RESÚMENES Y ANÁLISIS DE LOS TRABAJOS DE GRADO PRESENTADOS EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SECCIONAL CARTAGENA, EN EL PERIODO DE 2004-2012

TOMO 2

AIDA LUZ OROZCO MUÑOZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA D.T Y C. DICIEMBRE DE 2014

RESÚMENES Y ANÁLISIS DE LOS TRABAJOS DE GRADO PRESENTADOS EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SECCIONAL CARTAGENA, EN EL PERIODO DE 2004-2012

TOMO 2

AIDA LUZ OROZCO MUÑOZ

Trabajo de Grado presentado como requisito final para optar el Título de Ingeniero Químico

Director VICENTE VARGAS

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA D.T Y C. DICIEMBRE DE 2014

NOTA DE ACEPTACIÓN

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________________________________ PRESIDENTE DEL JURADO

________________________________ JURADO

________________________________ JURADO

Cartagena D. y C. 05 de Diciembre de 2014

DEDICATORIA

A Dios, a quien siempre le entregué el rumbo de mi vida, a quien siempre me

encomendaba para que no me dejara sucumbir. A mis padres: MAYE y JORGE, con los cuales me siento muy agradecida por

creer en mí. A pesar de todas las adversidades siempre estuvieron apoyándome y nunca me dejaron sola, y creo que están más contentos que yo por este logro. A muchos de mis familiares que si me pongo a mencionar a cada uno la hoja no me alcanzaría, pero ellos hicieron un gran aporte para que yo pudiera culminar

esta carrera, siempre me colaboraron y siempre valoraré todo lo que me ayudaron, en especial agradezco a mi Tío Rubén, a Mami Aracelis, a Papi José,

a mi Tío Isidro y a Betty.

AIDA LUZ

AGRADECIMIENTOS La autora expresa su agradecimiento a:

El profesor Vicente Vargas, por brindarme la posibilidad de desarrollar este trabajo de grado. Por siempre estar disponible a ayudarme en cualquier duda o inquietud que tuviera. Por todos los conocimientos metodológicos que me proporcionó, por los cuales me siento muy agradecida.

Mi compañera y amiga Ingry Ruiz De la Cruz, quien me estuvo acompañando en un principio con el desarrollo de este trabajo, pero que por cosas de la vida no pudo continuar. Sin embargo, me siguió ayudando con la elaboración de los resúmenes y se lo agradezco enormemente.

Todos aquellos que aportaron para mi formación como ingeniera e investigadora.

Muchas gracias a todos.

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CONTENIDO

RESUMEN INTRODUCCIÓN

Pág.

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN. 1 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 2 1.3. JUSTIFICACIÓN 2 1.4 OBJETIVOS 3 1.4.1 Objetivo General 3 1.4.2 Objetivo Especifico 3 2. MARCO REFERENCIAL 4 2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS 4 2.2 MARCO TEÓRICO 7 2.3 MARCO LEGAL 11 2.4 MARCO CONCEPTUAL 12 3. DISEÑO METODOLÓGICO 14 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 14 3.2 ENFOQUE ADOPTADO 14 3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 15 3.4 UNIDADES DE ANÁLISIS 15 3.5 TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN 15 3.5.1 Fuentes primarias 15 3.5.2 Fuentes secundarias 15 3.6 VARIABLES 16 3.7 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 16 4. RESULTADOS 17 4.1 RESUMEN DE LOS TRABAJOS DE GRADO ESTUDIADOS 17 4.2 ANÁLISIS DE LAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN, CAMPOS Y ÁREAS DE INTERÉS MÁS INVESTIGADAS EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

380 4.2.1 Bioprocesos y medio ambiente. 380 4.2.2 Ingeniería de procesos 380 4.2.3 Procesos agroindustriales 380 4.2.4 Trabajos de grado desarrollados por líneas de investigación. 385 4.2.5 Trabajos de grado desarrollados por campo de interés de las líneas de investigación.

385

4.2.5.1 Línea de bioprocesos y medio ambiente. 385 4.2.5.2 Línea de ingeniería de procesos 387 4.2.5.3 Línea de procesos agroindustriales. 391 4.3. TIPO DE EPISTEMOLOGÍA Y METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

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DESARROLLADA EN LOS TRABAJOS DE GRADO ESTUDIADOS 392 4.4 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 395 CONCLUSIONES. 397 RECOMENDACIONES. 398 REFERENCIAS 399

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LISTA DE CUADROS

Pág. Cuadro 1. Títulos y cantidad de trabajos de grado en la línea de bioprocesos y medio ambiente.

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Cuadro 2. Títulos y cantidad de trabajos de grado en la línea ingeniería de procesos.

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Cuadro 3. Títulos y cantidad de trabajos de grado en la línea procesos agroindustriales

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Cuadro 4. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el eje de control y manejo ambiental.

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Cuadro 5. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el eje de biopolímeros. 16 Cuadro 6. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el eje de bioprocesos industriales

17

Cuadro 7. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el eje de bioprocesos industriales

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Cuadro 8. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de diseño de bioequipos

18

Cuadro 9. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de diseño de plantas y equipos

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Cuadro 10. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de procesos químicos e industriales y optimización.

32

Cuadro 11. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de simulación y control de procesos

32

Cuadro 12. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de petroquímica

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Cuadro 13. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de materiales plásticos de interés industrial

Cuadro 14. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de seguridad de procesos

38

Cuadro 15. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de carboquímica

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Cuadro 16. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de recuperación de residuos orgánicos

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Cuadro 17. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de extracción de sustancias

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RESUMEN En el presente trabajo de grado se analizaron y se realizaron los resúmenes de los trabajos de grado realizados por los estudiantes del Programa de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena en los años comprendidos entre 2004 y 2012.

El trabajo de grado se llevó a cabo tomando todos los trabajos de grado desarrollados en la facultad en los años que se encuentran entre el 2004 y 2012, luego se organizaron por año para la posterior creación de los abstracts. Estos resúmenes presentaron un formato el cual estaba constituido por el título del trabajo de grado, los autores, el año de creación, un resumen en español e inglés con palabras claves, una introducción al tema de investigación, los materiales y método utilizados dentro de los que se incluye el tipo de investigación, enfoque y diseño, las respectivas conclusiones, recomendaciones y referencias bibliográficas.

A los resúmenes desarrollados se les realizó un análisis estadístico realizado en base a las líneas de investigación con las que cuenta la facultad y sus campos de interés. También se realizó un análisis porcentual al tipo diseño de investigación que han sido trabajados, con la finalidad de fortalecer la investigación en los estudiantes del programa.

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos se establece que la línea más trabajada fue la línea de ingeniería de procesos con un 67% del total de trabajos desarrollados, el 33% restante lo constituyen las líneas de bioprocesos y medio ambiente y procesos agroindustriales con el 27% y 6%, respectivamente. Dentro de la línea de Ingeniería de procesos el campo de interés mas abordado fue el de procesos químicos e industriales y optimización con un 32%, luego continúa el de diseño de plantas y equipos con 30%, seguido de la simulación y control de porcesos con 12%, la petroquímica con 9%, los campos de seguridad de procesos y materiales plasticos de interes industrial ambos con 7% y finalmente el campo de la carboquimica con el 3%. Ademas, el diseño metodológico que más se trabajó fue el de investigación explicativa, con enfoque cuantitativo y diseño experimental con un 14% de las investigaciones totales.

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad, el ser humano cada vez desarrolla procesos de investigación que le permitan mejorar su calidad de vida. Es allí, donde la investigación dentro de las universidades toma partida y lugar puesto que del avance de estas depende en gran medida el tipo de profesional que se forme y con ello el mejoramiento de los problemas que padece la sociedad. Dentro del campo de la ingeniería química, las universidades deben adquirir una actitud de carácter investigativo en la optimización de muchos de los procesos existentes así como del dimensionamiento de un ambiente sin contaminación.

En base a lo anterior, la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena debe fomentar el espíritu investigativo en las facultades que la conforman. Haciendo alusión a la Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño, es importante que ésta direccione sus investigaciones hacia temas de vanguardia, de tal manera que se esté acorde con los paradigmas de la Ingeniería química y las líneas de investigación del programa.

La presente investigación, es un trabajo que sirve de guía para que la facultad se contextualice dentro del estado de las investigaciones que realizan los estudiantes de ingeniería química para fortalecer el desarrollo de las líneas y paradigmas de investigación. Además también es una herramienta útil para los estudiantes que están desarrollando investigaciones puesto que los abstracts que se hicieron de cada trabajo de grado, permiten a los estudiantes visualizar de una mejor manera el objetivo de estos y puedan servir de referente teórico.

El presente trabajo de grado está constituido principalmente por 4 capitulos importantes. En el capítulo 1 se establece la razón de ser de la investigación, es decir, dentro de este se coloca el problema que se desea resolver, la justificación y los objetivos tanto general como los específicos. En el capítulo 2, que contiene el marco referencial se encuentran los antecedentes investigativos, el marco teórico en el que se definen los fundamentos teóricos de la investigación y la definición de términos básicos relacionados con el tema en cuestión. El capítulo 3 está constituido por el diseño metodológico en el que se establece el tipo de investigación que para este caso es descriptiva, con enfoque mixto (cualitativo-cuantitativo) y un diseño no experimental; también se establece la población y muestra y el procesamiento de la información. En el capítulo 4, se encuentran los resultados de la investigación y éste está constituido por los asbtracts desarrollados, por tablas que indican los porcentajes de las líneas de investigación trabajadas y los campos de interés y ademas también se muestra un diagnóstico de la situación de investigación en el programa de ingeniería química en la

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Universidad de San Buenaventura Cartagena. Finalmente se indican las respectivas conclusiones, recomendaciones y referentes bibliográficos.

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RESÚMENES Y ANÁLISIS DE LOS TRABAJOS DE GRADO PRESENTADOS EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN

BUENAVENTURA, SECCIONAL CARTAGENA, EN EL PERIODO DE 2004-2012. TOMO 2

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1.1 PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA El balance de la producción científica y tecnológica de Colombia en el último decenio no es positivo a pesar de los esfuerzos de las Universidades, Centros de Investigación y Desarrollo Tecnológico, y Organizaciones Gubernamentales que tienen como meta prioritaria el desarrollo del país1

. Este es un proceso de gran complejidad que requiere etapas graduales, una de las cuales, la formación de investigadores jóvenes, es fundamental. Sin embargo, para que los jóvenes universitarios desarrollen proyectos de investigación es de vital importancia contar con fuentes de información asequible y reciente, que le proporcionen a estos la información necesaria para llevar a cabo sus proyectos de investigación tendientes al campo de interés. Por lo anterior, se establece que las diversas instituciones universitarias deben contar con herramientas que resuman los trabajos de grados ejecutados durante un intervalo de tiempo determinado; esto se realiza generando abstracts con información actualizada de los trabajos de grado realizados por los estudiantes de los diferentes programas, que proporcione información relevante respecto al área de interés, y con ello contar con referencias teóricas guías en las que se sinteticen los fundamentos teóricos pertinentes. En síntesis, el Programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura, Seccional Cartagena, en un proyecto anterior realizo un estudio que sintetiza los trabajos de grado presentado entre 1997 hasta el 2003 (Tomo 1), en el cual se hallan compilados los trabajos de grado desarrollados desde los años 1997 hasta 2003, pero los estudiantes que están llevando a cabo trabajos de grado en años posteriores requieren información actualizada de los trabajos realizados, para tener bases actuales que fundamente proyectos futuros.

1 GÓMEZ, Ricardo. HERRERA, Alberth. Revista médica de Risaralda: Diagnostico de la investigación en los estudiantes de pregrado en Ciencias de la Salud en el departamento de Risaralda. [en línea]. <http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistamedica/article/download/8131/4917>. [citado el 1 de junio de 2013].

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Por lo tanto, es necesario desarrollar un estudio que compile y analice los resúmenes de trabajos de grado presentados desde el años 2004 hasta el 2012, especificando sus principales características, tales como el título y año de publicación, el nombre de sus autores, el de su director y el respectivo resumen tanto en el idioma español como inglés, una breve introducción del trabajo de grado, los métodos, materiales usados por los autores, sus principales resultados y por ultimo las conclusiones, recomendaciones más importantes, además de la bibliografía utilizada en cada proyecto. 1.2 FORMULACIÓN DE PROBLEMA ¿Cómo elaborar y analizar los resúmenes de los trabajos de grado presentados entre 2004-2012 en el programa de Ingeniería Química de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena? 1.3 JUSTIFICACIÓN Para llevar a cabo un proyecto de investigación es importante contar con fuentes de información diversas, en las que se evidencien investigaciones previas al tema a tratar y por medio de las cuales el investigador tenga bases suficientes que fundamenten la pertinencia y relevancia del tema. Además, que una Universidad cuente con un compendio de todos los trabajos de grado desarrollados en los diversos programas que ésta ofrece sería de gran utilidad puesto que los estudiantes tendrían una herramienta que les permitiría buscar de manera más fácil antecedentes investigativos concernientes a la temática que estos traten. Por lo anterior, en el presente trabajo de grado se desea evidenciar cuáles son las líneas de investigación, campos y áreas de interés más trabajadas por los estudiantes del Programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena, además de establecer resúmenes de todos los trabajos de grado realizados durante los años 2004 hasta 2012, dando a conocer los objetivos de estos y sus características más relevantes. Una investigación que se esté desarrollando debe citar una cantidad mínima de trabajos previos realizados de acuerdo al tema de investigación. Por ello, con la realización de diversos tomos en los que se compilen los resúmenes de los trabajos de grado realizados por los estudiantes durante un tiempo determinado, se tendría una herramienta útil para la adquisición de antecedentes al momento de llevar a cabo una investigación. En este caso se realizará la continuación del tomo I establecido en la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, se incluirán los trabajos de grados realizados desde el 2004-2012, en el Programa de Ingeniería Química, siendo éste el tomo II, además, estos resúmenes permiten al estudiante conocer de una

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forma más precisa lo que se estuvo trabajando en ese tiempo, lo cual, le facilitará a este conocer el abstracts de cada trabajo realizado en el periodo establecido. De acuerdo a los principios generales de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena, consignados en el Proyecto Educativo Bonaventuriano y acorde con los objetivos del programa de Ingeniería Química, se busca generar un compromiso con la investigación frente a los saberes, pues ésta es necesaria para el desarrollo de la cultura científica y fundamento obligado para el progreso económico, industrial y social del país. La Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena, cumple con los requisitos para la realización de una investigación. En otras palabras, se realizó un diagnóstico de los diseños y enfoques que han seguido los estudiantes egresados de la Universidad, en el Programa de Ingeniería Química desde el año 2004 hasta 2012, con la intención de encaminar las futuras investigaciones hacia los nuevos retos en los que afrontará la Ingeniería Química. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general Resumir y analizar los trabajos de grados desarrollados por los estudiantes del Programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena, en el periodo de 2004 hasta 2012 a través de la creación de un tomo II, para diagnosticar tendencias y enfoques de las líneas de investigación, campos y áreas más aplicada durante este periodo de tiempo. 1.4.2 Objetivos específicos Resumir cada uno de los trabajos de grado desarrollados por los estudiantes de ingeniería química en la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, en los años comprendidos entre el periodo de 2004 a 2012. Establecer un análisis porcentual respecto a las líneas de investigación, campos y áreas de interés más investigadas por los estudiantes del Programa de Ingeniería Química. Describir el tipo de metodología de investigación desarrollada en los trabajos de grado estudiados. Diagnosticar Ia situación de la investigación del programa de Ingeniería Química de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena, con respecto a los enfoques que la Ingeniería Química está presentando.

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2. MARCO REFERENCIAL

2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS En las instituciones de educación superior la educación se ha convertido en un aspecto de gran importancia puesto que por medio de esta se generan profesionales comprometidos con el desarrollo de la sociedad y del país. Con esto, es de gran interés para todas la un universidades evaluar y analizar el estado de las investigaciones con el fin de desarrollar nuevos enfoques los cuales le proporcionen a los estudiantes los nuevos retos que deben enfrentar y lo diferentes temas de abordaje global. En 1978 se publicó el resultado de un inventario sobre la producción investigativa en la educación en Colombia (Toro y Lombana, 1978), con una distribución por campos, una caracterización y un esfuerzo por establecer tendencias. El informe anota que las tendencias halladas en Colombia concuerdan con las observadas en América Latina en los temas de educación, administración y sociedad y procesos de enseñanza-aprendizaje. Destaca la necesidad de fortalecer la investigación educativa, esto es, la aplicada al estudio de la enseñanza y sus efectos; en el plano metodológico, los estudios habían sido mayoritariamente descriptivos (51.17%), seguidos de los estudios evaluativos (22.7%)2. En Colombia el Instituto colombiano para el fomento de la educación superior ICFES, a través de un proyecto para la formación de recursos humanos en la educación superior en el año 2002, titulado: “Especialización en teorías, métodos y técnicas de investigación social”, promovió la creación del programa de especialización en teoría, métodos y técnicas de investigación social ofrecido en la actualidad por cinco universidades públicas a saber: Universidad de Antioquia, Universidad del Valle, Universidad Industrial de Santander, Universidad de Cartagena y la Universidad Pedagógica Nacional. La estructura temática de esta serie de investigación social la constituyen siete módulos orientados al desarrollo de competencias para apropiación de metodologías y técnicas de investigación fundamentadas por las teorías que enmarcan las ciencias sociales. En el módulo titulado “ Investigación en Educación”, desarrollado por Bernardo Restrepo Gómez el énfasis se fundamenta en las preocupaciones centrales, en las temáticas de la investigación educativa recientes y en las estrategias metodológicas más utilizadas, dando así a conocer los campos de acción, las líneas y temáticas de investigación en educación a partir de la documentación de los grandes simposios

2 Ibid RESTREPO B.

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que sobre el tema se han realizado en Latinoamérica y Colombia en las tres últimas décadas.3 En la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena se desarrolló en el año 2005 un trabajo de grado titulado: “Resúmenes y análisis de los trabajos de grado presentados en el programa de Ingeniería Química de la universidad de San Buenaventura, seccional Cartagena, en el periodo de 1997-2003, tomo I. En éste se desarrollaron los resúmenes de los trabajos de grado que han sido trabajados por los estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena durante en el periodo comprendido entre los años 1997 a 2003, teniendo en cuenta un formato en el que se estableció una introducción, los materiales y métodos utilizados, los resultados obtenidos, las respectivas conclusiones, recomendaciones y bibliografía. Los resultados arrojados en la investigación indicaron que la línea de investigación más trabajada fue la ingeniería de procesos, el tipo de investigación más utilizada fue la aplicada con un diseño metodológico aplicado experimental, además el área más estudiada fue la del diseño de plantas y equipos con un porcentaje del 42.73% y mostrando una tendencia de todos los trabajos hacia el control y manejo ambiental y el compromiso por el medio ambiente. En Noviembre de 2009 Dora Inés Villegas Londoño e Iván Darío Jaramillo desarrollaron un artículo denominado “Las PYMES: una mirada a partir de la experiencia académica del MBA”. El articulo presento un estudio que busco identificar los aportes que desde la investigación de la Universidad EAFIT se han hecho en relación con el desarrollo y crecimiento de las pymes colombianas, el estudio permitió recopilar la información necesaria para identificar los problemas de investigación más trabajados por los estudiantes de MBA como lo son: la estrategia corporativa, el marketing y la empresa familiar. De igual manera se detectaron aquellos problemas de investigación que deben continuar estudiándose por el interés que tienen en el nuevo entorno empresarial colombiano como son: el emprendimiento y empresarismo, la innovación y gestión tecnológica, la cultura exportadora, la asociatividad, el pensamiento estratégico, el liderazgo empresarial, las aglomeraciones empresariales y el mercado relacional en la pymes, además se señaló la importancia de generar espacios de reflexión al interior de los claustros universitarios en torno al desarrollo de las pymes colombianas, pretendiendo estimular a los estudiantes de la universidad EAFIT para que incluyan en sus prácticas académicas y/o trabajos de grado el estudio y desarrollo

3 RESTREPO B. Investigación en educación [en línea]. Consultado el día 07 de junio de 2013.

Disponible en: http://www.centroedumatematica.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/12/Restrepo-B.-Investigaci%C3%B3n-en-educaci%C3%B3n-1996.pdf.

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de las líneas de investigación del sector económico de las pymes y dar a conocer sus avances o necesidades, y de esta manera aportar a su desarrollo4. En el año 2009 Rodrigo Velásquez Giraldo y Gina Martínez Ramírez desarrollaron un proyecto de investigación titulado “Conceptos y raes en investigación formativa sobre los proyectos de grado en Ingeniería Industrial en la Universidad Libre de Bogotá”, en este se muestran dos intencionalidades explicitas desde la óptica del trabajo documental. La primera, de aplicación de un instrumento de resumen analítico, elaborado con categorías seleccionadas a una población censal de los proyectos de grado del programa de ingeniería industrial en un periodo determinado, y la segunda como una clasificación y breve análisis desde las gramáticas de investigación centradas tanto en la naturaleza de la investigación que enseñan esos trabajos como de los procesos metodológicos seguidos, indagando por las líneas de investigación y por las temáticas correspondientes. En la investigación se toman como objeto de estudio los proyectos de grado correspondientes al programa de Ingeniería Industrial de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Libre, comprendidos entre el año 2000 y 2004, buscando identificar elementos y características de investigación a partir de la elaboración de RAES (Elaboración de resúmenes analíticos en educación) sobre estos trabajos con una estructura incluyente de conceptos y categorías en investigación relacionadas con las autorías, ubicación espacial, los objetos-problema de investigación, el centramiento de las líneas de investigación del programa y su desbrozamiento en temas; las metodologías expuestas en cuanto al tipo de investigación y la identificación de los diseños utilizados. El estudio se realizó en cuatro fases a saber: Información y documentación, la elaboración teórica documental, metodología y trabajo de campo y análisis de la información. Con estos pasos, se logró obtener la información necesaria para llevar a cabo el análisis que fue centrado en dos aspectos: el primero, acerca de la constitución de objetos de estudio y en concreto referidos a la línea de investigación en que se inscriben los trabajos y, el segundo, a los métodos utilizados para abordar esos objetos o problemas tratados. Al analizar las líneas de investigación por año se obtuvo que dentro de los trabajos de grado revisados, se pudo establecer que el 83% se inclinó hacia la línea de investigación, “calidad” y el 17% hacia ingeniería y desarrollo sostenible. En cuanto a las líneas de investigación con respecto a los tema de investigación se observó una fuerte tendencia a realizar proyectos en Administración con un 56%; en segundo y tercer lugar se encuentran Sistemas Integrados de Gestión de

4 VILLEGAS D, TORO I. Las PYMES: Una mirada a partir de la experiencia académica del MBA

[en línea]. [Consultado el 07 de Junio de 2013]. Disponible en: <http://www.eafit.edu.co/revistas/revistamba/Documents/pymes-mirada-a-partir-experiencia-academica-mba.pdf>.

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Calidad y Seguridad Industrial con un 15%. En lo que respecta el tipo de investigación versus el tema de investigación se determinó que la investigación aplicada está orientada a la solución de problemas prácticos y concretos. Por razón de presentarse inconsistencias entre el problema planteado; los objetivos y una cierta indeterminación en los diseños metodológicos utilizados en muchos de los proyectos, no existe la suficiente evidencia y criterio metodológico para afirmar que el tipo de investigación aplicada predomina en los trabajos al tope del 93%5. Por su parte, la Universidad Nacional de Colombia en enero del año 2010 presentó una propuesta denominada “Propuesta de creación y apertura del programa doctorado en ingeniería: industria y organizaciones”, con la cual se buscaba crear un programa de doctorado del tema presentado en el nombre de la propuesta, en la sedes de Bogotá, Medellín y Manizales de la Universidad Nacional de Colombia. La idea de la propuesta surge como paso natural en el desarrollo del área de ingeniería industrial y de ingeniería administrativa de la Universidad en sus 30 años de historia, además fundamenta que Colciencias en sus bases de datos afirma que existen 4818 grupos registrados en Diciembre de 2007, de los cuales 45 Grupos de Investigación están relacionados con la ingeniería industrial. De acuerdo con las líneas de investigación declaradas por los 45 grupos de investigación en esta ingeniería, las temáticas más trabajadas son: competitividad, logística, producción, calidad y biomecánica. En base a esta información, la Universidad Nacional de Colombia estableció tres líneas de investigación que de alguna manera se hallan relacionadas con los resultados evidenciados y que permiten la creación del programa de doctorado, las cuales son las siguientes:

Métodos y modelos de optimización y estadística en ingeniería industrial y administrativa.

Sistema y gestión de la tecnología, la información, el conocimiento y la innovación tecnológica en la industria y las organizaciones.

Producción, productividad, eco-competitividad y calidad integral6. El presente trabajo de grado difiere en las investigaciones previas realizadas en que en este se busca resumir y analizar los trabajos de grados desarrollados por los estudiantes del Programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena, mientras que las investigaciones previas en su mayoría se halla enfocadas en el ámbito de la ingeniería industrial,

5 VELÁSQUEZ R, MARTÍNEZ G. Conceptos y raes en investigación formativa sobre los proyectos

de grado en Ingeniería Industrial en la Universidad Libre de Bogotá [en línea]. [Consultado el día 03 de Junio de 2013]. Disponible en:< http://www.revistaavances.co/objects/docs/Avances.../a11_art6_raes_libre.pdf>. 6 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. Propuesta de creación y apertura del programa

doctorado en ingeniería: industria y organizaciones [en línea].Consultado el día 07 de junio de 2013. Disponible en: http://www.ing.unal.edu.co/admfac/iei/propuesta_doctorado.html.

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administración y educación, además que el presente proyecto toma los trabajo de grado desarrollados en un intervalo de tiempo más amplio, por ende, aborda mayores tendencias y temas. 2.2 MARCO TEÓRICO En la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena existen cuatro modalidades de presentación de trabajos de grado para los estudiantes de los diversos programas que están en la misma. La primera modalidad se refiere a los diplomados de profundización como manera de trabajo de grado, la segunda es la creación de una empresa tendiente al perfil profesional de la carrera a la que se pertenezca, la tercera modalidad radica en la realización de pasantías de investigación y por último se encuentra desarrollo de un proyecto de investigación, por medio de esta modalidad los estudiantes tienen la oportunidad de desarrollar su perfil como investigadores y le proporcionan a la Universidad la oportunidad de desenvolverse y desarrollarse en el ámbito de la investigación generando así grandes beneficios, para este caso en el programa de ingeniería química. La manera de desarrollar el trabajo de grado consiste en la investigación constante de los estudiantes en su tema de investigación, por lo general el número de estudiantes por proyecto de grado es dos, estos a su vez se hallan acompañados y guiados por un tutor que le es asignado dependiendo del tema que estén desarrollando. El trabajo de grado comienza con la presentación de una propuesta, luego un anteproyecto, posterior a ello el proyecto, el trabajo de campo y el trabajo final, el cual debe ser sustentado ante un jurado evaluador. En lo que respecta a la Ingeniería Química, se puede establecer que ésta es una carrera que presenta diversos campos de acción así como también de investigación, de ahí que es importante fomentar este ámbito en la carrera y establecer a su vez cuáles fueron los inicios de la misma para proveer de innovación y optimización los procesos existentes. Los cimientos de la Ingeniería Química aparecen con el nacimiento de la industria química y la primera revolución industrial que se llevó a cabo a finales del siglo XVIII en la Gran Bretaña. La industria química fue un componente importante de esa revolución industrial que ha sido generalmente descrita como la mecanización de los sistemas de producción orientados a la manufactura de mercancías de uso final. A finales del siglo XIX la estructura de la industria química sufrió modificaciones significativas a raíz de las innovaciones introducidas en la producción de álcali y cloro, y particularmente, por los nuevos desarrollos en su sector más dinámico, los colorantes. El campo de los colorantes experimentó rápidamente cambios

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tecnológicos gracias a la aplicación de la teoría química, convirtiéndose este sector en el embrión de la industria química moderna. La industria alemana fue la gran innovadora, no solo en el campo de los colorantes sino también en la química inorgánica; BASF, por ejemplo fue la pionera en el uso del proceso de contacto para la producción de ácido sulfúrico y la que desarrollo el proceso Haber-Bosch para la síntesis de amoníaco por la combinación directa de nitrógeno e hidrogeno. Las revoluciones industriales desencadenadas alrededor del motor de combustión interna, tercera revolución industrial, y de la línea de ensamble y la petroquímica para la producción masiva de combustibles y materiales sintéticos, fibras y plásticos, cuarta revolución industrial, generaron retos y oportunidades para el desarrollo de la Ingeniería Química que se conoce hoy. La Ingeniería Química no nace como una curiosidad de científicos para explicar fenómenos o procesos naturales desvinculados de la producción industrial, sino que surge a comienzos del siglo XX en la urgencia de un conocimiento necesario para racionalizar la producción de sustancias químicas y materiales y como un reconocimiento de la ausencia, en la química industrial y en la Ingeniería Mecánica, de un patrón de análisis y solución de ciertos problemas tecnológicos de las industrias de procesos químicos. Como disciplina la Ingeniería Química de hoy está estructurada alrededor de dos paradigmas esenciales, que se han sucedido históricamente como etapas de evolución y estructuración de un sistema de conocimientos sobre fenómenos y procesos vinculados a la elaboración de sustancias y materiales mediante cambios químicos y/o cambios en las propiedades físicas de la materia7. A lo largo de este siglo diferentes organismos y profesionales relacionados con la Ingeniería Química han tratado de condensar en una definición su objeto y contenido. Estableciendo un concepto de manera general, se puede determinar que la Ingeniería Química tiene por objetivo final la transformación de materias primas en productos útiles mediante la aplicación de procesos de tipo físico y químico con ganancia económica.8 La universidad de San Buenaventura presenta como objetivo principal del programa de Ingeniería Química, formar profesionales idóneos en el diseño, manejo y control de las operaciones en la industria de los procesos químicos, mediante la aplicación de tecnologías con clara fundamentación científica, ética y

7 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA. Documento rector [en línea]. [Consultado el 07 de Junio de

2013]. Disponible en: <http://ingenieria.udea.edu.co/comites/curriculo/transformacioncurricular/macrodise%F1os/Ingenier%EDa%20Qu%EDmica.pdf>. 8 UNIVERSIDAD DE CASTILLA, LA MANCHA. La Ingeniería Química como campo de

conocimiento. [Consultado el 08 de Junio de 2013]. Disponible en: <http://www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/fund_quimicos/Tema_1.pdf >.

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ecológica, basadas en estándares de calidad nacional e internacional, considerando que el Ingeniero Químico Bonaventuriano será capaz de diseñar, planear, organizar, dirigir, aplicar, controlar y evaluar procesos químicos en general; comprometido con el desarrollo socioeconómico de la región, utilizando como fundamentos los principios, conceptos y técnicas de las ciencias básicas, humanísticas y administrativas. Será un profesional capacitado para resolver problemas, aplicando para ello procedimientos teóricos, prácticos y experimentales asistidos por herramientas con tecnología de punta (software especializado, simuladores, etc.)9. Por su parte, la palabra epistemología proviene del griego episteme, ‘conocimiento’ y logos, ‘teoría’. A esta se le atribuyen diversos significados desde el punto de vista filosófico. Según Piaget, es el estudio de los pasajes de los estados de menor conocimiento a los estados de un mayor conocimiento; para Ceberio y Watzlawick el término epistemología deriva del griego episteme que significa conocimiento, y es una rama de la filosofía que se ocupa de todos los elementos que procuran la adquisición de conocimiento e investiga los fundamentos, métodos, límites y validez del mismo; y para otros autores la epistemología es aquella parte de la ciencia que tiene como objeto hacer un recorrido por la historia del sujeto respecto a la construcción del conocimiento científico; es decir, la forma cómo éste ha objetivado, especializado y otorgado un status de cientificidad del mismo, pero a su vez el reconocimiento que goza este tipo de conocimiento por parte de la comunidad científica10. En términos generales, se puede establecer que la epistemología es la doctrina de los fundamentos y métodos del conocimiento científico11. La epistemología le ofrece al investigador una instrumentación que permite ver de manera objetiva y critica la realidad y todo lo que en ella ocurre, con la finalidad de poder dar solución y/o mitigar los problemas que en ella ocurren12. Un paradigma de investigación se refiere a las diversas modalidades investigativas existentes las cuales están fundamentadas, sustentadas y respaldadas por concepciones y vertientes filosóficas. Esto quiere decir que en la humanidad existen muchos paradigmas de investigación los cuales pertenecen a grupos de

9 UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA. Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño:

Programa de Ingeniería Química [en línea]. [Consultado el 08 de Junio de 2013]. Disponible en: <http://ingenieria.usbcartagena.edu.co/programas/pregrado/ingenieria-quimica/generalidades>. 10

JARAMILLO, Luis. ¿Qué es epistemología? Mi mirar epistemológico y el progreso de la ciencia [en línea]. [Consultado el 09 de febrero de 2013]. Disponible en: <http://redalyc.uaemex.mx/pdf/101/10101802>. pdf. 11

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CERDA, Hugo. Los elementos de la investigación como reconocerlos, diseñarlos y construirlos: perfil teórico y epistemológico de la investigación científica. Editorial el búho. p. 19-44

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investigación determinados y dependiendo de la ideología de cada uno de estos, será fundamentado el paradigma de investigación, cabe destacar que en muchos casos estos paradigmas no son propios de una única escuela filosófica sino que ciertas veces se nutren de elementos conceptuales provenientes de diferentes corrientes. De manera general, un paradigma significa una cosmovisión del mundo compartida por una comunidad científica; un modelo para situarse en la realidad, interpretarla y darle solución a los problemas que en ella se presenta13. Una línea de investigación se define como un eje temático mono o interdisciplinario en el que confluyen actividades de investigación realizadas por uno o más grupos de investigación que tengan resultados visibles en su producción académica y en la formación de recursos humanos mediante el desarrollo de trabajos finales o tesis14. El programa de ingeniería química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena cuenta con tres líneas de investigación, cada una de esta está enfocada a ejes temáticos específicos. Entre estas líneas de investigación se encuentran: bioprocesos y medio ambiente, procesos agroindustriales e ingeniería de procesos. De acuerdo con el compromiso de la Educación Superior en materia de formación de las personas cuyo desempeño se encuentra ligado a la solución de problemas básicos de la sociedad, es necesario emplear estrategias conducentes a estimular el pensamiento creativo, el espíritu observador, reflexivo y crítico, así como la visión multidimensional e interdisciplinaria asociada al enfoque sistemático y la formación de valores. Por esa razón, debe reducirse sensiblemente el componente metodológico centrado en la exposición magistral, expresión de protagonismo docente, y a cambio estimular la participación activa, calificada y permanente de los estudiantes en su proceso de formación. Alternativas tales como seminarios, jornadas técnicas y conferencias que favorezcan el uso del lenguaje e impulsen los alcances de la comunicación oral y escrita, sesiones de trabajo en salas de cómputo y estímulo a la conformación de grupos de estudio a partir de los cuales sea posible consolidar equipos de investigación; son formas metodológicas que deben ser propuestas, exploradas, evaluadas y adecuadas para la formación de ingenieros. Es fundamental establecer desde la fase más temprana posible de la formación una política seria y sostenida de estímulo y fomento a la producción de material escrito por parte de docentes, estudiantes e investigadores. La publicación de notas de clase, guías de trabajo, manuales de laboratorio, resultados e informes de investigación, proyectos de clase y trabajos de grado, entre otros, resulta un singular indicativo de vitalidad, productividad y actualización de los programas. De igual manera, las perspectivas

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Ibíd., p. 27-40 14

SUING A. Definición de las líneas de investigación: Compilación para insumo del CITTES de Comunicación de la UTPL [en línea]. [Consultado el 09 de febrero de 2013]. Disponible en: <http://abelsuing.files.wordpress.com/.../que-es-una-linea-de-investigacion.doc >

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de formación deben incluir la posibilidad real de desempeño en el sector productivo, mediante pasantías, prácticas industriales, entrenamiento dirigido, extensión social o consultoría comunitaria15. Por lo anterior, el programa de Ingeniería Química de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena debe conocer de manera clara el estado en el que se encuentra el desarrollo de investigaciones de trabajos de grado por parte de los estudiantes de la institución, para tratar de eliminar las falencias existentes y abordar los nuevos retos en el campo de la ingeniería. 2.3 MARCO LEGAL Para garantizar la viabilidad del presente proyecto, este debe ir acorde a los requisitos normativos y legales que rigen actualmente y que además estén relacionados con la temática del proyecto. La Ley 30 de 1992, por la cual se organiza el servició público de la Educación superior, define como universidades a aquellas instituciones que “acrediten su desempeño con criterio de universalidad en las siguientes actividades: La investigación científica o tecnológica; la formación académica en profesiones o disciplinas y la producción, desarrollo y transmisión del conocimiento y de la cultura universal y nacional. Asimismo, plantea como objetivos de la educación superior la creación, el desarrollo y la transmisión del conocimiento en todas sus formas y expresiones y, promover su utilización en todos los campos para solucionar las necesidades del país, para aportar al desarrollo científico, cultural, económico, político y ético a nivel nacional y regional. En esta perspectiva, la Ley 1286 de 2009 plantea la necesidad de fortalecer la incidencia del Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología en el entorno social y económico, regional e internacional, para desarrollar los sectores productivo, económico, social y ambiental de Colombia, a través de la formación de ciudadanos integrales, creativos, críticos, proactivos e innovadores, capaces de tomar decisiones trascendentales que promuevan el emprendimiento y la creación de empresas y que influya constructivamente en el desarrollo económico, cultural y social (Art 2 numeral 6). Para lo cual plantea la necesidad de crear una cultura basada en la generación, la apropiación y la divulgación de conocimiento, y la investigación científica, la innovación y el aprendizaje permanente, y gestionar la alianza entre la Universidad, el estado, la empresa y la sociedad civil en función de

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CAÑÓN J. La Ingeniería y el compromiso permanente con el desarrollo. Universidad Nacional De Colombia. pág. 45, 46

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desarrollar conjuntamente la CTI en los sectores estratégicos para el desarrollo económico, social y cultural. 2.4 MARCO CONCEPTUAL ABSTRACTS: Americanismo que traduce resumen. ANÁLISIS: Examen de una cosa mediante la separación de sus partes o componentes. DISEÑO: Descripción o bosquejo de alguna cosa. DOCUMENTO: Diploma, carta, relación u otro escrito que ilustra acerca de algún hecho, principalmente de los históricos. ENFOQUE: Acción y efecto de dirigir la atención hacia un asunto o problema para su estudio y solución. INVESTIGACIÓN: La que tiene por fin ampliar el conocimiento científico, sin perseguir, en principio, ninguna aplicación práctica. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN: Puede definirse como un núcleo estable de investigación, que desde lo teórico-práctico, enmarca proyectos en una misma dirección temática. METODOLOGÍA: Estudio de los métodos que se siguen en una investigación, un conocimiento o una interpretación. MODALIDAD: Modo de ser o de manifestarse algo. PARADIGMA: Conjunto de teorías técnicas, normas metodológicas, ideas filosóficas, etc., que dominan el seno de una comunidad científica. PROYECTO: Planificación que consiste en un conjunto de actividades que se encuentran interrelacionadas y coordinadas. RESUMEN: Exposición abreviada de un tema o materia, realizada tanto de manera oral como escrita. TEMA DE INVESTIGACIÓN: Un tema de investigación se puede considerar como un factor susceptible de investigación, el cual es seleccionado del área temática. Con éste se reduce y delimita aún más el campo general de investigación. TESIS: disertación escrita que se presenta a la facultad de una universidad con el objetivo de acceder a un título correspondiente.

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3. DISEÑO METODOLÓGICO

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN La presente investigación es de carácter descriptivo y longitudinal puesto que comprende una caracterización de los trabajos de grado del programa de Ingeniería Química de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena, dentro de un período de tiempo comprendido entre los años 2004 y 2012. Para esto fue necesario analizar y describir las tendencias que han seguido los trabajos de grado realizados en el periodo delimitado, además de presentar porcentajes de datos estadísticos que permitan visualizar el grado de investigaciones afines a un tema específico en este periodo. Las investigaciones descriptivas son estudios observacionales, en los cuales no se interviene o manipula el factor de estudio, es decir se observa lo que ocurre con el fenómeno en estudio en condiciones naturales, en la realidad16. Además, se utiliza el método analítico en la medida que es un camino para llegar a un resultado mediante la descomposición de un fenómeno en sus elementos constitutivos17. Las investigaciones longitudinales permiten analizar cambios a través del tiempo entre determinadas variables o en las relaciones entre estas. En estis estudios se recolectan datos a través del tiempo en puntos o periodos especifados para hcer inferencias respecto al cambio, sus determinantes y consecuencias.18 3.2 ENFOQUE ADOPTADO Para esta investigación se tiene dos enfoques, el primero es cualitativo y se ubica en la primera etapa de la investigación puesto que ésta se basa en la recolección de información o datos sin medición numérica para establecer sus descripciones y observaciones, posee una interpretación contextual, preguntas y recolección de

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García Salinero Julia. Estudios descriptivos. Nure investigación. [en línea]. Consultado el día 5 de junio de 2013. Disponible en: <http://webpersonal.uma.es/~jmpaez/websci/BLOQUEIII/DocbIII/Estudios%20descriptivos.pdf>. 17

ECHAVARRIAGA, Juan Diego. Nómadas, revista crítica de ciencias sociales y jurídicas: El método analítico como método natural. [en línea].25 (2010.1). <http://pendientedemigracion.ucm.es/info/nomadas/25/juandiegolopera.pdf>. [citado el 5 de junio de 2013]. 18

UNIVERSIDAD DEL CAUCA. Capitulo 7: Diseños no experimentales de investigación. [en línea]. Consultado el día 23 de enero de 2015. Disponible en: <http://www.prometeo.unicauca.edu.co/manzamb/Metodolog%C3%ADa%20de%20la%20Investigaci%C3%B3n/Archivos/Libro/Documentos%20pdf/CAPITULO%207.pdf>.

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datos.19 Por su parte, el segundo enfoque es mixto y se halla en la etapa de análisis estadístico y caracterización de manera que es un proceso que recolecta, analiza y vincula datos cuantitativos y cualitativos en un mismo estudio o una serie de investigaciones para responder a un planteamiento, la ventaja radica en que muestran unos resultados de confianza en dicha investigación20. 3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN La investigación es de un diseño no experimental, se debe cuando el investigador e limita a observar los acontecimientos sin intervenir en los mismo, es decir, es una investigación donde no se hace variar las variables independientes, se realiza una observación los fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después analizarlos21. 3.4 UNIDES DE ANÁLISIS Las unidades de análisis la constituyen una cantidad máxima de 103 trabajos de grado presentados en el programa de Ingeniería Química de la Universidad De San Buenaventura, seccional Cartagena, durante el periodo comprendido entre los años 2004 y 2012, para optar al título profesional en ese programa. 3.5 TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN 3.5.1 Fuentes primarias Revisión de los trabajos de grados trabajados en el periodo del 2004 hasta el 2012, del Programa de Ingeniería Química, de la Universidad de San Buenaventura, Seccional Cartagena. Esta recolección se hizo a nivel de campo tomando las evidencias digitales que se tienen en la Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño de la Universidad en el programa de Ingeniería

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ANÓNIMO. Blog: metodología de la investigación. Enfoque cualitativo y cuantitativo. [en línea]. <http://metodologiadelainvestigacion.lacoctelera.net/post/2010/05/20/enfoque-cuantitativo-y-cualitativo>. [citado el 5 de junio de 2013]. 20 RIKMON. Blog: Seminario teórico de comunicación educativa I. Enfoque mixto. [en línea]. <http://adragalramon.blogspot.com/2008/10/enfoque-mixto.html>. [citado el 8 de junio de 2013]. 21 SAMPIERI. Metodología de la investigación: Diseños no experimentales. [en línea]. <http://es.scribd.com/doc/8447431/Sampieri-Metodologia-Inv-Cap-7-Disenos-No-Experimentales>. [citado el 9 de junio de 2013].

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Química, seleccionando y analizando los trabajos de grado desarrollados en los periodos establecidos, para la posterior realización de los resúmenes analíticos de los mismos. 3.5.2 Fuentes secundarias Revistas de Ingeniería Química, manuales para la presentación de proyectos, informes de Internet, libros de estadística, Microsoft Excel. 3.6 VARIABLES

Tipos, diseños y enfoques de investigación adoptados. Características de los resultados de los trabajos de grado. Sistematicidad metodológica de los trabajos de grado. Características de los marcos de referencia. Paradigmas de la Ingeniería Química. Líneas de investigación y campos de interés orientadores. Modalidad de trabajo. Utilidad o uso de los trabajos de grado.

