Ingeniería Química

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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación técnica y económica de la extracción de antioxidantes a partir de la cáscara de la semilla del cacao (theobroma cacao l.) utilizando co2 supercrítico
    (Universidad de Cartagena, 2015) Buelvas Puello, Luis Miguel; Franco Arnedo, Gabriela; Colina Márquez, José Ángel (Director); Parada Alfonso, Fabián (Investigador); Colina Márquez, José Angel
    El siguiente estudio tiene por objeto evaluar la viabilidad técnica y económica de la extracción de antioxidantes a partir del extracto de la cáscara de la semilla del cacao (Theobroma cacao L) obtenido con CO2 supercrítico para su posible aplicación en la industria.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio cinético-experimental y modelado matemático del transporte de oxígeno molecular en sistemas de reacción fotoctalítica heterogénea solar a escala piloto
    (Universidad de Cartagena, 2017) Mueses, Miguel Ángel; Colina Márquez, José Ángel; Colina Márquez, José Angel
    El presente trabajo tiene como objetivo, evaluar experimental y matemáticamente el efecto del transporte de masa del oxigeno del aire, en eldesempeño del proceso de degradación fotocatalítica heterogénea de ácido dicloroacético en unreactor solar a escala piloto.
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    Modelado simulación y control automático de la etapa de evaporación en el proceso de leche en polvo en la Empresa Proleca Ltda
    (Universidad de Cartagena, 2011) Caraballo Zabaleta, Vanessa; Herrera , Rodolfo; Sierra, Xiorelly
    Este trabajo realizado en la empresa Proleca LTDA tiene como objetivo principal realizar el modelo matemático, simulación y control del proceso del calentamiento y evaporación de la leche cruda para producir leche en polvo, para lo cual fue necesario determinar las variables a controlar, que fueron la temperatura de salida de leche del tercer intercambiador, temperatura de salida del evaporado y altura en el evaporador; las variables manipuladas, el vapor de entrada al intercambiador y el evaporador; y los disturbios que afectan el control, como el flujo de entrada, temperaturas de entrada del flujo de leche y flujos de salidas. La metodología empleada consistió en la identificación de las variables a controlar, a manipular y los disturbios; luego, se diseñó el diagrama de instrumentos y tubos, a continuación, se realizó la modelación matemática y su validación con datos reales, y se diseñó el sistema de control del tercer intercambiador de calor y del primer efecto, usando la aplicación Simulink® del software Matlab 7.10.0 (R2010a); por último, se implementó el análisis económico de la propuesta. Se determinó que el control por retroalimentación (Feedback) es la estrategia más apropiada, con un tiempo de estabilización aproximado de 15 minutos, siendo este un tiempo menor al que logra la estrategia de control Cascada. Este sistema de control se escogió debido a que le permite a la empresa aumentar su productividad en un 2.43%, así como también le reduce gastos energéticos, de personal y disminución de residuos. La propuesta de control escogida conviene a la empresa dado que recupera la inversión en aproximadamente dos años, arrojando un valor presente neto de $7.325.902, el cual se calculo en un periodo de tres años después de la inversión.
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    Evaluación del mezclado de polvos en régimen rodante efecto de la velocidad angular
    (Universidad de Cartagena, 2012) Cabrera Duque, Luis Carlos; Maza Puerta, Yilmar; Villanueva López, Vladimir; Realpe Jiménez, Álvaro (Director)
    Este trabajo describe los experimentos realizados en un tambor rotatorio operado en régimen rodante, en el cual se estudió la evolución del mezclado de partículas a lo largo del tiempo. A través de una técnica de solidificación y seccionamiento del lecho de polvos, acoplada al procesamiento de las imágenes generadas, se obtuvieron los perfiles de distribución axiales internos, los cuales permitieron la caracterización y cuantificación de la composición local de la mezcla. Asimismo, se estudió el efecto de la velocidad de rotación del tambor en el tiempo de homogenización, alcanzando un alto grado de homogenización en un menor tiempo al incrementar la velocidad de rotación. Adicionalmente, se evaluó la factibilidad del modelo difusivo de la segunda ley de Fick como herramienta para la predicción de la composición local del lecho durante el tiempo de mezclado. El cual resultó adecuado solamente para reproducir el perfil de concentración en las regiones adyacentes a las placas terminales, en etapas cortas y medianas de mezclado para una configuración inicial de medio tambor.
