establecer un pH inicial de 7.0 y utilizar los resultados obtenidos en el trabajo de grado ¿Diagnóstico y simulación de un sistema de control de pH en un reactor de tanque agitado¿, teniendo en cuenta las siguientes variables: ¿ Seis valores para el set point, tres por encima del pH inicial (8.0, 9.0 y 10.0) y tres por debajo del mismo (4.0, 5.0, 6.0). ¿ Cuatro tipos de controladores convencionales para el lazo de regulación interno (P, PI, PD y PID). ¿ Dos métodos de adaptación (Método de optimización del gradiente y método de estabilidad de Lyapunov), con los cuales se encontraron las expresiones para los parámetros ajustables presentes en cada caso. Se utilizaron las aplicaciones GUI y SIMULINK de MATLAB para realizar las simulaciones de los modelos y se obtuvieron los resultados en forma gráfica, lo que permitió comparar el desempeño de los métodos de adaptación según el controlador convencional implementado. Tras realizar todas las simulaciones, se puede concluir que el método de estabilidad de Lyapunov arroja resultados satisfactorios en todos los casos evaluados, mientras que el método de estabilidad del gradiente solo es aplicable cuando se implementan el control proporcional y el proporcional ¿ derivativo en el lazo de regulación convencionalPublicación Acceso abierto Producción de materiales con valor agregado a partir de micelio de Aspergillus Niger utilizando agua subcrítica [recurso electrónico](2019-11-05) García Diosa, Jaime Andrés; Bolaños Barrera, Gustavo Eduardo (Director de Tesis o Trabajo de Grado)En el grupo de investigación en termodinámica aplicada se viene desarrollando un proceso para el aislamiento de quitina y complejos quitina-glucano a partir de micelio del hongo Aspergillus Niger, un subproducto de la fabricación industrial del ácido cítrico. El proceso utiliza agua subcrítica; es decir, agua a temperaturas inferiores a la del punto crítico de esta sustancia (374 ºC) y presiones suficientemente altas para que el agua se encuentre en fase líquida a la temperatura de operación. Este proceso presenta ventajas importantes: (1) se lleva a cabo con un solvente muy abundante y económico (agua); (2) requiere tiempos de residencia de pocos segundos; (3) no hay efluentes tóxicos resultantes; y (4) el proceso se lleva a cabo de manera continua, no por tandas. En este trabajo de investigación se modificó sustancialmente un equipo experimental desarrollado en un trabajo anterior, a fin de hacer más sencilla y confiable su operación, y se desarrolló un diseño experimental para explorar el efecto de variables de operación del proceso tales como temperatura y tiempo de residencia sobre el rendimiento y propiedades del producto, el cual corresponde a complejos quitina-glucano. Se obtuvo una gran variedad de productos, cada uno con diferentes propiedades. Se observaron rendimientos entre 30% y 73%, con una proporción de quitina entre 24% y 52%, y pesos moleculares entre 798 y 24812 Da. Posteriormente se realizaron corridas experimentales adicionando hiposulfito de sodio a la mezcla reactiva micelio-agua y se concluyó que la reacción de Maillard tiene una influencia importante en las propiedades y rendimiento del producto. Finalmente, se siguieron procedimientos reportados en la literatura para la fabricación de membranas de nanofibras, y membranas rígidas, a fin de explorar la producción de materiales de alto valor agregado a partir de los complejos quitina-glucano obtenidos. Los resultados muestran que es posible producir nanofibras por medio de ultrasonido, y además que su morfología microscópica y macroscópica depende en gran medida del solvente utilizado en el proceso y de la concentración del soluto.Publicación Acceso abierto Determinación de condiciones de proceso para la fabricación de la mezcla polietilenglicol-triclorocarbilinida.(2019-11-05) Calderón Zapata, Sebastián; Paz Rodríguez, Lilia Catalina; Cárdenas, Oscar (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Lozano, Jaime (Director de Tesis o Trabajo de Grado)El Triclorocarban (TCC) es usado como componente antibacterial en los jabones de tocador hace varias décadas, gracias a sus propiedades anti-hongos y anti-microbios. Su dosificación en jabones antibacteriales es vigilada en Colombia por el instituto nacional de vigilancia de medicamentos y alimentos (INVIMA), ya que soporta una propiedad importante del producto. La precisión y control en los procesos de adición de TCC se convierte en un punto crítico en la fabricación de este tipo de jabón. Con el propósito de alcanzar mayor precisión y control en la adición de TCC y optimizar el uso de los recursos de una planta de jabones de tocador, el siguiente trabajo presenta el análisis para la determinación de condiciones de proceso para la fabricación de la mezcla polietilenglicol-triclorocarbanilida.Publicación Acceso abierto Uso combinado de electrodisolución y floculación para el tratamiento de lixiviados [recurso electrónico](2019-09-05) Donneys Victoria, Dayana; Marriaga Cabrales, Nilson de Jesús (Director de Tesis o Trabajo de Grado)El tratamiento de lixiviados es un tema prioritario para la región y para el