3.7 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Básicamente el criterio utilizado para hacer los resúmenes de los trabajos de grado son fueron los parámetros indicados por el director del presente estudio quien esquematizó, basado en una normatividad estándar internacional de presentación de artículos de investigación APA, los contenidos de los abstracts y las partes principales de cada una de los trabajos de grado estudiados como lo son sus resultados, conclusiones y recomendaciones más importantes además del planteamiento y desarrollo metodológico del problema, que sirven como fuente principal para el desarrollo y análisis de los mismos consignados en este proyecto. Una vez recopilada toda la información el informe final de cada trabajo de grado tiene una aproximación máxima de tres hojas para el abstracts, la primera de ellas contiene: el título y año de publicación, el nombre de sus autores, el de su director y el resumen de dicha tesis tanto en el idioma español como inglés, con no más de 150 palabras, acompañadas de sus palabras claves. La segunda hoja muestra una breve introducción del trabajo de grado, los métodos y materiales usados por los autores y sus principales resultados, y en la tercera hoja se plasman las conclusiones y recomendaciones más importantes, además de la bibliografía utilizada en cada proyecto. Se presentan tablas de valores donde se muestran cuáles son las líneas de investigación, las áreas y temas que se han trabajado con mayor frecuencia y además la proyección de los futuros trabajos de grado hacia los paradigmas de la Ingeniería Química. El trabajo es presentado en medio magnético e impreso para mayor acceso a la información. Por último, indican las

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conclusiones y recomendaciones más pertinentes para orientar las futuras investigaciones. Por su parte, para realizar el análisis de las tedencias, líneas de investigación y metodologías más adoptadas se utilizó el software Microsoft Excel en el cual se introdujeron los datos de frecuencia de cada ámbito y se realizaron los cálculos respectivos, las tablas y gráficas ilustrativas de los resultados obtenidos.

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4. RESULTADOS

4.1 RESUMEN DE LOS TRABAJOS DE GRADO ESTUDIADOS A continuación se presentan los resúmenes de los 103 trabajos de grado desarrollados por los estudiantes del programa de ingeniería química, en la Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y diseño de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena durante el periodo comprendido entre los años 2004 a 2012, como una herramienta creada para los estudiantes que necesiten información respecto a un tema de investigación especifico o utilizarlos como antecedentes de una investigación que se encentren desarrollando. En cada abstract se muestra de manera resumida los trabajos de grado desarrollados en los años antes mencionados, los cuales están constituidos por una introducción, información metodológica, los resultados de la investigación, conclusiones, recomendaciones y las referencias bibliográficas. Es importante destacar que se mostrarán los resultados teniendo en cada línea de investigación y los campos de interés de las mismas que hayan sido desarrollados en las investigaciones, además, incluyendo el tipo de enfoque y diseño. Lo anterior, se realizó de manera estadística y porcentual para conocer el estado de las investigaciones de la Universidad de San Buenaventura, seccional Cartagena. Los resúmenes están establecidos en orden cronológico ascendente.

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DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE BICARBONATO DE SODIO A PARTIR DE CO2 RESIDUAL

DE ABOCOL – CARTAGENA

AUTORES: MARIO ALBERTO HERNÁNDEZ FLÓREZ Y ANTONIO JOSÉ LUGO MAJUL DIRECTOR: ROBERTO GARZÓN (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 La presente investigación de tipo investigativa y experimental, presenta los parámetros de operación requeridos para la producción de bicarbonato de sodio a partir de CO2 residual obtenido de la fabricación de amoniaco en la empresa Abocol-Cartagena, que cumpla con los requisitos técnicos exigidos por el mercado. Se realizaron pruebas de laboratorio en las que se variaron la concentración de bicarbonato de sodio en la solución, los flujos de gas y líquido, la temperatura de la reacción con la intención de hallar intervalos o rangos de operación en los cuales la calidad y producción del bicarbonato sean las mejores y estén acordes a los requerimientos del mercado.

ABSTRACT

The present research of experimental and investigative type, presents the operating parameters required for the production of sodium bicarbonate from residual CO2 coming from the production of ammonia in the company Abocol-Cartagena, that meets the technical requirements of the market. Were performed laboratory testing in which the sodium bicarbonate concentration in solution, the flow of gas and liquid, the reaction temperature is varied with the intention of to find intervals or ranges of operation in which the quality and production of bicarbonate are the best and are in line with market requirements. Palabras claves: bicarbonato de sodio, torre de carbonatación, amoniaco, CO2 residual.

INTRODUCCIÓN

Actualmente en Colombia el bicarbonato de sodio al igual que gran cantidad de productos manufacturados industrialmente son importados, también se conoce que el porcentaje de desempleo en Colombia es del 18%; esto hace necesario la creación de plantas industriales que solventen el mercado de productos industriales y mejorar la calidad de vida disminuyendo el desempleo. El reactor de carbonatación es un equipo en el que se realiza la transformación de materias primas en productos, haciéndolo la parte más importante de una planta productora de bicarbonato de sodio. Para el desarrollo de esta investigación se indican inicialmente estudios previos de la relación de variables y el equilibrio del problema a tratar así como los cálculos requeridos para diseñar una torre de platos perforados. Además, se presentan los parámetros y criterios utilizados para el diseño de una torre de carbonatación, su posterior diseño y los resultados obtenidos en las experimentaciones. La investigación se finaliza estableciendo recomendaciones y conclusiones respecto a lo realizado y los parámetros de operación escogidos con 3 fichas técnicas del equipo.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El trabajo se desarrolló mediante una investigación experimental y cuantitativa en la que se realizaron corridas de laboratorio variando la concentración de carbonato de sodio, la temperatura de reacción, los flujos de gas y líquido, con la finalidad de encontrar rangos de operación en los cuales la producción y la calidad del bicarbonato de sodio sean las mejores y acordes con los requerimientos del mercado y de esta manera escoger los parámetros operacionales adecuados. RESULTADOS El nivel de pureza del cristal obtenido en la corrida 10 en al absorbedor supera el 98.5% en peso, lo que indica que el bicarbonato de sodio producido a partir del CO2 residual de Aboco-Cartagena tiene características fisicoquímicas que los hacen competitivo en el mercado. El tamaño de partículas obtenido en el laboratorio es más grande que el bicarbonato de sodio de grado técnico que hay en el mercado y es un gran ventaja puesto que se prefieren partículas más grandes porque que estas son más fáciles de lavar, filtrar y secar; los mejores cristales se obtuvieron a una concentración de carbonato de sodio entre 2.2-2.5N y aun rango de temperatura de 22-25ºC, con los cuales se determinó una velocidad de reacción que lleva 30 minutos para desarrollarse en su totalidad. Los parámetros que fueron escogidos a partir de las corridas realizadas son: un rango de concentración de 1-1.25M de carbonato de sodio, una temperatura promedio de 30ºC y una relación Ls/Gs en un rango de 250 a 300. Además se estableció que la eficiencia de los paltos de absorción de CO2 incrementa con la presencia de carbonato de sodio en el agua para Ls/Gs menores de 450.

CONCLUSIONES

Fue factible la construcción del equipo de carbonatación debido a la disponibilidad de los materiales escogidos para su fabricación y facilidad para trabajarlos. Se validó el modelo matemático mediante la puesta en marcha de la planta piloto, puesto que no hubo arrastre de la solución, goteo, inversión de fase, formación de espuma e inundación. Se logró precipitar el bicarbonato de sodio en las pruebas de planta piloto pero los análisis fisicoquímicos que se le realizaron al cristal, demostraron que aunque posee un alto nivel de pureza, no alcanza a cumplir con los requisitos de calidad exigidos por el mercado. Además, se presenta que Si es posible producir bicarbonato de sodio que tenga cabida en el mercado a partir del CO2 residual proveniente de la fabricación de amoniaco en la empresa ABOCOL Cartagena con los suministros disponibles en la ciudad de Cartagena.

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RECOMENDACIONES Para asegurar la continuidad y confiabilidad en la calidad de este producto, se deben emplear instrumentos de medición confiables y precisos además de instrumentos de control automático que sean útiles para trabajar de manera continua durante largos periodos de tiempo manteniendo todos los parámetros de operación constantes. Lo cual permitiría observar en la práctica que tan bueno es este diseño desde el punto de vista de operabilidad. Se recomienda tener disponible una fuente de CO2 en otro sitio de la planta de Abocol en donde imperen mejores condiciones ambientales o disponer de personal calificado para trabajar en turnos de 2 horas. Para hacer factible la producción de carbonato de sodio a largo plazo se debe tener un proveedor que suministre un Carbonato de Sodio de forma continua y de calidad óptima. Como estudio posterior se recomienda, la determinación de la rentabilidad económica de la generación de empleo que produciría el montaje de una planta productora de bicarbonato de sodio a partir del CO2 disponible en la empresa Abocol-Cartagena. REFERENCIAS

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DISEÑO DE UN REACTOR DE LECHO FIJO PARA LA OBTENCIÓN DE GASES DE SÍNTESIS (CO Y H2) A PARTIR DEL METANO

AUTORES: LUDWIN BENÍTEZ PÁJARO Y MALCON CASTRO SERRANO

DIRECTOR: CARLOS CASTELLAR GUTIÉRREZ (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se desarrolló el diseño de un reactor catalítico de lecho fijo en estado estacionario para la producción de gases de síntesis a partir de metano, utilizando el modelo matemático seudo-homogéneo solucionado a través del método numérico de Runge – Kutta Hill con el que se determinaron los parámetros operacionales del reactor. Los resultados de la investigación indican la sensibilidad del catalizador utilizado ante los cambios de temperatura en la entrada del reactor sobre diferentes tipos de operación, lo que indica una desactivación del catalizador ocasionando pérdida en la producción de los gases de síntesis. Además se obtuvo que el proyecto es viable puesto que presenta bajos costos de materia prima, bajo impacto ambiental así como los parámetros obtenidos, los cuales cumplen con las características propias de un reactor catalítico para la producción de energía renovable y las condiciones ideales de operación para el posterior montaje.

ABSTRACT

The design of a catalytic fixed-bed reactor at steady state for the production of synthesis gas from methane was developed using the pseudo-homogeneous mathematical model solved by the numerical method of Runge - Kutta Hill, which determined the operational parameters of the reactor. The research results indicate the sensitivity of the catalyst used to changes in temperature at the inlet of the reactor for different types of operation, indicating deactivation of the catalyst causing loss of production of synthesis gases. In addition it was found that the project is viable because it has low raw material costs, low environmental impact and the parameters obtained, meet the characteristics of a catalytic reactor for the production of renewable energy and the ideal operating conditions for features retrofitting. Palabras claves: metano, reactor catalítico, gases de síntesis, catalizador.

INTRODUCCIÓN El gas natural se ha convertido rápidamente en la fuente más importante de hidrocarburos y jugará un papel muy importante dentro del contexto energético mundial. Debido a la polución causada por el petróleo y el diesel convencional se han generado una serie de iniciativas que pretenden disminuir el impacto ambiental de estos combustibles. Dentro de los objetivos de este trabajo, se encuentra mostrar un modelo matemático (Modelo seudohomogeneo) para el diseño de un reactor catalítico de lecho fijo en el cual se obtendrán gases de síntesis a partir del metano, con la finalidad de proporcionar un valor adicional al gas natural, convirtiéndolo en un producto de bajo impacto ambiental. Inicialmente se muestran conceptos de la información suministrada para interpretar los resultados obtenidos, a través de las propiedades fisicoquímicas de los gases (Materia prima y producto) y formas de obtención; seguido de la teoría de reactores y catálisis, después se plantearon los modelos matemáticos, la cinética y

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termodinámica de la reacción catalítica y se concluye con las recomendaciones y conclusiones para así valorar los resultados que se obtuvieron. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Este trabajo se desarrolló en base a una investigación de tipo explicativa y con un enfoque cuantitativo. Se diseñó un reactor catalítico de lecho fijo basado en los datos cinéticos encontrados en la bibliografía, utilizando como materia prima metano con oxígeno y como catalizador rutenio soportado en óxido de titanio. Para el análisis de los resultados fue necesario utilizar las ecuaciones básicas de diseño y los conceptos de balance de materia y energía y los cálculos se realizaron con el método Runge – Kutta en Excel). RESULTADOS La comparación de los diferentes procesos existentes permite concluir que la oxidación parcial catalítica del metano es la tecnología más económica para la obtención del gas de síntesis con las condiciones requeridas para la producción de combustibles líquidos. El uso del aire en lugar de oxigeno favorece los costos de inversión y operación en esta oxidación. Los parámetros de diseño obtenidos se muestran en la tabla 1. Tabla 1. Parámetros operacionales del reactor catalítico.

Parámetros de Diseño Símbolos Valores

Altura del Lecho L 0.4217 cm

Masa del Catalizador W 1.5 gr.

Relación de longitud/ Diámetro L/D 0.25

Diámetro Interno del Reactor D 1.7 cm

Temperatura de Entrada T 700 ªC

Presión parcial del Oxigeno PO2 2.7 Kp

Presión parcial del Metano PCH4 33.66 Kp

Presión parcial del Nitrógeno PN2 64.63 Kp

Tiempo espacial W/F = 1667.39 gr. Seg. / mol

Caudal de la Mezcla QCH4-O2 107.93 L/h

Caudal del Nitrógeno QN2 662.4 L/h

Conversión del Metano X 0.7016

CONCLUSIONES Las condiciones mostraron que a mayor temperatura, el catalizador es más activo, pero a menores temperaturas, se da una mayor selectividad de los gases de

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síntesis, por tal motivo se trabajó a temperatura de 700°C. Las correlaciones empleadas en el modelamiento para evaluar los parámetros de diseño en el reactor son confiables, los parámetros de diseño obtenidos en este proyecto, cumplen con las características propias de un reactor catalítico de laboratorio, que puede ser usado para la producción de gases de síntesis, además es un proyecto viable por el bajo costo de la materia prima (Gas natural), así, como el menor impacto ambiental que es te produce en comparación a otras fuentes energéticas (petróleo y carbón). RECOMENDACIONES Se recomendó que para estudios posteriores en el reactor catalítico de lecho fijo para la producción de gases de síntesis, se lleve a cabo la realización de una evaluación económica que implique un estudio de costos de materia prima, accesorios, catalizador y montaje de equipos, que puede servir de punto de partida para la ejecución de un proyecto de grado en la Universidad de San Buenaventura. REFERENCIAS MÁRQUEZ, L. (1995). Los Biocombustibles: Limitaciones y Perspectivas. Seminario de Energía sobre Biomasa y residuos. IDEA, p. 325. IOANNIDES THEOPHILOS. Dep. of Chemical Engineering, University of Patras, G-R 26500 Patras, Greece, American Institute of Chemical Engineers, p. 1260, 2000. GARCÍA, Fernando. Química y Ciencias Naturales. Set Estudiantil Larousse, p. 70. GRUBITSCH, Heribert. Química Inorgánica Experimental., Ed. Aguilar S.A., Madrid, p. 259-266. (1959). RESTREPO, Fabio. Hola Química, p. 178 RAMIREZ OROZCO Juan, Tesis de Oxidación Parcial de Metano con Aire a gas de Síntesis, p. 116. ARMOR, J.N. Application catalysis, p. 159-1769. TINDALL, B.M., KANE, L. B.M. Hidrocabon Process., p. 74-75. 1995. BALACHANDRAN, U. AMER. CHEMICAL SOCY DIV. Fuel Chemical Prepints, p. 42, 591. 1997. PEÑA, M.A. Application Catálysis, p. 144. 1996.

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DISEÑO DE UN MODELO DE DATOS RELACIONAL PARA EL CONTROL AVANZADO DE LOS SISTEMAS DE MEZCLAS DE LA REFINERÍA DE

CARTAGENA

AUTORES: CRISTIAN DAVID MARTÍNEZ SOTO Y GUSTAVO ESPITIA MELÉNDEZ DIRECTOR: JAIME ARCILA Y ERNESTO NARANJO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 La presente investigación de desarrolló por medio de un enfoque cualitativo. Se realizó un modelo de datos relacional que cumple con los requerimientos planteados en el mismo y que a su vez es una herramienta de manejo de información flexible ante cambios operacionales que puedan presentarse en los sistemas de mezclas de la refinería de Cartagena de Indias.

ABSTRACT

This research developed through a qualitative approach. Relational data model that meets the requirements set in the same and that in turn is a flexible management tool information to operational changes that may occur in systems mixtures of Cartagena refinery was performed. Palabras claves: CAM, BDR, base de datos.

INTRODUCCIÓN El tema “Diseño de un Modelo de Datos Relacional para el Control Avanzado de los sistemas de Mezclas de la Refinería de Cartagena”, se enmarca dentro de un proyecto de la Refinería de Ecopetrol - Cartagena, denominado "Automatización de los sistemas de mezclado", el cual hace parte de un macroproyecto conocido como Plan Maestro de Desarrollo. En la Refinería de Ecopetrol - Cartagena se necesita optimizar los procesos de mezclado, con el fin de obtener productos que cumplan con las especificaciones de calidad requeridas por el mercado nacional e internacional al menor costo posible. Este trabajo de investigación tuvo como finalidad el Diseño de un Modelo de Datos Relacional que proporciona manejo adecuado de la información que necesita el Control Avanzado de Mezclas, para lo cual fue necesario determinar los datos que se requieren al momento de llevar a cabo la optimización de los procesos de mezclado y además se desarrolló un prototipo para evaluar la consistencia y flexibilidad que se obtiene con el desarrollo de este diseño. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El proyecto se enmarcó dentro del método de investigación aplicada presentando un enfoque cualitativo. La información fue obtenida inicialmente mediante consultas, entrevistas y talleres con los operadores e ingenieros que laboran en la Refinería de Cartagena (ECOPETROL) especialmente en el departamento de Proyectos Especiales. En este trabajo se realizó una etapa de Análisis y

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determinación de requerimientos en la cual se recolectó, clasificó y analizó toda la información necesaria para el debido cumplimiento del mismo, bajo el sistema operativo Windows 95. La siguiente etapa realizada fue el Diseño del Modelo de Datos en donde se definieron entidades, atributos y relaciones para desarrollar el Modelo de Datos cumpliendo con los requerimientos determinados en la etapa anterior. La etapa final fue el desarrollo del prototipo de Base de datos que se obtuvo de la etapa anterior; durante esta se trabajó bajo la plataforma Linux Suse versión 7.3, y el Oracle Enterprise 9.01.0.0.

RESULTADOS

Se desarrolló e implementó un prototipo de la base de datos relacional en un equipo, en cual la instalación se realizó a través de la instalación del Sistema Operativo Linux SuSe versión 7.3, la configuración del mismo dentro de la red Master Bus 300 del Cuarto de Control Central de la Refinería de Cartagena, la instalación del Motor del rpm Orarun9i.rpm, la instalación del Motor de Base de Datos Oracle Enterprise 9.0.1.0.0, la ejecución de los Scripts de la Base de Datos y la alimentación de la Base de Datos con datos pertenecientes a los Sistemas de Mezclas de la Refinería de Cartagena.

CONCLUSIONES Durante la realización del modelo de datos relacional quedó claro que la Base de Datos obtenida podrá soportar cambios operacionales que puedan presentarse en los sistemas de mezclado, incluso si estos modifican el funcionamiento de los mismos. Además, el proyecto realizado es una base sólida para continuar con la realización de los demás elementos que conformaran el CAM.

RECOMENDACIONES Se debe escoger un administrador para la BDR, este debe tener como características un conocimiento claro del modelo, un buen manejo del motor Oracle Enterprise 9 i. Es importante que para el funcionamiento óptimo de cualquier Base de datos Oracle se cuente con una gran cantidad de memoria y una buena velocidad de procesamiento. Lo recomendado en este caso es un equipo con cuatro discos duros, con el fin de ubicar los archivos de control en un disco, los archivos de redo en otro, los archivos de datos en otros, y cualquier componente de aplicación en otro. Esto agilizará las consultas, actualizaciones, borrados e inserciones en la Base de datos. Además debe tener un mínimo de memoria de 1 Gigabyte.

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REFERENCIAS A. DE MIGUEL, M. PIATTINI. Concepción y Diseño de Bases de Datos: Ra-Ma. 1993 1057p. BATINI. CERI. NAVATHE. Diseño Conceptual de Bases de Datos: Addison-Wesley. 1994 852 p. B. CAMPDERRICH. Técnicas de Bases de Datos: Editores Técnicos Asociados. 1983 715 p . C.J. DATE. Introducción a los Sistemas de Bases de Datos: Addison-Wesley. 1993 936p. C. MARÉE, G. LEDANT.SQL. Iniciación, Programación y Prácticas Avanzadas: Masson. 1992. 1550 p. COX. KELLY. ORACLE 9i. Manual de Aplicación: McGraw-Hill. 2001 594p. ELSMARI Y NAVATHE. Sistemas de Bases de Datos: Addison-Wesley. 1997 607p. F.H. LOCHOVSKY, TSICHRITZIS. Data Models D.C: Prentice-Hall. 1982 735p. F.R. RUBIO Y M.J. LÓPEZ. "Control adaptativo y robusto": Secretariado de publicaciones, Universidad de Sevilla. 1996 1326p. H.F. KORTH, A. SILBERSCHATZ. Database System Concepts: McGraw-Hill. 1986 1213p. J.D. ULLMAN. Principles of Database Systems Computer: Science Press. 1983 1035p. M. ABBEY, M.J. COREY. ORACLE 8i. Guía de Aprendizaje: McGraw-Hill. 1996 713p. M. MORARI Y E. ZAFIROU. "Robust Process Control": Prentice-Hall. 1990 1055p. MC CABE, WAREN; SMITH, JULIÁN. Operaciones Básicas Ingeniería Química: Editorial Mac Graw Hill. 1981 1122p. RUIZ. LUQUE, I, GÓMEZ-NIETO, M.A. Diseño y uso de Bases de Datos Relacionales: Ra-Ma. 1997 1121 p. SENN. JAMES. Análisis y Diseño de Sistemas de información: 1996 912p.

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PROGRAMA DE CORRELACIONES PARA CALCULAR PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE FLUIDOS PUROS SATURADOS

AUTORES: JESÚS CUESTA BAENA Y ROGERS TORRES LUNA DIRECTOR: NORMANDE ISMAEL CAIAFFA (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se desarrolló un programa de correlaciones para calcular las propiedades termodinámicas de fluidos puros saturados en Visual Basic, el cual permite desarrollar actividades sobre termodinámica, física, química y estequiometria de manera más fácil. Se utilizaron las correlaciones de Pitzer las cuales proporcionan resultados bastante confiables con una exactitud del 3%, cuando se usan con gases polares generan errores entre 5 y 10%, y aumenta cuando se le aplica a gases que se disocian.

ABSTRACT

Mapping program was developed to calculate the thermodynamic properties of pure fluids saturated in Visual Basic, which allows to develop activities on thermodynamics, physics, chemistry and

stoichiometry easier. Pitzer correlations which provide sufficiently reliable results with an accuracy

of 3%, when used with polar gases generated errors between 5 and 10%, and increases when it is applied to dissociate gases were used. Palabras claves: Visual Basic, propiedades termodinámicas, correlaciones empíricas, algoritmo.

INTRODUCCIÓN Es de gran importancia implementar programas académicos utilizando las tecnologías existentes e incentivar a los estudiantes y futuros profesionales hacia la investigación y desarrollo proyectos encaminados a la consecución del objetivo que se tenga. Por lo anterior, se desarrolló un programa para determinar propiedades termodinámicas de sustancias saturadas, para ello se utilizó el lenguaje de programación de Visual Basic, en este se presentan interfaces por medio de las cuales se introducen los datos y seleccionar las unidades en las que se desean obtener las propiedades. Las propiedades calculadas tanto para líquido como para vapor se hicieron en base a ecuaciones de estado dentro de las que se encuentran la entropía, la entalpia, el volumen especifico, la energía interna y la presión de saturación.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada es descriptiva con un enfoque cuantitativo. Para el desarrollo del programa se manejaron 31 compuestos tanto orgánicos como inorgánicos. Se tabularon todas las constantes de cada una de las ecuaciones que utiliza el programa, así como los resultados obtenidos al comparar con los datos reales presentes en la literatura. Se desarrolló un modelo

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matemático el cual se relacionó con el algoritmo matemático utilizado por Visual Basic, el cual utiliza constantes específicas de cada ecuación, para un compuesto específico al que el usuario necesite calcularle sus propiedades. RESULTADOS Se estableció un algoritmo matemático para las ecuaciones de estado y determinar los estados de referencia. Por su parte se realizó un análisis de las propiedades proporcionadas por el programa y las determinadas experimentalmente, para el metano y para el agua, para determinar la exactitud de las correlaciones escogidas. El Metano presenta un comportamiento acorde con las predicciones y restricciones de cada ecuación empleada en el cálculo de propiedades, mientras que el agua que no es un hidrocarburo presenta un comportamiento un poco menos exacto; sin embargo sus datos siguen estando dentro de las predicciones de las ecuaciones empleadas en el programa. Los errores de los datos obtenidos al compararlos con los experimentales, se desvían según las ecuaciones lo estimen: para el volumen de gas el porcentaje de error es de 10.26%, los datos se desvían al acercarse al punto crítico y por encima de una presión reducida de 0.2. Las entalpías de líquido y vapor presentan desviaciones promedio de 7.21 y 3.89, respectivamente, que se traducen en unos pocos Kj de diferencia. CONCLUSIONES La elaboración de un programa para el cálculo de propiedades termodinámicas de fluidos puros, es un proceso que conjuga la utilización de dos herramientas muy importantes para un ingeniero químico como lo son los conocimientos ingenieriles en el ámbito de la termodinámica y la utilización de programas de ordenadores. La base de datos del programa cuenta con propiedades de 31 compuestos a las cuales pueden acceder los usuarios y para los cuales se calculan las propiedades termodinámicas. Por último el software es amigable y puede ser usado con diversas especificaciones para Microsoft Windows las cuales están especificadas en el programa y que permite su fácil instalación. RECOMENDACIONES Para trabajos posteriores se recomienda: extender el trabajo realizado, aumentando el número de sustancias, diseñar un algoritmo matemático que pueda determinar las propiedades de vapor sobrecalentado y líquidos comprimidos de una sustancia pura, así como de mezclas y fluidos sobrecalentados y subenfriados.

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REFERENCIAS BELLO BLANCO, CARLOS ARTURO. Fundamentos de termodinámica del equilibrio. Barranquilla, 1997. p. 21. CENTENO H., Aristobolo. Bases termodinámicas para ingenieros. Ediciones UIS: 1988. p. 56 – 58. CALLEN, H. B.”Thermodynamics”, John Wiley & sons Inc. New York, 1960. C. L. REPRIESTER. Chemical eng. Progr. Symp. Seer. 1,49:1,1953. Fueron publicados con algunas modificaciones para su uso derecho con las unidades S.I. (ºC y Kpa) por D.B. Dady burjor, Chem. Eng. Prog, 74(4):85, April 1978. G.N. ÇLEWIS and M. RANDAU U. Thermodynamics, 2nd ed; revised by K. S. Pitzer and L. Brewer, App.1, Mc Graw Hill, New York. 1961. GMEHLING U. Onken, and W. Aitt, vapor-liquid equilibrium data collection; chemistry data series, vol-1, parts 1-8, Dechema, Frankfort/Main. 1977-1984. H.C. VAN NESS AND M. M. ABBOTT, Classical thermodynamic of none leetrolyte solution: with application to phase equilibria, sec. 5-7, Mc Graw-Hill. New York. 1982. HIRSCHFELDER, J. O; C. F. Curtiss, y R. B. Bid: “Molecular theory of cases and liquids”, John Wiley & sons, Inc; Nueva York. 1954. H. H. RACHFORD Jr, and D. Rice, J. petrol, technol; p.19 and sec. 2, October. 1952. HOUGEN, O. A; K. M. Watson, and R. A. Ragatz, Chemical process principles, Part II, Thermodynamics, 2nd ed; John Wiley & sons, Inc; New York, 1959. 893. HODGMAN, C. D. (ed.) “Handbook of chemistry and physics”, 30a ed; Chemical Rubber publishing co; Cleveland, Ohio, 1948. “INTERNATIONAL CRITICAL TABLES”, McGraw-Hill Book Company, Nueva York, 1963-1930. KEENAN, J. H.; Y F. G. Keyes: “Thermodynamic properties of steam”, John Wiley & sons, Inc; Nueva Cork, 1936. M. M. Abbott, AICHE J; 596, 1973; Adv in chem. Series 183. Am Chem. Soc. Washington D.C; 1979.

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PLAN UNIFICADO DE MANEJO DE EMERGENCIAS TECNOLÓGICAS EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL-CARTAGENA

AUTORES: ANA LUCIA DURAN ESCALANTE Y CARLOS A. ZULUAGA GÓMEZ

DIRECTOR: RAFAEL CONSUEGRA MALDONADO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se elaboró un conjunto de Guías Tácticas y Procedimientos Operativos para un Plan unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal-Cartagena, en base a los diversos eventos que según el análisis de riesgos son los más propensos a ocurrir en la zona. Los

resultados evidencian que la implementación del Plan Unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal –Cartagena mejora las respuestas a las emergencias Tecnológicas en esta zona y que unificar procedimientos de respuesta agilizan y mejoran los mismos.

ABSTRACT

A set of Operating Procedures and Tactics Guide for Unified Emergency Management Technology in the Industrial Zone of Cartagena Mamonal-Plan was developed, based on the various events as risk analysis are most likely to occur in the area. The results show that the implementation of the Consolidated Plan Emergency Management Technology in the Industrial Zone of Cartagena Mamonal-improvement Technological responses to emergencies in this area and unify response procedures streamline and improve them. Palabras claves: Emergencia Tecnológica, APELL, Guía táctica operativa, Guía táctica evaluativa.

INTRODUCCIÓN En todas las zonas industriales del mundo en donde se manejen sustancias químicas peligrosas, existe el riesgo constante de sufrir emergencias que causen serios perjuicios a la vida de quienes trabajan en ellas, a la salud de los vecinos de la zona, al medio ambiente, a los bienes de capital de las empresas y a la infraestructura del área en donde se produzca el siniestro. Pensando en la necesidad y en la utilidad de implementar un método que permita controlar un conjunto de circunstancias inesperadas y dañinas dentro de la ciudad de Cartagena, se propuso la elaboración de un Plan Unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal – Cartagena de Indias, en el que se establecen las guías y procedimientos que deben seguir las autoridades encargadas de la atención de emergencias para la correcta prevención y control de accidentes e incidentes Tecnológicos. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo proyectiva, considerando las emergencias tecnológicas tipo APELL en la zona industrial de Mamonal-Cartagena. Se tomó toda la información técnica que reporto el grupo APELL de la Zona Industrial y en

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base a ello se determinaron 7 eventos procediendo de igual manera con la realización de las Guías Tácticas, tanto evaluativas como operativas de cada evento; y también los Procedimientos Operativos Normalizados (PON) relacionados en cada Guía Táctica Operativa. Luego, cada Guía se sometió a evaluación del grupo APELL y una vez aprobadas se realizó un Simulacro-Taller, para capacitar y retroalimentar a las autoridades involucradas en la atención de emergencias. RESULTADOS Los eventos seleccionados por el grupo Técnico APELL y la nomenclatura usada, se muestran en la tabla 2. Por su parte, la estructura establecida del Plan de manejo de emergencias se indica en la figura 1. Tabla 2. Eventos tipo APELL.

Nomenclatura EVENTOS TIPO APELL

A Fuga de sustancias o material.

B Derrame de sustancias o material.

C Incendio

D Explosión

E Colapso de estructuras

F Inundación

G Derrumbe

Figura 1. Estructura del Plan de manejo de Emergencias.

Además, se desarrollaron las Guías Tácticas Operativas, los Procedimientos Operativos Normalizados (PON), un simulacro en el que se desarrolló la

Aplicar Guía(s) Táctica(s)

específicas del evento

Evaluativa Operativa

Procedimientos Operativos

Normalizados (PON) Estrategia Defensiva (ED)

Estrategia

Ofensiva (EO)

Procedimientos Operativos de Terreno

Incidente / Accidente tecnológico

Identificar tipo de evento aplicando Guía Táctica

General

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capacitación en base a un programa de organización a seguir y finalmente se realizó una simulación de los ejercicios desarrollados en el taller simu7lacro a través del software ALOHA (Areal Locations of Hanzardous Atmospheres), el cual arrojo el área de mayor peligro. CONCLUSIONES Las Guias Tácticas Evaluativas desarrolladas evitan una reacción inesperada de los elementos que conforman la emergencia y evita una mayor peligrosidad de la misma. Las Guias Operativas facilitan a las autoridades encargadas de la atención de emergencias dar una rápida y adecuada respuesta a estas situaciones, puesto que indican los pasos a seguir durante un proceso de atención, manejo y control de emergencias.

RECOMENDACIONES Se recomienda desarrollar un software del Plan Unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal –Cartagena para facilitar su manejo en la hora de presentarse una emergencia, capacitar permanentemente en el Plan Unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal –Cartagena a los actores involucrados en el manejo de emergencias, en la medida que se presenten nuevos riesgos en la Zona, elaborar las Guías Tácticas sobre esos nuevos riesgos y utilizar el Plan Unificado de Manejo de Emergencias Tecnológicas en la Zona Industrial de Mamonal –Cartagena como herramienta de consulta para manejo de emergencias en otras zonas de Cartagena. REFERENCIAS ALCALDÍA MAYOR DE SANTA FE DE BOGOTÁ, OFICINA PARA LA PREVENCIÓN DE EMERGENCIAS. Sistema Unificado de Manejo de Emergencias. Bogotá, Octubre de 1995. CONSEJO COLOMBIANO DE SEGURIDAD. Nivel de reconocimiento y operacional HAZMAT. Febrero del 2000. CONSEJO COLOMBIANO DE SEGURIDAD, MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO SOSTENIBLE. Guías Ambientales de Almacenamiento y Transporte por Carretera de Sustancias Químicas Peligrosas y Residuos Peligrosos. Diciembre. 2003. GOBIERNO DE COLOMBIA. Plan Nacional De Contingencia Contra Derrames De Hidrocarburos, Derivados Y Sustancias Nocivas, En Aguas Marinas, Fluviales Y Lacustres. Santa Fé de Bogotá, junio de 1997.

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CANUTEC ERGO, Guía Norteamericana de Respuesta en Caso de Emergencia. 1996. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Tesis y otros Trabajos de Grado. Bogotá, 2003. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO SOSTENIBLE, CONSEJO COLOMBIANO DE SEGURIDAD, SISTEMA NACIONAL DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE DESASTRES. Manual para Elaboración de Planes Empresariales de Emergencia y Contingencia y su integración con el Sistema Nacional para la Prevención y Atención de desastres. Bogotá, junio 2003. NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION. Norma sobre Práctica Recomendada para la Respuesta a Incidentes con Materiales Peligrosos. Norma NFPA 271. Edición 2002. PROGRAMA DE LAS NACIONES UNIDAS PARA EL MEDIO AMBIENTE. División de Tecnología, Industria y Economía. Informe técnico No. 35. TransAPELL. Junio de 2000. PRESIDENCIA DE LA REPUBLICA. Sistema Nacional para la Prevención y Atención de Desastres. Decreto No. 919 de 1 de mayo de 1989.

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DISEÑO DE UN REACTOR DE LABORATORIO DE LECHO CATALÍTICO PARA PRODUCIR METANOL A PARTIR DE GAS DE SÍNTESIS

AUTORES: DARÍO HUMBERTO RIVERA JULIO Y MARLON MARTÍNEZ CALVO

DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se elaboró el diseño preliminar de un reactor catalítico de laboratorio para la síntesis de metanol teniendo en cuenta criterios y parámetros para comprobar que es un reactor en estado estacionario bajo condiciones de reactor catalítico diferencial, en base a los análisis cinéticos desarrollados por M. Kuczynsky y colaboradores en el que usaron presiones totales de 4 a 6 Mpa y temperaturas de 499 a 546 K. Se obtuvo un modelo matemático el cual se corroboró que predecía muy bien el comportamiento del proceso tal como lo sugería Kuczynsky. Para el análisis de los datos se trabajó con temperaturas comprendidas entre 500 y 540 K, las presiones fueron de 4 a 6 Mpa, la composición de entrada de monóxido de carbono fue comprendida entre 0.102 y 0.504 y la conversión entre 0 y 1. Se estableció que la presión favorece el sistema con una mayor conversión de equilibrio y que la temperatura baja la conversión de equilibrio, las mejores condiciones se obtuvieron a una temperatura y presión de 500K y 6MPa, respectivamente.

ABSTRACT

Preliminary design of a laboratory catalytic reactor for the synthesis of methanol was prepared taking into account criteria and parameters for testing whether a reactor at steady state under conditions of differential catalytic reactor, based on the kinetic analysis developed by M. Kuczynsky and partners that were used in the total pressures of 4 to 6 MPa and temperatures of 499-546 K. A mathematical model which is well corroborated predicting process behavior as suggested was obtained Kuczynsky. For analysis of the data is worked at temperatures between 500 and 540 K, pressures were from 4 to 6 MPa, the inlet composition of carbon monoxide was between 0.102 and 0.504 and the conversion between 0 and 1. It was established that the pressure favors the system with a higher equilibrium conversion and low temperature equilibrium conversion, the best conditions were obtained at a temperature and pressure and 6MPa 500K, respectively. Palabras claves: reactor catalítico, conversión, Rungen Kutta, velocidad de reacción.

INTRODUCCIÓN Por la importancia cada vez más marcada en la industria química en general de los procesos catalíticos heterogéneos, y de la necesidad imperiosa de poseer información valida acerca del comportamiento de muchos de ellos, se hace necesario recurrir a los ensayos de laboratorio en reactores diferenciales, puesto que se convierten en arquetipos ideales para obtener información sobre el comportamiento real de una reacción. Por ello, se desarrolló un proyecto de recolección de información y diseño de un reactor de laboratorio para responder a la necesidad de poseer una infraestructura para la investigación, que significa pasar del análisis puramente teórico al que genera conocimiento y experiencia como lo es la práctica, iniciando desde los estudios cinéticos pasando por los estudios de producción a nivel planta piloto y finalmente llegar a estudios de factibilidad a nivel industrial.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación fue de tipo aplicada con un enfoque cuantitativo. El diseño del reactor se hizo en base a datos reportados en la literatura, utilizando como alimentación el gas de síntesis libre de dióxido de carbono y un catalizador compuesto por cobre, zinc y soportado en una alúmina. Por si parte se obtuvo un modelo matemático en el cual se involucraron parámetros físicos y químicos propios de la reacción catalítica estudiada, aplicando conceptos de diseño y modelamiento de reactores. Para la solución del modelo matemático se utilizó el método numérico Rungen Kutta de cuarto orden programado en VISUAL BASIC . NET, con un rango amplio de presión, composición y temperatura de alimentación para poder observar adecuadamente el comportamiento de estas variables. Por su parte se utilizó Microsoft Excel para realizar las gráficas necesarias para el emitir resultados. RESULTADOS La reacción estudiada para el diseño del reactor fue la de conversión de gas de síntesis (monóxido CO e hidrogeno H2) a metanol utilizando un catalizador de cobre y zinc. Se seleccionó un reactor tubular de lecho diferencial empacado, las condiciones de operación se encuentran en un rango de presión comprendidas entre 4 y 6 Mpa y temperatura alrededor de los 500 a 550 K. en la tabla 3, se indican las especificaciones del reactor diseñado en base a lo consultado. Tabla 3. Especificaciones del reactor.

Altura de lecho L 3 cm

Masa del catalizador W 1.5 gr

Diámetro interno Di 1.5 cm

Diámetro de partícula Dp 0.07 cm

Temperatura T 500 K

Presión P 6 Mpa

Tiempo espacial W/F 700 gr seg/mol

Flujo total Ft 2.142E-3 mol/seg

Porosidad 0.498

Tortuosidad 7.2

Longitud total Lt 41 cm

Área de flujo Ac 1.76 cm2

Densidad de empaque b 0.284 g/cm3

Espesor de pared s 2 mm

Conversión X 0.986 En base al balance de materia se establece que la conversión de equilibrio se alcanza mucho más rápido a mayores temperaturas para una misma presión y composición de entrada de CO. A partir del balance de energía se puede

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determinar que la máxima conversión se alcanza a una profundidad de lecho de 3 cm y a una mayor temperatura de entrada el catalizador se desactiva más rápido. Además, la velocidad de reacción tiende a disminuir a lo largo del lecho, debido al agotamiento de los reactantes.

CONCLUSIONES En base a lo desarrollado se concluye que hay una disminución de los reactivos y un aumento gradual de productos, siendo el monóxido el reactivo que se agota más rápido. La conversión máxima de equilibrio está limitada menos del 100% y disminuye a temperaturas más elevadas, ya que al aumentar la temperatura los gases adquieren mayor energía cinética tendiendo estos a alejarse de la superficie del catalizador. La conversión no corresponde a la que debería esperarse en un reactor tubular diferencial (menor del 30%) por el contrario es una conversión casi cercana al 100%, esto debido a que se trabaja con un método no convencional, que opera a altas presiones y con un catalizador muy selectivo. RECOMENDACIONES Para estudios posteriores se recomienda tener en cuenta la presencia de Dióxido de Carbono (CO2) y de inertes ya que la composición de entrada de alimento es de gran importancia para la reacción, debido a la presencia de reacciones simultaneas. Además la velocidad de reacción cambia debido a la presencia del CO2, así como la selectividad del catalizador y el tiempo de vida. En caso de no alcanzar la conversión deseada se propone la instalación de un sistema de recirculación a la salida del reactor después de condensar el metanol formado, de tal forma que reactantes sean continuamente recirculados a través del catalizador y asegurar la óptima utilización del gas de síntesis. REFERENCIAS ABOUMRAD, CHAFIC. Synthese de methanol et d’alcods superieurs sur catalyseurs CuO – ZnO modifers. Thése presentée pour obtenir le titre de docteur de L’université Louis Pasteur de Strasbourg. 1996. BAIKER, A. / NEW, N. / RICHARZ, W. Determination of intraparticle diffusion coefficients in catalyst pellets – a comparative study of measuring methods. Chemical engineering scince vol 37, No 4, 1982. BIRD, B. / STERWART, W. Fenómenos de transporte. Editorial reverte, Barcelona 1982. p 186. BLANCO, ANTONIO. Determinación de parámetros de diseño en reactores tubulares. Tesis de pregrado en ingeniería química. Universidad Nacional de Colombia. Bogota D.C. 1987.

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DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SIMULADOR DEL PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA

AUTORES: LANGLY LOPEZ PÉREZ

DIRECTOR: OLGA LUCIA ARANGO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se realizó el diseño y elaboración de un simulador del proceso de humidificación adiabática a partir de los principios de transferencia de masa que rigen el sistema, como herramienta de apoyo a estudiantes y profesores de la Universidad San Buenaventura Cartagena para la realización de actividades concernientes al tema. El proyecto fue diseñado en el lenguaje de programación JAVA. En el desarrollo del proyecto se verificó la efectividad del simulador realizando dos tipos de pruebas: la primera comparando comparar los resultados del simulador con los resultados obtenidos a través de un software altamente conocido en psicrometría (PSY.EXE) y la segunda

validando el simulador con datos experimentales tomados directamente del equipo de humidificación adiabática.

ABSTRACT

Design and development of a simulator of adiabatic humidification process from the principles of mass transfer governing the system as a tool to support students and faculty of the Universidad San Buenaventura Cartagena to carry out activities related to the topic was made. The project was designed in the JAVA programming language. In the project the effectiveness of the simulator by performing two types of tests are observed: the first comparing simulator results compare with the results obtained through a highly known software psychrometry (PSY.EXE) and the second to validate the simulator experimental data taken directly from the adiabatic humidification equipment. Palabras claves: humidificación adiabática, temperatura de bulbo seco, coeficiente de transferencia de masa.