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    Análisis exergetico de un ciclo combinado en una planta industrial
    (Universidad de Cartagena, 2012) Murillo Púa, Rafael Arturo; Montalvo Mosquera, Mauricio De Jesús; Lesmes D., Luís F. (Director)
    La creciente demanda energética del sector industrial de Mamonal y la necesidad del consumo eléctrico continuo en procesos químicos y físicos a gran escala, llevan a ciertas empresas a instalar plantas, para el autoabastecimiento térmico y eléctrico, esto sumado a la importancia de conocer que tan eficientes son los equipos encargados de la transformación energética, conllevan a la realización de un análisis termodinámico. En este estudio, se presenta el desarrollo de un análisis exergético a un ciclo combinado, en la planta de servicios industriales de la empresa Abocol S.A, para ello se definieron las condiciones de operación basadas en datos reales de la planta, posteriormente se dividió al sistema en volúmenes de control a los cuales se le realizaron balances de energía y exergía, esto permitió localizar los principales focos de ineficiencia debida a las irreversibilidades de este ciclo de potencia. El ciclo combinado empleado en Abocol S.A, cuenta con la capacidad de producir hasta 24 MW, de los cuales 12.5 MW son producidos por el ciclo de gas y 11.5MW por el ciclo de vapor, los resultados obtenidos de el análisis exergético, mostraron que las calderas son las principales contribuyentes a la destrucción de exergía, con un valor de 23 % para la caldera 305 y 7% para las calderas 104 y 103, estos equipos también presentaron las eficiencias exergéticas más bajas, con valores entre el 53.9% y el 59.7%, esto debido a las irreversibilidades inherentes al proceso de combustión y al de intercambio de calor. Por último se encontró que existe una baja considerable en la eficiencia exergética del ciclo combinado en comparación a otros ciclos similares, debido al bajo aporte de el ciclo de Rankine a la generación de energía eléctrica solo aporta en promedio un 11.3 % a la eficiencia global del ciclo, porcentaje bajo en comparación al 32.4 % aportado por el ciclo Joule-Brayton, pero que está sujeto a los requerimientos de vapor en otras plantas de la empresa.
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    Determinación de la corrosión en probetas de hormigón sumergidas en solución salina
    (Universidad de Cartagena, 2012) Gómez Mendez, Lesly; Villabona Durán, Yurley Paola
    Este proyecto tuvo como objetivo principal evaluar el comportamiento al ataque de la corrosión ocasionada por ion cloruro de sodio (NaCl) en estructuras de hormigón armado presentes en solución salina.Para el cumplimiento de este objetivose elaboraron 4 probetas cilíndricas de 30cm de altura y 15cm de diámetro. Entre los factores que se tuvieron en cuentapara el diseño de experimentos están, dos clases de cemento encontradas en el medio de la construcción de mayor circulación en la ciudad de Cartagena, dos relaciones agua-cemento equivalentes a 3000 y 4000 PSI y tiempo de exposición de inmersión en la solución salina; para lo cual se midieron las siguientes variables respuesta: grado de corrosión utilizando el método electroquímico por medición de Potencial de corrosión Ecorr y resistividad eléctrica. También se midió la resistencia a la compresión del hormigón para tener un indicador fisicomecánico de la durabilidad del concreto. Se utilizó el método químico de perfil de cloruros como otro método para determinar la corrosión, para lo cual se determinó la concentración de iones cloruros totales y solubles a partir de las normas ASTM-114 y ASTM C-1218 elaborando perfiles de concentración graficando % de cloruros Vs distancia radial, determinandoel coeficiente efectivo de difusión de cloruros (Def) aplicando la segunda ley de Fick, a partir de la cual se modelo matemáticamente el proceso de corrosión y se validó el modelo con los experimentales. Se encontró que independientemente de la relación agua cemento las probetas sumergidas por 510 días en solución salina presentaron potenciales y voltajes de corrosión negativos, por lo tanto, las corrientes en el acero son representativas para indicar el riesgo por corrosión del sistema en estudio.
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    Diseño de una estrategia de uso racional y eficiente de energía en una planta productora de harina
    (Universidad de Cartagena, 2012) Castellón Cerón, Liliana; Madariaga Gómez, Natalí; Tejeda Benítez, Lesly Patricia (Asesor)
    La presente investigación se fundamenta en la aplicación del método de análisis exergético y exergoeconómico al proceso de producción de harina de trigo de la empresa RAFAEL DEL CASTILLO & CÍA, delimitado a la etapa de limpieza, acondicionamiento, y molienda, con el objetivo de alcanzar un ahorro energético, mediante la implementación de mejoras que reduzcan las pérdidas exergéticas, logrando un aumento en la eficiencia del sistema. Con la metodología llevada a cabo fue necesario realizar los balances de masa, energía, entropía y exergía para las etapas seleccionadas. Luego, se calcularon las razones de pérdidas y destrucción de exergía para cada volumen de control así como su eficiencia exergética y, posterior a esto, se realizó una evaluación económica de estas pérdidas, lo que se llama análisis exergoeconómico. Sin embargo, este análisis muestra que la etapa de molienda es altamente irreversible y, que las razones de pérdida y destrucción de exergía en el proceso son elevadas. Lo anterior representa una menor posibilidad de sugerir modificaciones al proceso para aumentar su eficiencia, no obstante este estudio permitió apreciar el comportamiento de los equipos seleccionados y proponer recomendaciones basados en una estrategia de Uso Racional y Eficiente de la Energía, algunas de las cuales requieren inversión económica, pero garantizan un ahorro energético y económico a un corto o mediano plazo.
