Ingeniería Química

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Carbón activado para la adsorción de oro de soluciones cianuradas a partir de carbones minerales

Barraza Burgos, Juan Manuel | 2017

Se prepararon carbones activados por método físico a partir de carbones minerales de tres regiones colombianas, Costa Atlántica, Boyacá y Cundinamarca. El proceso se dividió en cuatro etapas; preparación y caracterización inicial de los carbones minerales, activación (carbonización y activación), caracterización de los carbones activados obtenidos y pruebas de adsorción. Para el proceso de activación se utilizó un sistema de seis reactores de lecho fijo con distribución de gases. La carbonización se definió como una etapa constate para todas las pruebas a una temperatura de 850°C y un tiempo de residencia de 2 horas y un flujo constante de nitrógeno de 650 mL/min a una presión de salida de 40 psi. La activación se realizó a 2 niveles de temperatura: 700 y 850°C y dos niveles de tiempo de residencia: 1.5 y 2.5 horas, con una entrada de un flujo constante de vapor de agua de 27. 46 L/min La adsorción de oro se realizó con agitación constante a 250 rpm durante 8 horas en una solución artificial de Au(CN)2 en medio básico de NaOH a un pH de 11.9. La caracterización de los carbones activados se realizó en el equipo ASAP 2020 por adsorción de N2 y mediante la aplicación de la teoría BET. El carbón de Cundinamarca presentó las mejores características físicas de carbono fijo (52,33%), cenizas (4,08%) y materia volátil (39,64%) con respecto a los carbones de Costa atlántica y Cerrejón. El mejor número de yodo obtenido (919 mg I2/g) se produjo a partir de carbón de Cundinamarca a una temperatura de activación de 850°C y un tiempo de residencia de 2.5 horas. Sin embargo el carbón activado que presentó la mayor capacidad de carga de oro (9.74 mg Au/ g CS) se produjo a partir de carbón de Cundinamarca a una temperatura de 850°C y un tiempo de residencia de 1.5 horas.

Determinación de la disposición final de residuos de transportadores solidos de oxigeno generados en el proceso de Chemical Looping Combustión cuando se utiliza H2 como combustible

Forero Amortegui, Carmen Rosa | 2018

Los transportadores sólidos de oxígeno (TSO) deben cumplir ciertas características para ser utilizados en la tecnología Chemical Looping Combustion (CLC). Una de estas características es ser amigables con el medio ambiente, sin embargo, los TSO al encontrarse generalmente en forma de óxidos metálicos pueden contener trazas de algunos metales pesados o agentes tóxicos, y podrían generar residuos peligrosos luego de su uso. El presente trabajo aborda el estudio de la disposición final de los residuos de tres potenciales TSO a base de Cr, Fe y Mn, obtenidos de una operación de 30 ciclos de oxidación y reducción en un reactor de lecho fluidizado discontinuo a escala piloto, con una temperatura de 950°C y 1 atm de presión, utilizando H2 como gas combustible. Se realizó una caracterización de los residuos y los TSO originales en cuanto a distribución de tamaño de partícula, resistencia a la rotura, área superficial (BET), microscopia electrónica de barrido (SEM/EDS), análisis de fluorescencia y difracción de rayos x (FRX/DRX). Posteriormente desarrollo la prueba TCLP bajo el protocolo de la resolución No. 0062 del 2007 del IDEAM, para determinar su clasificación como residuos según la normativa colombiana (Decreto 4741 del 2005) y la normativa europea (Decisión del consejo 2003/33/EC de la Unión Europea). Finalmente se calculó la velocidad de atrición, vida media y un inventario de sólidos con el fin de estimar una tasa de generación de residuos y evaluar de manera teórica algunas opciones de recuperación o reutilización como parte de la gestión ambiental de los mismos. Se encontró en la caracterización de los residuos de TSO, un aumento de resistencia mecánica, reducción de tamaño de partícula, y cambios en la morfología con respecto a sus muestras originales. En su composición química elemental, se evidencia la presencia principalmente de Cr (28%) y Fe (66%). Se encontraron además, fases cristalinas principalmente de cromita (FeCr2O4), magnetita (Fe3O4) y hematita (Fe2O3) como consecuencia de las reacciones de oxidación-reducción. Con respecto a su clasificación, según la normativa colombiana ninguno de los residuos de TSO resulta ser peligroso, de igual manera para la normativa europea pueden ser clasificados como no peligrosos. En cuanto a su posible recuperación o reutilización, se considera inviable una recuperación de metales desde el lixiviado dado que la concentración de los metales en los lixiviados fue mínima. Sin embargo, debido a que los residuos tienen una composición considerable Fe y Cr, pueden ser reutilizados en otros procesos.