INTRODUCCIÓN La disponibilidad tecnológica y los métodos numéricos existentes, le confieren al ingeniero la libertad creativa para elaborar modelos matemáticos rigurosos que suministren una solución que sea tan exacta como su ingenio lo permita, de ahí la iniciativa para el diseño y elaboración de un simulador del proceso de humidificación adiabática. En el primer capítulo, se presenta el problema de investigación (planteamiento, formulación, justificación y objetivos del mismo), en el segundo capítulo se hace referencia a todos los conceptos necesarios para el desarrollo de la investigación al igual que los antecedentes que contribuyen a la realización de esta. El tercer capítulo comprende todo el diseño de la investigación. En el capítulo siguiente se presentan los resultados obtenidos, cálculos, gráficos, cuadros y todo lo necesario para alcanzar los objetivos propuestos en la investigación. En el capítulo cinco se encuentran las conclusiones del trabajo y finalmente se plantean las recomendaciones. Con la realización de este proyecto se hace un gran aporte al desarrollo y proyección de la facultad de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura, al proporcionar esta herramienta útil, didáctica y de fácil uso.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue de tipo descriptiva con un enfoque cuantitativo. Se recopiló toda la información necesaria para el desarrollo del modelo matemático mediante bibliografía especializada. Se elaboró el modelo matemático que permite simular el comportamiento del proceso de humidificación adiabática. Se planteó un algoritmo de solución para obtener los valores de las variables desconocidas del modelo matemático. Se tradujo el algoritmo de solución utilizando un lenguaje específico de programación como JAVA. Para comprobar la efectividad del simulador desarrollado, se realizaron dos tipos de prueba. La primera fue validar el programa con datos experimentales tomados directamente del equipo de humidificación adiabática, y la segunda consistió en comparar los resultados de la aplicación computacional con los resultados obtenidos a través del software PSY.EXE, desarrollado por MICHAEL A. BOLES, que es utilizado como complemento para resolver problemas del texto TERMODINÁMICA 2 ed. RESULTADOS El proceso de humidificación adiabática se llevó a cabo a entalpia y temperatura de bulbo húmedo constante. El volumen de control que se escogió está formado por la superficie interior de la cámara de rocío pues, esta región es útil para los efectos de la aplicación de los principios de conservación (masa y energía), permitiendo generar las ecuaciones básicas del modelo que fueron solucionadas a partir de un algoritmo programación desarrollado mediante diagramas de flujo. Se elaboró un programa computacional a través del lenguaje de programación JAVA, que permite calcular las condiciones de entrada y salida del aire, en el humidificador adiabático, empleando diferentes combinaciones de variables en los entrada. La aplicación computacional creada consta de dos partes: datos de entrada, resultados a la entrada y salida del humidificador adiabático. CONCLUSIONES En base a lo realizado, se establece que a flujo másico constante de 2506.75 Kg/hr y temperatura de bulbo seco en la entrada variable, el simulador desarrollado arroja desviaciones máximas de 1.4085% para la temperatura de bulbo seco y 1.8868% para la temperatura de bulbo húmedo en los resultados de salida cuando es comparado con los datos reales arrojados por el equipo. Al calcular el coeficiente de transferencia de masa manteniendo constante el flujo másico en 2506.75 Kg/hr y variando la temperatura de bulbo seco a la entrada, el simulador desarrollado arroja desviaciones máximas de 10.6429% cuando se compara con el cálculo realizado utilizando los datos reales arrojados por el equipo. Por su parte, también se concluye que el proceso de humidificación adiabática llevado a cabo en el equipo real no sigue la línea de bulbo húmedo constante y que el equipo no puede trabajar con flujos másicos menores a

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1000Kg/hr, pues no supera las pérdidas totales a lo largo del sistema, ocasionado con esto, que se obtengan datos poco confiables. RECOMENDACIONES Se recomienda realizar proyectos de este tipo en diferentes campos de la Ingeniería Química, para avanzar hacia el objetivo global de constituir una herramienta integral de simulación con un fin estrictamente didáctico, desarrollar un modelo matemático que permita describir el comportamiento del proceso de humidificación adiabática en su dinámica, utilizar mezcla de gases reales en la elaboración del modelo matemático y desarrollar una aplicación computacional para conocer el comportamiento del coeficiente de transferencia de calor al variar las condiciones de entrada como flujo másico del aire y temperatura de bulbo seco a la entrada. REFERENCIAS ANDERSON, Edwin. Aire Acondicionado. 2 ed. España: Editorial Parinito S.A., 1979. BARRIOS, JUAN CARLOS. Diseño, montaje y puesta en marcha de un equipo de humidificación adiabática para los laboratorios de la Universidad de San Buenaventura Cartagena. Tesis de grado. Facultad de Ingeniería Química, 1998. CASTELLAR, CARLOS ANDRÉS. Simulación de un reactor catalítico de lecho fijo para la obtención de Amoniaco. Tesis de grado. Universidad de San Buenaventura Cartagena. Facultad de Ingeniería Química, 2000. CHAPRA, STEVEN C. Métodos numéricos para ingenieros. 3 ed. México: Mc Graw Hill, 1999. COLLADO, MANUEL. Introducción a la Ingeniería de Software. 1 ed. España: Mc Graw Hill, 1995. CREUS, ANTONIO. Simulación y control de procesos por ordenador. España: Marcobombo, 1987. DOSSAT, ROY. Principios de Refrigeración. 3 ed. Mexico: Mc Graw Hill, 1994. FAIRES, VIRGIL. Termodinámica. 2 ed. México: Limusa, 1996. HAVRELLA, RAYDMON A. Fundamentos de Calefacción, Ventilación y Acondicionamiento de Aire. 2 ed. México: Mc Graw Hill, 1993.

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HERNÁNDEZ, EDUARDO. Fundamentos de Aire Acondicionado y Refrigeración. 3 ed. México: Limusa Noriega Editores, 1997. HIMMELBLAU, DAVID. Análisis y simulación de procesos. 2ed. España: Reverte, 1976. HOLMAN, J.P. Termodinámica. 2ed. México: Mc Graw Hill, 1979. HOWELL, JHON R. Principio de termodinámica para ingenieros. 2ed. México: Mc Graw Hill, 1990. HUANG, FRANCIS F. Ingeniería termodinámica; fundamentos y aplicaciones. 3ed. México: Continental, 1999. FIGUEROA, ROBERTO. 2003. Modelado térmico y fluido-dinámicos de gasoductos. Pág. 78-88. Venezuela. MANRIQUE, JOSÉ A. Termodinámica. 3ed. México: Mc Graw Hill, 2001. MARCILLA, ANTONIO. Introducción a las operaciones de separación. México: Espagrafic, 1999.

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EVALUACIÓN TÉRMICA Y TÉCNICA DEL SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO DE LA PLANTA LÍQUIDO CARBÓNICO COLOMBIANA S.A.

AUTORES: KARINA STELLA BLANQUICETT HERRERA Y WILMER JOSÉ DÍAZ TRIVIÑO

DIRECTOR: OMAR TIRADO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

En la presente investigación se realizó la evaluación térmica y técnica del sistema de agua de enfriamiento de la planta Liquido Carbónico Colombiana S. A, por medio de la cual se determinó la calidad del agua enfriante y los efectos de esta sobre la eficacia térmica de las unidades de proceso del sistema. Los resultados obtenidos de la evaluación térmica realizada a los intercambiadores de calor muestran que estos se encuentran operando satisfactoriamente, pero debido al mal acondicionamiento del agua de enfriamiento, se presenta un incremento acelerado de los factores de obstrucción permitidos. La evaluación realizada a la torre de enfriamiento arrojó una capacidad del 71,17% producto del mal estado de algunos de sus componentes, como boquillas, empaques, etc. Los análisis realizados a las aguas comprueban que la falta de un programa de mantenimiento y control de los parámetros de calidad y de igual forma el inapropiado uso del químico empleado actualmente para el tratamiento, se ve reflejado en el estado actual de las mismas y el mal estado de los equipos.

ABSTRACT

In this research the thermal and technical evaluation of the system water cooling plant Liquid Carbonic Colombiana S. A was performed by means of which the coolant water quality and the effects of this on the thermal efficiency of the determined system process units. The results of the evaluation carried out thermal heat exchangers show that these are operating satisfactorily, but due to bad conditioning cooling water accelerated factors allowed increased obstruction occurs. Assessments made on the cooling tower capacity yielded a 71.17% due to the poor state of some of its components, such as nozzles, gaskets, etc. Analyses tested the waters that the lack of a maintenance program and control the parameters of quality and equally inappropriate use of chemical currently used for the treatment is reflected in the current state of negotiations and evil equipment status. Palabras claves: torre de enfriamiento, Intercambiador de calor, Matlab, Hysys, agua de enfriamiento.

INTRODUCCIÓN En la actualidad la mayoría de las empresas en búsqueda de su crecimiento y posicionamiento a nivel nacional e internacional desean obtener de sus procesos los mejores beneficios, incrementando sus utilidades, reduciendo sus costos operacionales de mantenimiento, minimizando el número de fallas y reduciendo la contaminación ambiental. La empresa Liquido Carbónico Colombiana S. A. dentro de sus proyecciones busca el mejoramiento de sus procesos en especial el sistema de agua de enfriamiento. Por ello, se planteó la presente investigación como solución al problema evidenciado Inicialmente se presenta el problema de investigación; el segundo capítulo, hace referencia a todos los conceptos necesarios para el desarrollo de la investigación al igual que los antecedentes que contribuyen a la realización de esta. El tercer capítulo comprende todo el diseño

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de la investigación. En el capítulo siguiente se presentan los resultados obtenidos. En el capítulo cinco se encuentran las conclusiones del trabajo y finalmente se plantean las recomendaciones con miras al mejoramiento global del sistema de agua de enfriamiento en las que se incluyen manuales de mantenimiento, limpieza de equipos y programa de monitoreo y control de la calidad del agua de enfriamiento MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo aplicada y explicativa. Los datos obtenidos durante la investigación se procesaron en Matlab 6.5, Hysys y hojas de cálculo de Excel, obteniendo resultados de gran confiabilidad para la realización de los diferentes cálculos involucrados en el desarrollo del proyecto. Con Matlab se Graficaron los datos de entalpía del aire vs. temperatura para determinado rango de trabajo, y se realizó una regresión polinómica de la curva arrojada, obteniéndose una ecuación polinómica de sexto grado que se ajustó bien a los datos. Esta fue de gran utilidad para la determinación de la expresión de la relación característica y curva característica de la torre de enfriamiento, requerida para la determinación de su capacidad. Mediante Hysys se calcularon las propiedades físicas de los fluidos asociados al sistema de agua de enfriamiento. En Excel se desarrolló una hoja de cálculo para la determinación de la eficacia térmica y el factor de obstrucción de los pre-enfriadores de dióxido de carbono y de sobrecalentador-condensador de amoniaco. Estos resultados junto con los de los análisis de las aguas se tomaron de base para establecer recomendaciones para el mejoramiento del sistema de agua de enfriamiento. RESULTADOS Los análisis realizados muestran la tendencia del agua a empeorar su calidad, destacándose el incremento de la dureza, conductividad, crecimiento microbiológico y bajos ciclos de concentración, fosfato, cloro y zinc, referente a los parámetros óptimos, por lo que no se garantiza una protección contra los problemas de corrosión, ensuciamiento, incrustación y crecimiento microbiológico que afectan el estado y nivel de operación de los equipos del sistema de agua de enfriamiento. Empresas reconocidas en el sector industrial de Mamonal como: Dow Química de Colombia S.A, Ecopetrol, Propílco y otras emplean para la protección de sus sistemas de agua de enfriamiento, calderas, tratamiento de agua residuales etc., los productos de Nalco que garantizan el buen funcionamiento de los mismos ya que permiten un apropiado control de los principales problemas presentados en las aguas (corrosión, incrustación, ensuciamiento, crecimiento microbiológico, etc.). Con la implementación del monitoreo y control se obtendría como beneficio: una mayor preservación de los equipos que hacen parte del sistema de enfriamiento, permitiendo un buen nivel de funcionamiento del proceso productivo, menor frecuencia de paradas de planta, menores costos de mantenimiento y mayores utilidades. En la planta no se cuenta

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con un registro de consumo de energía eléctrica por equipo, por lo que se dificulta establecer los ahorros ($) del consumo en bombeo y ventilador de la torre de enfriamiento. Por otra parte no se puede estimar cuanto podría dejar de perder la planta por disminución de paradas y mantenimientos excesivos por fallas en los equipos, ya que esta información es de carácter confidencial. CONCLUSIONES Algunas de las conclusiones evidencian que el mal estado de algunas boquillas de aspersión del sistema de distribución de agua caliente produce flujos anormales de agua en ciertas zonas del empaque, disminuyendo el área interfacial de transferencia de calor y masa reflejándose esto en la disminución de la capacidad de la torre de enfriamiento, además que la falta de algunas laminas del empaque y deterioro de las mismas producen una reducción de la capacidad de enfriamiento. El ahorro por consumo de agua, bombeo, ventilador en la torre de enfriamiento podría alcanzar un 22,8% si se implementaran las recomendaciones producto de la evaluación realizada. RECOMENDACIONES Se recomienda corregir boquillas de aspersión del sistema de distribución con el fin de evitar flujos anormales de agua a través del empaque y con relación a este último completar y reajustar, para incrementar la eficiencia térmica de la torre de enfriamiento y también reemplazar el químico utilizado actualmente en el tratamiento del agua, ya que este no permite el control efectivo de cada uno de los parámetros de calidad. Se propone emplear los productos de Nalco, reconocidos en el mercado por su efectividad y calidad en el tratamiento de agua para torre de enfriamiento. REFERENCIAS ÁLVAREZ, DIEGO. Modelización del Condensador y el Foco Frío de un Ciclo de Vapor (I). Revista Ingeniería Química. Septiembre 1999, 151-156p. ÁLVAREZ, DIEGO. Modelización del Condensador y el Foco Frío de un Ciclo de Vapor (II). Revista Ingeniería Química. Octubre 1999, 236-244p. BETZ, HÉRCULES. Selección de Programa para Proteger Circuito de Refrigeración. Revista Ingeniería Química. Junio 2000, 135-143p. BRANAN, CARL. Soluciones Prácticas para Ingenieros Químicos. 2 ed. Mexico: Mc. Graw Hill, 2000. BRAVO, JUAN. Métodos Normalizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales. 17ª ed. Madrid: Vías de Santos S.A., 1992, 2-44 a 4-139p.

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EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL USO DE CELULASA, ESTEARASA Y SODA CÁUSTICA EN EL RECICLAJE DE PAPELES DE EMPAQUE CON

ALTOS CONTENIDOS DE GOMAS Y PEGANTES

AUTORES: SALOMÓN CORTINA JARAMILLO Y MIGUEL ÁNGEL MARTÍNEZ GUERRA DIRECTOR: VÍCTOR HUGO ORDOÑEZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 En la investigación desarrollada se realizó el diseño de un método experimental para la evaluación comparativa de las actividades enzimáticas y químicas en el desfibrilado de papeles de empaque con altos contenidos de gomas y pegantes. Fueron estudiadas las pruebas de control de calidad al proceso en la industria. Se encontró que la prueba de molida realizada en base a la técnica Schopper-Riegler, sería la apropiada para la evaluación comparativa de la celulasa, estearasa y soda cáustica en el desfibrilado del papel tetrapack y cartón. El dato resultante de la prueba de molida es el grado Schopper-Riegler (ºSR), que representa el drenaje de la pulpa al ser sometida a una corriente de agua. Se obtuvo que las enzimas desempeñan mucho mejor su función en el desfibrilado, que la soda cáustica a su dosificación actual. También es importante el hecho de que la celulasa y la estearasa favorecen el desfibrilado a bajas concentraciones para el procesamiento del tetrapack; mientras que el cartón requeriría una mayor concentración de enzimas para obtener una buena pulpa.

ABSTRACT

In the research design developed an experimental method for comparative evaluation of enzymatic and chemical in paper packaging defibrillated high in gums and glues activities are performed. Studied was the quality control testing process in the industry. We found that the ground test based on the Schopper-Riegler technique would be appropriate for benchmarking cellulase, esterase and caustic soda in the tetrapacks defibrillated paper and cardboard. The test result data is the ground Schopper-Riegler degree (° SR) representing the drainage of the pulp to be subjected to a stream of water. Enzymes obtained perform much better function in the defibrillators, the caustic soda to the current dosage. Also important is the fact that cellulase and esterase favor defibrillated at low concentrations to tetrapacks processing; while the carton require a higher concentration of enzyme to obtain good pulp.

Palabras claves: celulasa, estereasa, soda caustica, técnica Schopper-Riegler.

INTRODUCCIÓN En el desarrollo de esta investigación, ante todo, se apoya firmemente los procesos que sean ambientalmente benefactorios y atractivos económicamente para el sector industrial y la sociedad en general. Con la implementación de estos procesos se estarían mejorando notablemente la calidad de vida muchas personas que hacen parte del sector de la industria del papel. La investigación surgió como una necesidad de la Fábrica de Bolsas de Papel UNIBOL S.A. de tener bases experimentales para la implementación en el uso de enzimas desfibrilado en la desfibrilación de papel reciclado, con lo cual es necesario determinar las enzimas que sean más efectivas que la soda cáustica. Se pretende entonces, resaltar las bondades que presentaría la implementación de esta nueva técnica sobre el tratamiento convencional con bases fuertes. Para realizar la comparación de la actividad enzimática con la soda en la desfibrilación de papeles con altos

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contenidos de gomas y pegantes, fue necesario diseñar un proceso experimental a escala de laboratorio. Los resultados de la investigación están limitados a una evaluación comparativa de las actividades de las enzimas (celulasa, estearasa) y la soda cáustica en el desfibrilado de los papeles seleccionados para las pruebas, mas no, a obtener valores de dosificaciones a escala industrial. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo experimental y comparativa, presentando un enfoque cuantitativo. Dos sesiones diferentes de laboratorio fueron la base de los resultados. En los laboratorios de química, de la Universidad de San Buenaventura se obtuvieron las pulpas, con las diferentes dosificaciones de soda y enzimas. Posteriormente se caracterizaron las pulpas con los equipos de UNIBOL S.A. Comparando los datos obtenidos, se adquirieron las bases para designar rangos óptimos de dosificación de las enzimas, verificación de la efectividad entre celulasa y estearasa, como también entre enzimas y soda. Apoyado en los resultados se demuestran las bondades en el uso de las enzimas. RESULTADOS La calidad de la fibra se evaluó teniendo en cuenta el tamaño de la fibra producida (fibra larga, fibra corta) por la adición de enzima o soda al proceso de desfibrado. Las mejores proporciones de fibra larga sobre fibra corta, se obtienen llevando los CSF por encima de 300, que corresponde a valores de °SR por debajo de 40. Obtener resultados en estos rangos significa tener una pulpa con una mejor resistencia en hoja formada. La producción de papeles de empaque se realiza con pulpas que tengan °CSF mayores de 300, ya que °CSF menores establecen una mayor proporción de fibra corta en el contenido de la pulpa analizada. Se analizaron los costos que generarían el uso de celulasa, estearasa y soda, en el desfibrilado, En la tabla 4 se indican dichos resultados. Tabla 4. Costos en la desfibrilación del papel usando aditivos para la obtención de una tonelada de papel producido.

Aditivo Dosificación Cantidad requerida por Ton.

Kg. Requeridos

Costo $/Kg. Costo

Soda 41.6 8.3 10.4 2.900 30208

Celulasa

100 0,12 0.15

36.400

5460

200 0.24 0.30 10920

50

400 0.48 0.60 21840

Estearasa

100 0.10 0.125

39.000

4875

200 0.20 0.25 9750

400 0.40 0.50 19500

Si se tiene como alimento, solamente papel tetrapack el valor apropiado de la celulasa sería de $ 5460, frente a $4875 de estearasa y $ 30208 en soda. Es notable que la estearasa aporta un mayor beneficio económico en el desfibrilado del tetrapack. Si se tuviese cartón como alimento, se tiene un costo de soda de $30208, frente a $21840 en celulasa y $19500 en estearasa. Lo cual representa un atractivo en el uso de estearasa para el tratamiento de cartón corrugado. CONCLUSIONES La selección de papel tetrapack y el cartón corrugado para comparar las actividades de las enzimas celulasa y estereasa, como también la de la soda cáustica en la desfibrilación de los mismos, resultó conveniente para destacar las bondades que representa la implementación del uso de enzimas en el desfibrilado. Como elementos favorecedores de una buena desfibrilación de papeles con altos contenidos de gomas y pegantes, como también mejoran la distribución de las fibras en el papel como producto final. RECOMENDACIONES En la práctica del pulpeo, se recomienda usar una cantidad no mayor de 50 gr. para evitar daños en el equipo y pueda realizarse una buena desfibrilación. El procesamiento de papel tetrapack, resulta complicado por su composición particular de aluminio y polietileno, sería conveniente atender su procesamiento a escala industrial, como estudio preliminar en la intención de proponerlo como alimento a una línea exclusiva de reprocesamiento de papel reciclado. REFERENCIAS AUSTIN, GEORGE T. Manual de procesos químicos en la industria. México: Editorial McGraw Hill 1998 tomo 3. 962p. HERNÁNDEZ SAMPIERI, ROBERTO. Metodología de la Investigación. México: Editorial McGraw Hill, 501p.

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DYADIC INTERNATIONAL Inc., Aplicaciones de la Celulasa y Xilanasas en el tratamiento de pulpa de papel. Florida: Laboratory and Research & Development Private Information. 2002 DYSTRA, GERALD M. Y STONER, TOD M. Enzimas y biodispersantes en la fabricación del papel. Articulo técnico, asociación técnica de la celulosa y el papel. (ATCP Chile) .2002 FITZHENRY, JAMES W et al. Enzymatic stickies control in MOW, OCC, and ONP furnishes. Memphis. Laboratories International, Inc. 2001. G.A, SMOOK, .Manual para técnico de pulpa y papel, Atlanta, E Tappi Press 1995, 930p. JAMES P, CASEY. Pulpa y papel, química y tecnología química. España: Vol 3 Editorial limusa. 2001.845p. KIRA, RAYMOND. Enciclopedia de Tecnología Química, tomo 11, primera Edición, Editorial Uteha, .España: 1962, 890p. KLEYWEGT, GJ et al. The crystal structure of the catalytic core domain of endoglucanase I from Trichoderma reesei at 3.6 a resolution, y a comparison with related enzymes. J mol biol, 1997 Sep, 272:3, 383-97.

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DISEÑO PRELIMINAR DE UNA PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE CRUDO DE PALMA Y ALMENDRA DE PALMA AFRICANA CON CAPACIDAD DE 15

TONELADAS DE RFF/HORA EN MARÍA LA BAJA BOLÍVAR

AUTORES: JOHNNY MONTES DE LA BARRERA Y ROBERT OLAVE BERRIO DIRECTOR: LÁCIDES GUZMÁN ROJAS (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 Para el diseño de la planta extractora de aceite con capacidad de 15 toneladas de RFF/hora en María La baja se tuvo en cuenta tres aspectos básicos: el proceso de extracción de aceite y separación de la almendra, en cual se realizaron balances de masa y energía eléctrica demostrando que se puede extraer alrededor de un 92.23 % del aceite contenido en la fruta; la gestión ambiental, en la que se tuvo en cuenta el impacto ambiental que podría generar el funcionamiento de la planta extractora en cuanto a la producción de residuos líquidos y sólidos los cuales se obtuvieron valores de 7.99 m3/h y 2.775 ton/h respectivamente, permitiendo la escogencia de un sistema de tratamiento para desechos como lo son las lagunas de oxidación, ya que han demostrado ser eficiente, y por último la evaluación económica por medio de la cual se realizó un flujo de caja para conocer la viabilidad del proyecto el cual demostró ser positiva con una tasa de rentabilidad equivalente a un 56.88 % anual.

ABSTRACT The process of oil extraction and separation of almonds, in which balances of mass and energy were performed: For the design of the oil extracting plant with capacity of 15 tons of FFB / hour in Maria La Baja three basic aspects are taken into account electrical demonstrating that can extract about a 92.23% oil content in the fruit; environmental management, which took into account the environmental impacts that could result in the operation of the extraction plant in terms of the production of liquid and solid waste which values m3/hy 7.99 2.775 ton / h respectively were obtained, allowing the choice of a treatment system for waste such as oxidation ponds, as they have proven to be efficient, and finally the economic evaluation whereby cash flow was performed to assess the viability of the project which demonstrated be positive at a rate equivalent to a 56.88% annual return. Palabras claves: extracción de aceite, diseño de planta, impacto ambiental, análisis económico.

INTRODUCCIÓN En María La baja (Bolívar) se encuentran sembradas alrededor de 3050 hectáreas con palma africana de las cuales 1194 se encuentran en producción continua de fruto de palma. Esto justifica plenamente el diseño de una planta extractora de aceite crudo de palma en esa región. Con el diseño de esta planta con capacidad para procesar 15 toneladas de RFF/hr se pretende satisfacer la necesidad de procesamiento del fruto producido en María La baja en donde se tendrán en cuenta los siguientes factores: técnicos y ambientales en donde partiendo de la producción anual de fruta de palma en María La baja se realizarán balances de masa y energía eléctrica en cada una de las secciones de la planta para seleccionar los equipos necesarios y plantear alternativas para el tratamiento de los efluentes producidos por el funcionamiento de la planta misma. Factores sociales debido a la influencia que puede generar el funcionamiento de la planta

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extractora en María La baja puesto que generará una fuente de empleos directos e indirectos en esa comunidad y factores económicos donde se analizaran los criterios decisorios como la tasa interna de rentabilidad y el valor presente neto, teniendo en cuenta el costo de la inversión, los costos fijos y variables, los gastos administrativos y los ingresos generados para decidir si es viable el diseño de la planta extractora de aceite y almendra en María La baja (Bolívar). MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo experimental con un enfoque cuantitativo. El procesamiento de la información para el desarrollo de este proyecto se llevó a cabo durante un semestre donde se tuvo en cuenta, en primera medida, la observación directa a la planta extractora Oleoflores, lugar donde se hizo un seguimiento del procesamiento de la fruta de palma desde su recepción hasta obtener el aceite crudo. Teniendo en cuenta este seguimiento se empezó a trabajar con las condiciones técnicas, ambientales, sociales y económicas presentadas en el municipio de María La Baja (Área sembrada de palma de Aceite, producción de fruta, mano de obra disponible, impacto ambiental y evaluación económica) para después diseñar la Planta Extractora de Aceite en esa localidad. La información adquirida fue recolectada por un sistema de recolección informático como lo son los procesadores de textos y hojas electrónicas, además se utilizaron figuras, cuadros y diagramas de flujos para mostrar el proceso dentro de la planta. RESULTADOS Para el diseño de la planta extractora de aceite y almendra de palma africana en María La baja se realizó un balance de masa en toda la planta teniendo en cuenta la capacidad a procesar por hora y las perdidas permisibles, principalmente de aceite, en cada una de las secciones de la planta. Para la selección de los equipos que conformaran la planta extractora se tuvo en cuenta los flujos másicos y volumétricos de las diferentes corrientes en el proceso. Esta planta se ubicara en los predios de la plantación Aguas Blancas en donde se encuentran alrededor de 450 hectáreas sembradas, dicha planta ocupara un espacio aproximado de 10 hectáreas. El análisis económico evidencia la aceptabilidad del proyecto. CONCLUSIONES A pesar de que la palma de aceite es un cultivo de demorada producción (4 años). En María La baja, debido a la calidad de sus tierras, este cultivo empezó a producir alrededor de los 2,5 años, resultado que ha favorecido la introducción de dicho cultivo a la región. A esto se le suma un mayor contenido de aceite dentro de la pulpa con relación a otras frutas de palma africana de otras zonas. Los residuos (líquidos y sólidos) producidos por la planta pueden ser utilizados como bioabonos para las mismas plantaciones de palma africana, contribuyendo a la disminución del impacto ambiental. El uso del aceite crudo de palma ha

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demostrado ser un producto de alta competitividad para el mercado de los aceites debido a su bajo precio con relación a sus similares y su amplia aplicación para las industrias alimenticias y oleoquímicas. RECOMENDACIONES Se recomienda observar en la plataforma de la prensa, si la mezcla que sale del digestor está bien molida, para tal efecto, se revisa la temperatura (92-95ºC) con un termómetro. Verificando si hay escape de aceite en el digestor, o si la prensa está llegando a su presión correcta y a tiempo. Cuando se descargue la prensa, hacer chequeos de la uniformidad del tamaño de las tortas. Controlar las almendras ya empacadas, para saber si están recalentándose debido a exceso de humedad y / o si huelen a moho. En casos extremos, enviar nuevamente las almendras al secador o colocarla sobre un piso de concreto para secarlas al sol.

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EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE LA CORROSIÓN MICROBIOLÓGICA EN LAS TUBERÍAS DE ACERO AL CARBONO SAE 1020 EMPLEANDO EL MÉTODO DE LAS CURVAS POTENCIODINÁMICAS Y POTENCIOSTÁTICAS

AUTORES: AURELIO ENRIQUE RECUERO HERNÁNDEZ Y HENRY JAVIER GONZÁLEZ

GONZÁLEZ DIRECTOR: CARLOS ARÉVALO MARTÍNEZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 En la realización de este proyecto se desarrolló un programa para la prevención y el control de la corrosión microbiológica presente en las tuberías de acero al carbono SAE 1020, con la ayuda del Instituto para la investigación de la corrosión (CIC). En el desarrollo experimental de la investigación se determinó la participación de sulfuro iónico en el aumento de la velocidad de corrosión, posiblemente como sulfuro ferroso; por lo tanto, no se puede eliminar su efecto como despolarizante catódico, durante la acción microbiana de bacterias autóctonas sobre el proceso de corrosión. Se demostró que la inhibición bioquímica de las BSR implica la reducción de producción de sulfuro, por lo cual si éste también se encuentra involucrado en la despolarización catódica, su efecto se sentirá en menor grado sobre el aumento del fenómeno de la corrosión.

ABSTRACT

In this project a program for the prevention and control of microbiological corrosion present in pipes SAE 1020 carbon steel with the help of the Institute for the Investigation of corrosion (ICC) was developed. In the experimental development of research involving sulfide ion in increasing the rate of corrosion, such as iron sulfide may be determined; therefore, it cannot eliminate its effect as depolarizing cathode during microbial action of indigenous bacteria on the corrosion process It was shown that the biochemical inhibition of BSR involves reducing sulfide production, so if it is also involved in the cathodic depolarization, its effect will be felt to a lesser extent on increasing the corrosion phenomena. Palabras claves: biocorrosión, bioreactor, curvas potenciodinámicas y potenciostáticas.

INTRODUCCIÓN La actividad metabólica de los microorganismos provoca indirecta o directamente un deterioro del metal por proceso de corrosión. Esta actividad produce un ambiente corrosivo, crea celda de concentración electrolítica en la superficie del metal, modifica la resistencia de las películas superficiales, influye en la velocidad de reacción anódica o catódica y modifica la composición ambiental. Con la presente investigación se evaluó el comportamiento electroquímico de la corrosión Microbiológica en las tuberías de acero al carbono SAE 1020, utilizando las curvas Potenciostáticas y Potenciodinámicas, para disminuir el riesgo de corrosión en el sector metalúrgico. Desde el punto de vista de la delimitación temática es importante anotar que la investigación buscó determinar las variables físico químicas asociadas a la corrosión Microbiológica, tomando como referencia principal, los aceros al carbono SAE 1020. Al final se explican los resultados obtenidos según los objetivos propuestos y se integraron los diferentes análisis para dar como resultado una interpretación global de todos los aspectos investigados.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El trabajo estuvo enmarcado en el tipo de investigación aplicada y explicativa, adoptando un enfoque cuantitativo. Los reactivos utilizados para el mantenimiento de las bacterias fueron de Merck o Sigma grado biológico. Se utilizó agua desioniozada destilada o biodestilada. El grupo bacteriano utilizado para el estudio de la corrosión microbiológica, fue aislado en tuberías de acero al carbono SAE 1020 tomadas de sistemas investigados por el Laboratorio de Microbiológica Industrial del instituto para la investigación de la corrosión (CIC) y mantenida en un medio adecuado bajo condiciones apropiadas. Para la selección del medio más apropiado en el desarrollo y mantenimiento de las BSR, se observó visualmente el grado de oscurecimiento del medio por la formación de sulfuro ferroso, producido por la actividad metabólica de los microorganismos. Todos los medios y los implementos de vidrio utilizados en la parte experimental se esterilizaron en autoclave a 121 °C y 15 lb de presión por 15 minutos. Por su parte de desarrollo la curva de crecimiento bacteriano en base a la siembra, se realizó un crecimiento de 1,4 Litros en el Biorreactor en presencia del inhibidor ( 0,1 mM), con el objeto de mirar su efecto en el desarrollo del microorganismo, se hizo un recuento bacteriano y se determinó la concentración de sulfuro en los períodos de tiempos más importantes: 0,4,6,8,24,26,42,44,46 horas de crecimiento .Se utilizó como inhibidor sal inorgánica de concentración 0,1 mM. RESULTADOS De acuerdo a los resultados, el medio donde hay producción de FeS en el periodo más breve es el LIMI modificado para BSR, siendo este escogido para el presente estudio. A pesar, que es un medio de composición mixta, nos permitió controlar la acción de algunos nutrientes en el desarrollo de las bacterias. La producción de sulfuros, precipitado como FeS, llegó a un tope hacia las 26 horas, se observa que a las 24 horas empieza a disminuir la producción de sulfuro, que concuerda con la disminución de la concentración bacterias activa. La disminución se puede deber: A la transformación de sulfuro total en sulfuro gaseoso, al agotamiento de sulfato en el medio y a los requerimientos absolutos de Fe+2 de BSR. Se realizó un crecimiento en el Bioreactor con cupones para medir el sulfuro total producido por la actividad de las BSR durante 15 días (ver figura 19), mostrando una producción máxima de sulfuro a las 26 horas. Se determinó el sulfuro gaseoso a las 6, 44 horas y 15 días con un total de 1.82 ppm, el nivel detectado fue tan bajo debido al escape que existía en el sistema de acoplamiento de gases. CONCLUSIONES El medio LIMI modificado permite el crecimiento más rápido de las BSR, siendo el más indicado para el desarrollo de investigaciones sobre estas bacterias, sus características lo hacen útil para estudiar el comportamiento bacteriano sobre la

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corrosión por medio de técnicas electroquímicas. Las observaciones más importantes en las curvas Potenciodinámicas realizadas fueron: la ausencia de pasivación en la zona anódica debido a la actividad bacteriana, la presencia de potenciales de corrosión menores con respecto al medio, el aumento dela densidad de corriente y el incremento en la velocidad de corrosión. Las pruebas dinámicas en el equipo de flujo continuo Loop, confirmaron la contribución de las actividades de las BSR autóctonas sobre la aparición de picadura en el metal y el aumento de la velocidad de corrosión. Los resultados reportados son mayores que en condiciones estáticas, esto es debido a la misma velocidad de flujo del sistema. RECOMENDACIONES Los resultados obtenidos en la presente investigación, recomiendan: realizar estudios para conocer las relaciones de las BSR con otras especies no anaerobias y el efecto conjunto sobre la velocidad de corrosión, estudiar el comportamiento de las BSR sobre la velocidad de corrosión con técnicas cronoamperometricas y compararlas con las técnicas anteriores empleadas y realizar estudio del efecto de las BSR sobre la velocidad de corrosión bajo condiciones de procesos y los equipos más utilizados en la industria, tales como: calderas, intercambiadores de calor, sistemas de enfriamiento, etc. REFERENCIAS ARROYO CARLOS. GIOVANNI J. EDGAR G. 1984. Evaluación Y Optimización Del Control De La Corrosión En Un Sistema De Agua De Enfriamiento. Universidad del Atlántico. Colombia AUSTIN T. GEORGE. 1988. Manual De Procesos Químicos En La Industria. Tomo II. Santa Fe de Bogotá. Colombia. CHÁLELA, G. 1990. Determinación de Bacterias Autóctonas en sistema de transporte crudo. UIS. Colombia. CHANTEREAU, J. 1985. Corrosión Bacteriana. Editorial Limusa. Pág. 125-136. México. FRANCISCO MUÑOZ DEL CORRAL. 1959. Corrosión y protección. Pág. 673-690. Madrid, España. HAMILTON, W. A. 1985. BSR y la Corrosión Anaerobia. Ann. Rev Microbiol. Vol 39. Pág 195-217. USA. LEWIS R.F. 1965. Control of Sulfate – Reducing Bacteria. J. AMER. Water works Assoc. 57: 1011.

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PRODUCCIÓN DE BIOABONO TIPO “BOCASHI” POR COMPOSTAJE DE RESIDUOS DE JARDÍN GENERADOS EN LA UNIVERSIDAD DE SAN

BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA

AUTORES: JUAN FUENTES CASTILLA Y YISELL MARTELO CASTAÑO DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 Se llevó a cabo la producción de Bioabono por compostaje a partir de residuos de jardín generados en la Universidad de San Buenaventura, seccional Cartagena. Se realizó la caracterización de los residuos escogiendo 6 especies vegetales más representativas: almendro, bambú, camajurú, caucho, ceiba y césped o hierba común. El bioabono tipo bocashi producido se obtuvo a partir de la técnica de arcas de compostaje, observando la evolución del proceso bajo cada de una de las condiciones a las cuales fueron sometidas las diversas muestras de los residuos de jardín previamente triturados y también se comparó el comportamiento de las variables con las diversas fuentes de nitrógeno y con los microorganismos inoculados en este caso la levadura. Los resultados evidenciaron la buena calidad de los bioabonos obtenidos ya que los parámetros medidos se encontraron dentro de los rangos óptimos para este tipo de producto.

ABSTRACT

Was conducted by Bioabono production from composting yard waste generated at the University of San Buenaventura, Cartagena branch. Almond bamboo camajurú rubber ceiba or common lawn grass and the characterization of waste picking 6th most representative plant species was conducted. The biofertilizer bocashi type produced was obtained from the technique coffers composting, observing the evolution of the process under each of the conditions to which they were subjected the various samples of waste from previously crushed garden and behavior was also compared variable with the various nitrogen sources and with the inoculated microorganisms in this case yeast. The results showed the good quality of biofertilizers obtained as the measured parameters were within the optimal range for this type of product. Palabras claves: bioabono, compostaje.

INTRODUCCIÓN El compostaje es una de las alternativas más destacadas para el aprovechamiento de los residuos sólidos ya que por medio de él se obtiene un bioabono de fácil manejo y bajos costos de producción. Este proceso ha sido utilizado desde hace mucho tiempo pero solo hasta ahora se le está dando la debida importancia gracias a los beneficios que trae su aplicación. El presente trabajo muestra como la Universidad de San Buenaventura desaprovecha los residuos sólidos generados en sus instalaciones, en este caso los residuos de jardín, al no darles un tratamiento adecuado desperdiciando su potencial de utilización, del mismo modo ilustra la forma en que se pueden transformar dichos residuos en abono por medio del compostaje. Además tiene como propósito analizar la factibilidad económica y ambiental del montaje y puesta en marcha de una planta procesadora de residuos de jardín que permita implementar el proceso de compostaje en la universidad.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo aplicada. Incialmente se procedió a cuantificar los residuos de jardín generados en la Universidad durante un periodo de 3 meses comprendidos entre Agosto y Octubre de 2013. Luego se procedió a la caracterización de los residuos, para ello se seleccionaron 6 especies vegetales representativas de la universidad: almendro, bambú, camajurú, caucho, ceiba y césped, recogiéndose 1 Kg de cada especie, estas fueron trituradas mezcladas con el fin de obtener una mayor uniformidad en los resultados. Finalizada la caracterización de los residuos de jardín se procedió a la obtención del bioabono tipo bocashi por medio de la técnica llamada arcas de compostaje. Se elaboraron 4 arcas donde se colocaron los residuos de jardín que fueron recogidos durante la etapa de cuantificación y los cuales se trituraron antes de iniciar el proceso con el fin de proporcionar una superficie adecuada para la actividad biológica de los microorganismos. El producto obtenido en cada arca fue enviada al laboratorio donde se les realizaron los análisis necesarios para determinar la calidad de cada uno y así establecer si cumplían con las especificaciones exigidas por las normas técnicas para abonos orgánicos y fertilizantes. RESULTADOS La cantidad de hojas recolectadas en las jornadas de aseo permaneció ligeramente invariable durante los meses de estudio ya que la población de árboles se mantuvo constante, donde se obtuvo un promedio mensual de 747 Kg/mes de hojas. Los resultados del contenido de carbono y nitrógeno total de las mezclas iniciales mostraron que la mezcla compuesta por residuos de jardín(hojas secas) con materia verde tienen mayor porcentaje de nitrógeno total que la mezcla compuesta por residuos de jardín y estiércol confirmando por lo tanto lo descrito en la teoría, que la materia verde (césped, maleza, hojas verdes) dependiendo de la especie, la parte de la planta y su edad puede contener hasta un 0.2 a 4% de nitrógeno, mientras que el estiércol de 0.3 a 0.8% según su origen. El contenido de fósforo fue el único valor que resultó por debajo del rango permitido, esto se debió a que el abono orgánico utilizado para la obtención del bioabono era pobre en gallinaza que es la principal fuente de fósforo. CONCLUSIONES La implementación del proceso de compostaje a gran escala en la institución es factible desde el punto de vista económico ya que no se requiere de una gran infraestructura técnica para el tratamiento de los residuos de jardín, además la Tasa Interna de Retorno del proyecto fue de del 24% que es mayor que la Tasa Mínima Atractiva de Rendimiento de la universidad, por lo tanto el proyecto puede ejecutarse. Con la realización de este proyecto se evidenció el nuevo rumbo que ha tomado la Ingeniería Química hacia la gestión ambiental donde se incluyen las nuevas tecnologías (biotecnología) para el aprovechamiento de los residuos

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sólidos de modo que garantice el adecuado manejo y conservación de los recursos naturales. RECOMENDACIONES Se recomienda diseñar un plan de gestión integral de residuos sólidos que permita un mayor aprovechamiento de los mismos y de igual forma contribuya a agilizar el proceso de recolección y separación de los residuos de jardín de los demás residuos generados en la universidad. Implementar el compostaje en la institución como mecanismo de aprovechamiento de los residuos de jardín generados en la misma, para ello es recomendable la construcción de un sitio dotado con los equipos y la infraestructura necesaria para que puedan llevarse a cabo todas las actividades relacionadas con el proceso. Crear el departamento de compost y su respectivo laboratorio en la universidad, para que se encargue de velar por el correcto desarrollo del proceso de compostaje y Hacer uso de elementos de laboratorio necesarios para monitorear parámetros como temperatura, ph, humedad a lo largo del proceso de compostaje. REFERENCIAS ÁLVAREZ GARCÍA, JOSÉ EMILIO. El proceso de investigación para un anteproyecto. Bogotá D.C. 2001. AUBERT, C. El huerto biológico. Integral Barcelona, 1998. 252 p. BLANK LELAND, TARQUIN ANTHONY. Ingeniería Económica. Cuarta Ed. Mc Graw Hill, 1999. 722 p. BACA CURREA, GUILLERMO. Evaluación financiera de proyectos. Fondo Educativo Panamericano, 2004. 304 p. BACA URBINA, GABRIEL. Fundamentos de Ingeniería Económica. Tercera Ed. Mc Graw Hill, 2003. 543 p. CANOVAS, A. Tratado de agricultura Ecológica. Ed. Instituto de Estudios Almerienses de la Diputación de Almería. Almería. 1993. 190P. CANTER W, LARRY. Manual de evaluación de impacto ambiental: técnica para la elaboración de los estudios de impacto. Mc Graw Hill, 1999. 750 p. CARRASCO DORRIEN, JM. Química Agrícola I. Alambra, 1982. 476 P. CONESA FERNÁNDEZ, VICENTE. Guía metodológica la evaluación del impacto ambiental. Mundi-Prensa, 1997. 252 p. CERISOLA, C.I. Lecciones de agricultura biológica. Mundial-Prensa: Madrid.

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EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS INDUSTRIALES VAPOR, AGUA DE CALDERA, AIRE COMPRIMIDO Y GAS EN LA REFINERÍA DE

CARTAGENA

AUTORES: OLGA MARGARITA ÁNGEL CABARCAS Y JOHANY SARA PARRA DIRECTOR: PABLO E. SUAREZ ANGARITA Y WILSON DE LAS SALAS (Ingenieros Químicos)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004 Se llevó a cabo la evaluación de los sistemas de servicios industriales en la refinería de Cartagena, siguiendo etapas de inducción en las plantas para reconocer los sistemas, recolectando información de planos, balances de materia, softwares, sistemas en línea e información en campo, para identificar y cuantificar las pérdidas en cada uno de los servicios. Se encontró: en el sistema de vapor, pérdidas por US$ 1’209.211 al año, donde los escapes de vapor a la atmósfera son el punto más crítico (60%), seguidos por escapes en trampas y pérdidas de calor por falta de aislamiento. En el sistema de agua de reposición de calderas, se identificó un gran potencial de recuperación de condensado en las trampas de vapor de cada planta y en los exostos de las turbinas de la URC. En el sistema de aire comprimido, se registró fallas en la medición de flujo en todas las plantas e insuficiencia de recursos para realizar un balance global de consumo y, en el sistema de gas combustible, se encontró platinas de orificio con medición errónea e instrumentos con gamas no estandarizadas, lo cual afecta el balance de gas combustible.

ABSTRACT

Was conducted assessing industrial systems services in the Cartagena refinery, following induction stages in plants to identify systems, collecting information from drawings, material balances, software, online systems and information in the field to identify and quantify losses in each of the services. Was found: in the steam system, it losses of U.S. $ 1'209 .211 annually where exhaust steam to the atmosphere are the most critical point (60%), followed by leaks in traps and heat losses due to lack of insulation. In the system of boiler makeup water, great potential recovery of condensate in steam traps of each plant and the turbine exhausts the URC was identified. The compressed air system, failures in the flow measurement was recorded on all plants and insufficient resources to conduct a comprehensive balance of consumption and the fuel gas system, orifice plates found faulty measurement and instruments nonstandard ranges, which are affecting the balance of fuel gas.

Palabras claves: servicios industriales, pérdidas en los sistemas, optimización de servicios.