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    Diseño, construcción y evaluación de un reactor fotocatalítico solar de placa plana para degradar ácido tereftálico
    (Universidad de Cartagena, 2012) Guzmán Caraballo, Karellys; Castilla Caballero, Deyler Rafael; Colina Marquez, José Ángel (Director); Colina Márquez, José Angel
    El presente proyecto de investigación, fue realizado en la empresa POLISUIN S.A., el cual consistió en diseñar, construir y evaluar un reactor fotocatalítico de placa plana para degradar ácido tereftálico generado como residuo en uno de los procesos de la empresa. El diseño del equipo se hizo considerando datos consultados en la literatura, con pequeñas modificaciones para adaptarlo a las condiciones de la zona. El montaje se llevó a cabo siguiendo los parámetros establecidos en el diseño, y se evaluó realizando corridas para descontaminar el efluente industrial que contenía ácido tereftálico. Para construir el reactor, se procedió a realizar los diseños del distribuidor de la tubería perforada; se calculó el diámetro de la tubería y la potencia de la bomba requerida para mantener el régimen de flujo pertinente. El área total del reactor fue de 1.25 m2 y se construyó con una inclinación de 10.4°. Se realizaron corridas sin catalizador para estimar un blanco de degradación y con el catalizador para estimar el efecto de la fotocatálisis. Los resultados mostraron que el reactor de placa plana degrada aceptablemente el ácido tereftálico. Se obtuvo una alta degradación insensible a la variación de la energía acumulada, empleando un pH inicial bajo y una concentración de TiO2 de 0.3 g/l. Como componente adicional, se propuso un modelo para el perfil de velocidades en el flujo de la película descendente en la placa plana, abriendo campo al modelado completo del reactor.
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    Evaluación de la capacidad de adsorción en la cáscara de naranja (Citrus sinensis) modificada con quitosano para la remoción de Cr (VI) en aguas residuales
    (Universidad de Cartagena, 2012) Garces Jaraba, Luz Ercilla; Coavas Romero, Susana Cecilia; Tejada Tovar, Candelaria (Asesor)
    La creciente contaminación de cuerpos de agua debido a metales pesados es un peligro inminente para el medio ambiente y para los seres humanos, el cromo es uno de estos metales que comúnmente son desechados en los efluentes industrias. En la actualidad se ha generado la gran necesidad de producir métodos económicos y eficaces para la remoción de Cr (VI) en las aguas residuales, pero se ha encontrado que muchos de estos procesos son ineficaces pues implican altos costos para porcentajes relativamente bajos en recuperación. En este sentido se propone la adsorción con biomasa residual como un método eficaz para la eliminación del cromo a bajo costo. En la presente investigación se estudió la adsorción de cromo hexavalente con cáscara de naranja y cáscara de naranja modificada con quitosano. El estudio se realizó colocando en contacto la biomasa con una solución, que contenía 100 ppm de Cr (VI); los ensayos se llevaron a cabo en un proceso discontinuo, con el fin de determinar los factores que afectan la adsorción de Cr (VI), los cuales fueron: el tamaño de partícula, la concentración de la biomasa y el pH. Los resultados arrojaronque la cáscara de naranja presenta una mayor capacidad de adsorción en comparación con la cáscara de naranja modificada con quitosano; La cáscara de naranja presentó un máximo porcentaje de remoción de 66.8%, mientras que la cáscara de naranja modificada con quitosano obtuvo un porcentaje de remoción de 61.24%.La concentración de adsorbente, el pH y la relación (g/L) de solución juegan un papel fundamental para el proceso de adsorción, se encontró además que a pH más bajos, relación g/L superiores y concentración de sorbente mayor, la adsorción por parte de estas dos biomasas tiene mayor efectividad. Ya que Al aumentar el pH, el grado de protonación de la superficie disminuye y en consecuencia también se reduce la adsorción del tóxico (Selvi., 2001).El modelo cinético que más se ajustó fue el modelo de Pseudo-segundo orden para las dos biomasas estudiadas, mientras que la isoterma de Langmuir describe mejor el proceso de adsorción.