Obtención de carbón activado a partir de cascarilla de arroz y cuesco de coco, para la adsorción de oro de soluciones cianuradas

López Galán, Jorge Enrique | 2018

En este estudio se utilizaron dos residuos agroindustriales: cuesco de coco y cascarilla de arroz para la elaboración de carbón activado (CA). Cada materia prima se adecuó hasta un tamaño de partícula entre 0.6 y 2 mm. En la experimentación de la activación química, se aplicó un diseño rotacional compuesto, realizando la impregnación con hidróxido de potasio en concentraciones de 0.17 a 5.82% p/p durante 20 horas, seguido de un tratamiento térmico de 2 horas a temperaturas entre 358 y 641 °C en atmósfera autogenerada. Luego de ese tratamiento, las muestras resultantes se lavaron con ácido clorhídrico al 1%, para eliminar las impurezas. Para los dos carbones se obtuvieron rendimientos promedio del 25%. Los CA obtenidos se evaluaron y compararon en términos de sus capacidades para remover oro de soluciones aurocianuradas sintéticas. Las pruebas de adsorción, se realizaron durante una hora con agitación constante en una solución cianurada al 0.1% con unas concentraciones iniciales de 25-40 ppm de oro, se monitoreó el pH para que no bajara de 10. El cuesco de coco presentó la mayor capacidad de adsorción de oro, alcanzando un 46%, tratando el CA con condiciones a una temperatura de 641 °C y usando KOH al 0.17%. La cascarilla de arroz que obtuvó el 30% en capacidad de adsorción se trató a 580 °C y a una concentración de KOH al 1.37%. Finalmente se realizó un análisis económico donde se tuvieron en cuenta los equipos, personal, gastos de ventas, inversiones y flujos de caja. Para producir 252 toneladas anuales de CA a partir de cuesco de coco se realizó un análisis económico global determinando una inversión inicial de $924 325 626, donde se tendría un margen neto de 26.3% con un Valor Actual Neto (VAN) de $2 546 791 915 y una tasa interna de retorno (TIR) de 53%, calculados a un horizonte de 10 años, lo que significa que el proceso es rentable.

Obtención de un biocatalizador para la hidrólisis de residuos deslignificados de la caña de azúcar

López Galán, Jorge Enrique | 2018

La alta producción de residuos anuales de la caña de azúcar (principalmente hojas y cogollos) que varía entre 6 a 12 millones de toneladas, es una fuente importante de biomasa lignocelulosica con contenidos promedio en base seca de celulosa 42% p/p, hemicelulosa 21% y lignina 20%. Esta caracterización permite identificar que estos residuos son ideales para la obtención de biocombustibles a partir de azucares reductores, en un proceso hidrolítico catalizado por enzimas. La hidrolisis enzimática presenta grandes beneficios como no toxicidad, alta selectividad o la disminución de inhibidores, que son causantes de que según un estudio de la BCC Research se estime que entre los años 2015-2020, la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) para las enzimas aplicadas a biocombustibles será del 10.4%. Este mercado nuevo de enzimas que desplaza a las anteriores, cada vez más efectivas y con menor costo de producción, plantea la necesidad de nuevos estudios. El objetivo de este trabajo fue la definición de un cóctel enzimático para facilitar la hidrólisis de residuos pretratados de caña de azúcar (hojas y cogollos), evaluando la sinergia existente entre las actividades celulasa y hemicelulasa principalmente. Bajo las condiciones de operación estudiadas, se encontró que el porcentaje de sacarificación incrementa conforme aumenta la carga enzimática (mL de enzima/g de sustrato), y es indiferente a la relación volumétrica de las enzimas seleccionadas (Cellic CTec2 y Cellic HTec2). Se seleccionó como el mejor cóctel enzimático, aquel con un perfil de actividades enzimáticas de 86.05 FPU/mL para celulasa total, 2956.98 U/mL para xilanasa, 4.43 UI/mL para exoglucanasas y 1850 CMC/mL para endoglucanasas. Con este cóctel se lograron porcentajes de sacarificación de hasta aproximadamente un 76% en 12 horas y de hasta 90% en 48 horas para una carga enzimática cercana a 0.46 mL/g. Una reproducibilidad del doble y cuatro veces el volumen trabajado, visualizó que los resultados son extrapolables a nivel de laboratorio, además de la determinación de las constantes cinéticas Vmax (2.036 g/h) y Km (3.955 g/mL) del modelo de Michaelis Mentel que reflejaron que el complejo E/S está fuertemente unido. Referente al análisis económico, se observó que el escenario de altas relaciones C/S de 0.4, tiempos entre 36 y 48h, y precios de enzimas de 0.5 USD/ gal de etanol favorece la rentabilidad del proceso.