país. Actualmente los rellenos sanitarios generan lixiviados que pueden ocasionar graves afectaciones al medio ambiente, al recurso hídrico y a la salud humana. Por otra parte, las tecnologías actuales de tratamiento de lixiviados se hacen intensivas en costos y aún hoy muchas de ellas no responden completamente a las necesidades del medio. Por lo anterior, se evaluó un proceso compuesto por una etapa de electrodisolución de acero al carbono y una etapa de floculación como alternativa de tratamiento que busca determinar la capacidad del proceso propuesto de reducir algunos de los parámetros contaminantes del lixiviado.Publicación Acceso abierto Estudio de las propiedades térmicas y eléctricas del compuesto copolímetro polipirrol estireno-butadieno (PPy-SBR)(2019-06-26) Yepes Martínez, Julián Orlando; Camargo Amado, Rubén de Jesús (Director de Tesis o Trabajo de Grado)La presente investigación analiza la influencia que tiene el copolímero estireno-butadieno sobre las propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas de las películas de polipirrol electroquímicamente generadas. Para la síntesis electroquímica de las películas de PPy-SBR (Polipirrol-Copolimero de estireno-butadieno) se trabajó con el monómero de pirrol y soluciones acuosas de SBR (%p/p). La concentración de pirrol se mantuvo constante en 0.1M, mientras la concentración del SBR tomó valores de 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 y 14 %p/p. Sobre los electrodos de trabajo se electrogeneraron películas estables de PPy-SBR, usando como fuente de potencia un potenciostato, suministrando una diferencia de voltaje de 1.4 V con respecto al electrodo de referencia Ag/AgCl, y para un tiempo de polimerización de 10800 seg. El PPy-SBR se caracterizó térmicamente por DSC (Calorimetría Diferencial de Barrido y TGA (termogravimetría); Los termogramas resultantes mostraron que las películas obtenidas tienen mayor estabilidad térmica en ambiente oxidante e inerte que cuando se sintetiza solo PPy, con temperaturas superiores de 340º C. Los resultados de DSC muestran tres regiones características, una primera región sin anomalías térmicas, la segunda región con la presencia de una anomalía térmica alrededor de los 25°C y la última región la cual presenta dos anomalías térmicas. Para el caso del estudio de las propiedades eléctricas, se encontró que la concentración inicial de SBR afecta la conductividad de las películas de PPy-SBR, de forma inversamente proporcional, mientras la temperatura lo hace de forma proporcional. Para el estudio de las propiedades mecánicas se hizo uso de un nanoindentador piramidal Berkovich acoplado a la cabeza de nanoindentación ¿IBIS¿ de Fischer ¿ Cripps Labs y un marco de control de desplazamientos NANOVEA SERIES, en el cual, una vez sintetizadas las películas de PPy con la presencia de la macromolécula de Co-polímero de Estireno-Butadieno (SBR), se realizó la comparación con las propiedades del caucho vulcanizado industrialmente, así como el SBR puro; se calculó los módulos de elasticidad (E) y durezas (H), energía plásticas (Ue), energía elástica (Up) y porcentaje de recuperación a la deformación utilizando el método Oliver ¿ Pharr. 2 A través de la técnica de nanoindentación se determinaron las durezas de las películas con valores de 159,4 MPa, 143 MPa, 133,5 MPa, 120 MPa, 126,3 MPa, 129,4 MPa, 132,4 MPa, para las relaciones de concentración (%p/p SBR/Molaridad de pirrol), 40, 50, 70, 80, 100, 120, 140 respectivamente. Las películas presentaron mayores valores de modulo de dureza y de elasticidad y menores energías plásticas y elásticas comparado con el SBR puro y caucho vulcanizado industrialmente. Los espesores de las películas variaron entre 6 y 16 µm.Publicación Acceso abierto Evaluación del proceso electroflox en el tratamiento de aguas residuales de una empresa de productos de cuidado oral, del hogar y personal.(2017-11-24) Timaná Rodríguez, Kelly Andrea; Machuca Martínez, FidermanLa nueva normatividad de vertimientos reglamentada por el Decreto 3930 de 2010, y la cual actualiza el Decreto 1594 de 1984 (vigente desde hace 30 años) ha llevado a la industria a buscar métodos y tecnologías que permitan su cumplimiento. Actualmente se conocen múltiples tecnologías y tratamientos que permiten el cumplimiento de la misma, unas más económicas y eficientes que otras, dependiendo del vertimiento de dicha industria. Electroflox es un tratamiento que combina electrodisolución, floculación y oxidación, ha sido aplicado en tratamientos de lixiviados, vinazas producida en destilerías de alcohol y plantas productoras de levadura, aguas contaminadas con tintas y drenajes ácidos de minas de carbón. A diferencia de los tratamientos de oxidación conocidos, el tratamiento Electroflox no busca degradar la materia orgánica contenida en el agua residual, sino que aplica la oxidación como tratamiento final para eliminar la carga orgánica e inorgánica residual, por lo que el consumo de agentes oxidantes se reduce al mínimo (Martinez, Cabrales, & Palomino, 2011) En el presente estudio se llevó a cabo la evaluación de la eficiencia de dicha tecnología a nivel de laboratorio