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    Evaluación del modelo de la cinética de degradación fotocatalítica solar en un reactor CPC de un pesticida usado en el baño de ganado
    (Universidad de Cartagena, 2012) Barrios Barrios, Jorge Luis; Yepez Montes, Julio Cesar; Colina Marquez, José Ángel (Director); Colina Márquez, José Angel
    La fotocatálisis heterogénea es un proceso que ha demostrado ser eficiente para degradar diferentes tipos de compuestos orgánicos recalcitrantes. Este proceso se lleva a cabo en dos tipos de reactores CPC y placa plana. En este trabajo se evaluó un modelo que describe la cinética de degradación fotocatalítica en un reactor CPC solar de un pesticida (Bañamax), un contaminante resultante del baño del ganado. Para modelar el sistema fotocatalítico solar se estableció el modelo de emisión de radiación solar y se utilizó la técnica de Ray-Tracing para modelar la parte fotónica, se estimaron los parámetros ópticos y los valores de la velocidad local de absorción fotónica (LVPRA) para cada concentración de catalizador con la que se trabajó con el modelo de seis flujos (SFM). Con los valores de la LVPRA se obtuvieron constantes cinéticas válidas con las cuales se elaboró la ley cinética fotocatalítica. Posteriormente, se simuló el proceso de degradación, obteniendo un ajuste satisfactorio de las curvas obtenidas a partir de los valores experimentales.
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    Evaluación del poder coagulante del a tuna (opuntia ficus indica) para la remoción de turbidez y color en aguas residuales
    (Universidad de Cartagena, 2012) Martinez García, Jasser; González Silgado, Luís Enrique; Villabona Ortíz, Ángel (Director)
    Mediante una investigación cuantitativa experimental se evaluó la capacidad que tiene un polvo obtenido a partir de la Tuna (Opuntia ficus indica) para remover turbidez y color presente en aguas crudas. En el presente texto se presentan los aspectos más sobresalientes de este trabajo, como las operaciones empleadas en la elaboración del agente coagulante, al cual se le determinó su densidad a granel, pH, contenido de carbohidratos y proteínas. Es importante resaltar, que para convertir las pencas de Tuna en un polvo coagulante color marfil, basto con someterlas a ciertos cambios físicos, usando operaciones unitarias como remoción de cutícula, secado, triturado, tamizado y extracción de pigmentos. Por otro lado, también se muestran los datos recopilados durante las pruebas de jarra realizadas en los laboratorios de Energías Limpias y Medio ambiente del programa de Ingeniería Química, los cuales están ubicados en la sede Piedra de Bolívar de la Universidad de Cartagena. Luego de ser tabulada y graficada esta información sirvió para calcular la eficiencia (actividad coagulante) de este polvo; además se compararon estas medidas finales de turbidez y color con los valores mínimos aceptados por las normativas vigentes en Colombia (Decreto 1575 del 2007). La muestra de agua cruda utilizada es los ensayos de jarra, se tomó del Canal del Dique, a la altura del corregimiento Puerto Badel jurisdicción de Arjona – Bolívar. Los resultados obtenidos permitieron concluir, que bajo las condiciones manejadas durante las pruebas, se logró remover la turbidez y el color en porcentajes significativos, utilizando solo pequeñas dosis del coagulante natural. Altas velocidades de agitación incrementaron la remoción de impurezas, no obstante las bajas velocidades de agitación generaron flóculos más grandes y compactos
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    Modelado de un reactor fotocatalitico heterogéneo solar con TIO2 para el tratamiento de efluentes contaminados con residuos farmacéuticos
    (Universidad de Cartagena, 2012) Arrieta Perez, Rodinson Reynel; Guerra Nuñez, Maria Margarita
    En este trabajo de grado se presenta el modelado y simulación de un reactor fotocatalítico heterogéneo solar con TiO2, en donde se degradaron aguas contaminadas con dos fármacos, acetaminofén y albendazol. Para ambos, la fotodegradación se llevó a cabo con una carga de catalizador de 0,6 g/l para tres diferentes concentraciones, 150, 90 y 40 ppm aproximadamente, y pH de 9.0 y 5.0, respectivamente. El reactor con colector parabólico, tipo CPC, operó en régimen turbulento bajo las condiciones solares de la ciudad de Cali, Colombia. El modelado del reactor siguió el enfoque de los Seis Flujos, SFM apoyado en la técnica del ray Tracing para describir la radiación UV reflejada y la cinética de degradación de acuerdo a la expresión de Langmuir- Hinshelwood modificada. Los parámetros ajustables de esta cinética kT y k1, corresponden respectivamente a 9,2830×104 m1.5ppmW0.5s1 y 3,0685×102 ppm1, para el albendazol y 9,1049×104 m1.5ppmW0.5s1 y 9,1269×103 ppm1 para el acetaminofén, y su independencia con respecto al campo de radiación y la geometría del reactor fotocatalítico, permite el escalado para contaminantes en condiciones similares. El modelo fue validado con los resultados experimentales en las condiciones mencionadas ajustando de manera adecuada para ambas drogas en todos los casos, obteniendo los mejores resultados a las más bajas concentraciones de contaminantes, que para el caso del acetaminofén fue de 38% y para el albendazol de 40%, comprobando así el campo de acción de los Procesos Avanzados de Oxidación. La carga de catalizador también fue evaluada con el fin de determinar el valor en el cuál se obtiene la máxima degradación para ambas drogas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Remoción de cianuro en relaves auríferos utilizando biochar producido a partir de tallos de gliricida sepium