Síntesis de nano-cebollas mediante tratamiento térmico a partir de un carbón de Cundinamarca

Barraza Burgos, Juan Manuel | 2018

Colombia es un país con alta extracción de carbón mineral que suple la demanda nacional y exporta importantes cantidades de este material a diferentes partes del mundo. Sin embargo, a nivel nacional no se han realizado avances importantes en el manejo del carbón, limitando la exportación carbonífera a un producto con bajo valor agregado para la industria. Este trabajo examina la posibilidad de otorgarle valor agregado a carbones minerales obtenidos de minas de cuatro regiones Colombianas: Cundinamarca, Antioquia, Valle del Cauca y Boyacá. Los carbones se beneficiaron con el fin de reducir el contenido de cenizas y posteriormente se sometieron a un tratamiento térmico en atmósfera de nitrógeno a las temperaturas 1200, 1400 y 1600 °C. El objetivo del calentamiento fue carbonizar los carbones para producir nanocebollas, que es un alótropo del carbón de estructura grafénica multicapa. Posteriormente los carbonizados se caracterizaron a través de análisis de densidad aparente, espectroscopia FTIR, Raman, voltamperometría ciclica y análisis termogravimétrico con el fin de determinar si ocurrió la formación de nanocebollas. Los resultados mostraron que los carbones Antioquia, Valle y Boyacá no fueron aptos para obtener carbonizados. Sin embargo, dadas las características del carbón Cundinamarca, este se utilizó en el estudio. La caracterización de los carbonizados del carbón Cundinamarca, mediante diferentes métodos de análisis comprobó que se realizó un importante proceso de carbonización, en el que se obtuvo carbonizado con propiedades similares a las de una nanocebolla de carbono.

Técnicas, métodos y herramientas para la planeación y programación de procesos discontinuos en la industria química

Marriaga Cabrales, Nilson de Jesús | 2019

En la presente revisión crítica se propone una clasificación de las técnicas utilizadas para programar la operación de los procesos discontinuos empleados en la industria química y se analizan los modelos y los métodos usualmente utilizados. De acuerdo con el tipo de producción se abordaron: plantas con múltiples equipos operando en paralelo pero con una única etapa de procesamiento, plantas con múltiples etapas de procesamiento (plantas multiproducto) y plantas multipropósito. Igualmente, se analizan los aportes de los principales autores que han realizado modelos de integración de los servicios industriales (calor, vapor, electricidad, etc.) en los procesos discontinuos con el fin de maximizar el rendimiento y reducir los costos. Finalmente, se analizan las ventajas de emplear el software especializado GAMS para resolver los modelos que típicamente se encuentran en la programación de operaciones en las plantas químicas industriales.

Electro-oxidación anódica con electrodos de BDD del insecticida IMIDACLOPRID a escala piloto

Lara Ramos, Jose Antonio | 2019

Se evaluó la degradación del imidacloprid (IMD) a escala piloto, mediante el proceso de electro-oxidación anódica (EO), con base a los resultados del consumo eléctrico, la eficiencia de corriente de mineralización (MCE, por sus siglas en inglés), la reducción de carbono orgánico total (COT) y la degradación de IMD, además se determinó la influencia de variables operacionales tales como conductividad (2 - 5 mS/cm) y pH iniciales (4 - 6), densidad de corriente (24 - 48 mA/cm2), carga eléctrica específica (1.5 - 3.0 mAh/L), temperatura (25 - 40°C) y caudal (40 - 70 L/min). Para tratar una solución acuosa de IMD (170 ppm) con Na2SO4 como electrolito, se empleó un reactor CONDIACELL con ánodos de diamante dopado con boro (BDD, por sus siglas en inglés) y un control de temperatura compuesto por un Arduino UNO R3. Se utilizó un diseño factorial 23 con réplica para la evaluación de las variables operacionales principales (densidad de corriente, carga eléctrica específica y temperatura) a un mismo valor de pH, conductividad y caudal; con un análisis de varianza (ANOVA, por sus siglas en inglés) se determinó que la variable más influyente para la disminución de COT es la carga eléctrica específica, mientras que la temperatura es la menos influyente. El consumo energético del proceso fue de 28.15 kWh/m3 a las condiciones más favorables (24 mA/cm2; 3.0 mAh/L y 25°C) obteniendo un MCE de 18.98% y una reducción de COT e IMD de 39.67% y 88.4%, respectivamente.