INTRODUCCIÓN Las instalaciones de la industria petrolera y de gas utilizan como fuente de energía gas natural, gases de refinería, combustibles líquidos, electricidad, vapor y aire comprimido. El uso incontrolado de cada uno de estos servicios y, en algunos casos, la falta de mantenimiento a los sistemas, ocasionan pérdidas que redundan en el aumento de los costos de operación. Allí radica la importancia de evaluar estos sistemas y de aplicar constantemente acciones preventivas y correctivas para evitar las fallas y disminuir costos. El propósito de la evaluación de los servicios industriales es identificar los principales focos de pérdidas, las causas que ocasionan estos problemas y las ineficiencias en los sistemas que pueden

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reestructurarse de inmediato o las que se deben someter a un mayor estudio para crear con ellas más oportunidades de conservación de energía y, por ende, menos costos para la Refinería. En esta evaluación, no se incluye el control de consumo de energía eléctrica pues debido a la magnitud del tema se debe realizar un estudio independiente para este servicio MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo evaluativa-descriptiva con un enfoque cuantitativo aplicado. La información recolectada en la etapa de identificación y cuantificación de pérdidas, se organizó mediante tablas de registro independientes para cada sistema, de forma que se obtuvieran los datos necesarios para procesar dicha información y obtener conclusiones. La información especificada en las tablas de registro se utilizó para realizar los cálculos que permitieron cuantificar las pérdidas existentes en cada servicio; estos se realizaron mediante algunos softwares y creando hojas de cálculo en Excel, donde se introdujeron ecuaciones que permitieron agilizar el proceso de obtención de los valores de las variables. De la información obtenida a través de las tablas de registro, se realizaron cuadros y figuras donde se muestran las causas de fallas más representativas y la cuantificación general de las pérdidas y estas son tomadas como punto de partida para generar acciones que permitan corregir las falencias encontradas. RESULTADOS Se encontraron algunos medidores que no se utilizan y que pueden ser desmantelados y revisar si pueden ser instaladas en otra línea donde no se tenga medición. El vapor de alta y de media presión no es medido en los cabezales principales de la entrada de las Plantas de Cracking, Polimerización, Azufre y las Teas. Durante el seguimiento de escapes se encontró que el mayor porcentaje se presenta por válvulas (49.6%) bridas (11%) y trazadores (11%). Durante la inspección de trampas de vapor realizados en las diferentes Plantas de la Refinería se encontraron problemas tanto a nivel de funcionamiento como a nivel de instalación y mantenimiento de las trampas. Los cálculos para determinar las pérdidas de calor se hicieron a través de un software llamado 3D plus, el cual fue comparado con los cálculos establecidos por la norma internacional generando un porcentaje de error del 4%, lo cual indica que los datos entregados por el software son confiables. Con la evaluación de los servicios industriales se diagnosticaron algunas de las causas de las pérdidas energéticas, principalmente en el sistema de vapor en el cual se concentran las mayores pérdidas a causa de los escapes en líneas, equipos y trampas de vapor al igual que por la falta de aislamiento en tuberías. CONCLUSIONES

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La evaluación de los servicios industriales en la Refinería de Cartagena ha permitido que se generen acciones que ayuden a optimizar el uso de estos servicios como fuente de energía; debido a que a partir del trabajo realizado se determinaron focos de pérdidas como: las pérdidas a través de las trampas con fuga para el sistema de alta presión son de 4.33 Klb/h y para el sistema de media presión es de 6.32 Klb/h de vapor, equivalentes a 449.961 dólares por año en fugas por las trampas para vapor. En la evaluación realizada a las trampas de vapor de 857 puntos de trampeo evaluados, solo el 33% de las trampas funcionan correctamente, 35% corresponde a trampas bloqueadas, 19% de las trampas presentan fugas, y 13% corresponde a trampas que han sido desmanteladas. RECOMENDACIONES Del trabajo realizado surgieron varias recomendaciones de las cuales algunas ya se han llevado a cabo y otras están en proceso. A nivel general se recomienda la implementación de un programa que evalúe los costos y los criterios de valor presente neto del trabajo realizado para determinar así los costos totales y los beneficios que implicaría llevar a cabo cada una de las recomendaciones realizadas. Otras recomendaciones son: instalar medición en el sistema de aire en los cabezales principales de cada una de las plantas ya que no se pudo realizar un balance global para este sistema debido a los problemas en los medidores y a la falta de medición en algunas de las plantas. Para determinar en cada una de ellas el consumo de este, que permita establecer si la cantidad de aire generado es la necesaria o hay un exceso de generación de aire, y dado tal caso tomar medidas para disminuir la generación de dicho servicio y disminuir así los costos ocasionados por este. REFERENCIAS CASTILLO ACOSTA, XIOMARA. OSORIO ROMERO, CATHERINE. YÉPEZ PATERNINA, AYARID. Trabajo de grado Auditoria Energética en el Proceso de Adhesivado de Cellux Colombia S.A. 2002. COVA CANTILLO, LUIS EDUARDO. RIVERA VERDEZA, VILMA ESTER. Trabajo de grado Evaluación y Control de los Niveles de Estrés Térmico de la refinería de Cartagena. 2000. CRANE. Flow of fluids through valves, fittings, and pipe. 24 ed. CRANE CO. USA 1988. EMPRESA COLOMBIANA DE PETRÓLEOS. Refinería de Cartagena. Manual de Operación de la Unidad de Destilación Combinada. Tercera Revisión, octubre 2002. 160 p.

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REFINERÍA DE CARTAGENA. Manual de Operación de la Unidad Viscorreductora. Marzo 1982. 183 p. REFINERÍA DE CARTAGENA. Manual de Operación de la Unidad Livianos. 123 p. REFINERÍA DE CARTAGENA. Manual de Operación de la Unidad de Polimerización. 118 p. REFINERÍA DE CARTAGENA. Manual de Operación de la Unidad de Cracking. 263 p. EXXON. Engineering Practices Manual. 12 ed. 1998. GAS PROCESSORS SUPLIERS ASSOCIATION y GAS PROCESSORS ASSOCIATION. Engineering data book, GPSA. 11 ed. 1998. CIRCULO DE LECTORES. Gran Enciclopedia Ilustrada Círculo. 12 volúmenes. Printer Colombiana S. A. Santa Fe de Bogotá D. C. 1994. J.P HOLMAN. Transferencia de calor. Octava edición (primera en español). Editorial Mc. Graw Hill / Interamericana de España. 1998. MARTHE DE CARVAJAL, NORMA. MORENO CASTRILLON, FRANCISCO. Como elaborar y presentar un trabajo escrito. Ediciones Uninorte. Cuarta edición revisada y actualizada.1999. MENDOZA MARRUGO, ONELLA MARÍA. TORRALVO SIERRA, CANDELARIA ASTRID. Trabajo de grado Estudio de Intensidad Sonora en la Refinería de ECOPETROL en Cartagena. 2000. MORON ALTAMAR, ARÍSTIDES. Trabajo de grado Evaluación Térmica y Optimización del Manejo de Purgas en el Sistema de Condensadores Evaporativos de Materia Tropical. 2001.

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DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS ENOLÓGICOS DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN VÍNICA DE LA EMPRESA LICORERA

COLOMBIANA LTDA UBICADA EN CARTAGENA

AUTORES: MARILUZ URIETA ARCE DIRECTOR: EMMANUEL SANJUÁN (Ingenieros Químicos) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2004

Se propuso la realización del diseño para el tratamiento de los residuos enológicos de Licorera Colombiana Ltda., en donde fueron presentadas las características y dimensiones de dichos equipos. La metodología utilizada para tal fin se basó en recolección de muestras de materia orgánica de los efluentes de esta empresa vitivinícola, las cuales fueron utilizadas para la caracterización del mismo, obteniendo información tal como DBO, DQO pH y concentración de sólidos presentes en estos; los cuales fueron elementos importantes en el posterior diseño del sistema de tratamiento. Se determinó que el mejor sistema de tratamiento para estos residuos es a través de una neutralización y posterior tratamiento aerobio del mismo, utilizando un sistema de aireado superficial a través de un compresor para el suministro de oxígeno, y la biodegradación de la materia orgánica.

ABSTRACT

The completion of the design for the treatment of waste oenological Liquor Colombiana Ltda, where were presented the characteristics and dimensions of the equipment proposed. The methodology used for this purpose was based on collecting samples of organic matter in the effluent of this wine company, which were used for the characterization of it, obtaining information such as BOD, COD, pH and concentration of solids in these; which were important elements in the subsequent design of the treatment system. It was determined that the best system for the waste treatment is by neutralization and subsequent aerobic treatment thereof, using an aerated system surface through a compressor for supplying oxygen, and biodegradation of the organic matter.

Palabras claves: residuos enológicos, fermentación vínica, DBO, DQO.

INTRODUCCIÓN Las aguas residuales industriales son aquellas vertientes provenientes de procesos post-industriales; es decir, aquellas aguas que han sido utilizadas en los diferentes sistemas de fabricación, producción o manejo industrial y que para ser desechadas necesitan ser tratadas previamente, de manera tal que puedan ser adecuadas para su ubicación en las respectivas redes de vertido, depuradoras o sistemas naturales, tales como lagos, ríos embalses, etc. El proceso de fermentación y clarificación genera residuos enológicos que no pueden ser vertidos directamente al alcantarillado público, en este trabajo se mostrará el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales acorde al proceso realizado por la empresa Licorera Colombiana Ltda.., dicho diseño cuenta con procesos y equipos específicos. Para esto fue necesario realizar una serie de muestreos para la caracterización fisicoquímica del residuo inicial y del residuo tratado, para comprobar si estos cumplen con los requisitos y parámetros

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establecidos por las leyes ambientales de Colombia. El diseño realizado tuvo en cuenta la infraestructura y capital con el cual cuenta la empresa para el posterior montaje del mismo, además del volumen promedio de residuo generado por la empresa. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de carácter proyectiva-explicativa presentando un enfoque cuantitativo. Se realizaron muestreos y pruebas a nivel de laboratorio que permitieron la obtención de información muy importante para esta etapa final, como también se contó con la colaboración de la Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique CARDIQUE, quienes realizaron para este proyecto la caracterización del residuo, entregando información valiosa para la conclusión de este trabajo. Se utilizó el residuo enológico de cualquier tanque de fermentación, el volumen de la muestra fue alrededor de 2 litros, que representan aproximadamente del 0.2-0.4% con respecto al residuo de un tanque de 10000 y 5000 litros respectivamente, el muestreo se realizó el 24 de marzo de 2004. . La técnica de muestreo utilizada fue probabilística y al azar simple, debido a que el muestreo se dirige sobre cualquiera de los tanques de fermentación que estén disponibles en la época del año que se planeó el muestreo, dependiendo el programa de producción de la empresa. RESULTADOS Se realizaron pruebas a escala piloto en donde el residuo fue neutralizado con soda de acuerdo a las cantidades establecidas anteriormente (66.66 ml de soda al 5%), la muestra de residuo para la caracterización fue de 2 litros los cuales se sometieron a aireado superficial y llevados para su respectiva caracterización, de la cual se muestran los resultados en la tabla 5. Tabla 5. Parámetros de las pruebas.

Parámetros Unidades Métodos Valores

pH Unidades S.M 4500H - B 7,32

DBO mg O2/L S.M 5210 - B 7.482

DQO mg O2/L S.M 5220 - B 25.930,44

De acuerdo al resultado de la caracterización presentada anteriormente podemos observar que el residuo final cumple con las especificaciones recomendadas para el vertido de las aguas residuales industriales (Anexo 5); la DBO disminuyo en un 91.3% y la DQO en un 86.4% además el pH corresponde con los estándares permitidos.

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CONCLUSIONES Se encontró el volumen correspondiente al residuo el cual fue de 800 y 400 Litros para un tanque de 10.000 y 5.000 Litros respectivamente y la periodicidad con que se genera dicho residuo, de lo cual dependerá las veces que se realice el tratamiento, esto corresponde a 1 o 2 veces por mes (cantidad de producción mensual). Se seleccionó un sistema de tratamiento aerobio, este se escogió debido a la alta DBO que presenta el residuo. Para la neutralización se seleccionó soda cáustica ya que esta es altamente aconsejable, otros neutralizantes como la cal son más económicos pero la inversión en los equipos para su manejo y el mantenimiento de estos es más elevado. Además, el método escogido permite tener en cuenta factores ambientales y económicos que proporcionaran buenos resultados.

RECOMENDACIONES Es importante tener en cuenta la disposición de estos equipos dentro de la empresa, de modo que estos queden cercanos a la zona de producción de forma tal que se pueda disminuir la cantidad de manguera necesaria para el transporte del fluido hasta la zona de tratamiento. Se recomienda no cambiar las dimensiones del sistema de cribado, ya que esto evitara el desbordamiento del residuo, en caso de la criba se tape y sea necesario sacarla para limpiarla, además tener en cuenta para la disposición de los residuos sólidos, que estos deben ser sometidos a secado natural, y los residuos líquidos deben someterse a aireado por un periodo de 24 horas para que el consumo de oxigeno sea optimo y estos puedan ser vertidos a la red de abastecimiento. REFERENCIAS ANÓNIMO. Microbiología Industrial [on line]. 1 actualización [Madrid, España]:, enero, 2000 [ cited 28 abril 2003]. Available from Internet: < URL: http://www.unavarra.es/gennic/micind.index.htm. ARIAS ZABALA, MARIO et al. Tratamiento biológico de vinazas de destilerías. Medellín. En: revista del I.C:N:E. Vol 07, No 01 (2001); p 121-128. BAEZ NOGUERA, Jorge. Tratamiento básico de aguas residuales. Bogotá: uninorte, 1995. 128 p. BARRIOS FERNÁNDEZ, M. La higiene en la industria enológica. En: alimentación: equipos y tecnología. Madrid. Vol. 19, No 02 (2000); p 147-151. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN. Manual de procedimientos ambientales EE.PP.M. Medellín. 2001.

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DISEÑO DE UNA TORRE EMPACADA PARA EL DESPOJO DE ÓXIDOS NITROSOS (NOx), PRESENTE EN EL ÁCIDO NÍTRICO PRODUCIDO EN

ABONOS DE COLOMBIA S.A., SECCIONAL CARTAGENA.

AUTORES: JAMER MONTEROSA BASTIDAS Y ELIAS JOSÉ PETRO PADILLA DIRECTOR: ROBERTO GARZÓN (Ingenieros Químicos)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, ANO 2004

Se propuso el diseño de una torre empacada para despojar óxidos nitrosos presentes en el ácido nítrico, producidos en abonos de Colombia S.A, con la intención de disminuir las emisiones de contaminantes a la atmósfera. Las torres empacadas son los equipos más utilizados en el blanqueamiento del ácido nítrico puesto que ofrecen baja caída de presión, y gran área de superficie activa por unidad de volumen, permitiendo que el proceso de desorción sea más eficiente y rápido. La ingeniería básica se basa en los resultados arrojados por las pruebas a escala piloto; la determinación de las dimensiones de la torre empacada radica especialmente en la selección del empaque, el factor de escalamiento y los criterios del escalamiento; el primero es seleccionado de acuerdo a la experiencia por parte del director del proyecto, el siguiente fue determinado experimentalmente en una planta piloto y el ultimo son criterios de acuerdo a las necesidades y a las disposiciones que Abonos de Colombia S.A. El análisis económico permitió hace un estimativo de inversión Total de capital con el empaque seleccionado para el diseño de la nueva torre empacada.

ABSTRACT

The design of a packed to strip nitrous oxides present in nitric acid, fertilizers produced in Colombia SA, with the aim of reducing emissions of pollutants into the atmosphere was proposed tower. Packed towers are the most used equipment in nitric acid bleaching since they offer low pressure drop and high active surface area per unit volume, allowing the desorption process more efficient and faster. The basic engineering is based on the results obtained from the pilot-scale tests; determining the dimensions of the packed tower lies particularly in the selection of the packing, the scaling factor and the scaling criteria; the first is selected according to the experience by the project manager, the following was determined experimentally in a pilot plant and the last criteria are based on the needs and provisions Fertilizers Colombia SA. Economic analysis makes possible an estimate of total capital investment in packaging selected to design the new packed tower.

Palabras claves: torre empacada, ácido nítrico, balance de materia y energía.

INTRODUCCIÓN El ácido nítrico es uno de los ácidos inorgánicos más importantes. Se utiliza en la producción de fertilizantes, colorantes, fármacos y explosivos. El método industrial más importante para la producción de ácido nítrico es el proceso de Oswaldo. Las materias primas, amoniaco y oxigeno molecular, se calientan en presencia de un catalizador de platino- radio aproximadamente a 800 °C, reaccionando hasta formar ácido nítrico y óxidos nitrosos. El tratamiento metodológico para el proyecto presenta en primer lugar el planteamiento del problema y la justificación de este, en él se expone la problemática que la empresa Abonos de Colombia S.A., seguido de la justificación del desarrollo del proyecto y los aspectos requerido en el mismo. Por su parte, los

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resultados muestran en primera medida un análisis experimental a través de una planta piloto y la segunda parte se refiere al desarrollo técnico para determinar las características físicas del equipo y todos los aspectos de diseño como el balance de masa y energía, finalmente el análisis económico para determinar la inversión inicial de la torre. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se desarrolló una investigación de tipo explicativa, con un enfoque cuantitativo y un diseño experimental y aplicado. La delimitación para el proyecto fue la cantidad de aire disponible (4929 lb/hr) para el blanqueo en la empresa Abonos de Colombia S.A. Se analizaron los datos de las relaciones de flujo de ácido con respecto al aire que se obtuvieron en la planta piloto y que arrojaron resultados positivos en cuanto al color del ácido nítrico, se analizó el estudio de las condiciones técnicas para el desarrollo del proceso a través de diagramas de flujo, gráficas y cuadros que permitieron realizar el análisis de los resultados de los mismos y respectivas conclusiones. Los datos fueron evaluados mediante herramientas sistematizadas como Lotus, Microsoft Excel, Capital Cost, Chemical Balance y datos técnicos que permitieron orientar los resultados y evaluar las condiciones óptimas para ejecutar la etapa del diseño del equipo (torre despojos gases NOx) y comparar con los obtenidos por el equipo de técnico de procesos. RESULTADOS Se desarrolló el montaje de la planta piloto y también el escalamiento en la planta industrial teniendo en cuenta los criterios de selección para el mismo, además de la estimación de la inversión total de capital. Los valores obtenidos son satisfactorios para para lo que la empresa deseaba llevar a cabo, sin embargo, hubiese sido mejor encontrar un empaque más pequeño para realizar las pruebas y obtener mejores resultados. CONCLUSIONES La adquisición de una torre empacada disminuirá el tiempo de despojo de los óxidos nitrosos, representado en una mayor cantidad de ácido nítrico blanqueado diariamente a diferencia del anterior proceso que se obtenía semanalmente. Además, la recirculación de los Óxidos nitrosos al proceso de producción del ácido nítrico, representa para el medio ambiente en la zona de Mamonal una disminución importante en la contaminación, constituyendo a la torre empacada como un proceso limpio. Por su parte, la selección de otro empaque únicamente variaría la eficiencia de remoción en la torre y se pueden manipular relaciones de flujo ácido-aire, diferentes pero de menor rango a las aquí estipuladas.

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RECOMENDACIONES Se recomienda realizar un estudio de mercado para determinar si en los próximos años se da un incremento favorable al consumo de ácido nítrico en la costa, además de verificar si el proyecto empleado puede satisfacer la demanda venidera en cuestión a producción, gestionar estrategias de mercado enfocadas a la demanda, o a crear la necesidad del uso del ácido nítrico, generar un aumento en el precio regido por los principios de la competencia ética del mercado esto orientado a aumentar la rentabilidad del proyecto y operar la torre según las especificaciones dadas en planta, manejar los flujos indicados para obtener la relación liquido – gas que minimicé la concentración de gases nitrosos en la corriente del ácido nítrico. REFERENCIAS COKER, A.K. Understanding the Basics of Packed-Column Design, Chemical Engineering Progress, November 1991. Control Technologies for Hazardous Air Pollutants, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle ParthCarolina, Publication No. EPA 625/6-91-014. CH. CHILTON, Cost Engineering in the Process Industries. (2da Ed). McGraw-Hill, 1960. CROWE, CHARLES R., AND D. COOPER, Brick/Membrane Linings Pass the Acid Testle, Chemical Engineering, July 1988. GEORGE T, AUSTIN. Manual de procesos químicos en la industria(5ta Ed). McGraw-Hill. GÓMEZ MARCILLA, Introducción a las operaciones de separación Contacto continuo, Publicaciones de la Universidad de Alicante, Editorial Textos Independientes. HARRISON, MARK E., AND JOHN J. FRANCE, .Distillation Column Troubleshooting, Part 2, Packed Columns., Chemical Engineering, April 1989. HARVIN, LERAY and ROUDIER, Single Pressure or Dual – Pressure Nitric Acid. Advisory Board. HELLMER, L. Strong – Nitric – Acid Process Features Low Utility Cost. Chemical Engineering, 82 (1975).

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OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE BLANQUEO DE LA PULPA DE PAPEL KRAFT UTILIZANDO ENZIMA XILANASA

AUTORES: TATIANA GONZÁLEZ BABILONIA Y LUCILA TOVÍO PÉREZ

DIRECTOR: VÍCTOR HUGO ORDÓÑEZ (Ingenieros Químicos) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, ANO 2004

Se propuso establecer la optimización del proceso de blanqueo de la pulpa de papel kraft utilizando enzima Xilanasa, además, determinar con cuál de los agentes químicos la enzima Xilanasa presentaba mayor efectividad, teniendo en cuenta el grado de blancura de la pulpa, la factibilidad económica y el impacto ambiental. Se realizó el montaje del proceso a nivel de laboratorio, en base a las pruebas realizadas se determinó que el proceso de blanqueo utilizando agentes químicos con enzimas, presentaron una buerna alternativa para la industria papelera con ganancias de 3.75 a 3.99 puntos en el índice de blancura. Los mejores resultados se obtuvieron del proceso de blanqueo utilizando Hipoclorito de Calcio al 33% combinado con la enzima, sin embargo, teniendo en cuenta el menor costo total de producción y la escasa diferencia entre las ganancias en el índice de blancura de los tres procesos, se presentó como la mejor alternativa de solución el blanqueo con hipoclorito de Sodio al 15% combinado con enzima.

ABSTRACT

It was proposed that the optimization process of kraft pulp bleaching using enzyme xylanase also determine which of the chemicals Xylanase enzyme showed greater effectiveness, taking into account the degree of whiteness of the pulp, the economic feasibility and environmental impact. Assembly process at the laboratory was conducted, based on tests conducted found that the bleaching process using chemicals with enzymes, buerna presented an alternative to the paper industry with earnings of 3.75 to 3.99 points in the whiteness index. The best results were obtained using the bleaching process Calcium Hypochlorite 33% combined with the enzyme, however, given the lower cost of production and the small difference between earnings in the whiteness index of the three processes, was presented as the best alternative solution bleaching with sodium hypochlorite to 15% combined with enzyme. Palabras claves: papel kraft, Xilanasa, agente quimico, índice de blancura.

INTRODUCCIÓN La industria papelera es una de las principales industrias a nivel mundial, por tal motivo las mejoras registradas en esta industria se han desarrollado en el área de aumento de eficiencia en sus procesos productivos y en la protección del medio ambiente. Es así, que este campo se ha vuelto desafiante para la Ingeniería Química, en la persecución de ideas para la optimización del proceso de elaboración del papel con mejoras tecnológicas de manufacturas, de allí que el proceso de blanqueo combinado con técnicas biotecnológicas signifique la búsqueda de una producción más limpia. El proceso de blanqueo de la pulpa de papel presenta efectos ambientales altamente negativos debido a la utilización de agentes clorados y la pérdida del rendimiento por lo que se elimina una parte importante de la fibra de celulosa la cual se degrada por la acción de los agentes químicos utilizados. Por tal razón, el propósito principal de la presente

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investigación radica en la optimización del proceso de blanqueo de la pulpa del papel kraft utilizando la enzima Xilanasa. Los resultados se obtuvieron a través de pruebas hechas en los laboratorios de la Universidad de San buenaventura y la Empresa Dexton S.A. donde se realizaron análisis de Colorimetría para determinar el índice de blancura de las diferentes muestras obtenidas. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El enfoque de la investigación es de tipo cuantitativo-explicativo con una metodología experimental, mediante el enfoque cuantitativo. En la realización de este proyecto de grado se utilizó la enzima xilanasa para mejorar la acción de los agentes químicos utilizados, y no como agente blanqueador, debido a que su función es la de crear intersticios en las fibras de papel, permitiendo de esta forma mayor acción de los agentes químicos. Se realizaron 3 tandas ( de 6 muestras cada una); utilizando una solución de Hipoclorito de Calcio al 33% para la primera tanda, una Solución de Hipoclorito de Sodio al 15% para la segunda tanda y para la tercera tanda se utilizó una solución de Hipoclorito de Sodio al 15% y Soda Cáustica al 50%. En cada tanda, se seleccionó una muestra que sólo contenía el agente blanqueador (sin enzima, conocida como Blanco); a las demás muestras se les añadió la Xilanasa. Para determinar la efectividad de la enzima Xilanasa, se compararon los resultados del índice de blancura medidos a través de la escala CIEL*a*b* de las muestras que combinaron agentes blanqueadores y enzimas, con relación a la muestra patrón (Blanco) en cada una de las tandas. Se prosiguió a manejar la información por medio de cuadros, tablas y gráficas, con los cuales se analizaron los resultados, obteniendo de esta manera, las conclusiones finales y se determinó la factibilidad económica y el impacto ambiental del proceso de blanqueo. La factibilidad económica consistió en comparar los costos totales de producción, arrojados por las tres etapas llevadas a cabo en el laboratorio. RESULTADOS El Hipoclorito de Calcio tuvo mayor arrastre de Lignina residual (cromóforos) que los otros agentes químicos (NaOCl y NaOH) gracias al mecanismo de acción de la xilanasa. También debe tenerse en cuenta que se utilizó mayor cantidad de solución acuosa de Hipoclorito de Calcio (110 ml) que los otros químicos (80 ml NaOCl y 5 ml NaOH), talvez siendo este factor el causante de que en este proceso se halla presentado el mayor incremento en el índice de blancura; a pesar que la diferencia entre los mayores índices de blancura en las tres etapas es poco apreciable, del orden de 0.55 a 1.15. El proceso más rentable económicamente es el blanqueo con Hipoclorito de Sodio combinado con la enzima, por tener el más bajo costo total de producción ($148.584.825/mes) y un buen incremento en el índice de blancura. El análisis ambiental indica que las enzimas degradan selectivamente las fibras de los tejidos de la pared celular, obteniéndose mejores

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índices de blancura a bajo consumo de químicos, traduciéndose esto a menores vertimientos de agentes químicos a las aguas de lavado. CONCLUSIONES Se comprobó la efectividad de la enzima Xilanasa en el aumento del índice de blancura de la pulpa de papel kraft, obteniéndose un incremento de 3.65 a 3,99 puntos en el índice de blancura (Estándar ISO E313), en las tres etapas de blanqueo llevadas a cabo en el laboratorio. Las muestras obtenidas en el laboratorio no presentaron índices de blancura igual a 100, debido a que la materia prima utilizada fue el papel kraft, el cual necesita más de una etapa de blanqueo, implicando una mayor utilización de agentes químicos para poder retirar la mayor cantidad de lignina residual y de esta manera poder obtener papel blanco comercializable. Teniendo en cuenta investigaciones recientes, se concluye que utilizando enzimas como la Xilanasa en el proceso de blanqueo de papel, se logra disminuir el consumo de agentes químicos, debido a que dichas enzimas actúan selectivamente en las fibras abriendo intersticios que permiten mayor acción de los agentes blanqueadores; disminuyendo el impacto ambiental generado por los mismos. RECOMENDACIONES Se recomienda trabajar con consistencias de pulpa no mayor al 5% a nivel de laboratorio, porque se dificulta el manejo de la pasta, manejar el agua del proceso de blanqueo combinado con enzima a un Ph de 7 para evitar que se inhiba la enzima, trabajar el Hipoclorito de Sodio a una concentración mayor de 15% para obtener mejores resultados, evitar usar Soda Cáustica en el proceso de blanqueo debido a su alta toxicidad, someter la enzima a diferentes temperaturas, Ph y tiempo de retención para ampliar los resultados y trabajar con agentes químicos preferiblemente en estado líquido para obtener mejores resultados. REFERENCIAS AHUJA, Hira. Ingeniería de Costos y Administración de proyectos. México: Alfaomega. 1998. P. 31-33. AUSTIN, GEORGE. Manual de Procesos Químicos en la Industria. México: Mc Graw Hill, 1998. V. 3, p. 720-726. BACA U, GABRIEL. Fundamentos de Ingeniería Económica. Bogotá: Mc Graw Hill, 1999. P. 80-83. BULOCK, J y KRISTANSEN B. Biotecnología Básica: España: Acribia, S.A, 1991. P. 290-295.

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ACTUALIZACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS DE LA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CON FINES DIDÁCTICOS

AUTORES: ADRIANA PATRICIA GONZÁLEZ PAREDES Y ELEM LICETH RODRÍGUEZ ROMERO

DIRECTOR: RODRIGO RICARDO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Ante la ausencia de la red de alcantarillado en la Universidad de San Buenaventura y en el afán por cumplir con las normas y requisitos que exige entidades ambientales, respecto a vertimiento líquido hecha a un cuerpo de agua o a un alcantarillado, se construyó una planta de depuración de aguas residuales domésticas. Para el funcionamiento de la planta se tomó la misma tecnología con la que fue diseñada, depurar las aguas utilizando el tratamiento de lodos activados y procesos aerobios de tratamiento de cultivo fijo, la cual consiste en airear el agua residual para promover la actividad de las bacterias aeróbicas que biodegradan la materia orgánica. Estas plantas no producen sino una fracción mínima de lodos. Durante los primeros días de estar en marcha la planta, se manipularon variables como flujo de aire y cantidad de bacterias, buscando una mejor remoción de la planta. Para un mejor entendimiento de la conformación, operatividad y mantenimiento de la planta se realizó un manual de operación.

ABSTRACT

In the absence of the sewer at the University of San Buenaventura and the desire to meet the standards and requirements demanded by environmental agencies, to liquid shedding made a body of water or a sewage purification plant was built domestic wastewater. For operation of the plant took the same technology that was designed, purify water using activated sludge treatment and aerobic treatment processes fixed film, which consists of aerating the wastewater to promote the activity of bacteria aerobic biodegrading organic matter. These plants do not produce only a tiny fraction of sludge. During the early days of the plant being in motion, as manipulated variables of air flow and amount of bacteria, looking for better removal of the plant. For a better understanding of the formation, operation and maintenance of the plant manual operation was performed. Palabras claves: tratamiento de aguas residuales, bacterias aeróbicas, solidos suspendidos, solidos totales.

INTRODUCCIÓN El tratamiento biológico de las aguas residuales se basa en el proceso aparentemente en el que una población mixta de microorganismos utiliza como nutrientes sustancias que contaminan el agua. Las aguas residuales que contienen solutos contaminantes se ponen en contacto con una densa población de microorganismos apropiados, durante un tiempo suficiente que permita a los microbios descomponer y eliminar, según se desee, los solutos contaminantes. Las aguas residuales tratadas tienen que cumplir normas específicas de calidad antes de que se puedan volver a usar, o con normas estrictamente definidas antes de que se puedan descargar a una corriente de agua. Cualquier contaminante se puede eliminar virtualmente del agua, si se utilizan suficientes procesos apropiados de tratamiento. En los procesos de ingeniería la consideración clave es la del costo. Se establece un diagnóstico de la planta de tratamientos de aguas residuales con

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la que cuenta la Universidad de San Buenaventura, Cartagena antes y después de su actualización y puesta en marcha, los volúmenes de agua tratada en cada una de las cámaras que conforman la planta, los caudales de aguas negras a tratar, la selección de la bacteria a utilizar en el proceso, los costos de rediseño y operación de la planta. De esta manera se realizó el manual de operación del sistema de tratamiento.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo descriptiva-proyectiva con un diseño experimental puesto que mediante diferentes experiencias se pudo medir, estudiar e identificar las características de variables de proceso como caudal, temperatura, carga orgánica, sólidos suspendidos y sólidos totales, necesarias para conocer el comportamiento de la planta y seleccionar los principales parámetros que influyen en el rediseño de ésta. Se realizó el rediseño de la planta de tratamientos residuales, estando la planta apta para su funcionamiento, se empezó a llenar y se esperó que todos los tanques alcanzaran un nivel estable, utilizando el producto Bio-gest (salvado más bacterias) se hizo la inoculación de bacterias degradantes del material contaminante, se observó y analizó la importancia de colocar un by-pass a la entrada de la planta y un toma muestras a la salida de ésta, se realizaron las respectivas construcciones y finalmente, buscando tener la bacteria inoculada constantemente, se mandó analizar microbiológicamente el producto Bio-gest en el laboratorio de la Universidad, omo resultado positivo para el buen funcionamiento de la planta, la bacteria quedó a disposición en éste laboratorio.

RESULTADOS En el diagnóstico realizado a la planta antes de ser actualizada y rediseñada se indica que ésta se encuentra en mal estado, además los sistemas de tuberías se encuentran con tramos sin conexión entre los mismos y muchos de los equipos se encuentran en mal estado lo que trae consigo problemas en todo el sistema de tratamiento. Durante el rediseño se realizaron modificaciones que optimizaron el funcionamiento del sistema como lo son válvulas de cierre rápido al sistema de aireación, el timer electromecánico del soplador se cambió por un controlador lógico programable (PLC), se colocó polisombra azul en cada una de las cámaras de la planta para protegerla de basuras y de las hojas de los árboles, se instaló un by-pass en el foso de bombeo con el fin de desviar el flujo de aguas servidas hacia el alcantarillado en caso de operaciones de mantenimiento o alguna emergencia. La cantidad de bacteria a utilizar se determinó experimentalmente con la ayuda de los resultados de la caracterización del agua residual tanto en la entrada como en la salida de la planta de tratamiento. Después de haber realizado esta experiencia, se obtuvo como resultado, suministrar 50 gramos del producto Bio-gest.

CONCLUSIONES La planta de tratamiento de aguas se encontró en muy mal estado. Es de gran satisfacción haber logrado su actual funcionamiento, cumpliendo con los parámetros de calidad que exige el vertimiento a un cuerpo de agua, y con el gran aporte didáctico para estudios relacionados con procesos biológicos y ambientales en la facultad de ingeniería química. Se elaboró un manual de operación con el fin de facilitar la comprensión del funcionamiento, mantenimiento y mejoramiento de la planta, tanto a estudiantes, docentes

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y cuerpo administrativo de la universidad. Por tanto, el manual se convierte en una importante herramienta didáctica principalmente para las áreas de tecnología ambiental, biotecnología y operaciones unitarias. Durante el desarrollo de este proyecto, no se pudo realizar la conexión de la planta de tratamiento con los laboratorios de operaciones unitarias, lo que lleva a concluir que no se justifica adaptar un controlador de pH, si las aguas provenientes de estos laboratorios no serán tratadas.

RECOMENDACIONES El agua tratada que llega al lago tiene cantidades de nutrientes (N, P, K) que puede aumentar el crecimiento de algas, lo que produce un color verde oscuro al lago. Se recomienda como alternativas de solución, suministrar bacterias que ayuden al proceso de desnitrificación, nitrobacter, airear el lago utilizando el soplador instalado para suministrar oxígeno a la planta o aplicar directamente al lago, compuestos que inhiban el crecimiento de las algas. Airear el lago, se hace posible teniendo en cuenta que el soplador está sobredimensionado. Por lo que suministra suficiente flujo de aire para ambos requerimientos. Por su contenido de nutrientes, se recomienda reutilizar el agua tratada para riego. Se recomienda dotar un laboratorio con los equipos, materiales y reactivos necesarios para realizar la caracterización mensual del agua residual, con el fin de llevar un control de calidad en el proceso de tratamiento. REFERENCIAS CRITES, RON; TCHOBANOGLOUS, GEORGE. Sistemas de manejo de aguas residuales para núcleos pequeños y descentralizados. Editorial Mc Graw Hill. 2000 DEPARTAMENTO DE SANIDAD DEL ESTADO DE NUEVA YORK. Manual de tratamiento de aguas negras. Editorial Limusa, S.A. 1999 HILLEBOE, HERMAN E. Manual of instruction for water treatment plant operators. New York State Department of Health. Editorial Limusa. S.A. INSTITUTO DE ESTUDIOS DE ADMINISTRACIÓN LOCAL MADRID. Control de calidad y tratamiento del agua. Mc Graw Hill 1975. INSTITUTO INTERNACIONAL DE DIRECCIÓN DE EMPRESAS (INSIDE). Calidad de vida y medio ambiente. Ediciones DEUSTO S.A. Primera edición 1978. Pág. 229 – 242.

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DEGRADACIÓN TÉRMICA DE DESECHOS DE POLIESTIRENO EN PRESENCIA DE CICLOHEXANO PARA LA OBTENCIÓN DE

HIDROCARBUROS DE BAJO PESO MOLECULAR Y DE USO INDUSTRIAL

AUTORES: MARÍA CRISTINA PÉREZ ACEVEDO Y LEDYS PAOLA TOVAR CAMARGO DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005 Se inició un proceso para el tratamiento de desechos poliméricos por medio del reciclado, el cual expone cuatro vías de aprovechamiento, una de ellas el reciclado químico, que fue aplicado en el presente proyecto, por medio de la técnica de degradación térmica. Mediante este proyecto se obtuvo una mezcla de hidrocarburos a partir del poliestireno. De acuerdo a las experiencias realizadas se pudo observar que el mayor rendimiento durante el proceso de degradación de los desechos de poliestireno se obtuvo a la temperatura de 450ºC en presencia de ciclohexano. Según el análisis termogravimétrico TGA, realizado en la empresa PROPILCO, el poliestireno empieza a perder peso aproximadamente a los 350ºC, por esto se observó que el menor rendimiento del proceso ocurre a esta temperatura aun cuando hay presencia de ciclohexano. De igual manera, se observó que la mayor producción de gases se obtuvo cuando la degradación térmica ocurrió en presencia del solvente cilcohexano.

ABSTRACT A process for treating polymeric deschos by recycling, which gives four-way use, one chemical recycling began, which was applied in the present project, by the thermal degradation technique. This project a hydrocarbon mixture was obtained from polystyrene. According to the experiments carried out it was observed that the highest yield during degradation of polystyrene waste was obtained at a temperature of 450 ° C in the presence of cyclohexane. According to the thermogravimetric analysis TGA, performed in the company PROPILCO, polystyrene weight loss starts at about 350, so it was observed that the reduced performance of the process at this temperature occurs even if there is presence of cyclohexane. Similarly, we observed that higher gas production was obtained when the thermal degradation occurred in the presence of cyclohexane solvent. Palabras claves: poliestireno, ciclohexano, degradación térmica.

INTRODUCCIÓN La acumulación de desechos sólidos en el ambiente, su disposición final y tratamiento, son temas de gran interés en la actualidad. La búsqueda de nuevas alternativas que ayuden a la solución del problema que representan estos desechos debido a su disposición final es de gran importancia, ya que las superficies destinadas a rellenos sanitarios se ven cada vez más limitadas, lo que aumenta la contaminación ambiental. El propósito de esta investigación es desarrollar una alternativa de tratamiento terciario para los desechos de poliestireno presentes en los residuos sólidos del sector residencial “Mirador de Zaragocilla”, que ayude a minimizar el volumen final de las basuras en nuestra ciudad y, así mismo, la contaminación, haciendo uso del ciclohexano como solvente, que permite una mayor degradación de estos desechos así como la obtención de hidrocarburos útiles en la industria, como el metano, etano, propano, butano que sirven como combustible. La teoría que orienta el proyecto la expone el científico Ingeniero

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KARADUMAN, Ali, en un estudio realizado en la Universidad de Turquía y que sirvió para determinar el efecto del tolueno usado como solvente en la degradación térmica de los desechos de poliestireno. La diferencia está en que en este trabajo se utilizó el ciclohexano para comparar cuál ofrece una mayor disminución del volumen de las basuras.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación presenta un enfoque cualitativo, mientras que el diseño es de grado experimental. Para justificar la temperatura de trabajo en el proceso de degradación, se realizó un T.G.A. (análisis termogravimétrico) a la muestra inicial de poliestireno. Este análisis arrojó una curva en la cual se identificaba el comportamiento del polímero con respecto a la temperatura, lo que permitió la selección del rango a utilizar en el proyecto. Posteriormente, se tabularon los datos de las variables independientes manipuladas en todas las experimentaciones y los resultados de estas manipulaciones, es decir, las mediciones de las variables dependientes, se identificó la composición de la fase gaseosa por medio de cromatografías de gases para tener conocimiento del tipo de compuestos que se obtenían del proceso, se calculó la conversión y eficiencia del proceso determinando el peso inicial y final del material sólido y finalmente se realizarán gráficos de barra entre las variables dependientes: rendimiento vs. Cantidad de gas producido, rendimiento vs. Cantidad de residuo sólido resultante y rendimiento vs. Total conversión.

RESULTADOS Fue indispensable realizar varias pruebas las cuales fueran dirigidas a degradar térmicamente el poliestireno, con los resultados que estas arrojaron y la información recopilada en las fuentes primarias se adquirió buenos cimientos para degradar térmicamente el poliestireno y obtener hidrocarburos de bajo peso molecular de uso industrial. En el T.G.A realizado la degradación térmica del poliestireno, inicia cuando el proceso alcanza los 360ºC y continúa hasta los 450ºC, temperatura a la cual el peso se estabiliza; razón por la cual los rangos de temperaturas de trabajo fueron 350, 400 y 450ºC, las cuales son las temperaturas representativas. El comportamiento que tiene el poliestireno durante las degradaciones, maneja grandes proporciones de compuestos de enlace sencillo a temperatura de 350ºC, proporciones intermedias en compuestos de enlace simples y enlaces dobles a 400ºC, y proporciones más parejas de compuestos de bajo peso molecular que lo que se busca a temperatura de 450ºC señalando que esta es la temperatura deseada para obtener estos compuestos cuando se está degradando el poliestireno. Los compuestos obtenidos en los análisis cromatográficos de los gases recogidos en cada experimento son: metano, etano, propano, butano, etil benceno, metil etil benceno, 1-fenil naftaleno, propil benceno, 1,2-dimetil benceno.

CONCLUSIONES El volumen de los desechos de poliestireno sí se puede disminuir con la presencia de ciclohexano en su degradación térmica obteniendo, así mismo, hidrocarburos utilizables como materias primas en diferentes procesos. Los compuestos obtenidos (hidrocarburos), pueden ser utilizados en procesos como elementos combustibles, es decir pueden ser

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quemados para producir energía aprovechable en cualquier proceso que lo requiera. Los resultados obtenidos mostraron que este proyecto de investigación sí es una alternativa de tratamiento terciario de desechos de poliestireno porque se disminuyó el volumen de estos mismos después de ser tratados.

RECOMENDACIONES Para estudios posteriores se recomienda ampliar el tiempo del proceso para observar el comportamiento de éste y hacerse una mejor idea de las condiciones óptimas de operación, trabajar con diferentes cantidades de ciclohexano en relación con la cantidad de desechos para determinar su influencia en la degradación y en la obtención de los hidrocarburos, diseñar un nuevo sistema de condensación, ya que muchos gases se perdieron por el mal proceso de condensado, además se necesita que los recipientes sean totalmente herméticos y que no dé pie a un escape de gases, lo cual afecta el rendimiento al momento de calcularlo, evaluar los costos asociados con la descomposición y determinar el poder calorífico de los gases obtenidos.

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DISEÑO DE UN HIDRATADOR DE CAL VIVA PARA LA COOPERATIVA COOHORNICAL EN HORNITOS - DISTRACCIÓN (GUAJIRA)

AUTORES: JOLEIDY BUELVAS FERNÁNDEZ Y MARIO RICCIO MOLINARES

DIRECTOR: ERIK LOPEZ (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se llevó a cabo la tecnificación del proceso de hidratación de la cal, en la cooperativa COORNICAL ubicada en Hornitos - Distracción (Guajira), que consiste en el diseño de un hidratador de cal viva el cual consta de un premezclador y de 5 tambores mezcladores, además incluye un filtro de manga que controla las emisiones de material particulado a la atmósfera, un sistema de abastecimiento de agua, transportadores de banda y de cangilones y silos de almacenamiento para la cal viva y para la cal hidratada. Para la valoración ambiental, se hizo una descripción del entorno la cual se comparó con las posibles modificaciones que éste sufriría al poner en marcha el proyecto, haciendo uso de métodos como la matriz de Leopold.