    (Universidad de Cartagena, 2012) Ramos Avilez, Heleine Vanessa
    En este trabajo fue investigada la remoción de cianuro en relaves auríferos utilizando biochar producido a partir de tallos de Gliricidia sepium, para evaluar su potencial de adsorción. Los carbones fueron pirolizados a 200,400 y 600°C (B200, B400, B600) y fue analizada el área superficial de cada uno. Fueron preparadas soluciones sintéticas (SS) y con relave aurífero (SR) a 40, 250 y 500 ppm. El B600 presentó la mayor área, 378.2 m2/g, por lo que fue elegido para realizar los ensayos. A 40 ppm y usando 5 g de biocarbón, el porcentaje de adsorción fue de 76.28 y de 50.78% para la SR y la SS respectivamente. Para concentraciones de 250 y 500 ppm los porcentajes de remoción fueron menores. La cantidad máxima de cianuro adsorbida fue de 3 mg/g de carbón para la SS empleando 0.5 g y 500 ppm como concentración inicial. La adsorción lograda puede deberse a una combinación de quimiosorción y fisiosorción. Un análisis de infrarrojo a B600 muestra la presencia de los grupos funcionales: carbonilo, alquilo, éster o éter y carboxilo; adicionalmente, fue analizado el poder calorífico de los carbones obteniendo resultados similares a los reportados en la literatura. En conclusión, para obtener un carbón con propiedades deseables, como adsorbente o combustible, es necesario que la temperatura pirolítica sea mayor que 400°C, aunque, sea requerida mayor cantidad de biomasa. Los biochars producidos pueden generar poco menos energía durante su combustión que el carbón bituminoso. El proceso de adsorción de cianuro, utilizando biochar de tallos de Gliricidia sepium como adsorbente, es eficiente a bajas concentraciones de cianuro.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de un proceso económico y competitivo para la extracción de quitina y producción de quitosano a partir de exoesqueletos de camarón
    (Universidad de Cartagena, 2011) Cabarcas Lorduy, Mauricio; Marimón Bolívar, Wilfredo; Miranda Marzola, Mauricio (Autor)
    Este trabajo se basó en el diseño de un proceso para la extracción en frio de Quitina y producción de quitosano a partir de desechos de exoesqueletos de camarón en la ciudad de Cartagena. Se realizó un estudio de mercado para determinar la capacidad de producción de la planta que dio como resultado una producción mensual de 1 TM de cada biopolímero. Además se determinó que la concentración óptima de ácido clorhídrico para extraer la quitina de los exoesqueletos de camarón es de 10 molar con una cantidad de ácido de 100 ml por cada 30 gramos de exoesqueletos. Así el rendimiento de extracción de quitina conseguido a estas condiciones fue del 80% y el grado de desacetilación del quitosano de 79.15%. El diseño conceptual y de ingeniería básico de la planta mostró que para llegar a la demanda deseada se necesitan mensualmente 11.9 TM de exoesqueletos, 21.9 m3 de HCl al 33%(V/V), 44.7 TM de NaOH al 50%(P/P), 170.38 m3 de agua y una demanda energética de 3759.5 kWhora. El análisis económico mostró que se debe tener una inversión inicial de $ 360.000.000 para el montaje de la planta que se recuperarían en 2 años con una tasa interna de retorno al inversionista (TIR) de 20% a 5 años con una ganancia representada en valor presente neto (VPN) de $ 837.962.896,1.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de un sistema de aireación para una planta de lodos activados en zona franca Mamonal
    (Universidad de Cartagena, 2011) Alviz Meza, Anibal; Cueto Ferreira, David C.; Colina Marquez, José Ángel (Director); Colina Márquez, José Angel