Influencia del tamaño de partícula y concentración de bagazo sobre la morfología de carbonizados provenientes de mezclas bagazo-carbón

García Saavedra, Edward Andrés | 2019

En este trabajo se evaluó el efecto del tamaño de partícula (-0.25 mm y -20 mm) y la concentración de bagazo de caña de azúcar (0, 25, 50, 75 y 100% p/p de bagazo) sobre la morfología de carbonizados de mezclas bagazocarbón. Las muestras se sometieron a un proceso de desvolatilización a una temperatura de 900 °C, bajo una atmósfera reductora de nitrógeno, en un reactor tubular de arrastre (-0.25 mm) y un reactor por lotes (-20 mm). La morfología de los carbonizados se determinó por análisis de imágenes. Se obtuvieron efectos sinergísticos hacia la formación de morfologías reactivas (morfologías de pared delgada y gruesa) al aumentar la concentración de bagazo. Para las morfologías de carbón con el incremento de la concentración de bagazo, en las partículas 0.25 mm, existió un decrecimiento significativo (respecto al carbón puro) de las morfologías reactivas, contrario al comportamiento de las partículas -20 mm.

Verificación de la reacción de electroplateado con níquel negro (a-NiSn) a nivel de laboratorio

Barona Mercado, William | 2013

En este trabajo se realizó el montaje de una celda electrolítica para depositar níquel negro sobre láminas de acero inoxidable. Para desarrollar el proceso se realizó un diseño experimental tipo factorial ( 2³); las variables de entrada del diseño de experimento fueron: Tiempo de exposición, Temperatura y Densidad de Corriente. La variable respuesta fue el Espesor del Recubrimiento, medio por método gravimétrico y con el medidor de espesores ELCOMETER 300. Mediante la aplicación del programa estadístico MINITAB se obtuvo una ecuación matemática que relaciona la variable respuesta con las variables de entre las variables de entrada. En la evaluación de los resultados se hizo también análisis de las interacciones entre las variables de entrada y su efecto sobre la variable respuesta. Se realizó el análisis de varianza con el programa R-PROJET FOR STATISTICAL COMPUTING. Adicionalmente se evaluó una planta de niquelado negro de rines para autos a nivel industrial haciendo un análisis preliminar de rentabilidad económica. Los baños de la celda electrolítica se prepararon utilizando el compuesto comercial ALLBRITE BLACK 2000, suministrado por la empresa BYCSA S.A.

Modelo isotrópico de la degradación fotocatalítica heterogenea solar del ácido dicloroacético con TiO2 y H2O2

Otálvaro Marín, Héctor Leandro | 2015

Este trabajo de investigación estudia la cinética de degradación fotocatalítica del ácido dicloroacético (ADCA) al emplear dióxido de titanio, peróxido de hidrógeno y radiación solar en un reactor CPC a escala piloto. El estudio involucra el desarrollo de una expresión cinética de degradación, a partir de un mecanismo de reacción propuesto, y la estimación de los parámetros cinéticos al ajustar datos experimentales obtenidos en la Planta Solar de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad del Valle. Se evalúan el efecto de la concentración inicial de contaminante (46,8 ppm, 93,6 ppm y 140,4 ppm) y la relación molar inicial oxidante-contaminante (RMOC) (1,92, 2,56 y 3,21) para una carga de catalizador de 0,21g/l y una energía irradiada acumulada de 50kJ/m2. Se simuló el proceso de fotocatálisis heterogénea UV/TiO2/H2O2 evidenciando que el modelo propuesto tiene una alta capacidad predictiva, con errores de ajuste inferiores al 10% para el contaminante y el oxidante. Adicionalmente, se encontró que la mineralización del ADCA fue menor con peróxido de hidrógeno que en ausencia de el mismo. La mineralización alcanzada en presencia del H2O2 fue entre un 32% y 54% inferior a la obtenida al realizar las pruebas con RMOC=0.