ABSTRACT They took out the mechanization of the process of hydration of the lime in the COORNICAL cooperative located in Hornitos - Distraction (Guajira), which involves the design of a lime hydrator which consists of a pre-mixer and 5-drum mixers, also includes a baghouse controlling emissions of particulate matter to the atmosphere, water supply system, belt conveyors and bucket and storage silos for quicklime and hydrated lime. For the environmental assessment, there was a description of the environment which was compared with the possible changes that would suffer it to launch the project, using methods such as Leopold matrix. Palabras claves: hidratador, cal viva, calcinación.

INTRODUCCIÓN COOHORNICAL es la cooperativa creada en enero del 2004, por los campesinos caleros de Hornitos – Distracción (Guajira), con el fin de unificar esfuerzos para ser más competitivos en el mercado de la cal en la región. Los caleros de la comunidad de Hornitos Distracción Guajira, explotan la piedra caliza y la transforman en cal hidratada de forma artesanal; por muchos años esta actividad ha sido el motor de su economía, pero con el tiempo se han dado cuenta que sus ventas han disminuido en forma notoria debido a que la calidad de la cal de otros productores es muy superior a la de ellos y comercializada a menor precio. Por tal motivo el objetivo principal de este proyecto es asistir a la comunidad en el desarrollo de la planta con el diseño de un hidratador de cal viva. La construcción de la planta la realizarán los mismos caleros con la asistencia de personal capacitado, lo que disminuirá los costos de mano de obra; a este hecho se le suma que la planta quedara ubicada muy cerca de la mina de piedra caliza lo cual reducirá los costos de transporte de la materia prima y a una distancia prudente de la población y de las fuentes de agua, de acuerdo con las leyes colombianas. El hidratador de cal viva cumple la función, de trasformar la cal viva en cal hidratada. Para algunos parámetros en el diseño se tomó como referencia equipos ya existentes y las recomendaciones de personas expertas en este campo.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación empleado en el diseño del hidratador de cal viva para la cooperativa COOHORNICAL, fue aplicado y proyectivo. Para el análisis químico de la piedra caliza, cal viva y cal hidratada se utilizó un Espectrómetro de rayos X que determinó: Sílice, Alumina, Hierro, Oxido de calcio, Oxido de magnesio, Oxido de sodio, Oxido de titanio, Pentóxido de fósforo y Azufre en forma de SO3. En la quema de la piedra se utilizaron muflas que llegan hasta 12000C, de este procedimiento no se buscan resultados si no obtener cal viva a la cual se le realizaran los análisis químicos anteriormente mencionados. Las pruebas ASTM C 110 # 12 (Anexo H), determinan la reactividad y velocidad de apagado de la cal viva (frasco Diwar).

RESULTADOS Para el diseño del hidratador se realizaron los respectivos balances de materia y energía, considerando a su vez los cálculos de la masa de reactivos y de los componentes producto de la hidratación de la cal viva. La cantidad de cal viva a alimentar al hidratador fue 4.206kg/hr, considerando que el equipo se diseñó con un sobredimensionamiento para futuros aumentos en la producción de cal viva. Además se realizó un formato de presentación del proyecto y su respectivo análisis económico. El costo de producción de una tonelada de cal hidratada para este proyecto – costo unitario variable – corresponde a $ 6.302,55. Para el proyecto se necesita una inversión total de $ 658.459.701,9. El punto de equilibrio corresponde a 670,51 toneladas año por lo que indica que siempre que la producción sea mayor a este valor obtendrá ganancias.

CONCLUSIONES Con la puesta en marcha del hidratador se corrigió el problema de contaminación de suelos, aguas y de aire por emisiones ya que el proceso será hermético y el uso de un filtro de manga que permite la salida solamente de 5 miligramos de cal por metro cúbico de vapor de agua que sale a la atmósfera. Al hidratar la cal dentro del equipo se evitará la exposición de los operadores a altas temperaturas del proceso, el contacto directo de los vapores y al material particulado que este arrastra. Los equipos seleccionados para el proceso de hidratación de cal viva en seco son un hidratador de cal, un filtro de manga, una banda trasportadora, un transportador de tornillo sin fin, un elevador de cangilones, dos silos de almacenamiento y un sistema de suministro de agua.

RECOMENDACIONES Se recomienda revisar continuamente las boquillas de aspersión de agua con el fin de evitar flujos anormales que provoquen disminución del área de contacto cal-agua, implementar los manuales de mantenimiento y limpieza del hidratador como parte de una disciplina de operación que contribuya a preservar el funcionamiento del equipo en sus condiciones óptimas de operación, implementar un programa de monitoreo y control del proceso de hidratación, capacitar al departamento de operación para implementar el programa de monitoreo y control de los parámetros de calidad de la cal hidratada e

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instalar facilidades para el monitoreo adecuado del hidratador (puntos de muestreo, instrumentación, entre otros).

REFERENCIAS ALMANZA RAQUEL. Diseño de un horno a gas natural para la calcinación de carbonato de calcio para la empresa Cales el Boliviano LTDA. Banchero JULIUS T, BADGER WALTER L. Introducción a la Ingeniería Química. Indiana Mc Graw Hill. 1978. BOYNTON, ROBERT S. Chemistry and technology of lime and limestone. New York. INTERSCIENCE PUBLISHERS a division of Jonh Wiley and sons. 1989. Pág. 520. BRAVO, CHINCHIA L. Aspectos Técnicos y Económicos de la Producción Artesanal de Cal en los Hornitos Distracción- Guajira. CHEMICAL ENGINEERING HAND BOOK. Materials hand ling. New York: Mc. Graw Hill. 1978 9-53. CLEMETE, REZA García. Flujo de Fluidos en Válvulas, Accesorios y Tuberías. México Mc. Graw Hill. 1988. Donald R. ASKELAND. La ciencia e ingeniería de los materiales. University of Missouri, Rolla. Iberoamerica. 1980. Pág. 500. FUNDACIÓN GUAJIRA VIVA. Adecuación de tecnología de extracción, beneficio y transformación de caliza en los Hornitos. Municipio de distracción Guajira, Recolección de información primaria. 2003. GOVERNA, RICARDO. Ventilación industrial. Barcelona. Generalidad Valenciana. Valencia. 1992. Pág. 286. Mc. CABE, WARREN L. Operaciones básicas de ingeniería química. Barcelona. Editorial REVERTE. 1975. Pág. 700.

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DISEÑO DE UN REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE A TRAVÉS DE UN MANTO DE LODO (UASB) PARA EL TRATAMIENTO DE LAS

AGUAS RESIDUALES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA.

AUTORES: DIONISIO RAFAEL BARRIOS MERCADO Y GEINNY DEL CARMEN VASQUEZ NÚÑEZ

DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se realizó el diseño de reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente a través de un Manto de Lodo UASB para el tratamiento de las aguas residuales de la universidad de San Buenaventura, seccional Cartagena. Consiste en un tanque dentro del cual se encuentra depositado un colchón de lodo que contiene bacterias anaerobias que se encargan de degradar la materia orgánica contenida en el agua logrando así, la descontaminación de la misma y obteniendo un subproducto llamado biogás, el cual es utilizado como fuente de energía. El valor de 0.48 gr DQO – CH4 / gr SSV día que se obtuvo en la realización de la prueba de actividad metanogénica del lodo indica que se encuentra en el rango de actividad metanogénica citada en la bibliografía que es de 01 – 1.5 gr. DQO – CH4 / gr. SSV día, por lo tanto este nos indica tiene una buena actividad metanogénica lo que conlleva a un buen funcionamiento del reactor y a un buen tratamiento del agua residual.

ABSTRACT Design Upflow Anaerobic reactor was performed through a Sludge Blanket UASB treatment of wastewater from the University of San Buenaventura, Cartagena branch. It consists of a tank into which is deposited a buffer of sludge containing anaerobic bacteria, which are responsible for degrading the organic matter contained in water thus obtaining, decontaminating it and obtaining a byproduct called biogas, which is used as power source. The COD value of 0.48 gr - CH4 / g VSS was obtained day conducting test indicates methanogenic activity of sludge that is in the range of methanogenic activity reported in the literature which is 01 - 1.5 gr. COD - CH4 / g. SSV day, so this indicates you have a good methanogenic activity which leads to a smooth functioning of the reactor and a good treatment of wastewater. Palabras claves: demnada química de oxígeno, demanda biológica de oxígeno, reactor anaeróbico, metanogénesis.

INTRODUCCIÓN La contaminación del Agua se ha incrementado progresivamente debido a los vertimientos de residuos domésticos e industriales, producidos en los centros urbanos por el hombre. Como una solución a este problema se ha investigado el tratamiento de las aguas residuales, se obtuvo como resultado un tratamiento especial en el cual, se disminuye la contaminación del agua antes de ser vertida a los ríos, contribuyendo a la conservación de la fauna y flora. Una de las soluciones encontradas para este problema es el tratamiento biológico de las aguas residuales este se basa en el proceso aparentemente simple en el que, una población mixta de microorganismos utiliza como nutrientes sustancias que contaminan el agua. Este es el mecanismo por el cual las corrientes de aguas naturales como los lagos y los ríos, se autopurifican. El reactor de flujo ascendente a través de un manto de lodos UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket )

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“Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente con Manto de Lodo”, también conocido como RAFA o PAMLA, es un sistema de tratamiento de aguas residuales de tipo biológico que utiliza microorganismos anaerobios. El reactor UASB, consiste en un tanque dentro del cual se acumula por sedimentación biomasa anaerobia en forma de lodo (formación del lecho de lodos). El sustrato orgánico a degradar (agua afluente del reactor) se introduce por el fondo del tanque distribuyéndose uniformemente y en su trayectoria ascendente se pone en contacto con la biomasa, la cual estabiliza anaeróbicamente el sustrato produciendo gas y más biomasa.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación del proyecto es de tipo explicativa, con un enfoque cuantitativo. Los instrumentos de tipo físico a utilizados en este proyecto para obtener la información necesaria fueron: termómetro, oximetro, PH-meter, potenciómetro, colorímetro, turbidimetro helichz, aparato de conductividad titulaciones, electrodo de membrana, sohxlets (por extracción manual), espectrofotómetro, colorímetro, absorción atómica, gravimetría. El tipo de muestreo utilizado fue el método de muestra compuesta, que consiste en tomar la muestra durante 8 horas, con un intervalo de una muestra cada 2 horas durante tres días consecutivos Las muestras de aguas residuales se preservaron a 4 ºC, fueron llevadas al laboratorio de la universidad de Cartagena, una vez obtenidos los resultados de los análisis físico-químicos fueron organizados en un cuadro el cual contempla: fecha de realización de la prueba, puntos de muestreo, resultado de la prueba (expresada en mg/lt). El parámetro de La DBO se usó para medir la calidad del agua residual de la universidad de San Buenaventura, para determinar la cantidad de oxigeno requerido para estabilizar biológicamente la materia orgánica del agua y para el dimensionamiento del reactor; la demanda química de oxígeno (DQO) sirve para medir el oxígeno equivalente a la materia orgánica oxidable químicamente mediante un agente químico oxidante fuerte.

RESULTADOS La relación existente entre el DBO y DQO debe ser mayor que 0.6 y la que se obtuvo fue de 0.8. Al analizar los parámetros de temperatura y pH, se observó que el agua residual se encontraba a una temperatura de 31 0C y aun pH entre el rango de 6.61 – 6.99, lo cual favorece el crecimiento y desarrollo de las bacterias mesófilas que estarán contenidas en el lodo, para un óptimo funcionamiento del reactor. Se determinó que la velocidad ascensional del líquido en la base del reactor es de 0.792 m / seg. Velocidad propicia para evitar el arrastre de los lodos favoreciendo así la permanencia de las bacterias dentro del reactor y por ende el óptimo funcionamiento del reactor.

CONCLUSIONES La temperatura a la cual se encuentra el agua residual desempeña un papel de mucha importancia, no solo para el desarrollo de las bacterias, sino como criterio para la escogencia del tiempo de residencia hidráulica (TRH), parámetro vital para el dimensionamiento del reactor. El caudal de agua residual que se va a tratar en el reactor es el punto clave para la definición del tamaño, forma y numero de reactores necesarios para el tratamiento del agua residual de la Universidad de San Buenaventura; el caudal

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calculado fue de 0.9 L /seg. Lo que permitió establecer que el volumen del reactor fue de 20.45 m3, con una forma circular y un solo reactor debido a que este es suficiente para el manejo de este caudal. Con la realización de este proyecto se evidenció el nuevo rumbo que ha tomado la Ingeniería Química hacia la gestión ambiental donde se incluyen las nuevas tecnologías (biotecnología) para el aprovechamiento de las aguas residuales de modo que garantice el adecuado manejo y conservación de los recursos naturales.

RECOMENDACIONES Se recomienda Realizar análisis periódicos de las características de las aguas a tratar, teniendo en cuenta parámetros como pH, temperatura, sólidos suspendidos y carga orgánica, para tener un control del funcionamiento del reactor, para comprobar si se está llevando a cabo una efectiva remoción de los contaminantes del agua, capacitar al personal de planta física para que estén en condiciones de operar correctamente el reactor, dado al control complejo del sistema, implementar esta tecnología en aguas industriales complejas, debido a los altos porcentajes de remoción que se obtienen y a las altas cantidades de gas metano que se generan y pueden ser utilizados como combustible, hacer el montaje de un reactor UASB a escala laboratorio para realizar manipulación de algunos parámetros como el tiempo de residencia hidráulica y observar que tasas de remoción de contaminantes se obtienen y colocar un quemador de los gases que se producen dentro del reactor para evitar la contaminación de la capa de ozono y la emisión de malos olores.

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FABRICACIÓN MANUAL DE PAPEL MEDIANTE EL PROCESO SEMIQUIMICO

A LA SODA FRÍA A PARTIR DE RESIDUOS VEGETALES DE BAMBÚ Y

CAMAJURÚ GENERADOS EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN

BUENAVENTURA DE CARTAGENA

AUTORES: SHIRLEY GARCÍA NIETO Y CHRISTIAN VÉLEZ BELLIDO

DIRECTOR: OSCAR SIERRA SOLANO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se han analizado las características químicas y físicas de las hojas secas de Bambú y Camajurú que son generadas en gran abundancia en el Campus de la Universidad de San Buenaventura, las cuales fueron recolectadas durante el periodo comprendido entre julio y agosto del 2004. Luego se prosiguió con la selección de las hojas, cuyos criterios se basaron en el estado de descomposición en que se encontraban cada una de ellas, siendo las menos húmedas y las menos afectadas por los insectos las mejores para dichos análisis. La caracterización físico – química se llevó a cabo en el laboratorio de investigaciones ambientales de la universidad de Cartagena. Las solubilidades en agua caliente, agua fría, en NaOH al 1% y alcohol – benceno de las especies en estudio fueron similares entre sí; en general las propiedades químicas se asemejaron a las propiedades de otras especies vegetales que son alternativas para la fabricación de papel. A pesar que las pulpas de Bambú y Camajurú son de mala calidad para la elaboración de papel de escritura según la clasificación de Runkel y las hojas elaboradas son de baja resistencia, no se puede descartar el uso de estos tipos de papeles que son hechos manualmente para la elaboración de diversas artesanías las cuales son de mucho valor comercial en el mercado nacional y extranjero.

ABSTRACT

We analyzed the chemical and physical characteristics of the dried leaves of Bamboo and Camajurú that are generated in great abundance in the Campus of the University of San Buenaventura, which were collected during the period between July and August 2004 was then continued with the selection of the leaves, the criteria were based on the state of decomposition in which they were each being less humid and less affected by insects best for these analyzes. The physical - chemical characterization was carried out in the laboratory of environmental studies at the University of Cartagena. The solubilities in hot water, cold water, 1% NaOH, and alcohol - benzene species in the study were similar to each other; chemical properties generally resembled the properties of other plant species that are alternatives for papermaking. Although pulps Bamboo and Camajurú are of poor quality for the manufacture of writing paper as rated by Runkel and leaves produced are low resistance, one cannot rule out the use of these types of papers that are made manually to making various handicrafts which are of much commercial value in the domestic and overseas market. Palabras claves: prueba físico-química, digestor, proceso semiquímico de la soda fría.

INTRODUCCIÓN En el último cuarto de siglo, el crecimiento en el consumo y producción de papel ha incrementado debido a la importancia de este recurso en la vida del mundo contemporáneo, incrementando así la demanda de materias primas fibrosas, principalmente de árboles, con ello aumentando los problemas ecológicos asociados con

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ellos. Debido a esto las nuevas investigaciones realizadas en los últimos años van encaminadas hacia la búsqueda de nuevas materias primas fibrosas, por lo cual se ha estudiado la posibilidad de utilizar vegetales anuales o no, sean o no madereros como pueden ser los residuos agrícolas o residuos vegetales tales como los son las hojas secas de una amplia gama de especies arboriferas. . La Universidad de San Buenaventura posee un amplio Campus en el cual se encuentra una gran variedad de especies de árboles, entre ellos los de Camajurú y Bambú que son grandes generadores de hojas secas las cuales son objeto de estudio en este proyecto para determinar la calidad de sus fibras para la realización manual de papel por el proceso semiquímico de la soda fría.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo experimental aplicada. Las hojas secas que se recolectaron en el campus de la universidad fueron sometidas a un caracterización físico-química, luego se simulo la etapa de digestión, etapa química a escala de laboratorio, cortándose las hojas en tamaños que oscilaban entre 5 a 10 cm de largo a las cuales les fue removido el pecíolo durante este paso y seguidamente se colocaron las hojas por un lapso de tiempo de 24 horas en un recipiente de 10 L. Posteriormente, se depositó todo el material vegetal con la solución de NaOH al 10 % en el digestor para realizar la cocción a una temperatura promedio de 80ºC en un tiempo aproximado de 3 horas. Se lavaron las hojas “cocidas” para eliminarles los restos de soda cáustica debido a la impregnación hasta un pH neutro antes de ser sometidas a la acción mecánica por intermedio del desfibrador. Continuamente se desfibraron por espacio de 30 minutos y fueron lavadas nuevamente para removerles todos los sedimentos resultantes de la cocción y así obtener una pulpa libre de impurezas las cuales afectarían la calidad de la hoja elaborada. Una vez obtenidas las pulpas, se pasó a la etapa de fabricación de las hojas en el taller artesanal “Pilón de papel”. Luego se procedió a determinar la resistencia a la explosión y tensión de las hojas elaboradas de Bambú y Camajurú en el laboratorio de investigaciones ambientales de la Universidad de Cartagena

RESULTADOS En la caracterización físico-química se obtuvo que entre las propiedades químicas se

destacan los altos contenidos de celulosa, de holocelulosa y de alfa celulosa presentes en

las hojas secas de Bambú, los cuales fueron de 36.55%, 45.94% y 32.82%

respectivamente. Sin embargo ambos tipos de hojas presentan bajos contenidos de

hemicelulosas y pentosanos los cuales fueron de 10. 21% y 8.64% para el Bambú y

6.51% y 3.62% para el Camajurú. Los valores de contenido de lignina en ambas hojas

secas fueron cercanos, 18.28% para las hojas secas de Bambú y 20.27% para las hojas

secas de Camajurú. La digestión dio como resultado 1.346 Kg. de pulpa de Camajurú de

rendimiento de 47.6% y 1.004 Kg. de pulpa de Bambú dando un rendimiento de 44.3%.

Además, se obtuvo que ambas pulpas son de grado V según la clasificación de Runkel,

lo cual quiere decir que son de mala calidad para la elaboración de papel.

En la etapa de fabricación de las hojas de papel se obtuvo como resultado 15 hojas de Camajurú, 20 hojas de Bambú y 21 hojas de pulpas combinadas de fibras de hojas secas

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de Bambú y Camajurú en una proporción de 50:50 dando un total de 56 hojas elaboradas cuyo peso total fue de 532.04 gr. Las pruebas de tensión y explosión arrojaron que todas las hojas elaboradas tienen baja resistencia a la explosión y a la tensión, siendo las de Bambú y las hojas combinadas las más resistentes, además los 3 tipos de papeles tienen valores de gramaje altos por lo cual presentan acartonamiento.

CONCLUSIONES De acuerdo a la relación de Runkel, las calidades de las pulpas obtenidas de las hojas secas de Bambú y Camajurú son de mala calidad ya que ambas clasifican en el grado V. Las hojas elaboradas a partir de los residuos vegetales de Bambú y Camajurú presentan baja resistencia a la tensión y a la explosión. Las hojas fabricadas de Bambú son más resistentes a la tensión y explosión debido a que presentan fibras más largas provocando así una mejor unión de sus fibras lo cual genera una mayor área de contacto y comportamiento de listones para darle resistencia al papel.

RECOMENDACIONES Se recomienda diseñar un plan de gestión integral de residuos sólidos que permita un mayor aprovechamiento de los mismos y de igual forma contribuya a agilizar el proceso de recolección y separación de los residuos vegetales de los demás residuos generados en la universidad, realizar pruebas de caracterización físico – químicas a otros residuos vegetales generados en el Campus para determinar sus potenciales en la fabricación de papel, utilizar enzimas como la xilanasa para efectuar un blanqueo libre de agentes químicos disminuyendo así el impacto ambiental generado por los mismos, debido a su origen orgánico fácilmente biodegradable, realizar combinaciones de pulpa en diferentes proporciones con fibras de las hojas secas de Bambú y Camajurú para determinar cuál es la indicada para obtener propiedades mecánicas deseables.

REFERENCIAS

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GESTIÓN ENERGÉTICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y COMBUSTIBLE EN EL HORNO DE CLINKER # 1 DE LA COMPAÑÍA COLOMBIANA

COLCLINKER S.A.

AUTORES: HUMAR EZEQUIEL BARRIOS RODRÍGUEZ Y YAMIL RAFAEL SIMANCAS PATERNINA

DIRECTOR: EFRÉN DÍAZ BARRIOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se desarrolló una evaluación energética en el sistema Horno-Enfriador-Molino de carbón de la línea 1, con el fin de identificar consumos extras de combustibles, energía eléctrica y establecer las acciones correctivas posibles a corto y a largo plazo en los sistemas existentes a través de la implementación de un sistema de gestión que contribuya a disminuir el índice de consumo energético. El proceso de evaluación arrojó como resultados perdidas por un total de 1.5 MILLONES US $/Año, por causas de sobredimensionamiento de los motores, infiltraciones de aire falso en el sistema horno-enfriador-molino de carbón, funcionamiento intermitente de los equipos por paros no programados, humedad de la pasta por encima del valor nominal, el desgaste del ladrillo refractario y el aislamiento de los equipos. Con la implementación de la gestión energética se mejoró la eficiencia de los motores al cambiarlos por motores High Efficiency Premium, se redujeron las infiltraciones de aire, las paradas no programadas, el exceso de humedad de la pasta y los daños en los ladrillos refractarios.

ABSTRACT

We developed an energy assessment in the Combi-Cooler coal mill line 1 system, in order to identify extra fuel consumption, power and potential corrective actions to establish short and long term on existing systems through the implementation of a management system to help reduce the rate of energy consumption. The evaluation process showed as lost by a total of 1.5 MILLION US $ / Year, for reasons of oversizing of motors, false air infiltration into the furnace-cooling system-coal mill, intermittent operation of equipment by stoppages results not programmed paste moisture above the nominal value, the wear of the refractory bricks and insulation of equipment. With the implementation of energy management efficiency motors to replace them with High Efficiency motors are mejoraró Premium, air infiltration is reduced, unscheduled downtime, excess moisture pulp and damage to the refractory bricks.

Palabras claves: gestión energética, horno de Clinker, infiltraciones de aire falso, humedad.

INTRODUCCIÓN La conservación de la energía puede concebirse como un esfuerzo organizado y estructurado para conseguir la máxima eficiencia en el suministro y utilización de la energía en el horno rotatorio. El uso eficiente de la energía en la fabricación industrial del clinker en los hornos rotativos es una de las mayores preocupaciones en la industria cementera. La empresa Colclinker S.A. no es ajena a este problema de pérdidas de energía en el horno de clinkerización, enfriador de parrillas, molino de carbón de la línea 1; la evaluación de estos sistemas permitirá encontrar los puntos y focos de pérdidas que se estén dando en el proceso y generar acciones correctivas que disminuyan las fallas y los costos de operación. Esta investigación busca proporcionarle a la empresa herramientas necesarias para determinar los sitios donde se podrían presentar

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potenciales ahorros de energía en la zona del horno de clinkerización #1, tiene como punto de partida el conocimiento de los consumos y el estado energético de los equipos.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue de tipo cuantitativa y aplicada. Para la ejecución del proyecto fueron necesarios planos(Horno #1, Enfriador de Parrilla móviles #1, molino de Carbón #1, ventiladores auxiliares), Manual Tecnológico del cemento Duda Walter, (libros de cemento), revistas especializadas en cementos, Gráficos de Cuarto de control, y diagramas de flujo del proceso de los equipos antes en mención, Manuales de cada equipo, registros históricos en la planta, y Factores de Potencia y carga en motores auxiliares, horas de paro, información del proceso productivo e información obtenida en Internet. Para el análisis fueron tenidos en cuenta los motores de los equipos que más consumen energía y presentan sobredimensionamiento en su diseño, el criterio inicial fue seleccionar motores con más de 30 caballos de fuerza (HP); considerando que en estos se podría lograr un ahorro. Se realizaron una serie de etapas que comprenden el estudio y aprovisionamiento de las fuentes de energía, pasando por un análisis de consumo que incluyo balances de masa y energía en el horno, enfriador de parrillas y molino de carbón de la línea 1, la eficiencia de los motores de los equipos consumidores de energía en el horno, infiltraciones de aire falso, funcionamiento intermitente por paros no programados, humedad de la pasta y durabilidad del ladrillo refractario en el aislamiento del sistema hasta establecer una gestión energética que contemplo una serie de medidas y mejoras, en los equipos en mención, logrando así evitar consumos innecesarios de energía eléctrica, combustible (Carbón, Gas), reduciendo el consumo de energía para obtener de modo inmediato los ahorros que no requieran inversiones apreciables, consiguiendo posibles ahorros con inversiones rentables.

RESULTADOS La evaluación energética realizada arrojó como resultados pérdidas por un total de 1.5 MILLONES ES $/Año. US $ 74.513 representa el ahorro anual, que se obtendría, con un aumento del porcentaje de eficiencia, por encima del 90% y un ahorro en consumo de energía eléctrica de 1.5 MW de generación, producto de un cambio de motores. El valor anterior en pesos si US $ 1 = $ 2500 es de $ 186.282.500. La gestión energética permitió el cambio de los Motores viejos por motores High Efficiency Premium, reducción de las infiltraciones de aire falso en un 99, 5%, disminución en un 30% de las fallas por funcionamiento, por la aplicación del análisis RCA y las Gamas a los equipos, reducción del porcentaje de humedad en 1% mediante el uso de aditivos químicos en la molienda de pasta y la disminución de daños en el ladrillo y concreto refractario en un 20%.

CONCLUSIONES La pérdida de calor por radiación normal en el shell del horno y en el enfriador del equipo debe ser de 140 KCal / Kg Clinker y 3 KCal / Kg Clinker respectivamente, en el balance de masa y energía realizado se encontró que estas pérdidas presentaban un valor 143 KCal / Kg Clinker 3.7 KCal / Kg Clinker, la diferencia entre estos valores fue de 3 y 0.7 KCal / Kg

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Clinker respectivamente, este margen de pérdida es aceptable por el tiempo de funcionamiento del equipo (20 Años). El análisis demostró que la entrada del aire falso, ocasiona que se tenga que quemar aproximadamente 1101,24kg de carbón y 843,9 m3 de gas por hora en la operación; para llevar este volumen de aire falso a las condiciones de proceso, lo anterior incrementa el consumo calórico en 85 Kcal/kg de clinker, y a su vez el consumo de combustibles. Que al año le cuestan a la empresa la suma de US $19.919.566 en combustible. Los funcionamientos intermitentes por fallas, dan lugar a la indisponibilidad del proceso, provocan una merma de ingresos y, asimismo, originan un incremento de los costos de producción, ya que, como mínimo, habrá que reparar o sustituir el equipo averiado, costándole a la empresa la suma de US $ 312.749 al año.

RECOMENDACIONES Se recomienda un cambio de los motores actualmente instalados por motores EMERSON High Efficiency Premium como alternativa para aumentar la eficiencia de 80% a 93%, diseñar un método estándar de alineación y centrado del tubo quemador al horno, para evitar los cambios de posición cada vez que se arranca el horno, solicitar a CPI (Cement Performance Institute) asesoria acerca del punto de alineación más conveniente para este quemador dual (Gas Natural – Carbón). Una alternativa para reducir la humedad en la pasta que entra al horno con un promedio actual del 35% anual en un 34% es la utilización de aditivos químicos en los molinos de pasta, se recomienda tener en cuenta el informe técnico económico relacionado con la aplicación defloc 1000 como agente reductor en pastas de cemento.

REFERENCIAS ÁLVAREZ ÁLVARO, Matemáticas Financieras, Segunda Edición, Ed Mc Graw Hill. BERMÚDEZ, V. Tecnología Energética. Ed CEAC. Barcelona, 1994 CASTILLO ACOSTA, XIOMARA, Tesis de Ingeniería Química 081 Auditoria energética en el proceso de adhesivado de Cellux Colombia s.a, Pág. 25-40 COGOLLO MORENO, GIOVANNI, Tesis de Ingeniería Química 068 Utilización de ayudantes de molienda de cemento para la optimizaron de bolsas en la empresa Colclinker S.A, Cartagena. 2001 CORELCA, Manual de Ahorro Energético, Cáp. 2, Pág. 27-29 DE ROSA, C. Potencial de Ahorro Energético. ASADES´13, Ed. Salta, 1988. Pág. 305-312. DUDA, WALTER, Manual Tecnológico del Cemento, Editorial Anglo, Capitulo 1, 2,3. ENCARTA, Enciclopedia Interactiva, año 2003, CD 2 HOLDERBANK, Curso Técnico del cemento, Costa rica, Año 2003 HOLDERBANK, Curso sobre Balances de Masa y Energía, Cali, Año 2002, Pág. 15-22

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INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCCIÓN DEL CEMENTO, Boletín ICPC, Colombia, Numero 23. MAGNESITA S.A. Articulo Técnico Mancha en Hornos rotatorios, Octubre, 1999 PERCY CASTILLO. Curso Combustión y Clinkerizacion, pág. 7-11, 75-82, 1999 PERRY H. ROBERT, Manual de Ingeniería Química, Sexta Edición, Ed Mc Graw Hill, Tomo V, Pág. 20. Tomo III, Pág. 10,11.

REVISTA CEMENTO HORMIGÓN, Nº 750,1250 REVISTA DE INGENIERÍA QUÍMICA, Nº 398,393 Año 1998,2003, pág. 107,134. REVISTA TÉCNICA COMBUSTIÓN Y CLINKERIZACIÓN, Edición Marzo-Abril, año 98 Pág. 22-29

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DISEÑO Y MONTAJE DE UN SOFTWARE PARA EL CÁLCULO DE TORRES DE DESTILACIÓN BINARIA

AUTORES: JACOB DAVID DEL RIO MARRUGO Y OSCAR RAFAEL LORA DÍAZ PATERNINA

DIRECTOR: JUAN CARLOS ALQUERQUEZ (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

El presente proyecto se basó en la automatización del diseño de una torre de destilación para mezclas binarias. Presentó como finalidad esclarecer todos aquellos conocimientos adquiridos durante las operaciones unitarias en el área de destilación. Se trabajó con un total de 18 mezclas binarias teniendo la posibilidad de ampliar el número de mezclas debido a que el programa está diseñado para adicionar mezclas binarias mediante el conocimiento de las propiedades físicas de los componentes puros que la componen. Los resultados obtenidos del software con respecto a cálculos hechos en fuentes bibliográficas, poseen un grado de exactitud del 97% aproximadamente, razón por la cual el software en general cumplió con los objetivos propuestos. El lenguaje de programación utilizado por el programa es visual Basic, lo que permitirá a los docentes del área mencionada al utilizarlo como herramienta didáctica en el ejercicio de sus funciones actualizar a los estudiantes en el manejo de este tipo de tecnología.

ABSTRACT

This project was based on design automation of a distillation tower for binary mixtures. He presented intended to clarify all the knowledge acquired during the unit operations in the area of distillation. We worked with a total of 18 binary mixtures with the possibility of increasing the number of mixtures because the program is designed to add binary mixtures through the knowledge of the physical properties of the pure components that comprise it. The results of the software with respect to calculations made in bibliographical sources, have an accuracy of about 97%, which is why software generally met the objectives. The programming language used by the program is Visual Basic, allowing teachers the mentioned area to use as a teaching tool in the course of their duties upgrade to students in handling this type of technology. Palabras claves: torres de destilación binaria, software, mezclas binarias.

INTRODUCCIÓN El programador de computadoras es ante que nada una persona que resuelve problemas, por lo que para llegar a ser un programador eficaz se necesita aprender a resolver problemas de un modo riguroso y sistemático. A la metodología necesaria para resolver problemas mediante programas se denomina Metodología de la Programación. El eje central de esta metodología es el concepto, ya tratado, de algoritmo. Es fundamental destacar que el estudiar una columna de destilación y analizar cada uno de los pasos necesarios para un correcto inicio de operación de la misma, permite al estudiante enriquecer sus conocimientos acerca de este método para separar los componentes de una mezcla, y además conocer el funcionamiento de un equipo de tal magnitud. Esto permite que al momento de ir al campo de trabajo, logre desempeñarse de una manera excelente frente a una columna de este tipo. Haciendo uso del computador, en el presente trabajo se realizó un programa de cálculo para torres de destilación de mezclas binarias con el ánimo de proporcionar una herramienta didáctica útil a los estudiantes, que permita realizar de forma rápida y práctica

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el diseño de torres de destilación para mezclas binarias, sin llevar a cabo procesos extensos y complicados de cálculos. Basado en lo anterior, el programa desarrollado permite determinar variables como: número de platos mínimos teóricos y platos reales, propiedades termodinámicas de los compuestos puros y de mezclas líquidas y gaseosa tales como temperatura de rocío y de burbuja, densidad, viscosidad, difusividad, tensión superficial.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada es de tipo descriptivo, teniendo en cuenta un enfoque cuantitativo y además utilizando un diseño no experimental. Para el procesamiento e interpretación de los datos se tuvo en cuenta la realización de la conversión de un algoritmo matemático de ecuaciones de transferencia de masa y calor a un lenguaje de programación (Visual Basic), que permitió obtener las dimensiones óptimas de una torre de destilación, tales como el diámetro, número de platos y espaciamiento entre platos. En cada problema el algoritmo se puede expresar en un lenguaje diferente de programación y ejecutarse en una computadora distinta; sin embargo, la secuencia de éste será siempre la misma para que se cumpla con las condiciones del diseño. Los pasos para la solución de este problema son: 1. Diseño del algoritmo matemático, que describe la secuencia ordenada de los pasos que conducen a la solución del problema dado. (Análisis del problema y desarrollo del algoritmo). 2. Expresar el algoritmo como un programa de lenguaje de programación adecuado. (Fase de codificación). 3. Ejecución y validación del programa por la computadora. Para el normal funcionamiento de este software se creó una base de datos a partir de las constantes que utilizan las ecuaciones en el desarrollo de los balances de masa, calor y la determinación de propiedades termodinámicas; además se fijaron los parámetros necesarios para que el software pueda trabajar con el mayor número de mezclas posibles; de tal manera que si el usuario no encuentra dentro de la base de datos las mezclas que necesita, él pueda alimentarlas de las bibliografías recomendadas. La base de datos está constituida inicialmente por 18 mezclas, con la posibilidad de alimentar nuevos datos para nuevas mezclas que usuario requiera.

RESULTADOS Se desarrollaron las restricciones y criterios de validez del software para el cálculo de torres de destilación binaria, desarrollando un base de datos constituida por 18 mezclas en la que se encuentran datos como constantes de Antoine, parámetros de interacción binaria (método de Wilson), ecuaciones de las curvas de equilibrio para cada mezcla, propiedades de los compuestos puros que conforman las mezclas y constantes necesarias en el cálculo de algunas de estas propiedades, como son, densidad, viscosidad, difusividad y tensión superficial. Se eligió plato perforado, la alimentación del fluido fue en su punto burbuja a 1atm de presión, se utilizó el método grafico de McCabe –Thiele y además se hizo el modelamiento matemático y diseño necesario para cada sección de la torre de destilación y de esta manera desarrollar el software.

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Los resultados obtenidos del software con respecto a cálculos hechos en fuentes bibliográficas, poseen un grado de exactitud del 97% aproximadamente, razón por la cual el software en general cumplió con los objetivos propuestos.

CONCLUSIONES Se concluye que el plantear algoritmos que involucren ecuaciones termodinámicas, de transferencia de calor y de masa, pueden contribuir a determinar las especificaciones que requieren los cálculos de una torre de destilación binaria, se logró esclarecer algunos procesos que resuelven problemas, como el cálculo de propiedades (temperatura de rocío, temperatura de burbuja, viscosidad del líquido, viscosidad del gas, viscosidad de la mezcla, difusividad del líquido, tensión superficial, densidad del líquido, densidad del gas, densidad de la mezcla, coeficiente de transferencia de masa para el líquido, coeficiente de transferencia de masa para el gas), el software posee una precisión y exactitud promedio de 97% y además el software es amigable y puede ser usado con diversas especificaciones para Microsoft Windows las cuales están especificadas en el programa y que permite su fácil instalación. RECOMENDACIONES Se recomienda la continuidad del proyecto, ya que el diseño e implementación del software para ingeniería, proporciona herramientas muy útiles a profesores y estudiantes en el área de las operaciones unitarias en el tema de destilación, logrando con ello la realización de tareas en un tiempo corto, ya que permite ahorrar una gran cantidad de tiempo en los cálculos respectivos de este tipo de equipos, que muchas veces resultan ser demasiado complicados. También, utilizar un método de regresión polinómica más exacto para las curvas de las mezclas binarias, lo que conllevaría a resultados más reales. Se recomienda además, ampliar la base de datos y los algoritmos del programa para desarrollar una mayor cantidad de cálculos en el tema de destilación de mezclas binarias, ya que con estos, los estudiantes podrán determinar las dimensiones de una torre de destilación binaria. Se recomienda además, para una mayor cobertura del software con referencia al método utilizado, es necesario ampliar la base de datos en que lo respecta a diagramas de concentración- entalpia en la fase liquida y vapor, lo que a su vez permitiría la implementación del método de ponchon Savarit.

REFERENCIAS ALQUERQUEZ, JUAN CARLOS Y CASTRO, CHARLES. Diseño de una torre de destilación binaria para el sistema etanol – agua. Tesis de Ingeniería Química. Universidad de San Buenaventura Cartagena. BROWN, GEORGE. Operaciones básicas de la ingeniería química. Barcelona: Ed. Marìn, 1963. GOMIS, ANA. Introducción a las operaciones de separación. Publicaciones de la Universidad de Alicante. Ed. Compobell, S.L. Murcia. Edición electrónica. 1998. KERN, DONALD Q. Procesos de transferencia de calor. Singapure, Editorial McGraw-Hill.

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OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES VEGETALES USADOS

AUTORES: MARTHA LUZ DE LA ROSA RODRÍGUEZ Y CARLOS JOSÉ SALINAS CARDALES DIRECTOR: LUIS FELIPE PERILLA (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005 Se elaboró biodiesel a partir de aceites vegetales usados, en el laboratorio de química de la Universidad de San Buenaventura, teniendo como catalizador al hidróxido de potasio y al etanol como reactivo. Se escogieron los aceites vegetales usados debido a que son una materia de desecho que se encuentran en toda cocina, y al que no se le da una adecuada disposición final; se recogieron muestras de varias cocinas caseras durante aproximadamente 5 meses, obteniendo un volumen total de 4 litros de aceites vegetales usados. Se realizaron las reacciones de transesterificación requeridas a las diferentes condiciones establecidas; se separó el producto final, según las recomendaciones de otros autores y se determinó la condición de reacción que representa un mayor rendimiento en masa con respecto a la cantidad de biodiesel obtenido. Se caracterizó el producto final en el laboratorio de refinación de ECOPETROL SA, y se concluyó que el biodiesel obtenido no cumple con algunas especificaciones de la norma ASTM PS 121.

ABSTRACT

Biodiesel will be produced from vegetable oils in the chemical laboratory of the University of San Buenaventura, with the potassium hydroxide catalyst and ethanol as a reagent. Vegetable oils used were chosen because they are a waste material found in every kitchen, and that is not given proper disposal; Several samples were collected home kitchens for about 5 months, giving a total volume of 4 liters of vegetable oils. Transesterification reactions required to set various conditions were carried out; the end product was as recommended by other authors and the reaction condition is a higher yield in mass to the amount of biodiesel obtained was determined. The final product was characterized in the laboratory refining Ecopetrol SA, and concluded that biodiesel obtained some specifications does not meet ASTM PS 121 standard. Palabras claves: biodiesel, transesterficación, catalizador, ácidos grasos libres.

INTRODUCCIÓN El reto que presenta este nuevo siglo para los ingenieros químicos es desafiante; ya que se trata de innovar en materia de procesos, productos y equipos que signifiquen un aprovechamiento máximo de materiales de desecho, de energía; y por lo tanto una disminución de emisiones nocivas tanto para la salud humana como para el medio ambiente. Es por ello, que se desarrolló este proyecto de grado; teniendo en cuenta investigaciones previas llevadas a cabo en escenarios y condiciones diferentes al laboratorio de química de la Universidad, y los conocimientos básicos de química orgánica, operaciones unitarias, balance de materia y seminario de petróleos. La obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales usados conllevó a la búsqueda y caracterización de los aceites, selección del reactivo (alcohol) y el catalizador en base a las condiciones de reacción y de seguridad, el establecimiento de las condiciones a las cuales se llevaron a cabo las reacciones de transesterificación y selección de la mejor en

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base en su rendimiento en masa y, por último, la verificación de las propiedades del biodiesel obtenido como combustible.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada es de tipo explicativa presentando un enfoque cuantitativo y un diseño experimental. Inicialmente fue necesario recolectar, diferentes tipos de aceites vegetales usados, y a su vez información relativa a estos. Dicha información se relaciona a la naturaleza de los aceites recolectados; esta información y su consecuente interpretación se tabularon en cuadros que permitieron de una manera organizada relacionar la composición porcentual en peso de cada uno de los ácidos grasos que contienen los triglicéridos, en la mezcla de aceites, con sus respectivos pesos moleculares. Una vez realizados tanto los análisis químicos necesarios, como las reacciones de transesterificación, los datos recolectados en estas se expresaron por medio de cuadros diseñados para dicho fin, en donde se precisa la relación existente entre las variables, la influencia entre ellas y las conclusiones más relevantes en cada una de las condiciones a las cuales se llevaron a cabo las reacciones. Durante la finalización del proyecto fue necesario comparar por medio de cuadros las propiedades como combustible del biodiesel obtenido con respecto a las normas internacionales de calidad del producto

RESULTADOS Se recolectaron aproximadamente 4 litros de aceite. El análisis de acidez que se desarrolló arrojó un resultado de 0.876 mg KOH/ gr. de aceite. La interpretación de dicho resultado concluye que el aceite recogido presenta una aceptable cantidad de ácidos grasos libres; por lo tanto no fue necesario agregar catalizador en exceso con el propósito de neutralizarlos. Los rangos de temperatura de reacción manejado se encuentran entre 60ºC-65ºC y 66ºC-70ºC. Las pruebas de laboratorio a las cuales fue sometido el biodiesel indicaron el incumplimiento con algunos de los parámetros de la norma ASTM PS 121; como son punto de inflamación, punto de fluidez, contenido de agua y sedimentos, contenido de azufre y aromáticos. Esto se da como consecuencia de la presencia de etanol remanente y la transformación del aceite por medio de reacciones químicas durante el proceso de fritura. La producción de biodiesel a partir de aceites vegetales usados, no es factible técnicamente ni económicamente para una producción a escala de laboratorio, debido a que no se cuentan con las herramientas necesarias para garantizar la calidad durante el proceso, ni la calidad del producto obtenido. Además, de que el costo de los reactivos y del proceso en sí se encarece porque el proceso se da a pequeña escala y no permite economizar los reactivos por ser comprados en pequeñas cantidades.

CONCLUSIONES Al caracterizar el aceite vegetal usado, por medio de análisis fisicoquímico; como son el índice de acidez y el análisis cromatográfico. Se determinó que el aceite no presentaba

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una acidez significativamente alta, sin embargo la composición porcentual demostró que en el aceite se degradaron algunos triglicéridos, los cuales eran de cadena larga y fueron fragmentados en triglicéridos de cadena corta. o Las condiciones de reacción fueron fijadas, con el fin de determinar cuál de aquellas fue la más eficiente y produciría mayor cantidad de biodiesel. Las experimentaciones indicaron que la relación molar 6:1 y el rango de temperatura 66-70ºC produjeron un mayor rendimiento en masa. o Las propiedades del biodiesel obtenido a partir de aceites vegetales usados pueden ser comparadas con las del diesel marino; concluyendo que, con respecto a sus especificaciones y propiedades, el biodiesel obtenido es similar al diesel marino; aunque el punto de inflamación requerido por el biodiesel es 10º C menor que el diesel marino y sus colores son diferentes. Esto brinda la oportunidad a realizar ensayos de mezclas de biodiesel -- diesel marino.