    En esta investigación se propone la modificación del sistema de aireación en el reactor biológico de la planta de lodos activados de ZoFranca-mamonal ubicada en la ciudad de Cartagena. Esta planta actualmente no cuenta con un sistema de aireación que permita llevar a cabo el proceso de digestión aerobia por parte de los microorganismos del reactor, dando como resultado el vertido de altos caudales de agua contaminados sobre los cuerpos de aguas de Cartagena y la destrucción continua de los ecosistemas aledaños. A la luz de esta creciente problemática se propuso diseñar y optimizar el sistema de aireación del sistema de lodos activados. El sistema de aireación propuesto consiste en una serie de difusores tipo domo, dispuestos en malla en el fondo del reactor y a lo largo de una tubería de acero inoxidable, capaz de transferir el flujo a través de burbujas finas según los requerimientos del proceso. Uno de los objetivos para este diseño de difusores, consiste en aumentar la transferencia de oxígeno en los afluentes tratados en el sistema de lodos activados, de la mano de la variación del caudal de aire, como parámetros fundamentales en el proceso de transferencia de masa y optimizando al mismo tiempo su valor a través de un análisis de sensibilidad con los parámetros más importantes del proceso. A partir de los resultados arrojados por los análisis de sensibilidad y optimización del caudal de aire, se demostró que la tasa de transferencia de oxígeno a la fase líquida, se maximiza para pequeños valores del caudal y que se vuelve más pequeña a medida que el caudal aumenta en el proceso. Por lo tanto la mejor elección que se pudo hacer para el valor del caudal fue el mínimo requerido por el proceso, para evitar de esta manera los gastos energéticos innecesarios y permitir de esta manera no solo la optimización del proceso, sino que también una correcta puesta en marcha que solucione los problemas de contaminación sobre los ecosistemas aledaños
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modernización de la planta de reciclaje de polietilen tereftalato de la empresa Polisuin S.A. Acoplando un sistema de tratamiento de efluentes
    (Universidad de Cartagena, 2011) Ortega Acevedo, Britzz Steffany; Vitola Reyes, Tatiana Paola
    En este trabajo se propone un rediseño básico de la planta de Reciclaje de PET de Polisuin S.A. de Cartagena, cuyo proceso operativo permite un reciclaje mecánico de PET postconsumo, y un sistema de tratamiento de los efluentes producidos en el transcurso del mismo. Se identificaron los parámetros de operación críticos con el fin de minimizar las falencias e implementar mejoras para la concepción de un proceso más eficiente que brinde cobertura al incremento en la producción al que estará sujeta la empresa en el presente año. Se seleccionaron el pH y turbidez como variables operativas medibles que cuantifiquen y regulen el desempeño de las operaciones vinculadas al proceso y del sistema de tratamiento de aguas afín, cuyo coagulante a utilizar se seleccionó en base a los resultados de una prueba de jarras. El diseño básico propuesto permite el reciclaje de 300 TM mensuales de PET, con un consumo de 57.6 m3 de agua, reduciendo el consumo actual hasta en un 53% y reduciendo el consumo de soda hasta en un 34%, gracias a la reutilización de aguas floculadas con policloruro de aluminio que permite conservar la cantidad de soda residual en los efluentes del proceso. El análisis económico mostró que la inversión requerida para este cambio es de $15.327.322,09 y traería consigo una utilidad neta de $ 3.612.280.396,04 anuales.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Optimización del proceso de separación de nitrógeno/ propileno en la unidad de membranas del a empresa Polipropileno del Caribe S.A. Por medio de modelación matemática y simulación
    (Universidad de Cartagena, 2011) Velez Santamaria, Carlos Augusto; Vergara Martínez, Andrés Fernando
    En este estudio se llevó a cabo la optimización del sistema de unidad de membranas para la separación de la mezcla gaseosa de Nitrógeno/Propileno de la empresa Polipropileno del Caribe S.A. por medio de una simulación. Se desarrolló la simulación de la unidad de membranas, agregando las condiciones de operación de cada equipo que hace parte del proceso en el programa de simulación de procesos HYSYS®. Se realizaron los cálculos de los porcentajes de separación de las membranas para los tres casos de estudio, (homopolímeros, copolímeros y terpolímeros) evaluando los efectos producidos por la presión, temperatura, composición y la carga fresca de alimentación sobre la eficiencia de separación de estas, para así obtener las condiciones óptimas de operación. Se encontró que la eficiencia de recuperación del sistema se ve favorecida con incrementos en la presión de descarga del compresor, flujos altos y mínimas temperaturas del refrigerante utilizado en la condensación, con mayores composiciones de propileno en el alimento y con aumentos en la carga fresca de alimentación. Se obtuvieron las siguientes condiciones óptimas de operación: 1. Presiones altas, hasta llegar al punto límite a partir del cual no se obtienen beneficios significativos en la recuperación y se incrementan los costos, para el caso estudiado el valor límite es de 13 barg. 2. Temperaturas mínimas posibles, limitado por la temperatura inferior de diseño del condensador, separador gas-liquido y tuberías asociadas. En este estudio el valor límite es de -50ºC. 3. Altas concentraciones de propileno en el alimento, para así obtener los mejores márgenes de utilidad. 