Obtención de briquetas a partir de finos de un carbón del Valle del Cauca

Barraza Burgos, Juan Manuel | 2016

En el presente trabajo se llevó a cabo la fabricación de briquetas a partir una muestra de finos de carbón procedente de la empresa Cartón de Colombia usando como variables la concentración de almidón, la presión de prensado y el contenido de humedad para determinar la influencia de estos factores en las características de las briquetas obtenidas tales como la resistencia al impacto y a la compresión y un análisis energético, especialmente el poder calorífico. Inicialmente se caracterizó la muestra representativa obteniendo una amplia distribución del tamaño de partícula, además se realizó un análisis de humedad, cenizas y poder calorífico lo que arrojó como resultado un carbón de bajo rango (lignito), con un porcentaje de ceniza cercano al 50% y un bajo poder calorífico. Posterior a la caracterización de la muestra, se realizó la producción de las briquetas de acuerdo a los rangos establecidos, en donde se encontró que las briquetas con mejor resistencia son aquellas que tienen alto contenido de almidón (20% p/p), mayor presión (4000 psig) y bajo porcentaje de humedad (20% p/p). Para finalizar se realizó un proceso de sinterización de las briquetas con el fin de mejorar las propiedades mecánicas. De acuerdo al diseño experimental propuesto y mediante un modelo matemático y un análisis de graficas de superficie se encontraron las condiciones que minimizan la resistencia dentro del rango de operación seleccionado, las cuales fueron 12.3 % de concentración de almidón, 41.9 % de contenido de humedad y 3196 psig de presión de compresión. Finalmente se realizó la determinación del poder calorífico para la muestra de trabajo y las briquetas en donde se evidencia que éste se ve favorecido por la presencia del almidón debido a la característica combustible del mismo, obteniendo valores de 14.51 MJ/Kg y 20.08 MJ/Kg para la muestra de trabajo y la briqueta 221, que fue el aglomerado que mejores resultados mostró.

Producción de carbón activado físicamente a escala de laboratorio a partir de cuesco de palma africana y su aplicación en la adsorción de azul de metileno

Muñoz Castro, Julio | 2016

Una manera de aprovechar el cuesco de palma africana, residuo agroindustrial procedente de las extractoras de aceite de palma que durante años ha contaminado el suelo colombiano, es usarlo como precursor de carbón activado. En este trabajo se produjeron carbones activados a partir de cuesco de palma africana procedente de San Andrés de Tumaco (Nariño, Colombia) mediante la activación física en una sola etapa de calentamiento. Esta investigación hace parte de un proyecto titulado ¿Producción de carbón activado físicamente a escala de laboratorio a partir de cuesco de palma africana y su aplicación en el tratamiento de aguas residuales¿ financiado por el programa Jóvenes Investigadores e Innovadores de la Gobernación de Nariño. La activación física en una sola etapa de calentamiento del cuesco de palma africana se evaluó a través de un diseño experimental 2³ donde los factores considerados fueron la temperatura de activación (700 - 900°C), el tiempo de activación (1- 2h) y el tipo de gas activante (CO2 y vapor de agua); la tasa de calentamiento, el flujo de gas activante y el tamaño de partícula del cuesco de palma se mantuvieron constantes en toda la investigación. El rendimiento y área superficial especifica fueron las variables de respuesta escogidas para evaluar la producción de carbón activado mediante la activación física directa, siendo el rendimiento una relación de masa de carbón activado respecto a la masa inicial del cuesco de palma, y el área superficial, la cual se estima usando la carga máxima de azul de metileno en la monocapa, calculada a partir del modelo de isoterma de adsorción (Langmuir, BET, Dubinin- Raduskevich) que mejor se ajustó a las isotermas de adsorción experimentales de azul de metileno. A través de la metodología de superficie de respuesta y optimización multirespuesta se encontró que las mejores condiciones de operación fueron: temperatura de activación 900°C, tiempo de activación 1h, vapor de agua como gas activante, tasa de calentamiento 10°C/min, flujo de vapor de agua 0.056 mol/min y tamaños de partícula del cuesco de palma entre 0.8mm y 2mm. A estas condiciones, el área superficial aproximada de los carbones activados fue del orden de 952 m²/g y el rendimiento del 9.5% aprox. Finalmente se realizó un análisis de prefactibilidad económica usando el valor presente neto (VPN) y la tasa interna de retorno (TIR) para determinar si el proyecto de una planta de carbón activado por activación física en una sola etapa del cuesco de palma africana con una producción de 3tonCA/día sería factible económicamente.