RECOMENDACIONES Se recomienda obtener el biodiesel a partir de aceites vegetales nuevos, utilizar como materia prima aceites vegetales usados que tengan un pretratamiento que no solo se limite al filtrado y calentamiento; sino que se eliminen otras sustancias que sean residuos de los alimentos freídos, determinar la incidencia de los otros catalizadores en la reacción, sean los ácidos o los metóxidos, con el fin de escoger el óptimo en base al rendimiento, buscar un método más eficaz para separar y recuperar el etanol del biodiesel, con el propósito de evitar la presencia de etanol que afecte algunas de sus propiedades como combustible, y a su vez que permita la reutilización del etanol durante el proceso de transesterificación y ensayar la eficiencia de las mezclas de biodiesel y diesel marino en varias proporciones peso a peso; verificando sus propiedades y su comportamiento en un motor diesel.

REFERENCIAS AGUDELO, J.R., PEÑA, D. & MEJIA, R., Pruebas de desempeño del Ester metílico de aceite de palma en un motor diesel. Revista Energética, NO 26.Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Diciembre de 2001. Consumer.es: Revista del consumidor No. 305. Julio de 2002. DOBIASCH, A. & MEYER, R., Emision situation of regenerative fuel powered diesel engine. 1998 FOX, Mary y WHITESEL, JAMES – “Química Organica”. Editorial Addison Wesley Longman. Pág. 221 GARCÍA, CALVO, CUNILL, ANTONIO, TEJENO & JAVIER. Los aceites vegetales y sus esteres metílicos como combustibles. Ingeniería Química, Vol. 27, No 313. Mayo, 1995, p. 151-157 LAPUERTA, M., ARMAS, O., HERNÁNDEZ, J. & BALLESTEROS, R., Biocombustibles para motores diesel. Laboreo, NO 388, tomo 1, p.53-59, 2002.

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OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA PROLECA LTDA.

AUTORES: BELIA BEATRIZ BANQUEZ BURGOS Y GRETTY GRIMES ÁLVAREZ

DIRECTOR: EFREN ESCAFFI (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005 Se evaluó y revisó el sistema de tratamiento de efluentes industriales de la empresa PROLECA LTDA, con el objeto de optimizar el proceso de tratamiento y de esta manera los procesos de remoción de materia orgánica, sólidos y grasas para poder obtener las condiciones óptimas de operación y mantenimiento de la planta. Se utilizó un tipo de investigación experimental, con un enfoque de tipo cuantitativo, se evaluaron los parámetros químicos, físico y físico-químicos del agua residual, los cuales fueron necesarios para hacer cumplir los objetivos trazados y hacer las respectivas conclusiones y recomendaciones de optimización del proceso, entre las más importantes se encuentra, la estabilización de las condiciones de operación pH y temperatura lo cual impide un buen ejercicio del coagulante y la dosificación del coagulante en la tubería de descarga a fin de obtener una mezcla completa.

ABSTRACT

Evaluated and revised the system for treating industrial effluents company PROLECA LTDA, in order to optimize the treatment process and thus removal processes of organic matter, solids and fats to obtain optimum operating conditions and plant maintenance. A type of experimental research was used, with a focus on quantitative, physical-chemical wastewater, chemical, and physical parameters which were necessary to enforce the goals and make the respective conclusions and recommendations optimization were evaluated process, among the most important is the stabilization of operating conditions pH and temperature which prevents proper exercise of coagulant and coagulant dosage on the discharge to obtain complete mixing. Palabras claves: tratamientos de aguas residuales, DQO, DBO, solidos suspendidos totales (SST).

INTRODUCCIÓN PROLECA LTDA, es una empresa dedicada al procesamiento de leche y lácteos; en cada uno de sus procesos se generan aguas residuales producto de lavado de equipos, pisos y paredes, las cuales contienen detergentes, soda cáustica, hipoclorito de sodio y residuos de leche. Estas aguas son evacuadas por tuberías hacia unos filtros o trampas de grasas, que por gravedad le da paso hacia un tanque de almacenamiento y de aquí a la planta de tratamiento, donde posteriormente son tratadas con sus respectivos aditivos, como el hipoclorito de calcio y sulfato de aluminio tipo A, a fin de hacer control de los microorganismos patógenos y sólidos en suspensión y en última instancia ser dirigidas hacia unos registros y tuberías que van directamente al alcantarillado. En la planta de tratamiento de PROLECA LTDA, la adición de sustancias químicas como el sulfato de aluminio tipo A y cloro se están dosificando inadecuadamente y en cantidades exageradas, lo que impide coadyuvar a remover las impurezas que contiene el agua residual; teniendo en cuenta que la coagulación-floculación constituye el proceso básico que determina en gran parte las condiciones de operación de la planta de tratamiento, y de aquella depende casi por completo la mayor o menor eficiencia del proceso

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subsiguiente el de separación de sólidos por sedimentación. La optimización del proceso de tratamiento de agua residual de la empresa Proleca Ltda., se llevó a cabo con el fin de (a) determinar los parámetros óptimos para el funcionamiento adecuado de la planta de tratamiento de agua residual (b) desarrollar algunas propuestas para el uso racional del agua e insumos químicos y para la limpieza de la planta . Para la realización de este proyecto se analizaron las aguas residuales provenientes de las diferentes áreas de producción de la empresa Proleca Ltda., ubicada en el kilómetro 1 de la vía Mamonal en la ciudad de Cartagena.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación con la que se desarrolló el proyecto fue de carácter experimental

con un enfoque cuantitativo. Inicialmente se identificaron cuáles eran las áreas que

generaban agua residual a la planta de tratamiento, y mediante qué actividades;

posteriormente se tomaron los puntos de muestreo, que fueron Pasteurizador, lavado en

Cip de la Pulverizadora, Lavado general de la Pulverizadora, lavado área de Quesos,

lavado área de Suero, lavado de Batidora, lavado de Silos, entrada y salida de la planta

de tratamiento, esto con el fin de realizar una caracterización físico-química a los

diferentes volúmenes de agua residual que llegan a la planta de tratamiento.

Luego se tomaron los caudales respectivos en las diferentes áreas de la planta de

proceso que generan agua residual a la planta de tratamiento, y se confirmó sí la suma de

estos es igual al caudal total que llega al tanque de bombeo. Toda la información

contenida en este estudio fue almacenada en hojas de cálculo para mayor interpretación.

Además se corroboró con el recibo de agua el consumo de agua potable de la planta de

procesos para verificar si este va en su totalidad a la planta de tratamiento o si tenía otra

corriente alterna de evacuación. Al punto se diagnosticó y evaluó cada una de las partes

de la planta de tratamiento su estado, y sus condiciones de operación para luego concluir

qué partes necesitaban ser rediseñadas para lograr la optimización de la planta y tomar

las acciones pertinentes.

RESULTADOS Los resultados de los análisis de laboratorio efectuados a las muestras tomadas brindaron la información necesaria para la elaboración de un informe de las características físico-químicas actuales de las aguas residuales, este análisis se hizo con el fin de determinar qué área de la planta de procesos generaba mayor carga orgánica a la planta de tratamiento y bajo qué condiciones se encuentra el agua residual para su tratamiento. Como patrón de comparación se tomó el decreto 1594/84 expedido por el ministerio del medio ambiente en su artículo 73, que entregan los parámetros correspondientes al vertimiento de aguas residuales a redes de alcantarillado. La planta de tratamiento de aguas residuales, se observa que cumple con lo establecido en el decreto 1594/84 el cual exige un 80% de remoción.

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CONCLUSIONES El pH del agua residual que está siendo bombeada a la planta de tratamiento no se encuentra estabilizado, es muy ácido, lo que impide un buen ejercicio del coagulante, el caudal de bombeo que llega a la zona de agitación es muy alto, lo que impide que se cumplan los tiempos de detención adecuados, para esto se colocará una válvula de compuerta que regule el flujo, en la experimentación mediante ensayos de jarras se utilizaron otros precipitantes químicos como cal, cloruro férrico, sulfato de aluminio tipo B y un ayudante de coagulación Nalco 8181, arrojando resultados poco favorables, lo que

Las cargas contaminantes producidas por las aguas residuales de la empresa Proleca Ltda., fueron calculadas a partir de análisis físico- químicos realizados en los laboratorios de Cardique, logrando establecer que dichas cargas deterioran la productividad de los cuerpos de aguas receptores. RECOMENDACIONES Se recomienda colocar llaves a presión en las mangueras que se utilizan para lavado, y evitar que al ser tiradas al piso mientras echan el detergente, el gasto de agua inoficiosa se aumente, el lavado de la torre de enfriamiento y las torres condensadoras evaporativas, debe hacerse en un día diferente al de la Pulverizadora, para no aumentar considerablemente el caudal que llega a la planta, capacitar el operario encargado del funcionamiento de la planta de tratamiento, cerciorándose que se estén dando las condiciones óptimas de operación.

REFERENCIAS ABIA, L. RODRÍGUEZ HORCAJO, Tratamiento físico-químico de aguas residuales de las industrias lácteas (I). INGENIERÍA QUÍMICA. Editorial Alción. España. Junio 2002. p 100 ALBA, RICHARD. Biochemical engineer. Cuarta edición. Washington D.C., Academical Press 1987. APHA.1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Edition 20. APHA/AWWA/WPCF. 2-59 pp. ARBOLEDA, JORGE. Teoría y práctica de la purificación del Agua. Tercera edición. Tomo I. Ed. Mc Graw Hill 1996. AUSTIN, GEORGE T. Industrias Químicas. Singapure. Quinta edición. Editorial Mc Graw Hill 1984. BROWN, FERGUSSON. Introducción a la biotecnología. Tercera edición. Editorial Acribia 1989. FELDER, RICHARD M., ROSSEAU, RONALD W. Principios Básicos de los procesos Químicos. México D.F. 1981. HANDENBERGH W.A., RODIE, EDWARD. Ingeniería Sanitaria. Compañía editorial continental, S.A. Séptima impresión. México 1981

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OPTIMIZACIÓN DEL FERTILIZANTE PRODUCIDO MEDIANTE EL COMPOSTAJE DE GALLINAZA PARA SU APLICACIÓN EN LA ZONA

BANANERA DEL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA

AUTORES: SULLY JOHANNA CASTILLO BAUTISTA Y WILMER DE LA ROSA MADERO

DIRECTOR: NELSON TEHERÁN LAGUNA (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005 Se llevó a cabo la optimización de un fertilizante para el mejoramiento del suelo en el cultivo de

banano en la finca Chavela localizada en la zona bananera del Magdalena. se caracterizó la

materia prima (gallinaza) y luego se procedió a obtener el compost, utilizando microorganismos

eficientes para que su descomposición fuera más rápida, se observó la evolución del proceso,

también se midieron variables como la temperatura y la humedad. Se realizaron análisis físicos,

químicos y microbiológicos con los que se determino que las fuentes orgánicas no suplieron todos

los requerimientos de la planta por lo que debió usarse como complemento la fertilización química.

Se utilizó un software de programación lineal LP-ILP para determinar la cantidad necesaria de

fertilizante, se estimaron los costos de materiales y la mano de obra; también se efectuó la

evaluación ambiental que contiene los posibles impactos y sus medidas correctoras, que originaría

la ejecución y puesta en marcha del proyecto.

ABSTRACT Was performed to optimize fertilizer for soil improvement in banana cultivation in Chavela farm located in the banana zone of Magdalena. Characterized the feedstock (manure) and then proceeded to get the compost, using efficient for decomposition was faster microorganisms, the process evolution was observed variables such as temperature and humidity were also measured. Physical, chemical and microbiological analyzes cons which determined that the organic sources did not supply all of the plant requerieientos what must be used to supplement chemical fertilization were performed. LP software LP-ILP was used to determine the required amount of fertilizer, cost of materials and labor were estimated; environmental assessment has the potential impacts and corrective actions that result from the execution and implementation of the project was also carried out. Palabras claves: fertilizante, compostaje, optimización.

INTRODUCCIÓN En la actualidad, la fertilización biológica o fertilización con abonos orgánicos a base de residuos de origen animal y vegetal, es vista cada vez con mayor agrado por parte de los cultivadores o agricultores de Colombia. Esta forma de fertilización, es considerada por el gremio agrícola como una de las alternativas más prósperas en cuanto a la conservación del medio ambiente y agricultura sostenible se refiere. El compostaje se destaca como una técnica ampliamente aplicada en la elaboración de abonos de origen orgánico. En él, se busca estabilizar los residuos sólidos generando materia orgánica estabilizada usada para la recuperación de suelos altamente degradados representando así una fuente de ingresos que aprovecha un desecho orgánico y lo convierte en algo útil y rentable. Por otro lado, la gallinaza por su abundancia en granjas avícolas, es utilizada como materia prima para la elaboración de compost, proceso en el cual, los elementos como Nitrógeno, Fósforo y Potasio son llevados a estados directamente asimilables por las plantas. El

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propósito fundamental de este trabajo de grado, radica en optimizar la mezcla de compost de gallinaza con sustratos minerales concentrados y producir un fertilizante apto, que cumpla con los estándares de nutrientes NPK, para su aplicación en la zona bananera del departamento del Magdalena. Para ello, el problema de investigación se plantea como un modelo de programación lineal y se resuelve con la ayuda del software “WinQSB - Linear and Integer Programming Versión 1.00 (LP-ILP)”.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación presenta un enfoque cuantitativo, una metodología explicativa y desarrollo experimental aplicado. Se realizó la captura de los microorganismos eficientes tomando dos frascos debidamente esterilizados, uno con agar de papa y el otro con agar de arroz, se colgó una cantidad pequeña de gallinaza cruda, se tapó la boca con nylon, luego se enterraron los frascos hasta la mitad en un lugar lleno de vegetación y con un clima húmedo, se cubrieron con una carpa para protegerlos de la lluvia durante un periodo de dos semanas, luego se sacaron los frascos con los microorganismos y se procedió a preparar la solución madre con melaza manteniendo las condiciones óptimas de aireación, luego se realizaron los procedimientos requeridos para culminar con la etapa de maduración del compost. De acuerdo al requerimiento anual de nutrientes específicos para el cultivo y a los análisis físicos, químicos y microbiológicos de la materia prima (compost) se realizó un balance de masa que permitió formular el fertilizante. Con los datos de consumo histórico y composición de cada corriente se procedió a correr un programa de optimización del proceso de mezclado, cuyos resultados finales fueron evaluados para decretar la viabilidad técnica, económica y ecológica del proyecto.

RESULTADOS Con los análisis microbiológicos que se le realizaron al compost obtenido se determinó que está libre de microorganismos patógenos, tal como lo exige la ley colombiana respecto a este tipo de abonos. Las ventajas que el mezclador tipo “V” ofrece en cuanto a capacidad y tiempo de mezclado, lo convierte en uno de los mezcladores más adecuados para la producción de fertilizantes. Las porciones o cantidades de materias primas sugeridas por el programa de optimización dependen directamente del precio y la concentración que estas tengan. El costo del fertilizante no optimizado es menor que el del fertilizante optimizado, esto se debe a que el primero no cumple con la demanda anual de nutrientes por hectárea para el cultivo de banano.

CONCLUSIONES La gallinaza se puede utilizar como materia prima para la producción de compost ya que cuenta con un alto contenido de nutrientes (NPK), frente a otros residuos orgánicos mencionados en la literatura. La temperatura como factor condicionante del proceso de compostaje es muy importante porque con ella se consigue la eliminación de organismos patógenos y parásitos. La baja concentración de nutrientes específicos aportados por el compost de gallinaza hace económicamente infactible la producción de un fertilizante netamente orgánico.

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RECOMENDACIONES Para futuras investigaciones y para efectos de cumplir con la normatividad ambiental vigente se recomienda realizar las pruebas necesarias para medir la emisión de gases generados durante el proceso de compostaje, ya que el incumplimiento a lo establecido para estas emisiones podría implicar la no viabilidad ambiental del proyecto. Para la producción de compost se recomienda mejorar el proceso aplicando metodologías más adecuadas que garanticen mayores concentraciones de nutrientes, también es necesario llevar un control de Ph, ya que es uno de los parámetros que indican el buen desarrollo del proceso y la actividad microbiana; si en el proceso de compostaje hay necesidad de riego es conveniente hacerlo en la etapa mesotérmica. El riego debe ser lo más atomizado posible, para no producir cambios bruscos en la temperatura.

REFERENCIAS ABAD, M. Características y propiedades de los sustratos orgánicos para cultivos sin suelo. Métodos de caracterización. Residuos Orgánicos S.C.C.S. 2 ed. Medellín. 1998. ARANGO, GLORIA; GONZÁLEZ, HERNÁN. Caracterización de sustancias húmicas formadas durante la compostación de residuos de cosecha. Revista de la Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Vol, 29 N° 1. BACA, URBINA, GABRIEL. Fundamentos de Ingeniería Económica. Tercera Ed. Mc Graw Hill, 2003. 543p. BUCKMAN, H.; BRADY, N. Naturaleza y propiedades de los suelos. Barcelona, España. Edit. Montaner y Simón. S.A. 1977. CANTER, W. LARRY. Manual de evaluación de impacto ambiental: Técnica para la elaboración de los estudios de impacto. Mc Graw Hill, 1999. 750 p. CEGARRA, J. Compostaje de desechos orgánicos y criterios de calidad del compost. Memorias del VII Congreso Colombiano de la Ciencia del Suelo. Bucaramanga. 1994. CONESA, FERNÁNDEZ, VICENTE. Guía metodológica para la evaluación del impacto ambiental. Mundi – Prensa, 1997. 3 ed. 252 p. EDGAR, THOMAS F.; HIMMELBLAU, DAVID M. Optimization of Chemical Procesess. Second edition, 2001. Edit. Mac Graw Hill, p. 4. INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO. Estudio Sobre Técnicas de Recuperación del Suelo. 1992. FUENTES, JUAN; MARTELO, YISELL. Tesis, Producción de bioabono tipo “Bocashi” por compostaje de residuos de jardín generados en la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena. 2004, p 79

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GENARO, ALFONSO. 20 ED. REMINGTON. The Science and Practice of Pharmacy. Chapter 88. Philadelphia College of pharmacy and science. Philadelphia. pp. 1546. pp. 1-66. GROSS, A. ABONOS. Guía práctica de la fertilización. Madrid, España. Edit. Mundi-Prensa. 1986.

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD PARA LA EMPRESA INGEQUIMICA

AUTORES: INDULFO ANDRES HERNÁNDEZ VILARO Y LILIANA PATRICIA VARGAS PALENCIA

DIRECTOR: RODRIGO RICARDO (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005 La empresa INGEQUIMICA tiene por objeto comercializar productos químicos y aditivos para el moldeado de fibras de vidrio. Se establecieron los requisitos necesarios para el aseguramiento del sistema de control de calidad de seis tambores de Thinner. Se midió y se hizo un seguimiento de las características físicas del Thinner con el fin de verificar el cumplimiento de los requisitos mínimos como son velocidad de evaporación, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, temperatura, color, forma, etc. El parámetro más controlado fue la temperatura, ya que de él depende mucho los otros parámetros, por consiguiente fue el que se graficó y el más tenido en cuenta para los resultados.

ABSTRACT

INGEQUIMICA Company marketing aims chemicals and additives for forming glass fibers. The requirements for ensuring the quality control system Thinner six drums were established. It was measured and followed up on the physical characteristics of Thinner to verify compliance with the minimum requirements are as evaporation rate, density, melting point, boiling point, temperature, color, shape, etc. The more the temperature was controlled parameter, since it depends a lot the other parameters; therefore it was plotted and considered for more results. Palabras claves: calidad, control de calidad, temperatura.

INTRODUCCIÓN Este proyecto fue desarrollado con el fin de darle a la empresa INGEQUIMICA un mayor respaldo en cuanto a su sistema de calidad. Fue necesario diseñar un sistema de control de calidad que les ayudara a asegurar, evaluar y tomar decisiones preventivas en cuanto a la calidad de los productos. Para ello se establecieron los requisitos del sistema de control de calidad apropiados, así como los procedimientos y métodos de gestión de la calidad que brindaron de forma precisa, la eficiencia del producto. Este trabajo informa acerca de un sistema de calidad, del enfoque a tener en cuenta, se mencionan las normas ISO 9000, los cuales se desarrollaron en 1987 por la Organización Internacional de Normas (ISO) en conjunto con la comunidad europea para su normalización; estas normas están distinguiéndose rápidamente a nivel internacional y la mayor parte de los países industrializados las están adoptando como las normas para asegurar sus sistemas de calidad; ya que ellas ofrecen una forma normalizada para evaluar y certificar el sistema de aseguramiento de la calidad de las compañías.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La metodología utilizada fue de tipo descriptiva-experimental con ubn enfoque cuantitativo. Se utilizó un muestreo no probabilístico, en donde los elementos que hacían parte de la población se seleccionaron mediante la aplicación de un muestreo por

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conveniencia; es decir, la selección de los elementos se dejó en manos del investigador. Una vez recolectada la información se ordenó y se presentó a través de cuadros, fichas técnicas de productos químicos, tabulaciones, gráficos; esa información se ordenó a través de procedimientos estadísticos y se analizó con una técnica para determinar los factores que no concordaron con las especificaciones. Se aplicaron análisis físicos y analíticos a los datos obtenidos. Los datos recolectados por los instrumentos destinados para cada una de las técnicas fueron tabulados, codificados y graficados. La tabulación y ordenamiento de la información, se hizo con un procedimiento estadístico.

RESULTADOS Se determinaron los procedimientos y métodos necesarios de gestión de la calidad que brindaron información importante para mejorar la eficiencia y la eficacia del producto mas comercializado por la empresa. Se observó que durante la caracterización de las propiedades físicas los valores arrojados por el Thinner que se evaluó fueron bastante aproximados a los tomados como referencia. En el transcurso del tiempo de muestreo en la empresa Nova se logró determinar que la temperatura de almacenamiento del Thinner fue relativamente menor que la temperatura ambiental, además se creó un manual de calidad que puede servir de guía para el desarrollo de los procesos en la empresa.

CONCLUSIONES Se concluyó que la temperatura de almacenamiento en INGEQUIMICA fue siempre mayor que en Nova, no todos los tambores de Thinner tienen el volumen establecido por el distribuidor y además con la realización de este proyecto se observó una vez más la aplicación de la Ingeniería Química hacia la certificación y control de calidad para las empresas.

RECOMENDACIONES Para futuras investigaciones de recomienda lo siguiente: implementar un sistema de transporte más seguro y más cubierto para evitar el aumento de la temperatura, crear una bodega en INGEQUIMICA más amplia y con mayor sistema de circulación de aire, verificar que se cumplan los requisitos de aseguramiento de la calidad para los diferentes productos que comercializa INGEQUIMICA, utilizar implementos de laboratorios adecuados a los requerimientos como: termómetros, pipetas, buretas, etc, incorporar a las técnicas de verificación de pureza en caso de que fuera necesario la cromatografía de gases e implementar acciones correctivas que permitan manejar mejor los olores que emanen los productos, con el fin de evitar posibles contaminaciones en el área de trabajo y el medio ambiente.

REFERENCIAS BROWN, GEORGE. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Barcelona; Ed. Marín. 1963. 629 p. JURAN, J. M. y GRYNA, FRANK M. Manual de Control de Calidad. 4ª. Ed. México; Mc. Graw. Hill. 1993. 1756 p.

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO FÍSICO-QUÍMICO DE EVAPORACIÓN DEL LIXIVIADO DEL RELLENO SANITARIO REGIONAL LA

PAZ. (TURBANA, BOLÍVAR) EN EL PERIODO COMPRENDIDO DESDE DICIEMBRE 2004 HASTA ABRIL 2005

AUTORES: DEIVIS AGAMEZ MELÉNDEZ Y GERMAN GONZÁLEZ GARCÉS

DIRECTORES: ÁLVARO PION (Químico farmaceuta, Esp. Ingeniería Ambiental)

LUIS FELIPE PERILLA (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se llevó acabo una investigación experimental-aplicada, puesto que en su desarrollo se realizaron ensayos que lograron obtener condiciones óptimas de evaporación en el sistema, tales como: rata de evaporación, temperatura del lixiviado, humedades relativas y absolutas, entre otras, permitiendo alcanzar la mayor cantidad de agua evaporada en el menor tiempo posible con respecto a las piscinas de almacenamiento, de tal manera se determinó un rendimiento del sistema para una altura de 35 cm equivalente a un volumen de 25.824 m3, obteniéndose un rendimiento del 70%. En la implementación del proceso físico-químico por medio de la construcción del módulo de evaporación solar, se demostró que los materiales utilizados ayudaron a optimizar el proceso con un rendimiento aceptable, lográndose los mayores valores en horas comprendidas entre las 11:00 am y las 2:00 pm donde se alcanzó la mayor insolación.

ABSTRACT

Was just an experimental-applied research, since its development trials succeeded in obtaining optimal evaporation conditions in the system, such as were made: evaporation rate, temperature of the leaching, relative humidity and absolute, among others, allowing to reach the greater amount of water evaporated in the shortest possible time with respect to the storage pools, so system performance to a height of 35 cm equivalent to a volume of 25,824 m3 was determined to give a yield of 70%. In implementing the physical-chemical process by building the module of solar evaporation, it was shown that the materials used to help optimize the process with acceptable performance, achieving the highest values in hours between 11:00 am and 2:00 pm where more sunlight is reached. Palabras claves: lixiviado, radiación solar, relleno sanitario, rata de evaporación.

INTRODUCCIÓN El método de disposición final de las basuras, por medio de los rellenos sanitarios, presenta una situación por resolver, la producción y tratamiento de lixiviados que constituyen los riesgos ambientales más importantes de este sistema de disposición final de las basuras. La disposición de lixiviados generados, son ampliamente reconocidos como subproductos de descomposición en rellenos sanitarios, produciendo un impacto negativo al medio ambiente. Para la protección del medio ambiente es necesario que el ser humano mejore las prácticas para el tratamiento de residuos sólidos. El propósito del presente proyecto radica en realizar un diseño e implementación de un proceso Físico-Químico para la evaporación de lixiviado utilizando la radiación solar presentada en el Relleno Sanitario Regional La Paz (Turbana-Bolívar), para así contribuirle a INGEAMBIENTE S.A. E.S.P. un mejor tratamiento a los lixiviados generados

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en el relleno sanitario, logrando mejoras en el desarrollo social de la empresa y reducción en el impacto ambiental que este tipo de sustancia puedan generar, dándole cumplimiento a su política ambiental y de calidad, como una entidad especializada en el manejo integral de residuos sólidos, implementando sistemas de gestión.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación que se utilizó se basó en una investigación experimental- aplicada.

La información relacionada con el diseño de los módulos de evaporación solar de

lixiviado, fue recopilada y analizada por los investigadores, para luego de forma

descriptiva y explícita determinar parámetros de diseño y la instalación del sistema.

Posteriormente se procedió a evaluar las distintas alternativas y tomas de muestras

realizadas, para determinar la rata de evaporación a la que funciona el sistema piloto, de

igual forma identificar por balance de aguas la cantidad de lixiviado que se está perdiendo

por el proceso de evaporación. De la misma manera se identificaron las características del

agua destilada con respecto al agua de alimentación, mediante un análisis de

propiedades físico-químicas, tales como alcalinidad, PH, dureza, % de cobre y sólidos

totales disueltos, determinando con ello la eficiencia del sistema.

RESULTADOS Durante el desarrollo experimental del presente proyecto, la observación fue un factor

determinante para la obtención de los resultados, realizándose previamente tabulaciones

y gráficos, que ayudan a visualizar el comportamiento y rendimiento del sistema de

evaporación, utilizando herramientas de medios magnéticos como lo son: un Modelo

matemático, Microsoft Excel, ArchiCAD 7.0, Microsoft Word, que facilitan la interpretación

y análisis de los datos obtenidos. Se realizó la caracterización del lixiviado y la

caracterización del agua destilada, se hizo una comparación y se obtuvieron resultados

favorables. Los datos de precipitación y evaporación registrados en la zona, con

referencia a la estación en Cartagena del aeropuerto Rafael Núñez y el centro de

investigaciones oceanográfica e hidrográfica (CIOH); fueron graficados, se le realizaron

regresiones y posteriormente se extrapolaron, tomando cada mes de referencia para los

distintos años que se tienen en la tabla de precipitación y evaporación, (remitir al anexo D

y B ); se obtuvo datos cercanos al registro diligenciado por el IDEAM (ver anexos A Y C );

esto se realizó, ya que no se tienen datos para los años siguientes a el comienzo de

operación del relleno sanitario regional la paz.

CONCLUSIONES Se concluye que el agua condensada, presenta valores aproximados que son admisible

por el ministerio de salud pública, para algunas de las características del agua potable;

por esta razón su uso seria implementarla en un sistema ambiental de riego para las

vegetaciones aledañas, los materiales utilizados en la construcción de modulo de

evaporación solar fueron óptimos, de fácil acceso y económicos, cumplieron con el

requerimiento deseado para el tratamiento o eliminación del lixiviado por evaporación

durante la operación del proceso y además este proyecto puede ser implementado en

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Rellenos Sanitarios del país, que necesiten mejorar sus tecnologías sanitarias en el

tratamiento de sus lixiviados

RECOMENDACIONES Se recomienda para las futuras entidades sanitarias que deseen implementar el módulo de evaporación solar para el tratamiento de lixiviados, utilizar el vidrio impreso, de 4 mm de espesor, este proporciona una transmitancía óptica y térmica optima; la cual ayuda a que la evaporación sea mayor y rápida, mantener la superficie externa de la cubierta ,limpia, despejada, sin partículas de polvo, para así permitir una mayor incidencia de los rayos del sol además Si se quiere que exista una mayor acumulación de calor dentro del módulo, sería adecuado utilizar un plástico negro (polietileno de alta densidad) en la cubierta, ya que este presenta propiedades de absorbencia y retención de calor bastante alta.

REFERENCIAS DUARTE TORRES, ALBERTO, Manejo de solidos: Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional de Colombia. DEGARMO, E.PAUL y otros, Ingeniería Económica, Evaluación de Proyectos con el método de la razón costo / beneficio: México, Ed Prentice Hall Décima edición, 1997. 647p, ISBN 970-17-0091-0 FOUST, ALAN S y otros, Principios de operaciones Unitarias, Transferencia de masa: México, Ed continental S.A, 2 ed. 751p HOLLMAN, J.P. Transferencia de Calor: Transferencia de Calor por Radiación. Octava edición. España: Mc Graw Hill, 1998. 271p. ISBN 007-844785-2 Mc CABE, WARREN y otros, Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, Transferencia de masa Ed Mc Graw Hill, México, 6 ed, 2001, 1199p. ONU. Tecnologías Para aprovechar la energía solar: Serie No 5 “Fomento del aprovechamiento de la energía solar en países en desarrollo”. New York: Naciones Unidas, 1979. 151p. Tecnologías Para aprovechar la energía solar: Serie No 5 “Sistema para la utilización de energía solar en invernaderos”. New York: Naciones Unidas, 1979. 151p PERRY, R H, Manual del Ingeniero Químico: Datos físicos y Químicos. España séptima Ed. Mc Graw Hill Interamericana de España, S.A.U ISBN: 84-481-3342-0 Manual del Ingeniero Químico: Gestión De residuos. España séptima Ed. Mc Graw Hill Interamericana de España, S.A.U ISBN: 84-481-3342-0 PINEDA M, SAMUEL IGNACIO, Manejo y Disposición de Residuos Sólidos, Relleno sanitario: Lime-Acodal. 1raed 1998, Ed Copyright Santa fe de Bogota, 388 p.

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EVALUACIÓN DE LA MEZCLA DE ENZIMAS CELULASAS-HEMICELULASAS EN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA

OBTENCIÓN DE GLUCOSA

AUTORES: RODOLFO BURGOS Y PAULO RICARDO

DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA MONTIEL (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se llevó a cabo una evaluación de la mezcla de enzimas celulasas-hemicelulasas en la hidrólisis enzimática del bagazo de caña para la obtención de glucosa. El bagazo se pretrató, con secado y tamizado, con el fin de hacerlo más vulnerable al ataque de las enzimas en condiciones óptimas de acción, temperatura de 50ºC y pH de 4.5. A nivel de laboratorio se experimentó usando 5 diferentes relaciones v/v de celulasas y hemicelulasas, 100%C, 80%C 20%H, 60%C 40%H, 40%C 60%H y 20%C 80%H; primero con una relación enzima/sustrato de 500mL de solución de enzimas/ton de bagazo, sin resultado exitoso sobre producción de glucosa, y luego en una relación de 500mL de solución enzimática por cada 10kg de bagazo, observándose esta vez la formación de glucosa, la cual se cuantifico mediante la utilización de la curva de calibrado. La mezcla de 60% celulasas y 40% hemicelulasas arrojó, al final de la hidrólisis, los niveles más altos de concentración de glucosa obtenida en solución, incluso al manejar las enzimas en forma diluida. Con esta relación se obtuvo una concentración de 0.73 mg/mL, valor que representa un rendimiento del 69.8% más alto que al usar 100%celulasas.

ABSTRACT

Was just an evaluation-mix hemicellulases cellulase in the enzyme hydrolysis of bagasse to obtain enzymes glucose. Pretreated bagasse, with drying and sieving, in order to make it more vulnerable to attack by enzymes in optimum action temperature of 50 and pH of 4.5. A experienced laboratory level using 5 different ratios v / v of cellulases and hemicellulases, 100% C 80% C 20% H, 60% C 40% H, 40% C 60% H and 20% C 80% H; first with an enzyme / substrate enzyme solution 500mL / t ratio bagasse without successful outcome on glucose production, and then in a ratio of 500 mL of enzyme solution per 10kg bagasse, showing this time the formation of glucose, which was quantified using the calibration curve. Mixture 60% 40% cellulases and hemicellulases yielded, at the end of the hydrolysis, the highest levels of glucose concentration obtained in solution, even when handling the enzyme in diluted form. With this relationship a concentration of 0.73 mg / mL, which represents a yield of 69.8% higher than when using 100% cellulase was obtained. Palabras claves: hidrólisis enzimática, bagazo de caña, celulasas-hemicelulasas, glucosa.

INTRODUCCIÓN Los procesos de hidrólisis con tecnología enzimática de materiales de origen lignocelulósico, como el bagazo de caña, aunque potencialmente viables desde el punto de vista ambiental, siguen generando dudas sobre su rentabilidad. Entender cómo actúan los complejos de celulasas y hemicelulasas sobre este sustrato y en qué proporción sería una herramienta de vital importancia si se quiere hablar de un proceso hidrolítico de características optimas desde el punto de vista ambiental y económico.

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Esta clase de proyecto basa su importancia en que se deben buscar desarrollar tecnologías que generen un menor impacto ambiental, así como aprovechar al máximo los residuos de los distintos procesos industriales que permita crear un panorama de desarrollo sostenible y de buscar fuentes renovables de energía menos contaminantes que las de origen fósiles usadas actualmente. El bagazo cumple con estos dos requisitos ya que además de ser un residuo del proceso azucarero, también tiene carácter de fuente renovable.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación fue de tipo experimental y con enfoque cuantitativo. Los resultados de las pruebas de tamizado fueron tabulados y analizados mediante las “curvas de análisis acumulativo”; el proceso de secado fue realizado durante doresultados se consignaron mostrando la cantidad de material procesado y el peso del bagazo húmedo y seco. Una vez realizados los procesos hidrolíticos y haber determinado las concentraciones de glucosa, por cada mezcla de enzimas utilizadas, estas se tabularon y se escogió la que mostró mayor eficiencia respecto a la formación de glucosa; estas concentraciones se determinaron con ayuda de la curva de calibración hecha para el uso correcto del espectrofotómetro. Los resultados de la hidrólisis enzimática se analizaron mediante los datos obtenidos con la curva de calibración, estos fueron tabulados y comparados con los datos de absorbancia arrojados durante el proceso espectrofotométrico para poder conocer el valor de la concentración de glucosa por cada corrida.

RESULTADOS La relación bagazo/agua de 20g/700mL fue la consistencia que mejor cumplió con los requisitos de homogeneidad mediante agitación durante el proceso hidrolítico, y la ocupación máxima de volumen por lote sin peligro de rebose. La relación porcentual v/v de enzimas que reportó la máxima concentración de glucosa fue la de 60%celulasas 40%hemicelulasas, con la cual se obtuvo una concentración de 0.73mg/mL, la cual representa un rendimiento del 69.8% mayor que al utilizar 100%celulasas, cuya concentración reportada fue de 0.43mg/mL. El costo mensual de la etapa de hidrólisis, con una obtención de 21.243kg fue de $5.896.239. Esto dejó ver los altos costos el proceso por lo que se debe entrar a evaluar la cantidad de etanol obtenida/mes con la solución de glucosa obtenida.

CONCLUSIONES La caracterización del bagazo de caña arrojó altos niveles de celulosa y hemicelulosa hidrolizables, en un porcentaje de 61.91% aproximadamente, lo que representó un recurso con un alto nivel de aprovechamiento para la obtención de glucosa producto de hidrólisis enzimática. El pretratamiento del sustrato mediante tamizado no proporcionó buenos resultados debido a la forma filamentosa del bagazo molido, representado en la heterogeneidad de los resultados de fracción acumulada retenida donde se observó un

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comportamiento inestable de los resultados al momento de tamizar; además por inspección organoléptica se evidenció que no hubo una verdadera separación de partículas según su tamaño. Los resultados obtenidos indican la acción sinergística entre los dos complejos enzimáticos, que eleva los niveles de glucosa obtenido al utilizar un mezcla de celulasas-hemicelulasas y no solamente celulasas, por lo tanto se confirma el planteamiento hecho en la hipótesis.

RECOMENDACIONES Para mejorar el proceso de hidrólisis enzimática, se recomienda hacer el montaje de un

sistema de agitación mecánica, con el cual se logrará una homogeneización más estable,

al reemplazar la agitación manual ya que este medio ofrece desventajas al momento de

establecer una rpm uniforme durante el transcurso de la reacción. Para una producción a

escala industrial se debe utilizar una consistencia aproximada del 5 al 10%, para

aumentar la cantidad de sustrato al momento de someterlo al ataque enzimático. Se

recomienda aumentar el tiempo de reacción para alcanzar concentraciones más altas de

glucosa, ya que el usado en este proyecto fue de dos horas, cuyo fin fue comparar el

comportamiento de la reacción al agregar distintas relaciones porcentuales de enzimas y

no obtener la máxima concentración posible de glucosa.

REFERENCIAS A.B. LÓPEZ-SILVA, M.T. MOREIRA VILAR. Proceso de fabricación de etanol. Ingeniería química. Editorial Alción, No 394. Universidad de Santiago de Compostela. 2000, pág. 213. BALAGUERA B, ALEJANDRA. Bases Para Un Estatuto De Bioseguridad En Colombia: Antecedentes, Principios Básicos Legales y Biotecnológicos. 2004. BALLESTEROS, OLIVIA, J.M., NEGRO, MANZANARES, P. Bioetanol a partir de biomasa lignocelulósica. Una opción cercana. 1999. BEGUIN C. Tratado De Acción Enzimática. 1990. CABRERA, SANDRA. GÓMEZ, ALFONSO. MARTÍNEZ, ALFREDO. QUINTERO, RODOLFO. Biocombustibles A Partir De Recursos Lignocelulósicos: Estudio Del Bagazo De Caña En México. Centro De Investigación En Biotecnología – UAEM, Instituto De Biotecnología – UNAM, Instituto Mexicano Del Petróleo. CAMPS, MARCOS. Los biocombustibles. Colección energías renovables. ED. Mundi-Prensa. Madrid. 2002. CASTRO, MARIO, SÁNCHEZ, CARLOS. Biocombustibles. ED. Progensa. 2000. DUARTE T. ALBERTO. Transferencia de Momentum y Manejo de Sólidos. Universidad Nacional de Colombia. 1998.

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OBTENCIÓN DE COMPOST A ESCALA PILOTO A PARTIR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS PROVENIENTES DEL MERCADO DE

BAZURTO (CARTAGENA) MEDIANTE LA ACELERACIÓN BIOTECNOLÓGICA DEL PROCESO EMPLEANDO UN SISTEMA DE PILAS

AUTORES: MÁRYOLI PÉREZ TORRALVO Y BLANCA ROSA PERNETT PÉREZ

DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA MONTIEL (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se realizó la obtención de compost a partir de los Residuos Sólidos Orgánicos provenientes del Mercado de Bazurto (Cartagena) utilizando tres tratamientos biotecnológicos, los cuales son: inoculación de microorganismos nativos del Mercado de Bazurto, adición de agua e inoculación de EMRO (Effective Microorganisms Research Organización). La descomposición y la evolución del proceso de compostaje se constató con la medición diaria de temperatura y la producción de lixiviados. El compost obtenido se evaluó en el laboratorio bajo análisis físicos, químicos y microbiológicos, para verificar su calidad, teniendo en cuenta los parámetros exigidos por el ente administrativo ICA (Instituto Colombiano Agropecuario); lo que demostró que el producto obtenido cumple con los requerimientos del suelo. Por último, se realizó la evaluación ambiental en la que se midieron los posibles impactos que el proyecto originaría y sus respectivas medidas correctivas; estimando los costos del acondicionamiento de la zona de compostaje y la mano de obra generados en el montaje piloto para la obtención de compost.

ABSTRACT

Obtaining compost is made from Solid Organic Waste Market from Bazurto (Cartagena) using three biotech treatments, which are native microorganisms inoculation Market Bazurto, adding water and inoculation of EMRO (Effective Microorganisms Research Organization). The decomposition and composting process evolution was found with daily measurement of temperature and leachate production. The compost obtained was evaluated in the laboratory under physical, chemical and microbiological analyzes to verify their quality, considering the parameters required by the administrative body ICA (Colombian Agricultural Institute); this showed that the obtained product fulfills the requirements of the soil. Finally, the environmental assessment on the potential impacts that the project would create and respective corrective measures, was carried out; estimating the costs of upgrading the composting area and labor generated in the pilot for obtaining compost assembly. Palabras claves: compost, solidos orgánicos, sistema de pilas.

INTRODUCCIÓN El desarrollo de nuevos productos, la investigación y las exigencias del mundo actual han permitido que hoy conozcamos tecnologías y métodos biotecnológicos que permiten la optimización de los procesos, el mejoramiento de la calidad y la protección del medio ambiente. El compostaje es una tecnología sencilla, que genera beneficios económicos y con la cual se pueden tratar residuos biodegradables como los desechos de poda, estiércol de animales, restos de comidas sin preparar, entre otros. Con ayuda de microorganismos se optimiza la descomposición de las materias primas y por ende la producción del compost. El propósito que tiene la realización de esta investigación se halla en producir compost mediante tres técnicas de tratamiento determinando las

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condiciones óptimas del crecimiento microbiano y aportando las bases para implementar técnicas biotecnológicas de aprovechamiento de Residuos Sólidos Orgánicos, contribuyendo a una gestión integral para el manejo de residuos sólidos, específicamente en el mercado de Bazurto, donde la generación de materiales orgánicos constituye aproximadamente el 86% de los residuos que se producen en un día

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue de tipo explicativo, de enfoque cuantitativo y diseño experimental aplicado. Se realizó el montaje experimental, para lo cual fue necesario construir una carpa con polietileno de baja densidad transparente como techo para proteger contra la lluvia y polietileno de baja densidad negro para impermeabilizar el piso. La captura de los microorganismos se realizó enterrando un recipiente de vidrio en un talud húmedo por 2 semanas, en el cual, se encontraba una solución de agar de arroz como substrato. Por otra parte, se recolectaron los residuos sólidos orgánicos del Mercado de Bazurto separados en la fuente, fueron triturados y pesados, formándose 9 pilas utilizando iguales proporciones de residuos. Finalmente se procedió a la inoculación de los microorganismos en las pilas de acuerdo a su distribución para cada tratamiento con una frecuencia de 1 vez por semana, aprovechando este momento para ser aireadas hasta la obtención del compost.

RESULTADOS Los análisis realizados a la solución enriquecida de microorganismos nativos, no

muestran altos contenidos de sustancias que inhiban el crecimiento microbiano; además,

la solución enriquecida se encuentra libre de microorganismos patógenos. Los resultados,

de la medición de parámetros físicos, químicos y microbiológicos medidos al compost en

los diferentes tratamientos biotecnológicos, fueron favorables, puesto que, estos se

encuentran dentro de los rangos exigidos por el ICA, sin embargo, el compost que mostró

mayor calidad fue el producido con la inoculación de EMRO. Los impactos generados por

el proceso se consideran de impacto mínimo o bajo lo que significa un efecto que

produce una destrucción mínima del medio considerado. Los costos de inversión

generados se ven mayor representados en los costos fijos, como mano de obra,

prestaciones, mantenimiento y reparaciones, lo que hace que el un 83% de los costos del

proceso correspondan a estos.