4. Carga fresca de alimentación máxima, no excediendo la capacidad del compresor, con la cual se obtienen altos márgenes de utilidad. Se evaluaron además, las selectividades del propileno y del nitrógeno en los módulos 1 y 2 de las membranas con respecto a las mismas variables con las que se evaluó la eficiencia. Se encontró que los módulos 1 y 2 son más selectivos para los Hidrocarburos que para el Nitrógeno y en ello radica la facilidad de separación de estas mezclas en composiciones bajas de Propileno. Este trabajo servirá como base para los trabajos de optimización posteriores y como herramienta para el personal operativo de la Empresa PROPILCO S.A. quienes lo utilizarán para determinar las condiciones óptimas de operación para cada tipo de alimentación en los diferentes productos que se fabrica en la planta a la que pertenece la Unidad de Membranas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Recuperación de sulfato de aluminio a partir de lodos generados en la planta de potabilización del a empresa Aguas de Cartagena S.A. E.S.P. Y estudio de la viabilidad económica de su reutilización como coagulante
    (Universidad de Cartagena, 2011) Nuñez Zarur, Juan Ricardo; Peña Castro, Margareth
    En la presente investigación se estudió la posibilidad de recuperar el sulfato de aluminio mediante acidificación con ácido sulfúrico (25%), a partir de lodos recolectados de los sedimentadores y lavado de filtros en la planta de tratamiento de aguas de la empresa Aguas de Cartagena S.A E.S.P, en dos épocas del año. Se efectuaron ensayos de jarras a pHs de 1.5, 2.5 y 3.5 y tiempos de mezcla rápida de 5, 30 y 90 minutos. Se alcanzaron porcentajes de recuperación de aluminio de 60.5% en época de sequía y 71.5% en época de lluvia; a pH de 1.5 unidades y tiempo de mezcla 30 minutos, y concentraciones de recuperación de aluminio de 67,0 mg Al/L en época de sequía y 1038,9 mg Al/L en época de lluvia a las mismas condiciones. Finalmente se evaluó la factibilidad económica de la reutilización de la solución de coagulante recuperado en el proceso de potabilización, teniendo en cuenta: costo de equipos usados en el proceso diseñado, ahorro en materias primas debido al porcentaje de recuperación de aluminio y transporte y disposición final de lodos gracias al porcentaje de reducción de volumen de los mismos que fue de 32% en las condiciones óptimas propuestas. El análisis muestra una inversión inicial de $135.000.000 que se recuperaría el primer año a una tasa interna de retorno, TIR, de 20% a 10 años, con una ganancia de valor presente neto (VPN) de $8.349.818.861 lo que demuestra que es factible económicamente reutilizar el sulfato de aluminio.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Diseño de un sistema de acople para la articulación del programa Tecnológo Operación de Plantas Petroquímicas del Sena con el pregrado de Ingeniería Química de la Universidad de Cartagena
    (Universidad de Cartagena, 2011) Rodriguez Bossa, Cristian; Tejada Tovar, Candelaria (Asesor)
    Las respuestas a las inquietudes que demanda la sociedad del conocimiento y en especial el sector productivo, a nuestra opinión, se encuentra en la figura de formación por competencias y por ciclos propedéuticos, esto debido a que, en la formación por ciclos, el estudiante puede insertarse en un perfil laboral determinado en cada nivel de formación, ya que maneja diferentes niveles de capacitación, con la posibilidad de regresar a la académica y continuar con su ciclo de formación que va desde el nivel técnico hasta los niveles de posgrado. A nivel nacional, el servicio nacional de aprendizaje Sena en los últimos años ha venido desarrollando convenios marcos con las distintas instituciones de educación superior (IES), esto con la finalidad entre muchas otras, de poder articular programas técnicos y tecnológicos, con los programas de profesionalización de estas instituciones (IES). Este tipo de articulaciones o cadenas de formación como les llama el SENA, han tenido una buena aceptación por parte de las IES de régimen privado a diferencia de las IES de régimen público. La cadenas de formación se han realizado, debido a que existe un problema muy particular dentro de la institución SENA, y es el de no poder ofertar la fase de profesionalización dentro de la institución. Este inconveniente se debe principalmente por la forma de crear un programa técnico o tecnólogo por parte de la institución Sena, ya que esta no preveé una futura articulación con las IES y no analizan las asignaturas y propuestas curriculares de los programas profesionales afines a cada programa, si no, que al contrario, estos se crean con base a una necesidad de un sector productivo y con un perfil laboral muy especifico para cada necesidad. Es por lo esbozado anteriormente, que en el presente trabajo, se pretende abordar, la búsqueda de un sistema de acople, que permita articular un programa tecnólogo que en este caso es operaciones de plantas petroquímicas del Sena, con