Recuperación de complejos aurocianurados por elución electroquímica de carbón activado

Alvarez Pugliese, Christian Eduardo | 2013

En esta investigación se estudió una técnica de elución electroquímica de carbón activado cargado con oro, usando una celda de acrílico transparente con un cátodo de acero inoxidable AISI 314, un ánodo DSA de titanio y un separador acrílico, y se trabajó con regeneración catódica (El carbón activado granular (CAG) se ubicó entre el separador acrílico y el cátodo). Se realizaron pruebas preliminares donde se varió la densidad de corriente j (12 y 24 mA/cm2), tiempo de elución (4 y 8 horas), y electrolito soporte (NaOH y NaOH+Na2SO4) con una concentración del 2% p/v. Los ensayos finales se realizaron a 24 mA/cm2, 4 horas de elución y con NaOH como electrolito soporte, ya que a estas condiciones se obtuvo el mayor porcentaje de desorción (32%) en las pruebas preliminares. Se varió la concentración de electrolito (2% y 5% p/v). Finalmente se realizaron dos ciclos de adsorción-desorción-adsorción (ADA) usando dos configuraciones de celda; la configuración establecida para los ensayos preliminares y finales (configuración con agitación) y, la configuración de celda con recirculación de electrolito soporte. La desorción se trabajó a 24 mA/cm2, 4 horas y NaOH al 2% p/v como electrolito soporte, concentración que arrojó el mayor porcentaje de desorción (33%) en los ensayos finales. Los porcentajes de desorción y regeneración obtenidos en el ciclo ADA fueron de 34% y 29% para la configuración de celda con agitación, y de 58% y 49% para la celda con recirculación, respectivamente.

Efecto conjunto de la terapia fotodinámica y nanocompuestos de TIO2 modificados en la línea celular K-562 y sangre humana

Camargo Amado, Rubén de Jesús | 2016

En la búsqueda de agentes fotosensibles para atacar células leucémicas, se propone al dióxido de titanio (TiO2) por ser fotocatalítico, tener actividad biocida e inducir citotoxicidad cuando se somete a radiación ultravioleta (UV). La fotoexcitación del TiO2 con una energía mayor que su banda prohibida (3,2 eV) da lugar a la formación de pares activos electrón-hueco (e-/h+) los cuales si no se recombinan pueden reducir u oxidar otras especies que estén en contacto. En este estudio se evaluará el efecto citotóxico que produce el nanomaterial TiO2 modificado en complemento con luz UV sobre células de cáncer del tipo leucemia mieloide crónica. Se emplearon células cancerígenas de leucemia mieloide crónica representada en la línea celular K-562 (ATCC® CCL-243TM) y se contrastó con células sanas (linfocitos) obtenidas directamente de la sangre de un paciente.

Evaluación de fotocatalizadores de Tio2 dopados con tierras raras para la eliminación de Cianocomplejos de hierro procedentes de minería aurífera

Arce Sarria, Augusto | 2017

Las aguas residuales producto de la actividad minera no tecnificada a pequeña y mediana escala constituyen un problema ambiental en crecimiento en el país. El cianuro utilizado para extraer oro de la matriz rocosa forma compuestos recalcitrantes con otros metales, debido a su alta estabilidad éstos no pueden ser tratados por métodos convencionales. La fotocatálisis heterogénea se presenta como una alternativa de tratamiento para dichos efluentes. En este estudio se evaluó la capacidad de degradación del proceso de fotocatálisis heterogénea sobre una matriz de hexacianoferrato de potasio (K3[Fe(CN)6]), el mayor compuesto presente en las aguas residuales de minería aurífera, usando catalizadores de TiO2 modificados con Cerio y Lantano a diferentes porcentajes de dopado y temperatura de calcinación, y una fuente de luz artificial UV-A; la variable de respuesta fue el porcentaje de degradación. Los catalizadores fueron sintetizados por el método Sol-Gel, la caracterización del mejor catalizador se hizo por UV-Vis, SEM-EDS, FRX y FT-IR. Los resultados obtenidos muestran que el catalizador de TiO2 dopado con Cerio al 1% y 500 °C como temperatura de calcinación tiene la mejor actividad fotocatalítica al degradar el 78% del contaminante, lo anterior es producto de la modificación de la brecha de banda (desde 3.20 a 2.84 eV) y por ende de la longitud de onda correspondiente a la energía de esta brecha con un valor de 438.22 nm lo que permitió un mayor aprovechamiento de la luz incidente y un desplazamiento hacia la región visible, a diferencia de los catalizadores dopados con Lantano que solo obtuvieron una modificación hasta 3.14 eV y una longitud de onda menor a 396 nm, impiediendo un mayor aprovechamiento de luz visible. El dopaje con tierras raras mostró ser un método efectivo en la sensibilización de TiO2 para aumentar el aprovechamiento del espectro de luz visible, haciendo de la fotocatálisis heterogénea una alternativa competente en el tratamiento de efluentes provenientes de minería aurífera.