CONCLUSIONES

La separación en la fuente de los RSO, asegura el desarrollo óptimo de los microorganismos que actúan en el proceso de descomposición, puesto que, los RSO se encuentran libres de contaminantes o sustancias que inhiben el crecimiento microbiano. El rango de temperaturas en el cual se desarrolló el proceso de compostaje es un indicador de que los microorganismos que desarrollaron la actividad metabólica fueron mesófilos.

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Las temperaturas óptimas presentadas en las diferentes etapas del proceso, fueron establecidas en los momentos en los cuales se realizaron las inoculaciones respectivas, por lo tanto estas fueron activadoras del crecimiento microbiano contribuyendo a la aceleración del proceso.

RECOMENDACIONES Se recomienda identificar los microorganismos que se encuentran en los RSO

provenientes del Mercado de Bazurto, y de este modo proporcionarles las condiciones

más apropiadas de crecimiento y garantizar su metabolismo, realizar ajustes en la

relación C/N, humedad y pH en la etapa de precompostaje para asegurar el desarrollo

óptimo de los microorganismos, y así, evitar producciones altas de CO2 y pérdidas de

nitrógeno en forma de NH3. Para futuras investigaciones se recomienda implementar un

sistema de absorción de los gases productos de la descomposición de los residuos

sólidos, así evitar las pérdidas de energía en forma de CO2, NH3 Y CH4

REFERENCIAS

ARTEAGA DELGADO, Marian y BITAR MORELO, Erika. Aceleración de la Descomposición de la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos por Acción de Microorganismos Nativos en el Mercado de Bazurto. Universidad de San Buenaventura, Cartagena 2003. CARDIQUE, Revista de la Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique. Edición No 2. Julio –2005 CASTILLO Sully, DE LA ROSA Wilmer. Optimización del Fertilizante Producido Mediante Compostaje de Gallinaza Para su Aplicación en la Zona Bananera del Departamento del Magdalena. CEPEDA TRIBIÑO, Ana Isabel y VARGAS BARRIOS, Ronald. Diseño de una Planta Piloto para Producir Compost a Partir de Desechos Orgánicos Provenientes del Mercado de Bazurto. Universidad de San Buenaventura, Cartagena 2003. CONESA FERNÁNDEZ-VÍTORA, Vicente. Guía Metodológica para la Evaluación de Impacto Ambiental, 3ª edición. Editorial Mundi-Prensa, Madrid 1997. GÓMEZ ÓREA, Domingo. Evaluación del Impacto Ambiental, 1ª edición. Editorial Mundi-Prensa y Editorial Agrícola Española, Madrid 1999. J GLYNN, Henry y GARY W, Heinke. Ingeniería Ambiental, tomo III, 2ª edición. Editorial Prentice Hall. Pearson Education. México 1999. KIELY, Gerard. Ingeniería Ambiental, fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión. Mc Graw Hill/ Interamericana de España. España 1999.

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NÚÑEZ, Ángel y VÉLEZ María Teresa. Introducción a la Microbiología Industrial. Conferencias de clases. Universidad de Cartagena. PETERS, Max y TIMMERHAUS, Klaus. Diseño de Plantas y su Evaluación económica para Ingenieros Químicos. Editorial Géminis SRL. Buenos Aires, año 1978. SZTERN, Daniel y PRAVIA, Miguel A. Manual Para La Elaboración De Compost Bases Conceptuales Y Procedimientos. Disponible en: http://www.ops.org.uy/pdf/compost.pdf

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IMPLEMENTACIÓN DEL PROGRAMA DE EXCELENCIA AMBIENTAL PREA

EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL

AUTORES: NAY LUZ PEREZ CERVANTES

DIRECTOR: BENJAMÍN DI FILIPPO (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

El Programa de Excelencia Ambiental, PREA, fue creado por la Corporación Autónoma Regional Canal del Dique, CARDIQUE, mediante la resolución No. 1038 del 17 de Diciembre de 2004, como mecanismo de reconocimiento público a los logros empresariales, derivados de la implementación de enfoques prácticos y de excelencia en el desarrollo de sus procesos productivos. Gracias a esta convocatoria se inscribieron 16 empresas tanto del sector de Mamonal como del sector el Bosque, y se inició así un trabajo conjunto con las empresas orientándolas en la realización de sus informes de postulación. Para la fase de evaluación, quedaron 12 empresas postuladas dentro de las cuales aquellas organizaciones que obtuvieron un puntaje mayor a 500 puntos fueron visitadas en fechas previamente acordadas donde se examinó con mayor profundidad los enfoques, implementación y resultados de la gestión ambiental. Basados en estas visitas, los evaluadores elaboraron el informe final de calificación de cada empresa. Finalmente se entregaron los certificados del PREA durante la ceremonia de premiación organizada por CARDIQUE a las empresas escogidas, con la participación de autoridades y de los medios de comunicación.

ABSTRACT

The Environmental Excellence, PREA, was created by the Regional Autonomous Corporation Canal Dam, CARDIQUE, by Resolution No. 1038 of December 17, 2004, as a mechanism for public recognition of business achievements arising from the implementation of approaches practical and excellence in the development of their production processes. With this call 16 companies Mamonal both industry sectors registered Forest, and so began working together with companies directing them in carrying out their reporting application. For the evaluation phase, were 12 companies nominated within which those organizations that received a score higher than 500 points were visited in agreed dates where further explored approaches, implementation and results of environmental management. Based on these visits, evaluators prepared the final report for each company. Finally PREA certificates were presented during the awards ceremony organized by CARDIQUE the designated enterprises, with the participation of authorities and the media.

Palabras claves: PERA, plan de manejo ambiental.

INTRODUCCIÓN La contaminación ambiental de Cartagena se produce en gran medida, por el desarrollo de sus diferentes actividades industriales, que generan efectos ambientales negativos producto del uso insostenible de materias primas y recursos naturales como insumos para sus procesos, igualmente la utilización del medio ambiente como receptor de sus descargas contaminantes (residuos, emisiones y vertimientos). Este proyecto desde la perspectiva de garantizar el desarrollo sostenible de la ciudad, enfrentar los nuevos retos de competitividad empresarial y considerando la gestión ambiental como una fuente de oportunidades y no como un obstáculo, adopta el Programa de Excelencia Ambiental PREA como una iniciativa orientada a mejorar el

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estado actual del medio ambiente y la calidad de vida de la población, mediante el estímulo a la autogestión empresarial.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación presentó un enfoque de tipo comparativo mediante una investigación evaluativa. En el desarrollo del proyecto, se realizó inicialmente un análisis de la situación actual de la industria cartagenera. Para esto fue necesario buscar información en la cámara de comercio acerca de la composición empresarial de Cartagena que permitió establecer los grupos en que se entregarían los reconocimientos, de acuerdo a su tamaño y sector productivo de manera que la valoración fuera coherente y objetiva. Se hizo un estudio de las empresas que contaban con plan de manejo ambiental y/o documento de manejo ambiental, empresas en producción más limpia y empresas que disponían de un sistema de gestión ambiental que se refleja en el mejoramiento continuo, con el fin de establecer los niveles de reconocimiento. se analizaron los formatos de evaluación utilizados en el PREAD para adaptar una guía metodológica PREA que se ajustara a los parámetros manejados por el Ministerio del Medio Ambiente para programas de reconocimiento y a la exigencia de las industrias cartageneras.

RESULTADOS De acuerdo a la clasificación la Grande empresa tuvo una participación en el programa del 7% en base a la totalidad de las empresas de la zona industrial de Mamonal, la Pequeña y Mediana empresa una participación del 10% y la participación de las Microempresas fue completamente nula debido a que no cumplían con los prerrequisitos necesarios para participar en el mismo. Se inscribieron 16 empresas tanto del sector de Mamonal como del sector el Bosque, pero en la fase de evaluación, quedaron 12 empresas postuladas dentro de las cuales aquellas organizaciones que obtuvieron un puntaje mayor a 500 puntos fueron visitadas.

CONCLUSIONES Las características del programa se establecieron mediante la resolución No. 1038 de 17 de Diciembre del 2004 emitida por Cardique y el informe de Composición empresarial de Cartagena, aportada por la Cámara de Comercio, se logró establecer con esta información los niveles y grupos de reconocimiento, proceso de inscripción, postulación, evaluación, entrega de reconocimiento y las especificaciones de la elaboración del informe de postulación. Por su parte, la implementación del PREA durante el 2005 permitió desplegar un excelente seguimiento y control a la Gestión Ambiental de las empresas participantes, mostrando elementos a mejorar, adicionar o perfeccionar; con los cuales se viabilizarán nuevas alianzas fortaleciendo el papel protagónico de las empresas en temas vitales como control de la contaminación, la educación ambiental, la prevención y la consolidación de una nueva cultura ciudadana en el manejo de los asuntos ambientales que los afectan.

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RECOMENDACIONES Se recomienda revisar y ajustar los criterios de evaluación planteados por el Ministerio

del Medio Ambiente para mantener la vigencia del Programa y su mejoramiento continuo

de manera que el mismo siga siendo una alternativa válida para resaltar públicamente la

gestión ambiental de las organizaciones públicas y privadas, ademas diseñar una

metodología que permita la participación masiva de las PYME ubicadas en la Zona

Industrial de Mamonal, teniendo en cuenta el efecto positivo sobre la eficiencia en el

control y prevención de los impactos generados en los procesos desarrollados por estas

REFERENCIAS ÁLVAREZ GARCÍA, José Emilio. El proceso de investigación para un anteproyecto ALLEY, Robert & Associates, Inc. Manual de control de la calidad del aire. Editorial McGraw Hill. Tomo I, Tomo II.610 p CANTER, Larry. Manual de evaluación de impactos ambientales. Técnicas para la evaluación de los estudios de impactos. Editorial McGraw Hill 2ª Ed.835p COLLAZO PEÑALOSA, Héctor y DUQUE MUÑOZ, Ramón. Residuos sólidos. Acodal,157p CONESA FERNÁNDEZ, Vicente. Guía metodológica la evaluación del impacto ambiental. Mundi prensa, 1997.252p CRITES, Ron y TCHOBANOGLOUS, George. Sistema de manejo de aguas residuales. Para núcleos pequeños y descentralizados.Editorial. McGraw Hill. Tomo I, Tomo II, Tomo III.2081p DURAN DE LA FUENTE, Hernán. Gestión ambientalmente adecuada de residuos sólidos. Un enfoque de política integral.425p FIELD, Barry y AZQUETA OYARZUN, Diego. Economía y Medio Ambiente. Editorial McGraw Hill.825p HARRINSON Lee, Manual de Auditoria, Medio ambientales, Higiene y Seguridad. Editorial. McGraw Hill. 676 p HARRINSON Lee, Suplemento del manual de Auditoria, Medio ambientales, Higiene y Seguridad.Editorial. McGraw Hill. 147p INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Norma técnica colombiana NTC-ISO 9001.Sistema de gestión de la calidad requisitos. ICONTEC. 2ª Ed.2000. 28 p KEMMER, Frank y MCCALLION, John. Manual del agua. Su naturaleza, tratamiento y aplicaciones. Editorial. McGraw Hill. Tomo I 31-15p, Tomo II 28-25p

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KIELY, Gerard. Ingeniería Ambiental Fundamento, entorno, tecnología y sistemas de gestión. Editorial MacGraw Hill, Tomo I, Tomo II, Tomo III, 2575p MIGUEL GÓMEZ, Claudio y URCELA Ramón. Tratamiento del agua, por proceso de membranas. Principios, procesos, aplicaciones. Editorial McGraw Hill.1021 p Ministerio del Medio Ambiente y Consejo Nacional Ambiental. Metodología de Evaluación Ambientales, Santa fe de Bogotá D.C 24 al 28 de junio de 1996.125p Políticas ambientales de Colombia. Julio 1998.610p

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CINÉTICA ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA PRODUCCIÓN DE GLUCOSA UTILIZANDO LA ENZIMA TRICHODERMA LONGIBRACHIATUM

AUTORES: ELIANA MARÍA GUERRERO ALARCÓN

DIRECTOR: VÍCTOR HUGO ORDÓÑEZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

La metodología utilizada dentro del proceso enzimático consistió en someter a un pretratamiento al bagazo de caña para la disminución de su tamaño y así poder obtener un material más accesible a la hidrólisis, posteriormente se tomó un tamaño de partícula menor de 0.0937 pulgadas y se prepararon concentraciones de 30, 40 y 50 mg/mL a las cuales se le adicionaron diferentes dosificaciones de enzima de 0.210, 0.420 y 0.840 mL. Se demostró que a una concentración de sustrato de 50 mg/mL y una dosificación de enzima de 0.840 mL se obtuvo la mayor concentración de glucosa de 0.1902mg/mL. Este proyecto no es viable económicamente debido a que los gastos de la enzima es demasiado costoso comparado con el precio de glucosa que se maneja en el mercado. A partir de estos resultados se llegó a la conclusión que en este proceso en el cual se aumentaba la dosificación de enzima la concentración de glucosa se incrementa, que la enzima Trichoderma longibrachiatum no es adecuada para degradar este tipo de sustrato y cuando se aumenta la concentración de sustrato manteniendo la dosificación de enzima constante la formación de producto se incrementa.

ABSTRACT

The methodology used in the enzymatic process involved subjecting the pretreated bagasse for decreased size and thereby obtain a more accessible to hydrolysis materials, then a smaller particle size of 0.0937 inches was taken and concentrations were prepared 30, 40 and 50 mg / mL to which were added different enzyme dosages of 0.210, 0.420 and 0.840 mL. Showed that at a substrate concentration of 50 mg / mL and a dosage of 0.840 mL enzyme as glucose concentration of 0.1902mg / mL was obtained. This project is not economically viable because the cost of the enzyme is too expensive compared to the price of sugar that is handled in the market. From these results it was conclude that in this process in which the dosage of enzyme glucose concentration is increased is increased, the enzyme Trichoderma longibrachiatum is not suitable to degrade this substrate, and when the concentration is increased substrate holding the dosage of enzyme constant product formation increases.

Palabras claves: bagazo de caña, celulosa, hemicelulosa, lignina, glucosa, Trichoderma Longibrachiatum.

INTRODUCCIÓN El bagazo de caña es un residuo que se obtiene de las industrias azucareras, en donde uno de los proyectos de utilización del bagazo en los ingenios está sustentado en el uso de este por su alto contenido de fibra para la producción de pulpa de alto rendimiento para papel y más recientemente se utiliza de forma creciente para la cogeneración de energía. Sin embargo estos proyectos no dan la cobertura suficiente para la cantidad de bagazo generado en los ingenios, por lo tanto este proyecto se inclina a su mejor utilización, provocando que la industrias azucareras del país tengan una nueva alternativa de aprovechamiento generando a su vez una nueva entrada económica para los ingenios y que las áreas de investigación sobre este producto sea ampliadas

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generando nuevas alternativas de trabajo. Esta investigación incluye el estudio de un proceso para la conversión de polímeros naturales como la celulosa, la hemicelulosa y la lignina contenidos en el bagazo de caña en glucosa, utilizando la enzima Trichoderma Longibrachiatum que reacciona con polisacáridos, tolerantes a temperaturas, capaces de producir azucares, a este proceso se le llama hidrólisis enzimática.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación fue de tipo experimental con enfoque cuantitativo. Los datos obtenidos en diferentes pruebas fueron plasmados en las planillas destinadas para el análisis de cada uno de los resultados. Las propiedades que se analizaron fueron las siguientes: Tiempo: se efectúo por medio de un cronometro. pH: se utilizó un pHmetro Indikator papier Universalin dikator pH 1/10 marca Merck. Temperatura: se efectúo un seguimiento de temperatura con un termómetro de mercurio. Análisis de glucosa: las muestras de material acumulado fueron medidas en el laboratorio de la Universidad de San buenaventura utilizando el espectrofotómetro Programas: se utilizaron programas para la realización de la curva de calibrado, las curvas de velocidad de reacción y las representaciones gráficas de Michaelis-Menten. Y Lineweaver-Burk estos programas fueron: Matlad 5.3, Table curveTM Windows Scientific y Hiperbolic Regresión Setup. Respectivamente.

RESULTADOS La mejor consistencia que se encontró para la mayor concentración de glucosa en el baño hidrolítico fue de 50 mg/mL, la dosificación de enzima más adecuada en la hidrólisis fue la de 0.840 mL, la enzima trichoderma longibrachiatum no es la más adecuada para degradar este tipo de sustrato debido a que no se obtiene una cantidad apreciable de glucosa. Este proyecto no es viable económicamente debido a que el estudio económico realizado demostró que los ingresos son menores que los egresos.

CONCLUSIONES Se concluye que al aumentar la concentración de sustrato [So] manteniendo la dosificación de enzima constante, la velocidad de formación del producto [Glucosa] aumenta, según los datos obtenidos se observó que al aumentar la dosificación de enzima, la concentración final de glucosa después de 5 horas aumenta, a medida que la reacción transcurre, la velocidad de acumulación de producto va disminuyendo porque se va consumiendo el sustrato en la reacción y que la afinidad que existe entre la enzima y el sustrato es muy baja debido a los valores altos de Km que se encontraron en este proyecto.

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RECOMENDACIONES Las recomendaciones que se proponen para el seguimiento de este estudio son trabajar

con diferentes tipos de enzima celulolíticas tales como el hongo Aspergillus,

Schizophyllum, Chrysosporium y Cellusoft Plus L. para ser utilizadas en la hidrólisis para

este tipo de bagazo y así, determinar cuál es la más adecuada para degradar el sustrato,

hacer pre-tratamientos Físicos-químicos, cuyo principal efecto es la reducción de tamaño

de las partículas, que producen un aumento en la tasas de hidrólisis, siendo esto un

beneficio para el proceso general y considerar solo la velocidad inicial de reacción para

cada concentración de sustratos cuando se construye una gráfica para evitar el error

introducido por el deterioro de la enzima.

REFERENCIAS AYUSO, Luis Evaristo. Fisicoquímica. Bogotá. Editorial Unisur, 1989. 669p BEMUDEZ, Ana Silvia. Química de Alimentos. Santafé de Bogotá. Editorial Unisur, 1992. 599p. BRAVERMAN, J. B. S. Introducción a la Bioquímica de Alimentos. Barcelona. Ediciones Omega, 1976 CASTELLANA G. W. Fisicoquímica. México D.F. Editorial Fondo Educativo Interamericano. 1980. 795p. FENNEMA O. R. Introducción a la Ciencia de los Alimentos. Barcelona. Editorial Reverté, S.A., 1982. 670p MORTIMER, Charles E. Química. 4ta Edición. México: Grupo Editorial Iberoamérica, 1985. 768 p. ISBN 968- 7270 10 –1

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DISEÑO DE UN BIOREACTOR PARA LA OBTENCIÓN DE METANO A PARTIR DE POLLINAZA

AUTORES: KARINA BANQUEZ BUENDÍA Y SAURA BARRAGÁN JIMÉNEZ

DIRECTOR: GESIRA DE AVILA (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2005

Se realizó el diseño de un sistema de producción de biogás utilizado para la generación de energía o comercialización. Se realizaron ensayos para evaluar la actividad metanogénica de residuos sólidos avícolas, de ambiente controlado y abierto, con diferentes lodos, para establecer su aplicabilidad como fuente de inoculo en el arranque de birreactores y/o biodigestores, calculando con la actividad metanogénica especifica (AME ) las tasas de biodegradación, volumen de biogás producido y el volumen del biodigestor. Se utilizaron dos tipos de lodos: Lodos del reactor UASB de la empresa Postobón S.A. y Lodos de Maltería Tropical S.A. Para la caracterización de los lodos y la pollinaza se emplearon las técnicas del Standard Methods y para la determinación de la actividad metanogénica se emplearon procedimientos desarrollados en el Instituto de Investigaciones Biotecnológicas de la Universidad Nacional de Colombia. Los resultados mostraron una gran diferencia en los periodos de adaptación de los inóculos que varía entre 1 y 10 días, destacándose la respuesta inmediata de los lodos de Maltería Tropical, obteniéndose con este la mayor producción de biogás en el menor tiempo. Ademas se realizó el diseño del biodigestor y la implementación del sistema de producción, almacenamiento y transporte del biogás.

ABSTRACT

Designing a biogas production system used for power generation is performed or marketing. Tests were conducted to evaluate the methanogenic activity of poultry solid wastes, controlled, open environment, with different sludge, to establish their applicability as a source of inoculum at the start of bioreactors and / or biodigesters, calculating the specific methanogenic activity (SMA) biodegradation rates, volume of biogas produced and the volume of the digester. Two types of sludge were used: Sludge UASB Postobón Company SA Malting and sludges Tropical SA. For the characterization of sludge and manure techniques were employed and Standard Methods for the determination of the methanogenic activity procedures developed in the Biotechnology Research Institute of the National University of Colombia were used. The results showed a difference in the periods of adaptation of inocula ranging from 1 to 10 days, highlighting the immediate response of sludge Tropical Malt afford this increased production of biogas in the shortest time. Besides digester design and implementation of the system of production, storage and transportation of biogas was performed. Palabras claves: actividad metanogénica, polloinaza,biorreactor.

INTRODUCCIÓN Esta investigación plantea reducir la contaminación por residuos sólidos avícolas mediante el tratamiento de estos desechos con unidades denominadas bioreactores anaerobios y biodigestores, cuyos productos son: biogás (metano), un lodo digerido y estable de gran utilidad para la agricultura y el pastoreo y un líquido sobrenadante rico en nutrientes, apto como fertilizante. Los objetivos más importantes son determinar las mejores condiciones para obtener la mayor cantidad de biogás, y diseñar el tipo de

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instalación adecuada para nuestro caso, al hacer las pruebas de biodegradabilidad del residuo con y sin lodo como inóculo de bacterias.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada es experimental y presenta un enfoque cuantitativo, enmarcada en el desarrollo tecnológico experimental. Se obtuvieron los datos de la producción diaria de pollinaza por colaboración de Indupollo S.A. Se realizaran 16 experimentos con los cuales se obtuvo información sobre el comportamiento del sustrato y de su degradación a través del tiempo en el proceso de digestión anaerobia. Los análisis físico-químicos se llevaron a cabo en el laboratorio de calidad Ambiental CARDIQUE, y las pruebas de AME y biodegradabilidad del residuo en el laboratorio de la Universidad de San Buenaventura. Las muestras de pollinaza controlada fueron suministradas por Indupollo S.A. de la granja Arrecife ubicada en Pasacaballos con 8040 m2; la pollinaza abierta se tomó de la granja Torcoroma ubicada en Turbaco con 5100 m2.

RESULTADOS La producción de biogás se aprecia en la remoción de DQO del proceso de digestión con lodo de Materia Tropical, en la que se obtuvo una remoción de DQO para la pollinaza controlada del 53.22 % y para la pollinaza de ambiente abierto de 83.86%. La pollinaza abierta produjo más biogás por lo tanto se escogió para trabajar en el biodigestor. La producción específica de biogas aproximada para los dos tipos de residuos es de 0.6m3/kg de residuo lo que es un valor bueno, ya que para que una planta de bioreparacion sea atractiva tanto económicamente como ambientalmente, debe tener una producción especifica por encima de 0.53 m3/kg de residuo. No fue viable diseñar un biorreactor, ya que la cantidad de residuos generados por Indupollo S.A. no compensan la inversión de la construcción del biorreactor, el des-arenador y el depurador de gases. Por lo tanto se hizo necesario implementar un biodigestor, trabajando este con cargas volumétricas menores, pero de igual comportamiento en el momento de la digestión.

CONCLUSIONES

Siendo la pollinaza nuestro residuo de estudio, se encontró en su caracterización que al diluirla al 6% (proporción óptima para este tipo de desecho) era inadecuada para tratarla en reactores anaerobios, a menos que se contara con una gran cantidad de este residuo ya que estas plantas con reactores involucran otras unidades que trabajan de forma continúa. La gran cantidad de materia orgánica fue un punto a favor para la producción del biogás aun cuando la pollinaza tiene una baja relación de carbono/nitrógeno. La pollinaza de ambiente controlado muestra en los análisis iniciales una mayor cantidad de nutrientes como son el nitrógeno, DQO y proteínas en comparación con la de ambiente abierta, sin embargo, durante la prueba de biodegradabilidad del sustrato con lodo de Malteria Tropical la pollinaza con mejor rendimiento fue la pollinaza Abierta.

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RECOMENDACIONES Se recomienda estudiar más a fondo la cinética microbiana de la pollinaza, aislando las

bacterias presentes y la generación de cada grupo bacteriano durante el proceso de

degradación anaerobia del acetato a metano, estudiar la posibilidad de implementar dos o

tres digestores en cada granja de Indupollo S.A., teniendo en cuenta la generación de

residuos y la demanda de energía en cada granja, caracterizar la biomasa luego del

proceso de digestión, estudiando las posibilidades de reutilización de esta para

fertilizantes y alimento para otros animales e implementar métodos para la conversión del

metano a diferentes sub-productos para generación de energía, combustible, calefacción,

entre otros.

REFERENCIAS Alvares José, Caneta Luciano, Moyano Carlos. Biomasa y biogas. Disponible en: www.ing.unne.edu.ar/pub/biomasa.pdf julio 20/03 Bastone D. J., Kéller J., Angelidaki I., Paviostathis S. G., Siegrist H. And Vavillin V. A. The IWA Anaerobic Digestión Model No 1 (ADM1). Disponible en: www.iwaponline.com/wst/04510/10/default.htm. Julio 10/04 Bioplanet. Tesnologia que limpia. Disponible en: www.bioplanet.net/magazine/bio_marabr_2002/bio_2002_marabr_reportaje.htm julio 20/03 BU´LOCK, B. Knistianses. Biotecnología básica, Editorial Acribia 1ª Edición, 1.987. Cavacal D., Oniscu C., Galaction Anca-Irina, Dumitru I. F. Characterization of Mixing Rfficiency in Bioreactors. Disponible en: www.bio.bio.unibuc.ro/biochemistry/Enzimology/Vol6No4-2001/010406-2001.pdf Julio 20/03 CLESCERI Lenore S., Greenberrg Arnold E., Eaton Andrew. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th Edt. 1998. Chao R., Leal M., Del Rio J. Evaluación de un biodigestor de cupula fija de 12 m3. Disponible en: www.sian.info.ve/porcinas/publicaciones/rccpn/rev43/chao.htm julio 13/04 Chorny Roberto. Continuous stirred tank reactor for water disinfection. Disponible en: www.pqdauto/proques.com. Diciembre 4/03 CONVENIO DE COOPERACIÓN TÉCNICO-CIENTÍFICO, Universidad del Valle-corporación Autónoma Regional del Cauca, Universidad Agrícola de Wageningen, Curso: Criterios De Diseño para Sistemas de Tratamiento Anaeróbico, UASB Ejemplos prácticos a nivel Regional y Nacional.

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DÍAZ Báez María, Espitia Vargas Sandra, Molina Pérez Francisco. Digestión Anaerobia: una aproximación a la tecnología, Universidad Nacional de Colombia, Instituto de Biotecnología, Primera Edición 2.002. Digestión Anaerobia. Disponible en: www.eco-gel.com/digestion_anaerobia.htm julio 13/04.

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ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO PARA LA OPERACIÓN DE LOS REACTORES TUBULARES DE LA PLANTA DE POLIMERIZACIÓN DE

ECOPETROL S.A. GERENCIA REFINERÍA DE CARTAGENA. (GRC)

AUTORES: CARLOS MANUEL ALMANZA ACOSTA Y GINA PAOLA PÁEZ BUITRAGO DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006 Se desarrolló un estudio práctico en el que se establecieron alternativas de mejoramiento en la operación de reactores tubulares de la planta de polimerización de Ecopetrol S.A de la refinería de Cartagena. Se realizó un análisis los factores que afectaron la operación del equipo determinando que las fallas que este presentaba se traducían en la suspensión temporal de una corrida para corrección de escape como causa de disminución de tiempo de corrida y bajos rendimiento a poligasolina además de identificar algunas prácticas operativas y de mantenimiento que acortaban también la vida del catalizador y con ello el tiempo de corrida de los Reactores Tubulares. Identificados los factores de disminución de rendimiento de los reactores se procedió a cambiar el régimen de carga aplicado en la operación de los Reactores haciendo seguimiento con la matriz de desempeño y la matriz de seguimiento del tiempo de corrida, matrices apalancadas en los datos de diseño de los Reactores tubulares y con el uso de la herramienta PI (Plant Information) y el programa Excel. Los resultados de este trabajo en equipo se manifiestan en aumento en confiabilidad en las acciones de mantenimiento y de operaciones; reflejo en mayor tiempo promedio de corrida para los Reactores Tubulares, mayor carga procesada por libra de catalizador utilizado y por ende mayor producción de gasolina.

ABSTRACT

A case study in which alternatives ejoramiento settled in the operation of tubular reactors at the plant polymerization Ecopetrol SA Cartagena refinery was developed. An analysis of the factors affecting the operation of the team determined that the flaws that this had translated into the temporary suspension of a rush to fix the exhaust because of decreased runtime performance and low poligasolina some practices was conducted and identify operating and maintenance also shortened catalyst life and thus the running time of Tubular Reactors. Identified factors decreased reactor performance proceeded to change the loading rate applied in the operation of the reactors by tracking the performance matrix and the matrix of runtime monitoring, data matrices leveraged design tubular and with the use of IP tools and Excel reactors. The results of this teamwork are manifested in increased reliability maintenance actions and operations; reflected in higher average run for Tubular Reactors, higher volumes processed per pound of catalyst used and therefore more gasoline production time. Palabras claves: reactor tubular, tiempo de corrida, catalizador, diferencial de presión.

INTRODUCCIÓN

En las industrias es fundamental realizar constantemente un control administrativo de las operaciones de los procesos llevados a cabo en ellas, para esto, es necesario hacer un análisis de estos procesos y tomar medidas que permitan evitar las pérdidas, optimizar la producción y a la vez mejorar la seguridad y el ambiente industrial. La refinería ECOPETROL S.A. G.R.C. cuenta seis reactores

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tubulares en paralelo para procesar y/o polimerizar una carga de Butanos y Propanos para producir Poligasolina. En los reactores tubulares de la planta de Polimerización de la refinería de Cartagena se requería un mejoramiento en la operación de estos reactores, porque el tiempo de corrida de cada reactor era muy variable, debido a que en algunos casos se alcanzaban altos diferenciales de presión en un corto tiempo de corrida, por tanto, era necesario sacar a los reactores de servicio cuando esto ocurría, puesto que el diferencial de presión es la variable más crítica que determina sacar a un reactor de servicio por seguridad, y como consecuencia traía costos elevados en mantenimiento, traducidos en costos operacionales y además, bajo rendimiento en la producción de poligasolina. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación empleado para el desarrollo del proyecto está basado en una Investigación aplicada y enfoque cuantitativo. Inicialmente se recopiló la información, se seleccionaron y se organizan los datos respectivos del funcionamiento de los reactores tubulares en una matriz de seguimiento de los reactores tubulares, la cual que permitió visualizar, controlar y verificar el comportamiento de los reactores cada día. Posteriormente se compararon los datos y se analizó el comportamiento de estos reactores, haciendo observaciones y mediciones de campo para tomar datos actuales y ajustar las variables que sean necesarias para mejorar su funcionamiento. Una vez que se ha analizado el comportamiento de estos reactores, se compararon los costos que generan estos reactores actualmente con los costos que generaría si se realizaran los ajustes y/o se aplicaran las alternativas que se hayan deducido. De esta manera, se pudo proporcionar recomendaciones para la operación del proceso de polimerización en los reactores tubulares. RESULTADOS Se realizó el seguimiento de las variables operacionales de los Reactores Tubulares, haciendo una relación entre carga y el diferencial de presión con respecto al tiempo de corrida, tomando el diferencial de presión como el determinante de la salida de servicio del equipo, apreciando que, con el esquema de operación utilizado actualmente se produce un aumento rápido y prematuro del diferencial de presión de los reactores tubulares. En el campo se determinó, en cuanto a acciones operativas de rutina no restringir los bloques de entrada de carga a los reactores de mayor tiempo de servicio, entendiéndose que esto evita romper el equilibrio natural que estos han alcanzado con el sistema en cuanto a su pendiente de caída de presión. Para planes de acción hacia el cambio de camada de catalizador, se realizaron mejoras en la logística de mantenimiento, lográndose contar con personal con alto grado de experiencia en el mantenimiento de los reactores tubulares. Para las operaciones de mantenimiento y de carga al reactor

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se requiere del personal experto de la planta (personal con más años de experiencia), puesto que, es importante realizar estas operaciones con todas las medidas de seguridad que se requieren para un buen desempeño de los reactores y para la seguridad industrial y el ambiente en general. En la evaluación económica es notorio el aumento en las utilidades de la empresa después de la realización del estudio, y podemos deducir la producción aumenta considerablemente, teniendo en cuenta el control administrativo involucrado los procesos.

CONCLUSIONES

Se alcanzaron los objetivos propuestos en el desarrollo del estudio realizado, se llegó a concretar las oportunidades de mejoras en el proceso de los reactores tubulares, las cuales contemplan: Optimización del recurso de mantenimiento, afianzamiento de mejores prácticas operativas, lo que en conjunto se reflejó en aumento del tiempo de corrida de los Reactores Tubulares, mayor producción de poligasolina por libra de catalizador, aumento en la confiabilidad del proceso de las reactores, mejoras en aspectos de HSE (Higiene, Seguridad y Ambiente). Del análisis estadístico se evidencia la buena dirección de los cambios operacionales implementados, los cuales lograron en gran medida homogenizar el tiempo de vida entre un reactor y otro, lográndose un incremento promedio en tiempo de corrida de cada reactor de 10 días, lo cual permitió aumentar la producción de gasolina y ligado a esto se aumentaron las utilidades. RECOMENDACIONES Los planes de acciones sugeridos para mejorar la operación de los reactores tubulares son los siguientes: Se enfatizó en dar prioridad a la compra de válvulas de admisión de carga a los reactores tipo aguja para obtener mejor control de flujo de carga a los reactores. Sumado a esto se planteó un nuevo esquema de control de nivel del tambor de carga hacia los reactores tubulares, el cual contempla mantener fija la carga y asumir los cambios de nivel con extracciones directas hacia tanques de GLP con la nueva bomba (NP-P-3014), para esto se requiere programar este esquema de control en el DCS (Sistema de Control Distribuido). REFERENCIAS

FOX, Marye Ann, James K. Whitesell. Editorial Pearson educación. Segunda edición. HIMMELBLAU, David M. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. Editorial Prentice Hall. Sexta edición.

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LEVENSPIEL, Octave. Ingeniería de las Reacciones Químicas, Editorial Reverté S.A. Segunda edición. MANUAL DE DISEÑO UOP DE ECOPETROL S.A. GRC. MANUAL DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE POLIMERIZACIÓN (GRC) de ECOPETROL S.A. PERRY, Robert H. Manual del Ingeniero Químico. Tomo II “Cinética de las reacciones, diseño de reactores y termodinámica”. Ed. Mc Graw Hill. Sexta edición. PERRY, Robert H. Manual del Ingeniero Químico. Tomo III “utilización, conversión y conservación de los recursos energéticos” . Ed. Mc Graw Hill. Sexta edición. PERRY, Robert H. Manual del Ingeniero Químico. Tomo VI “Control de procesos, factores económicos de los procesos y manejo de desperdicios”. Ed. Mc Graw Hill. Sexta edición. SMITH J. M. Ingeniería de la Cinética Química, editorial CECSA. Sexta edición. SMITH J.M., H.C. Van Ness, M.M. Abbott. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Editorial Mc Graw Hill. Quinta edición.

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SOFTWARE PARA EL CALCULO DE PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS

POLARES.

AUTORES: IVÁN ANTONIO QUINTANA JIMÉNEZ Y CRISTIAN ALBERTO ZAPATA CALLE DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

Se realizó el diseño y la implementación de un software que calcula las propiedades termofísicas de sustancias puras y mezclas polares. La exploración entre las variables existentes (H, S, 𝑣, 𝜇, etc) y las variables independientes (T, P, 𝑋𝑖) se logra de manera dinámica con el software Polar Therm 1.0, con el cual el usuario puede cambiar interactivamente las variables independientes y observar los efectos en los resultados. PolarTherm provee la oportunidad de examinar los ejemplos, cambiar las condiciones, extender la ilustración a situaciones más complejas, visualizar más fácilmente el concepto y hacer los cómputos más convenientemente.

ABSTRACT

Design and implementation of software that calculates the thermophysical properties of pure substances and polar mixtures was performed. Exploration between existing variables (H, S, v, μ, etc.) and independent variables (T, P, X_i) is achieved dynamically with Polar Therm 1.0 software with which the user can interactively change the variables independent and observe the effects on the results. Polartherm provides an opportunity to examine the examples, change conditions, extend the illustration to more complex situations more easily visualize the concept and make the computations more conveniently. Palabras claves: sustancia pura, mezclas polares, propiedades termofísicas.

INTRODUCCIÓN

La termodinámica es el campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería. Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste en un entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema se puede describir mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables de estado. La termodinámica estadística trata el cálculo de la energía interna, el grado de orden o desorden (entropía), la capacidad para realizar trabajo útil y otras propiedades, com la ecuación de estado de los gases, la presión de vapor de los líquidos, las formas moleculares adoptadas por las cadenas poliméricas y la conductividad eléctrica de las disoluciones iónicas. Estos cálculos se basan en un modelo de molécula o ion individual y utiliza técnicas analíticas estadísticas que, permiten la interacción mutua del gran número de partículas dispuestas al azar.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es descriptiva y correlacional, presentando un enfoque cuantitativo. Se realizó una tabulación matricial de las propiedades fundamentales constantes de los compuestos en cuestión como propiedades intermoleculares constantes críticas, tipo de molécula (lineal o no lineal), etc. en el administrador de base de datos SQLite. Las relaciones matemáticas, ecuaciones y técnicas se organizaron de acuerdo a la metodología más apropiada y estas permitieron una solución analítica al problema. Las relaciones matemáticas fueron interrelacionadas en un algoritmo que describió la secuencia estructural para cumplir el objetivo, que en este caso fue el cálculo de las propiedades. El algoritmo matemático se bifurca entre el gas ideal y el fluido real y es codificado en un software capaz de llamar a las constantes y manipular el orden de las ecuaciones y procesos, habiendo alimentado previamente unos datos de entrada como la temperatura, presión, número de componentes de la mezcla y la concentración molar en el caso de fluido real para arrojar cálculos que el software es capaz de realizar.

RESULTADOS

Se desarrolló el software que tiene la capacidad de calcular las propiedades termofísicas de sustancias polares a partir de datos intramoleculares. Además los datos arrojados por el software coinciden o se ajustan a los datos experimentales. El modelo termodinámico utilizado fue Peng Robinson sin embargo este es imperfecto para predecir propiedades de líquidos, incluso a bajas presiones. Es apropiado para vapores polares y no polares a bajas y medianas presiones y a altas temperaturas (T>500K). A veces a arroja resultados incongruentes físicamente como valores imaginarios o factores de compresibilidad negativos.

CONCLUSIONES

El lenguaje de programación Python ofrece muchas ventajas, siendo una de las principales el poder correr bajo cualquier sistema operativo y el de ofrecer mucha simplicidad al momento de redactar los códigos. Es de dominio público. Así mismo, al crear un programa ejecutable de extensión .exe, no requiere que el sistema tenga instalado un administrador de base de datos específico, ya que esta se hace transportable automáticamente. La técnica de perturbación es un método muy poderoso que hace usos de la mecánica estadística en la predicción de propiedades, particularmente para sustancias polares. RECOMENDACIONES

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Se recomienda para futuros trabajos incrementar la base de datos tanto de gas ideal como de fluido real, extender el trabajo a cálculos de equilibrio liquido-vapor, proporcionar proyección industrial a este tipo de trabajos de sistematización y ampliar el cálculo de propiedades desde la función de partición para sólidos y polímeros. REFERENCIAS

Ball, David.; Fisicoquimica.-México: Thomson, 2004. Broda, -e, Ludwig Boltzmann, Ox Bow Press, Woodbridge, CT, 1983. Centeno, H. Aristoblo; Bases termodinámicas para ingenieros. Ediciones UIS. Ely, .F., and Hanley, H.J.M., “Prediction of transport properties. 1. Viscosity of fluids and mixtures”, Ind. Eng.Chem. Fund. 1981.

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DISEÑO DE UN PROCESO TÉCNICO PARA LA OBTENCIÓN DE MANGUERAS INDUSTRIALES A PARTIR DE PLÁSTICO RECICLADO EN LA

CIUDAD DE CARTAGENA

AUTORES: DIONISIO JOSÉ VENERA PÉREZ Y DIEGO BELCAMINO MUÑOZ DIRECTOR: RODRIGO RICARDO PAREDES (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006 Se desarrolló el diseño de un proceso técnico para la obtención de mangueras industriales a partir de polietileno de baja densidad reciclado en la ciudad de Cartagena. El proceso inició con la obtención y clasificación del material reciclado, el cual fue picado llevándolo a una maquina aglutinadora en la que se le agregó negro de humo como aditivo para posteriormente ser llevado a la etapa de peletizado. El material pasa a través de un molde con orificios saliendo en forma de espaguetis o hilos los cuales se enfriaron con agua y cortados en forma de pequeños cilindros, de aquí pasara a la siguiente etapa de la extrusora. En la sección de extrusión los cilindros que salen de la etapa de peletizado se alimentan a través de la tolva de la extrusora, el material sale de la extrusora pasando por un molde con un orificio en el centro, el cual está compuesto por un dado calibrado llamado sizing die el cual le dará el grosor o calibre de la manguera, la que pasara a través de canales de enfriamiento con agua a temperatura ambiente y continuar el proceso. La última etapa que se desarrolló fue la de elaboración de rollos de mangueras los cuales fueron formados teniendo en cuenta la longitud de 100m.

ABSTRACT

The design of a technical process for obtaining industrial hoses were developed from recycled LDPE in the city of Cartagena. The process began with the collection and sorting of recycled material, which was chopped taking it to an umbrella machine on which you are adding carbon black as additive subsequently led to the pelletizing step. The material passes through a die with holes out or spaghetti-shaped strands which were cooled with water and cut into small cylinders, hence proceed to the next stage of the extruder. In the extrusion section cylinders emerging from step pelletizing is fed through the hopper of the extruder, the material exits the extruder through a die with a hole in the center, which is composed of a given calibrated called sizing die which will give the thickness or gauge of the hose, which pass through cooling channels with water at room temperature and continue the process. The last step to be developed was the development of hose reels which were formed taking into account the length of 100m.

Palabras claves: peletizado, PEDL, diámetro de la manguera.

INTRODUCCIÓN En la recolección de materiales mezclado la separación de los materiales contaminantes es uno de los problemas más notables. En el caso del polietileno de alta y baja densidad sus principales fuente de contaminación son los residuos de películas, cintas adhesivas y los trozos de vidrio o de metal, debido a que de esta provienen en la gran mayoría de las bolsas en que empacan los desperdicios de los hogares de la ciudad de Cartagena. La manufactura de productos plásticos a partir de material reciclado es muy económica por que la mayoría de los productos que se pueden obtener son de calidad tolerable y pueden competir en el mercado con los productos realizados con material virgen.

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Además de la economía se estaría interviniendo positivamente en la conservación del medio ambiente, debido a que en el momento de llevar a cabo la realización del proyecto, se disminuiría los índices de contaminación por parte de los residuos sólidos puesto que los materiales plásticos desechados ocupan actualmente un 10% de los residuos sólidos mensuales. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación se basó en la investigación descriptiva con enfoque mixto (cualitativo y cuantitativo). Los datos obtenidos mediante la realización de la encuesta en las distintas instalaciones de los centros de acopio de material reciclado en la ciudad, fueron de gran utilidad para establecer ciertos aspectos de importancia en el trabajo de investigación, como son: la cantidad de materia prima (polietileno de baja densidad) recolectada mensualmente, las distintas fuentes de recolección de material plástico, la forma como se recicla el material en la ciudad, los distintos procesos a los que es sometido el material reciclado y su utilización como producto terminado. RESULTADOS Se desarrolló el proceso de manufactura de las mangueras cuya línea de producción se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Proceso de manufactura de mangueras.