el programa presencial de ingeniería química de la universidad de Cartagena, para así, poderle brindar al estudiante egresado del Sena, la posibilidad de terminar su fase de profesional dentro de la universidad de Cartagena validándole o reconociéndole su conocimiento adquirido. Estos dos programas fueron previamente analizado y sugerido por la mesa de trabajo SENA- Universidad de Cartagena en el año 2010 (ver actas de la mesa de trabajo en anexos), este proyecto se encuentra encaminado a aprovechar el convenio marco, existente entre la Universidad de Cartagena y el SENA regional bolívar, firmado por el Rector de la Universidad de Cartagena, Germán Arturo Sierra Anaya y el Director Regional del Sena Bolívar, Julio Alandete Arroyo, el día miércoles 20 de diciembre de 2006, el cual contempla un desarrollo de un sistema de equivalencias que permitan el intercambio de conocimiento y evaluación por competencias entre las dos instituciones, posibilitando la movilidad de los estudiantes en doble vía, articulando los diferentes niveles de educación como lo son la técnica profesional, tecnológica profesional y la profesional universitaria, para así de esta manera. De igual manera este trabajo, será un referente de investigación y se podrá mostrar como un proyecto piloto, para los demás programas presenciales dentro de la Universidad de Cartagena, como también para los otros programas presenciales de otras universidades públicas y privadas de Colombia, para el diseño de sistemas de articulación para la formación profesional en alianza estratégica Sena – IES, basado en el concepto de formación por ciclos propedéuticos. También es importante resaltar que en el sistema de información nacional para la deserción, SPADIES, se observa que el área de conocimiento que maneja un mayor porcentaje de deserción acumulada, es el de ingeniería, arquitectura, urbanismo y afines, con un porcentaje de 58.67%[2], con este tipo de formación por ciclos en alianza estratégica SENA – programas presenciales IES, se beneficia todos los programas de currículo integrado, en el indicador de cobertura y deserción, debido a que lo programas presenciales tendrían dos mecanismos de vinculación; uno por currículo integrado de primero a decimo semestre y otro por articulación Sena – IES por ciclos propedéuticos, por lo cual aumentaría la cobertura en estos programas ya que habrían dos mecanismos de vinculación y la deserción acumulada por cohorte, seria obviamente el promedio de la suma de las dos deserciones en cada cohorte de vinculación, ya que serian dos vinculaciones al programa por semestre, uno en primer semestre y otro en el semestre de articulación con el Sena.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio de tensiones residuales mediante fotoelasticidad en piezas de poliestireno cristal moldeadas por inyección
    (Universidad de Cartagena, 2011) Brieva Sarmiento, María Angelica; Gomescasseres Barboza, Alberto (Asesor)
    El empleo del poliestireno cristal en componentes de gran desempeño exige un conocimiento de la distribución de las tensiones residuales, siendo éstas las que permanecen en el interior del material cuando no se encuentra sometido a cargas externas, el mayor problema se presenta si las tensiones son altas, ya que se producen grietas. Este trabajo tiene como objetivo analizar la influencia de la temperatura de moldeo y el tiempo de enfriamiento sobre las tensiones residuales presentes en piezas de dos referencias de poliestireno cristal (PS1-PS2), producidas por Dexton S.A., mediante moldeo por inyección. Se empleó un método experimental no destructivo conocido como fotoelasticidad, para la identificación de las mejores condiciones de procesamiento del polímero. Placas de poliestireno de dos referencias se moldearon por inyección a diferentes condiciones de proceso, de acuerdo al diseño experimental. Luego, se realizó el análisis fotoelástico usando un polariscopio, se procesaron las imágenes, se identificaron las franjas de color y por último se calcularon las tensiones residuales. Los resultados mostraron que a bajas temperaturas se presenta un aumento de las tensiones residuales, debido a los procesos de formación y destrucción de fuerzas intermoleculares. Por otra parte, a mayores espesores de las piezas moldeadas, disminuyen las tensiones internas, dado que las paredes de las piezas, al ser más gruesas operan como aislante en la zona central, promoviendo la relajación molecular del poliestireno. A partir de esto se concluyó que la técnica fotoelástica se puede aplicar de forma efectiva para la medición de las tensiones residuales en las piezas de poliestireno cristal moldeadas por inyección. Además, se comprobó que de las variables manipuladas, la más importante a controlar en el proceso de inyección, es la temperatura de moldeo, puesto que es la que causa un mayor impacto sobre las tensiones internas de la placa moldeada.

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