Curvas de lavabilidad de un carbón usado en la empresa productora de papeles Carvajal Pulpa y Papel S.A. a través de separación gravimétrica

Barraza Burgos, Juan Manuel | 2012

En el presente trabajo se aplicó como metodología experimental en el beneficio de carbón, la separación gravimétrica por medio denso, permitiendo construir curvas de lavabilidad requeridas para establecer las mejores condiciones de operación que entreguen como resultado altos rendimientos de fracciones másicas de carbón beneficiado con menor cantidad de cenizas. En la metodología experimental se consideraron como componentes fundamentales la densidad del medio y concentración de carbón, evaluando el efecto de estas variables sobre el rendimiento y la calidad del flotado. El proceso de separación gravimétrica se llevó a cabo a diferentes densidades y concentraciones, empleando una muestra de carbón a un tamaño fijo de partícula, el cual fue seleccionado acorde a los resultados obtenidos en la distribución granulométrica de la muestra original. El contenido inicial de cenizas en el carbón alimentado fue de 32% p/p, luego del proceso de beneficio mediante separación gravimétrica por medio denso se obtuvo una reducción en este porcentaje para cada una de las concentraciones trabajadas. Los porcentajes de ceniza de los carbones beneficiados obtenidos estuvieron en el rango de 5 a 7% p/p, para las tres concentraciones de pulpa de 10, 15 y 20% p/p con un rendimiento alrededor del 80% p/p y una densidad específica de separación de aproximadamente 1.38. Esto significa que se encontraron reducciones en los porcentajes de cenizas entre el 78.2 y 84.4 %.

Mejoramiento de los procesos de trillado, tostión y molienda en la empresa Fincafé

Díaz Ortiz, Jaime Ernesto | 2011

En el año 2004 la empresa Fincafé se creó para producir café molido natural con materia prima proveniente del municipio Mondomo-Cauca. Las máquinas de trilla, tostión y molienda fueron diseñadas por el instructor Isidro Ortiz Cabrera y el estudiante de ingeniería mecánica de la Universidad del Valle Andrés Fabián Ortiz Ortiz. Con el fin de ampliar el mercado del café, la empresa Fincafé realizó en los años 2010 y 2011 un proyecto de optimización de los procesos con el fin de mejorar el aroma, cuerpo, textura y sabor del producto. Actualmente, y debido a las exigencias de los nuevos clientes, se hizo necesario mejorar y caracterizar de forma más precisa el producto, para obtener un café con mejores características, con el propósito de alcanzar alta competitividad en el mercado. El proyecto logró cumplir con sus objetivos, a través del análisis de las variables más significativas en los procesos individuales de la empresa y la realización de correctivos que se plantearon tanto a los procesos como a los equipos. Al final se realizo una caracterización final del producto que incluyó variables como grado de molienda, porcentaje de sólidos solubles, porcentaje de extracción, grados brix, acidez, pH y tamaño promedio de la partícula, para poder conocer que producto se ofrece al consumidor.

Diseño del sistema de distribución de aire para la combustión de bagazo de caña de azúcar en una caldera acuotubular mediante simulación CFD

Mosquera, Victor Iván | 2017

Una empresa del Valle del Cauca, dedicada a la fabricación de panela a partir de la miel extraída de la caña de azúcar, procesa 25 ton/h de caña, de las cuales se obtienen 6.31 ton/h de bagazo como residuo. Para agregar valor al bagazo, se inició un proyecto para utilizarlo como combustible en una caldera, con el fin de cogenerar energía. Inicialmente, se determinó la energía térmica requerida para la operación de evaporadores, tacho y marmitas, siendo 21 747 MJ/h, equivalentes a 8.01 ton/h de vapor de escape. Con la disponibilidad de combustible y demanda energética de las principales unidades del proceso, la empresa eligió el diseño base para una caldera de 12 ton/h de vapor a 515°C y 750 psig. De acuerdo con la norma ASME PTC 4:2008, se calculó el flujo de aire húmedo requerido para la combustión del bagazo con 30% de exceso de aire, igual a 23.4 ton/h, y eficiencia térmica en la caldera de 64.77%. Posteriormente mediante el programa ANSYS Fluent®, se simuló computacionalmente la aerodinámica para diferentes configuraciones del sistema de aires, y se determinó el escenario más favorable para la turbulencia, el cual tiene la siguiente distribución: 10% aire neumático, 35% aire bajo parrilla, 55% aire de sobrefuego (OFA) dividido así: 5% de OFA para 14 boquillas de 2 in. en la parte inferior de la caldera, y 50% OFA para 28 boquillas de 3 in. en la parte superior con ángulo de ataque igual a -10°.