para aguas residuales provenientes de una empresa manufacturera de productos de aseo personal y del hogar. Las pruebas preliminares fueron realizadas basadas en un diseño implicando 4 factores tales como densidad de corriente (1,6 mA/cm2), carga eléctrica (500, 2000 C/L), pH de coagulación (9, 12) y concentración de peróxido (500, 1500 ppm), siendo la variable de respuesta la demanda química de oxigeno (DQO) y la demanda biológica de oxigeno (DBO), y los factores carga de corriente y densidad de corriente significativos para dicha variable. De acuerdo con los resultados obtenidos, se evidencio una remoción mayor por parte del tratamiento Electroflox, que el tratamiento fisicoquímico actualmente utilizado para las aguas residuales en algunos casos, sin embargo no se logró alcanzar valores cercanos a los establecidos por la normatividad 500 ppm y 250 ppm, para DQO y DBO respectivamente. Por lo anterior para dar cumplimiento a la normatividad, se requiere de una tecnología adicional, que junto con Electroflox permita alcanzar dichos valores.Publicación Acceso abierto Extracción de aceite de microalgas [recurso electrónico](2016-03-16) Palomino Martínez, AlejandraEn este trabajo de investigación se estudiaron las principales variables que intervienen en el proceso de concentración y que afectan el rendimiento de sedimentación de la microalga Chlorella vulgaris, tales como la concentración del ión ortofosfato en el medio de cultivo, la concentración inicial mínima de microalgas y el PH del medio. Así se analizaron las principales variables controlables que intervienen en el proceso de extracción de aceite a partir de biomasa húmeda obtenida de la poscosecha, tales como el método de destrucción celular, los sistemas de solventes, el contenido de agua en el sistema, la temperatura y el tiempo de extracción. Por último, al aceite de la microalga Chlorella vulgaris se le analizó la composición de los ácidos grasos.Publicación Acceso abierto Remoción de carbón inquemado en cenizas de fondo de caldera mediante flotación por lotes.(2015-02-20) Navarro Espinosa, Iván Ricardo; Barraza Burgos, Juan ManuelEn 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.Publicación Acceso abierto Cinética de flotación de los lodos finos de carbón de la mina Cerrejón (Guajira) utilizando celda de flotación.(2015-02-20) Guerrero Pérez, Juan Sebastián; Barraza Burgos, Juan ManuelDeterminar la cinética de la flotación, en el beneficio de minerales a través de esta técnica, es quizás el paso más relevante en el proceso de aplicar la flotación burbujeante a nivel industrial. Los parámetros cinéticos no sólo representan la rapidez con la que el mineral de interés se recupera a través de esta técnica, sino que constituyen la forma más rigurosa de establecer el efecto de las condiciones de operación sobre la efectividad del proceso, al tiempo que permiten dimensionar sistemas de flotación, y comparar y predecir el funcionamiento de los equipos.Publicación Acceso abierto Determinación de condiciones de proceso y puesta en marcha de una línea de acabados de jabón en barra [recurso electrónico](2015-02-06) Segovia Borray, RicardoEl presente proyecto está enmarcado dentro de un macroproyecto de una compañía de productos de consumo masivo, que reemplazó su única línea de producción de jabón de tocador por una nueva con el objetivo de aumentar la capacidad de la planta, mejorar el cumplimiento de las políticas corporativas relativas a la seguridad industrial y el aseguramiento de la calidad, así como mejorar eficiencias operacionales.Publicación Acceso abierto Diagnóstico energético y estructuración de una propuesta de ahorro de energía en el subsector industrial de fundiciones.(2018-06-26) Carabalí Araujo, Diana Marcela; Forero Amórtegui, Carmen Rosa; Cadavid Sánchez, YonatanEl incremento de la eficiencia energética es una de las opciones de mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), que contribuye en el sector industrial a la disminución de los consumos de energía para la elaboración de los productos, incrementar los niveles de producción, y mejorar la competitividad de la industria a nivel nacional e internacional. En este proyecto de grado se realizó un diagnóstico de eficiencia energética al sector industrial de fundición de metales ferrosos y no ferrosos en la región del Valle del Cauca y Cauca, el cual tiene una representación en la industria nacional del 7%; de acuerdo al nivel de activos, después de sectores industriales como: fabricación de productos de la refinación del petróleo con un 9,2%, fabricación de productos minerales no metálicos con un 8,6%, y elaboración de bebidas con un 7,9% (DANE, 2007a). El sector industrial de fundición de metales demanda cerca del 10% de la energía total consumida por la industria (Unidad de Planeación Minero Energética (UPME)-Consorcio Bariloche (BRP), 2007). De los cuales el 84% corresponde a energía térmica, mientras el restante equivale al consumo de energía eléctrica, con un consumo total para el año 2.015 de 35.814 terajulios (Ministerio de Minas y Energía de Colombia & Unidad de Planeación Minero Energética - UPME, 2017).