Caracterización fisicoquímica de un compuesto nanoestructurado poroso de Rutilo-titanato de Sodio

Camargo Amado, Rubén de Jesús | 2017

En el presente proyecto de investigación se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de un compuesto nanoestructurado poroso de TiO2 rutilo-titanato de sodio para aplicaciones biomédicas, utilizando las técnicas de microindentación Vickers HV0.2, difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Así mismo se evaluó el efecto de la variación de los parámetros de temperatura de sinterización (1100 °C y 1200°C), tiempo de sinterización (4 h y 8 h) y porcentaje de material porogénico (15 % y 30% NaHCO3), en la dureza, porosidad del material y fases cristalinas presentes. Se obtuvieron estructuras porosas de TiO2 en fase rutilo, titanato de sodio (Na0.8Ti4O8) y hexatitanato de sodio (Na2Ti6O13) en diferentes composiciones (wt%). Así mismo estructuras con diferentes tamaños de poro, porosidad y niveles de dureza. Los resultados muestran niveles de dureza en un intervalo de (255,72-908,99 HV0,2), tamaño de poros máximos y mínimos en un rango de (107,74- 377,58 µm y 12,11-17,28 µm) respectivamente y una porosidad entre (1,28-10,77%) aproximadamente. Como conclusión se tiene que el tamaño de poro, la porosidad y la dureza aumentan con el incremento de la temperatura y el tiempo de sinterización ya que estos factores pueden solidificar las muestras por desplazamiento y disminución de los espacios porosos en las muestras, igualmente, a mayor porcentaje de material porogénico, menor nivel de dureza debido a mayor tamaño de poro y porosidad, esto conlleva a que haya una menor densidad y por lo tanto menor resistencia a la penetración del indentador. El material nanoestructurado poroso de TiO2 (rutilo), titanato de sodio (Na0.8Ti4O8) y hexatitanato de sodio (Na2Ti6O13) obtenido, es adecuado para aplicaciones biomédicas como material para dispositivos o macrodispositivos celulares como soporte mecánico ya que los valores obtenidos de dureza son aptos para otorgar buena resistencia al implante y los tamaños de poro y porosidad son convenientes para dispositivos que permitan la vascularización, promoviendo la invasión celular y del tejido.

Determinación de los parámetros cinéticos para combustión usando minerales del suroccidente colombiano como transportadores sólidos de oxígeno

Forero Amortegui, Carmen Rosa | 2016

La combustión indirecta con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion ¿ CLC) es una tecnología con separación de CO2 por medio de óxidos metálicos utilizados como transportadores sólidos de oxígeno ¿ TSO, proceso realizado en dos reactores uno de oxidación (RO) y otro de reducción (RR). La función de los transportadores es transferir el oxígeno del aire al combustible evitando contacto directo entre ellos y de esta manera obtener como producto una corriente gaseosa compuesta por CO2 y H2O. En este trabajo se determinaron los parámetros cinéticos: energía de activación, constante y orden de reacción de los transportadores de oxígeno ¿ TSO a base de óxidos de hierro y de manganeso; la viabilidad de utilizarlos en la tecnología CLC a escala de laboratorio empleando metano ¿ CH4 como gas reductor y además se hizo un análisis del comportamiento de estos TSO a diferentes condiciones en los ciclos de oxidación y reducción. Las muestras de los minerales fueron obtenidas del sur occidente colombiano, no se hizo preparación previa y se estudiaron en su estado natural. La evaluación de estos transportadores se llevó a cabo en la balanza termogravimétrica del laboratorio de Combustión Combustibles de la Universidad de Valle. Los resultados obtenidos muestran que estos minerales son adecuados para implementarlos en el proceso CLC. El transportador a base de óxido de hierro presenta sinterización a temperaturas superiores a 900 ° C que ocasiona disminución en la reactividad de la fase activa lo que es una desventaja; adicionalmente, este mineral presentó una alta capacidad de transporte de oxígeno lo cual es un punto a favor, pero debido a limitaciones termodinámicas solo se puede tener en cuenta la capacidad de transporte correspondiente a la transformación de hematita (Fe2O3) a magnetita (Fe3O4), ya que es la única reducción viable para ser usada en CLC a nivel industrial (Adanez et al., 2012). A diferencia, los óxidos de manganeso presentan alta reactividad en los ciclos reducción-oxidación pero baja capacidad de transporte de oxígeno con relación al oxido a base de Fe, propiedades que se contrarrestan.