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Se obtuvieron con una misma extrusora mangueras de 1/2in, 2in, 3in, 3 1/4in y 3 1/2in de diámetro. El estudio económico realizado arrojo una rentabilidad del 31%, mayor que el valor mínimo establecido (25%) lo que muestra que es un proyecto atractivo para cualquier inversionista que tenga como visión e interés dar un mejor aprovechamiento de los materiales recuperados y a la vez un mejoramiento al medio ambiente. CONCLUSIONES En el proceso de la manufactura de mangueras industriales o más bien en cualquier otro proceso de transformación de polietileno recuperado de alta o baja densidad es muy importante tener en cuenta que este material debe estar lo más limpio posible y si no lo está, se le debe aplicar las debidas operaciones de lavado y secado correctamente, ya que un material altamente contaminado acarrearía un aumento en los costos de producción. RECOMENDACIONES Se recomienda tener una buena clasificación del material a trabajar para evitar el excesivo gasto de agua en el momento del lavado, esto también ayudara en la sección del aglutinado en la uniformidad del tamaño de partícula y en la sección de extrusión en que no se necesitar variar la temperatura para fundir materiales que tengan mayor punto de fusión y se presenten burbujas en la formación de la manguera además, Reducir al máximo materiales contaminantes de la materia prima (plásticos de otro tipo, papel, vidrio, metal, madera) debido a que la presencia de estos en un mínimo porcentaje en el proceso puede traer consecuencias graves, ejemplo de estas es que le quitan el filo a las cuchillas de la aglutinadora o en el peor de los casos que se obtenga un producto que no cumpla con las especificaciones requeridas.

REFERENCIAS ANGULO, José Luís. Características físico-químicas de los polímeros. México: Limusa 1994. ÁLVAREZ Calvo, José Antonio, AYALA, Francisco. Reutilización De Plástico En La Confederación Española De Empresarios De Plásticos”. 1997. BEDOYA, Julián. Diseño de plantas industriales. Valle: SENA, 1993. CADENA, Miguel A. Estudio Técnico – Económico Para Una Planta Productora De Canastas De Plástico (Polietileno). Universidad Industrial de Santander (UIS), Facultad de Ingeniería Industrial, 1969

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CASTRO, G. Germán. Seminario sobre polietileno de baja densidad, Valle: Policolsa, 1989. CHALITA, Roberto. El polietileno. Barranquilla: Universidad del Atlántico 1995. CHAMORRO, José Gerardo. Estudio De Factibilidad Para Conformar Una Empresa A Partir Del Reciclaje De Polietileno De Alta y Baja Densidad. Centro Colombiano De Estudios Profesionales Santiago De Cali. 2000. DOYLE, Laurence; KEYSER, Carl; LEACH, James; SCHRADER, George; SINGER, Morse. Materiales y procesos de manufactura para ingenieros. 3 edición revisada. Prentice Hall Hispanoamérica, 1988. FLORES, Cristian, RICARDO, Rodrigo. Diseño de un proceso técnico para la utilización de plásticos reciclados en la ciudad de Cartagena. Tesis de grado. Universidad de San Buenaventura Cartagena. Facultad de Ingeniería Química, 2000.

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DISPOSICIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS POR CEMENTACIÓN

AUTORES: OSCAR ALEXANDER BERNAL GONZÁLEZ DIRECTOR: GEZIRA DE ÁVILA MONTIEL (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006 Se realizó la revisión documental de la técnica de Cementación para disposición final de residuos peligrosos, con la finalidad de ofrecer una herramienta que contribuya a conocer el soporte técnico del proceso de solidificación / estabilización. Se presentó una síntesis del procedimiento para hacer el estudio de tratabilidad para residuos sólidos y lodos que contengan desechos peligrosos y su disposición final mediante la técnica de solidificación / estabilización por cementación y también las fichas de seguridad de algunos contaminantes comunes y las características más relevantes de los cementos empleados en la técnica para solidificación / estabilización. Los resultados afirman que es la mejor tecnología disponible demostrada para disposición final de residuos peligrosos. Se presentan los aspectos legales vigentes a Mayo de 2006, que reglamentan parcialmente la prevención y manejo de los residuos o desechos peligrosos.

ABSTRACT

The document review cementation technique for disposal of hazardous waste was conducted with the aim of providing a tool to help find the support of the process of solidification / stabilization. A synthesis procedure is presented for the treatability study for solid waste and sludge containing hazardous wastes and their disposal by the technique of solidification / stabilization and cementation MSDSs of some common pollutants and the major characteristics of the cements used in the art for solidification / stabilization. The results say it is the best demonstrated available technology for disposal of hazardous waste. Legal issues prevailing in May 2006, which partially regulates the prevention and management of waste or hazardous waste are presented. Palabras claves: cementación, solidificación/estabilización, estudio de tratabilidad.

INTRODUCCIÓN En Colombia, el nivel de producción debido a la actividad industrial juega un papel muy importante en el desarrollo nacional. Su papel fundamental se asocia con la generación y distribución de la riqueza, dando lugar a puestos de trabajo e incorporando la población a las cadenas productivas. En el ámbito económico, la industria representa ingresos de aproximadamente el 25.5% del Producto Interno Bruto (PIB) y en cuestión de las exportaciones totales representa el 70% en promedio en los últimos diez años. Los materiales de desecho que presentan riesgos son aquellos de naturaleza corrosiva, explosiva, inflamable, tóxica, reactiva o infecciosa. Los procesos de solidificación y estabilización (S/E) son referidos a los procesos de tratamiento final de residuos en los cuales se puede usar una enorme variedad de desechos tanto sólidos como líquidos

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación se desarrolló desde un enfoque cualitativo, no experimental y longitudinal. La información recopilada se constituyó como un todo coherente la cual permitió el entendimiento de las características propias de los materiales susceptibles de ser cementados para su disposición final. En segunda instancia se presentó la evidencia experimental de la que se deriva la aplicabilidad del proceso, a nivel técnico. Finalmente se presentó el desarrollo normativo nacional para tener presente de manera precisa y clara lo que exige la ley. RESULTADOS La presente investigación se desarrolló desde un enfoque cualitativo, no experimental y longitudinal. El diseño de la investigación es de tipo descriptiva. Se desarrolló un estudio respecto a los materiales peligrosos generados en la industria estableciendo las características, efectos ambientales y en la salud de los de mayor interés tales como el plomo (Pb), el cadmio (Cd), niquel (Ni), cromo (Cr). También las características de los diversos tipos existentes de cemento. Además es estableció el proceso de realización de un estudio de tratabilidad con cada una de las variables que se deben tener en cuenta al momento de llevarlo a cabo, así como las normas o estándares que existen sobre el mismo. CONCLUSIONES

Los procesos de solidificación estabilización mediante cementación se usan para tratar en disposición final una gran variedad de contaminantes incluyendo aquellos de naturaleza inorgánica tales como metales pesados como arsénico y plomo entre otros, además de contaminantes orgánicos como derivados de petróleo. El proceso de solidificación estabilización es la tecnología disponible de mejor desempeño comprobado para disposición de residuos peligrosos en celda de seguridad de rellenos sanitarios. La cementación es una tecnología probada que previene la movilidad de los contaminantes de los materiales tratados hacia el media ambiente, impidiendo que las personas, animales y plantas sean expuestos a ellos. Para casos como la disposición de metales pesados y sus compuestos, las pruebas de lixiviación no deben superar los límites permitidos por la ley, y deben adelantarse estudios de tratabilidad para determinar las concentraciones de contaminantes que garantice que los lixiviados no superen los valores legales y manteniendo las características deseables en el concreto. RECOMENDACIONES Se recomienda a la facultad y a la comunidad en general que a partir del presente documento se dé continuidad a estudios sobre la técnica de que trata, a fin de:

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apropiar la técnica de forma tal que se aplique con las garantías que debe brindar, soportar con documentos técnicos las modificaciones que deben hacerse a las leyes colombianas para la reutilización de materiales fruto del proceso de cementar residuos peligrosos, encontrar aplicaciones alternativas para el material cementado a fin de reducir el volumen anual a disponer por esta técnica y realizar seguimiento a las obras en que se haya cementado y en coordinación con las entidades gubernamentales que en la ciudad son el Establecimiento Público Ambiental EPA y la Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique CARDIQUE. REFERENCIAS BARTH E.. Pollution Technology Review. No. 186. Noyes Data Corporation. 1990 New York, NY. CALVO, G y VELEZ, A. Análisis de la investigación en la formación de investigadores. Bogotá: Universidad de la Sabana, 1992. CALVO, Gloria et al. La investigación documental: Estado del Arte y del conocimiento. Bogotá: Universidad de la Sabana. 1996. CONNER, J. UNITED STATES PATENT 4623469. Method for rendering hazardous wastes less permeable and more resistant to leaching. DEPARTMENT OF THE ARMY. Guide Specification for Construction, Solidification/Stabilization (S/S) of Contaminated Soil. United States Army Corps of Engineers. 1998. Washington, D.C. EPA , Profile and Management Options for EPA Laboratory Generated Mixed Waste. 1996. GADAMER, H. G. Fundamentos para una teoría de la experiencia hermenéutica, verdad y método. Salamanca: Sígueme, 1984. Pág. 331-673. GOTTINGER, Hans. Economic Modelling of Hazardous Waste Management. Oxford Institute for Energy Studies. 1991. INSTITUTO DE TECNOLOGÍA MINERA (INTEMIN) DEL SERVICIO GEOLÓGICO MINERO ARGENTINO (SEGEMAR). Monitoreo de sustancias tóxicas en columna líquida. 2005. INNOVATIVE SITE REMEDIATION TECHNOLOGY: Volume 4, Solidification /Stabilization. U.S. Environmental Protection Agency. Office of Solid Waste and Emergency Response. 1994. Washington, DC.

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ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE INTEGRACIÓN TÉRMICA DE LAS UNIDADES DE PROCESO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA DE ECOPETROL S.A

UTILIZANDO LA METODOLOGÍA PINCH.

AUTORES: DEIVIS JHOWARD BATISTA BENITEZ, JORGE LUIS FLÓREZ MONTES Y HERMANN NEGRETE PINTO.

DIRECTOR: RODRIGO RICARDO PAREDES (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

La investigación se basó en el análisis y evaluación de integración térmica de las unidades de proceso de la refinería de Cartagena de Ecopetrol S.A empleando la metodología Pinch. Esto se realizó con la intención de disminuir los consumos de servicios industriales teniendo un mejor aprovechamiento de calor de intercambio. Se trabajó con un total de 87 intercambiadores de calor; 17 de proceso como enfriadores para la Unidad de destilación Combinada, 21 intercambiadores como enfriadores y 7 como calentadores para Unidad de Ruptura Catalítica. Las herramientas de evaluación utilizadas fueron los softwares PRO II y SPRINT con los que se calcularon los calores específicos y flujos de las corrientes. Los resultados obtenidos por medio de la metodología Pinch en la Unidad de Ruptura Catalítica generan un ahorro significativo al lograr una reducción de en consumo de vapor y agua de servicio de alrededor de 732208 dólares/año para la sección de Cracking y de 165186 dólares/año para la sección de Polimerización de la unidad mencionada.

ABSTRACT

The research was based on the analysis and evaluation of thermal integration of the process units of the refinery of Cartagena Ecopetrol SA using the Pinch method. This was done with the intention of reducing the consumption of industrial services having a better use of heat exchange. We worked with a total of 87 heat exchangers; 17 process and coolers for Combined Distillation Unit, 21 exchangers and coolers and heaters for Unit 7 and Catalytic Break. Assessment tools used were the SPRINT PRO II software and the specific heats and stream flows were calculated. The results obtained through the methodology Pinch Break Unit Catalytic generated to achieve a significant reduction in steam consumption and water service around 732,208 dollars / year for the section of Cracking and 165186 dollars savings / year for the section of the unit referred polymerization. Palabras claves: punto Pinch, calor específico, flujo másico,

INTRODUCCIÓN La refinería de Ecopetrol S.A de la ciudad de Cartagena ubicada en el sector industrial de Mamonal desarrolla diferentes procesos de separación, utilizando petróleo crudo como materia prima para obtener componentes más valiosos. Para llevar a cabo esta operación de separación, la refinería cuenta con 3 unidades de proceso las cuales son: Destilación Combinada (UDC), Viscorreducción (UVR) y ruptura catalítica (URC), cuyas capacidades de procesamiento son de 80000 barriles/día, 25000 barriles/día y 29000 barriles/día, respectivamente. Por lo anterior la presente investigación proporciona como se podrían obtener grandes beneficios tanto energéticos como económicos mediante la optimización del proceso a través de la metodología Pinch, reduciendo los consumos de servicios

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industriales (agua y vapor) que a su vez generan un disminución en los costos de operación. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se desarrolló una investigación interactiva y proyectiva, presentando a su vez un enfoque cuantitativo. Se utilizaron análisis estadísticos tales como promedios y desviaciones estándar que simplificaron los datos obtenidos en los periodos de tiempo establecidos a un valor único que describiera las características de la información tomada. Estos mismos fueron procesados mediante los software PRO II versión 6.1 y Sprint versión 1.6 de Umist, los cuales arrojaron resultados que permitieron conocer el estado actual de las unidades de proceso y así mismo suministraron las herramientas necesarias para proponer alternativas de modificación a la red de intercambio de calor existente. RESULTADOS Mediante la aplicación de la metodología Pinch se propusieron redes de intercambio de calor por medio de las cuales se logró disminuir el 82.07% en el consumo de vapor de media presión y un 10.9% en los consumos de agua de enfriamiento en la sección de Craking. En la sección de Polimerización se alcanzó una disminución del 43.96% del consumo de vapor de alta presión y en un 15.96% el consumo de agua de enfriamiento, con la adición de un nuevo intercambiador de calor. Los beneficios que se obtendrían de llegar a adicionar estos nuevos equipos serian de 0.732 millones de dólares/años con una inversión de 0.743 millones de dólares/año para sección de Cracking; mientras que para de Polimerización los beneficios estarían alrededor de 0.263 millones de dólares/año CONCLUSIONES

Se concluye que con las alternativas energéticas propuestas en la investigación se logran menores consumos energéticos y por consiguiente menores costos operativos, además la metodología Pinch puede proporcionar alternativas de mejora en forma rápida y con una cantidad mínima de información acerca del proceso.

RECOMENDACIONES Para estudios posteriores relacionados con el tema o estudios complementarios, se recomienda evaluar los cambios generados en cuanto a impacto ambiental se refiere, de modo que se pueda establecer la cantidad de contaminantes que se dejan de exponer a la atmosfera por efecto de un mejor aprovechamiento de la

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energía desechada por las corrientes calientes en el proceso de refinación del petróleo. REFERENCIAS AL-RIYAMI, Badr Abdullah; KLEMES Jiri; PERRY Simón. Heat integration retrofit of a heat exchanger network of a fluid catalytic cracking plant. Departament of Process Integration. University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST). Pergamon, 2001. Nº de pag 38. E. CHEN. Foster Wheeler, Houston, Texas. Understand FCCU heat integration. Hidrocarbon Processing. Noviembre 2002. LIEBERMAN, Norman P. Troubleshooting Process Operations. 1990. Nº de pág 17. EXXON ENGINEERING. Design Practices. Section IX, XIV.

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ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE LOS PRODUCTOS OLEAGINOSOS EXTRAÍDOS DE LA TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL PRIMARIA DE ACEITE DE PALMA

PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL

AUTORES: MARÍA PAULINA BULA RICARDO, ERIKA KARINA CARRIAZO GUEVARA Y HÉCTOR JAVIER NARVÁEZ GONZÁLEZ

DIRECTOR: LÁCIDEZ GUZMÁN (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

La investigación se basó en el análisis de la eficiencia de los productos oleaginosos extraídos de la transformación de aceite de palma para la producción de Biodiesel. Se analizaron cuatro de los principales productos obtenidos de la transformación industrial primaria de la palma africana como fuente para obtener Biodiesel, para posteriormente determinar qué aceite (crudo, estearina, oleína y RBD) ofrece un mayor rendimiento, eficiencia y viabilidad económica y qué variables influyen para minimizar las pérdidas. Se estudió el efecto que tiene la cantidad de catalizador (KOH) y la relación molar alcohol-aceite, en el rendimiento de la reacción y propiedades del producto final, a través de un diseño experimental en el cual se fijaron dos cantidades diferentes expresadas en porcentajes para cada una de las relaciones molares evaluadas. Las condiciones óptimas para lograr la máxima conversión (volumen) de la reacción se obtuvieron cuando se usó como materia prima la Estearina de palma, con una relación molar metanol aceite de 8 y una cantidad de catalizador de 1.4%. El Biodiesel obtenido cumple con la mayoría de las especificaciones técnicas estipuladas en las normas internacionales para combustibles Diesel.

ABSTRACT

The research was based on analysis of the efficiency of oil products extracted from the processing of palm oil for biodiesel production. Four major products obtained from primary industrial processing of oil palm as a source for biodiesel, to later determine which oil (crude oil, stearin, olein and RBD) offers increased performance, efficiency and economic viability and influence which variables were analyzed to minimize losses. The effect of the amount of catalyst (KOH) and Alcohol-oil molar ratio in the reaction yield and properties of the final product, through an experimental design in which two different quantities expressed in percentages were set studied for each of the molar ratios evaluated. The optimum conditions for maximum conversion (volume) of the reaction were obtained when it was used as raw material Palm stearin, with a molar ratio of methanol to oil 8 and a catalytic amount of 1.4%. Biodiesel obtained meets most of the technical specifications stipulated in international standards for diesel fuels. Palabras claves: catalizador, velocidad de reacción, conversión, Biodiesel, transesterificación.

INTRODUCCIÓN El término biodiesel se utiliza hoy en día para describir un combustible compuesto por ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de lípidos renovables tales como aceites vegetales o grasas animales, y que se emplea en motores de ignición por compresión o motores Diesel. En general, una reacción de transesterificación consiste en la transformación de un tipo de éster en otro. Con respecto al estado actual de la tecnología para la producción de biodiesel, se puede decir que se trata de una tecnología probada, relativamente madura, en período de diseminación, capaz de aprovechar diversas materias primas y que ha

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alcanzado nivel comercial en varios países. La mayor parte del biodiesel producido en la actualidad se elabora mediante metanólisis en medio básico. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo descriptiva-explicativa, con un enfoque cualitativo-cuantitativo. Se realizó un proceso experimental de producción de biodiesel a partir de Palma africana. La hacienda las flores posee un área sembrada de 3.205 hectáreas de palma africana; dicha hacienda fue la proveedora de la materia prima necesaria para la ejecución de la investigación. Se utilizaron 13 litros de Aceite Crudo, Oleína, Estearina y Aceite RBD, obtenidos de la transformación industrial primaria del Aceite de Palma Africana; utilizando un reactor con una capacidad de 4.2 litros con el que se realizaron dos corridas con cada aceite, variando la Relación Molar Aceite-Alcohol y manteniendo constante la cantidad de catalizador, y luego otras dos corridas, variando la cantidad de catalizador y manteniendo constante la Relación Molar Aceite-Alcohol. RESULTADOS Al producto final obtenido se le realizó una caracterización como combustible en el laboratorio de Crudos y Derivados de la facultad de minas de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Los productos obtenidos cumplen con la mayoría de las especificaciones contempladas en las normas para el Diesel Corriente y el Biodiesel. Una de las propiedades más favorables en la caracterización de los productos fue el índice de Cetano, ya que se obtuvieron valores por encima al valor mínimo requerido (Mín 45 según la norma ASTM D 976), lo que indica una buena calidad de ignición reportada ampliamente para este tipo de combustible. La propiedad más desfavorable para el Biodiesel obtenido fue su alto punto de nube. El punto de nube es la temperatura a la cual se empiezan a formar cristales. Tal propiedad está asociada directamente con la naturaleza química de los ácidos grasos esterificados, que en el caso del aceite de palma y de sus derivados son en gran proporción saturados. Con relación al punto de inflamación se obtuvieron valores por debajo a los requeridos por las especificaciones técnicas debido a que no se hizo un lavado y secado riguroso a los productos finales. CONCLUSIONES

Utilizando hidróxido de potasio como catalizador, se puede concluir que la máxima conversión de la reacción de metanólisis básica se alcanza cuando se usa Estearina de palma, con una relación molar metanol/aceite de 8 y un porcentaje de catalizador de 1.4%, bajo esas condiciones se obtiene un valor de conversión del 99.2%. El Biodiesel obtenido se caracterizó por medio de 6 pruebas de combustible Diesel (o requerimientos de combustible Diesel), según las normas ASTM. Las pruebas realizadas son, Gravedad API, Punto de Inflamación, Índice

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de Cetano, Viscosidad Cinemática, Punto de Nube y Poder Calorífico. La mejor opción para el desarrollo de una industria de biodiesel en Colombia es utilizar como materia prima básica el aceite crudo de palma con una relación molar metanol/aceite de 7, debido a que cumple con todas las normas nacionales e internacionales y posee un alto índice de cetano. RECOMENDACIONES Para estudios posteriores es necesario continuar las pruebas que validen el comportamiento del Biodiesel en condiciones particulares del país usando aceite crudo de palma mezclado con ACPM y metil ésteres de palma mezclado con ACPM, buscar una forma de mejorar el Punto de Nube del Biodiesel de palma, debido a que la ciudad de Colombia con mayor consumo de Diesel Corriente es Bogotá, la cual posee un clima frío y analizar otro tipo de procesos para la obtención de Biodiesel como lo son; la catálisis ácida, los procesos enzimáticos, entre otros procesos donde no es necesario el uso de un catalizador como es el caso del metanol supercrítico. REFERENCIAS BERNAL, Fernando. El cultivo de la palma de aceite y su beneficio. Bogota DC. Colombia: Fedepalma. Agosto del 2001. p. 36-40. BREZING, D. Subproductos de la palma africana en las plantas de beneficio primario y su utilización: Segundo encuentro nacional sobre la palma africana. Barrancabermeja memorias. Bogota DC: Fedepalma. Agosto de 1985. p. 74-107. CHOO Y. M. & Ma, A. N. – Palm Oil Research Institute of Malaysis (PORIM), Kajang, Selangor Darul – Ong, A. S. H., Malaysian Palm Oil Promotions Council, Kuala Lumpur, Malaysia – "Biofuels" p. 24. De GUZMAN, D. Biodiesel sees more production in new plants. Chemical Markert Reporter. Estados Unidos: 2002. Volumen 262 p. 67. HARTLEY, C.W.S. La palma de aceite. México D. F.: Editorial Continental S.A. 1986. p. 958. KRAHL J., BAUM K., U. HACKBARTH H., JEBERIEN E., MUNACK A., SCHÜTT C., SCHRÖDER O., WALTER N., BÜNGER J., MÜLLER M. M., WEIGEL A. – "Gaseous Compounds, Ozone Precursors, Particle Number and Particle Size Distributions, and Mutagenic Effects Due to Biodiesel" – 2001 – ASAE, Vol. 44(2). p. 179-191.

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MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. La situación ambiental de la cadena de oleaginosas (palma de aceite-Colombia). Aspectos agronómicos, productivos y ambientales. Bogota D.C. ministerio del medio ambiente: 1988. p.112. MORRISON, Robert Thorton; BOYD, Robert Neilson – "Química Orgánica" 5º edición – Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington, Delaware, E.U.A. – 1996. p.1.474. PEDRAZA, D., GARCIA, J.A. Informe final del diagnóstico tecnológico de plantas extractoras de aceite de palma de aceite. Bogota D.C: semipalma 1997. OCAMPO DURAN, A. El sistema palma africana, una alternativa sostenible para el trópico: tercer seminario internacional sobre desarrollo de sistemas agrarios. Memorias: 1994. Tomo I p. 91-118. UGOLINI, Jorge Guido – "Nuevo rol para la agricultura" Revista "Super Campo" Nº 78: Editorial: Perfil – Marzo 2001 – p.26-29. VAN GERPEN, Jon H. "Determining the influence of contaminants on Biodiesel properties". Et al Iowa State University.

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DISEÑO DE UN BIORREACTOR ANAERÓBICO DE OBTENCIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE MATERIA ORGÁNICA, PARA EL LABORATORIO DE

BIOTECNOLOGÍA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

AUTORES: CAROS ALBERTO CUDRIS VERGARA Y JUDITH ESTHER DUARTE CERA DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

Se seleccionó un diseño de un biorreactor anaeróbico tipo hindú, puesto que presenta mejor confianza al momento del diseño y medición de gas. Se hizo con el propósito de utilizarlo en el laboratorio de biotecnología de la Universidad de San Buenaventura. Con el fin de que el Ingeniero Químico pueda realizar pruebas de producción de biogás y lograr así el aumento de los niveles de producción y mejorar la calidad del mismo. Además también se realizó la caracterización de la materia orgánica utilizada en el biorreactor, y en cuanto al diseño se realizó una guía técnica de la experimentación desarrollada para generar el diseño, con las espcificaciones del dimensionamiento del equipo y sus accesorios.

ABSTRACT

Design of a Hindu anaerobic bioreactor type, since it has better confidence at the design and measurement of gas was selected. It was the purpose of use in the biotechnology laboratory at the University of San Buenaventura. To the chemical engineer can perform tests biogas production and achieve higher levels of production and improve its quality. Further characterization of the organic material used in the bioreactor was also performed, and as a technical guide to design experimentation developed to generate the design with sizing with the specifications of the equipment and its accessories are made. Palabras claves: biodigestor, biogás, materia orgánica.

INTRODUCCIÓN El proyecto tiene como objetivo diseñar un biodigestor de obtención de biogás a partir de materia orgánica para el laboratorio de biotecnología de la Universidad de San Buenaventura. El desarrollo de este proyecto está basado en pruebas realizadas en cardique a los diferentes tipos de excrementos, cuyos resultados fueron utilizados para el diseño del biorreactor. En base a ello, este proyecto muestra los parámetros de diseño del biorreactor, el procedimiento que se debe seguir, para obtener el biogás las conclusiones y recomendaciones. Además, incluye teorías acerca de los procesos de obtención del biogás, a partir de materia orgánica, los parámetros del diseño del biodigestor, el procedimiento que se debe seguir para obtener el biogás las conclusiones y recomendación del trabajo realizadas. Además contiene una guía para la realización de las experiencias en el laboratorio del biodigestor.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La presente investigación se utilizó a nivel de estudio cuantitativo y aplicada, se realizó un diseño experimental práctico y académico, de carácter institucional. Se buscó toda la información referente a las características de diseño de digestores, de obtención de biogás a partir de la biomasa, también se utilizaron artículos referente al tema, en revistas, en internet y personas con gran experiencia en la elaboración de digestores. De igual forma se utilizó toda la información referente a los procesos de tratamiento biológico existentes como porcentajes de remoción, compuestos resultantes de la biodegradación, bacterias anaerobias, que esta misma se reproducen en la descomposición del rumen de ganado, en cuanto a las ventajas, desventajas, costos, cuando son apropiados, duración, limitaciones, capacidad y tamaño. Se realizaron diferentes curvas que relacionan la producción de biogás con el tiempo para dos sistemas agitación con agitación y si agitación, también se observó el comportamiento del PH con el tiempo para los diferentes sistemas, la influencia de lodo, temperatura en la producción de biogás, se escogió como base de diseño el material orgánico que obtuviera más metano. RESULTADOS El cálculo realizado a la biodegradabilidad del residuo, se obtuvo que el 12% no se degrada, indicando que en el biorreactor se acumulará residuo indeseable que afecta directamente a la formación de bacterias metanogénicas, por consiguiente una disminución en la producción de biogás. Este residuo acumulado hay que sacarlo y someterlo a aireación, para poderlo utilizar como abono. Con respecto al rendimiento del biogás se obtuvo que el rendimiento fue bueno y de bajo costo de operación, con proporciones de 22.56 en porcentaje de rendimiento si se utiliza estiércol porcino, seguido del estiércol de ganado con 21.2% de rendimiento y por ultimo pollinaza con un 20.35%. CONCLUSIONES

El biorreactor diseñado es de fácil fabricación y funcionamiento, permite realizar ensayos a pequeña escala con diversos materiales. Su uso en la investigación y en la docencia permitirá desarrollar nuevos proyectos de investigación a la Universidad, por ejemplo, la obtención de biogás a partir de los residuos avícolas. Este biogás generado por estos desechos, permitirá que el estudiantado pueda realizar pruebas relacionadas a los diferentes tipos de gases que se producen en la fermentación de la biomasa y así poder determinar las composiciones de gases generados en un cromatógrafo. En cuanto a la caracterización de la materia orgánica, se tuvieron en cuenta los análisis correspondientes a los diferentes tipos de excremento realizados en Cardique. Se concluyó que estos resultados como tal, necesitan más estudios para estar seguro, en la utilización de estos datos, para el diseño de un reactor.

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RECOMENDACIONES Se recomienda investigar más a fondo la cinética microbiana de la materia orgánica, aislado de las bacterias presentes y la generación de cada grupo bacteriano durante el proceso de degradación anaerobia del acetato a metano, caracterizar la biomasa luego del proceso de digestión, estudiando las posibilidades de reutilización de ésta, en fertilizantes, o alimentos para otros animales. REFERENCIAS ACHILLERS Y BBUBKI WASSEMAN BB. (1988), Dinamica de fermentación en la producción de Biogás, P. AERMA 2,2,7,1-7,4. ALVARES José, Caneta Luciano, Moyano Carlos. Biomada y biogás. Disponible: www.terra.es/personal/forma_xxi/cono2.htm. Asociacion Nacional de instaladores electricistas y afines (ANIFA). 1997. Revistas. BELTRÁN PULIDO Rafael G. Comisión de Regulación Energética-Ministerio de Minas y Energía – Instituto de Ciencia nuclear IAN. Estudio sobre el potencial de la biomasa como fuente energética en Colombia, 1992. Bermudez, J.M.,L. Vazquez. El hidrogeno como el portador energético del futuro. Energía y Tu (1): 41,1998. BRITISHBIOGEN, Anaerobic Digestion of farm and food processing residues, Good Practice Guidelines. EPA, A Manual For Developing Biogas Systems at Commercial Farms in the United States, AgStar Handbook, First edition, US, July 1997. GTZ, Difusión de la tecnología del biogás en Colombia, Cali, 1987. Instituto de Investigaciones Tecnológicas; Plantas de biogás: diseño, construcción y operación; Bogotá; 1990. M. BIGERIEGO, M. DELGADO, V. Carbonell. Aplicación de las tecnologías de fermentación anaerobia y otros poresos complementarios en la depuración de efluentes de origen ganadero. Edicion. Madrid: INIA, 1997 Capitulo 4. MANDUJANO M., I. 1981. Biogás: Energía y fertilizantes a partir de desechos organicos. Manual para el promotor de la tecnología. Organización Latinoamericana de Energia. Cuernavaca, Morelos, México. MARCHAIM, Uri; Biogás Processes for sustainable development; FAP; 1992.

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OBTENCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL

BAGAZO DE CAÑA, UTILIZANDO LA LEVADURA SACCHAROMYCE CEREVISIAE EN FERMENTACIÓN DE GLUCOSA A NIVEL DE LABORATORIO

AUTORES: EDUWIN PEÑA VARGAS Y MARLENE CENAIDA TORRES TAFUR

DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA MONTIEL (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

El bagazo de caña se trató previamente a la hidrólisis mediante un proceso de molienda en seco, secado y tamizado, recolectando de esta manera las partículas con área superficial adecuada para el proceso. Este bagazo se hidrolizó a una temperatura constante de 50ºC, utilizando un baño térmico con la adición de las enzimas celulasa y Xilanasa, durante el proceso cada una de ellas actuaron selectivamente sobre la celulosa y hemicelulosa respectivamente. El alcohol obtenido por destilación fue de 40.1% para un volumen de 80ml. Los resultados del proceso experimental fueron satisfactorios, sin embargo no se pudo llegar a una elevada concentración de alcohol debido a que el volumen trabajado a nivel de laboratorio no permitió seguir realizando las destilaciones pertinentes hasta alcanzar un grado de alcohol óptimo para su utilización como aditivo en las gasolinas.

ABSTRACT

We developed an experimental process for determining the production of fuel alcohol (ethanol) from enzymatic hydrolysis of bagasse by fermentative medium and this product required to facilitate government energy policies for reducing toxic or polluting gases atmosphere. The bagasse was hydrolyzed at a constant temperature of 50C, using a thermal bath with the addition of cellulase and xylanase enzymes, during each selectively acted on the cellulose and hemicellulose respectively. The alcohol obtained by distillation was 40.1% to a volume of 80ml. The results of the experimental process were satisfactory, but failed to reach a high concentration of alcohol because the volume worked in the laboratory not allowed to continue taking the necessary distillation to achieve an optimal degree of alcohol for use as an additive in gasolines. Palabras claves: bioetanol, fermentación, Saccharomyce Cerevisiae, glucosa.

INTRODUCCIÓN Este proyecto se enmarca dentro del interés del gobierno colombiano, expresado en la Ley 693 de Septiembre 19 del 2001, mediante la cual se dictan normas sobre el uso de alcoholes carburantes, se crean estímulos para su producción, comercialización y consumo. Se tiene conocimiento de la hidrólisis acida del bagazo de caña realizada en la Universidad del Zulia (LUZ), para la obtención de azucares reductores que sean susceptibles de fermentar. Igualmente en la industria Brasilera, específicamente en Río de Janeiro, se han encargado de la producción de alcohol carburante a partir de melaza y bagazo de caña. Lo innovador de este proyecto es la utilización de las enzimas provenientes del hongo Trichoderma Ressei para la hidrólisis, que es de gran importancia debido a que el método más comúnmente utilizado es la hidrólisis ácida con el uso del ácido sulfúrico, lo cual ha generado efectos nocivos en el medio ambiente debido

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a la disposición final de los efluentes provenientes del proceso hidrolítico. Este efecto nocivo no se presenta con las enzimas debido a que en el medio ambiente necesitan para su activación condiciones estrictas de pH y temperatura. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación utilizada fue experimental con un enfoque cuantitativo. El proceso de molienda fue realizado con la ayuda de un molino de carnes casero; para el secado del bagazo fue necesario someterlo a calentamiento por 24 horas a temperatura constante de 60 ºC, luego se tamizó este bagazo seco y los resultados fueron tabulados y analizados mediante las curvas de análisis acumulativo, mostrando la cantidad de material procesado y el peso del bagazo húmedo y seco. Luego se procedió a realizar el proceso hidrolítico que consistió en el ataque enzimático por parte de la celulasa y xilanasa al bagazo de caña y obtener el jugo de glucosa fermentable. Posteriormente se determinó la concentración de glucosa para la mezcla de enzimas dadas, se tabularon y graficaron siguiendo la curva de calibración de la glucosa hecha previamente con el reactivo glucosa oxidasa/peroxidasa, y con esta información obtenida durante el desarrollo del proceso en mención, se siguió a la fermentación anaerobia con ayuda de la levadura Saccharomyce Cerevisiae, la cual tuvo una duración en un intervalo de 5 a 8 días, manteniendo la temperatura a 25ºC y pH igual a 5. Se realizó una destilación a la mezcla etanol-agua resultante, mediante el proceso de destilación convencional o destilación simple, la cual fue realizada bajo parámetros fijos de temperatura RESULTADOS La caracterización del bagazo de caña mostró un resultado considerable de celulosa, que es el principal sustrato para la despolimerización y obtención de glucosa por ataque enzimático, cerca del 38% del bagazo. El porcentaje de alcohol alcanzado después de varias separaciones consecutivas simples fue de 40.1% en peso de alcohol, para un volumen de 80 ml. Los costos mensuales del proceso en los que se incurrieron fueron de $1335700.599. Teniendo en cuenta que la cantidad de etanol obtenida a nivel de laboratorio no fue suficiente para su deshidratación y comercialización. El desarrollo del proyecto arrojo valores positivos en cuanto a la obtención de bioetanol, pero la cantidad obtenida no es suficiente para seguirlo destilando hasta obtener bioetanol anhidro como aditivo para las gasolinas. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos por la caracterización del jugo de glucosa producto de la hidrólisis enzimática del bagazo de caña arrojo un contenido de azúcares reductores en un valor de 16.7%, lo que representó un alto nivel de azúcares para su aprovechamiento en la fermentación. De acuerdo a los experimentos realizados

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se estableció que los parámetros fisicoquímicos y biotecnológicos óptimos para la obtención de etanol fueron un pH de 5 y una temperatura constante de 25°C, de igual manera una dosificación de solución peptonada como fuente de nitrógeno, carbono y azufre en bajas proporciones, que contenía la cantidad de levadura necesaria siguiendo la relación de que por cada 1000 ml de solución se adiciona 2 gr de levadura seca activa. También se utilizó otra fuente de carbono, nitrógeno, sales inorgánicas, cloruro sódico como es el caso del agar nutritivo, el cual arrojo valores muy positivos de concentración de alcohol. RECOMENDACIONES Según los resultados obtenidos al utilizar agitación magnética en el proceso de hidrólisis enzimática, se recomienda mejorar el proceso con la agitación mecánica, teniendo siempre presente que no se generen puntos muertos en el momento de la agitación. Se recomienda que para un mejor estudio del comportamiento cinético de la reacción tanto enzimática como fermentativa, se tomen datos experimentales en un rango de diez (10) a veinte (20) puntos para construir una mejor curva de reacción. REFERENCIAS A B. López – Silva, M. T. Moreira Vilar. Proceso de fabricación de etanol. Ingeniería química. Universidad de Santiago De Compostela: Editorial Alción, Nº 394, 2000. Pág. 213.

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en México. Centro De Investigación En Biotecnología – UAEM, Instituto de Biotecnología UNAM. Instituto Mexicano Del Petróleo. C. A. Cardona, O. J. Sánchez, “Análisis of fuel etanol production processes using lignocellulosic biomasa and starch as feedstocks”. 7th World Congress of Chemical Engineering, July 10-14 2005. Glasgow, Scotland, UK (Accepted for presentation). C. A. Cardona, V. F. Marulanda, P. Young. “Analysis of the environmental impact of butylacetate process through the WAR algorithm”. Chemical Engineering Science. Vol. 59. No. 24. 2004. pp 5839-5845. DAVID S. ROBINSON. Bioquímica y valor nutritivo de los alimentos. Zaragoza (España): Editorial ACRIBIA, S. A. DUARTE TORRES, Alberto. Operaciones de transferencia de momentum y manejo de sólidos: aplicaciones. Santafé de Bogotá. 1998 ERNEST-ERICH BRUCHMANN. Bioquímica Técnica, química alimentaría de las fermentaciones y agrícola. Zaragoza (España): Editorial Acribia. FICHAS TÉCNICAS. RocksoftTM BioACE Conc Product 114/RocksoftTM Xylanase Xl Con product 526. Dyadic INT

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DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS SUSCEPTIBLES DE ESCALAMIENTO PARA INCREMENTAR LA CONCENTRACIÓN DE ACIDO

NÍTRICO (HNO3) MEDIANTE UN PROCESO DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA CON ACIDO SULFÚRICO (H2SO4) EN ABOCOL S.A

AUTORES: VIANNEY BALLESTEROS ÁVILA Y KELLY RODRÍGUEZ GONZÁLEZ

DIRECTOR: CARLOS MORENO (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006

Se realizó la determinación de parámetros fisicoquímicos susceptibles de escalamiento para incrementar la concentración de ácido nítrico mediante un proceso de destilación azeotrópica con ácido sulfúrico en la empresa Abocol, con la finalidad de mejorar el proceso de producción de ácido nítrico. Durante la investigación se desarrollaron varias pruebas experimentales que consistieron en la determinación de las características físico-químicas del ácido nítrico y el ácido sulfúrico, la proporción en peso a utilizar en la destilación de la mezcla ácido nítrico-ácido sulfúrico y la determinación de algunas de las propiedades de la fase liquida de esta mezcla. En la determinación de la propiedades de la fase liquida fue necesario aplicar conceptos termodinámicos relacionados con el equilibrio liquido-vapor y los métodos que mejor representan sistemas binarios y ternarios, para este caso se utilizaron modelos de Van Laar y UNIQUAC.

ABSTRACT Determining scaling susceptible physicochemical parameters was performed to increase the concentration of nitric acid by azeotropic distillation process with sulfuric acid in Abocol company, in order to improve the production process of nitric acid. During the investigation several experimental tests consisted in determining the physical-chemical of nitric acid and sulfuric acid characteristics, the weight ratio used in the distillation of the nitric acid-sulfuric acid mixture and determining developed some the properties of the liquid phase of this mixture. In determining the properties of the liquid phase was necessary to apply thermodynamic concepts related to the liquid-vapor equilibrium and methods that best represent binary and ternary systems, in this case Van Laar models and UNIQUAC were used. Palabras claves: destilación azeotrópica, ácido nítrico, ácido sulfúrico, parámetros físico-químicos.

INTRODUCCIÓN Actualmente existen varios métodos industriales para la producción de ácido nítrico, dentro de los que se encuentran la oxidación del amoniaco por el método Ostwald y la destilación azeotrópica para concentrarlo, estos métodos son aplicados dependiendo de la concentración que se desee del producto final. En esta investigación se trabaja el método de destilación, el cual consiste en concentrar el ácido nítrico diluido agregando ácido sulfúrico concentrado para romper el azeótropo formado en el sistema ácido nítrico-agua, fue necesario la aplicación de diferentes conceptos relacionados con las áreas de procesos químicos y operaciones unitarias. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

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La investigación desarrollada fue de tipo experimental y aplicada, con un enfoque cuantitativo. Cada una de las variables independientes, a saber, relación de ácido nítrico – ácido sulfúrico, temperatura, fueron analizadas en cada una de las pruebas de experimentación realizadas en el equipo a escala de laboratorio donde se aplica el proceso de destilación de ácido nítrico con ácido sulfúrico y la obtención de ácido nítrico concentrado, teniendo en cuenta al final las variables dependientes (concentración de ácido nítrico al final, rendimiento de ácido nítrico al final). RESULTADOS Dentro de los parámetros físico – químicos más relevantes para un futuro escalamiento a nivel de planta piloto tenemos los coeficientes de actividad que representan el comportamiento de la fase liquida, los datos de equilibrio (T,X,Y), la presión, y las siguientes especificaciones:

Caudal ácido nítrico al 55% = 1 litros / minuto

Proporción en peso 2,16:1 (H2SO4 98% / HNO3 55%)

Proporción volumétrica = 1.57 (1.57 ml de H2SO4 por cada ml de HNO3) 2,16gr H2SO4 / 1.831gr/ml = 1.1796 ml 1gr HNO3 / 1.333 gr/ml = 0.7501 ml ml de H2SO4 98% / ml de HNO3 55% = 1.57

Caudal ácido sulfúrico 98% = 1.57 litros/ minuto

Presión = atmosférica

Temperatura = 148°C ≤ T ≤ 78°C El modelo termodinámico de Van Laar ajusta los resultados experimentales del equilibrio liquido-vapor del sistema ácido nítrico-agua para la determinación de los coeficientes de actividad en donde se comprobó a través de la representación gráfica de los resultados la existencia del azeótropo presente en este sistema. CONCLUSIONES

Para la determinación de las curvas del equilibrio liquido – vapor del sistema ácido nítrico – agua se requiere un procedimiento distinto al que se debe utilizar para el equilibrio del sistema ácido nítrico – ácido sulfúrico – agua, por tanto, los métodos de análisis químicos para determinar las composiciones son diferentes; para sistemas binarios las composiciones se pueden calcular aplicando el método de titulación acido- base, tanto en la fase liquida como en la fase vapor; y para el sistema donde se encuentran presente los tres componentes, la titulación acido – base solo se aplica a la fase vapor, en la fase liquida esta titulación no es válida debido a la presencia de los hidrógenos en cada ácido, es decir, que en el sistema ácido nítrico - ácido sulfúrico – agua, la titulación solo daría la acidez total de la mezcla, en este caso, es preferible determinar las composiciones de la fase liquida por nitratos y sulfatos

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RECOMENDACIONES Contar con el equipo y las técnicas experimentales adecuadas para la determinación del equilibrio del sistema ácido nítrico – ácido sulfúrico – agua. Aplicar métodos de análisis químicos que estén certificados para medir concentraciones de nitratos y sulfatos en la mezcla ácido nítrico – ácido sulfúrico – agua. • Seleccionar el material adecuado que estará en contacto con las sustancias durante el proceso, como bombas, tuberías, tanques, torre de destilación, serpentines, condensadores, etc. REFERENCIAS AUSTIN GEORGE T. Manual de procesos químicos en la industria. 5 Ed. McGrawHill. HOUGEN O. A, K M RAGATZ. Principios de los procesos químicos. Editorial Reverte, S. A. 1982. GEANKOPLIS J.C. Procesos de transporte y operaciones unitarias. McCABE WARREN L. SMITH Julian. Operaciones unitarias en la ingeniería química. 4ta Edicion, Editorial McGrawHill. MORTIMER Charles. Química. 5ta Edición. PETRUCCI, Ralph. Química general. Editorial Prentice Hall. PERRY R H. Chemical Engineers Handbook. 5ta edición. Editorial McGrawHill. SMITH VAN NESS ABBOTT. Introducción a la termodinámica en la ingeniería química. 5ta Edición. Editorial McGrawHill.

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REDISEÑO DE UN SISTEMA DE ALIVIO TÉRMICO DE LAS FACILIDADES PARA EL RECIBO, ENTREGA Y MEZCLAS DE ACPM Y COMBUSTÓLEO DE

LA REFINERÍA DE CARTAGENA-ECOPETROL S.A.

AUTORES: CARLOS ALBERTO ANGULO CONEO Y MARIA PAULINA LUENGAS HERRERA DIRECTOR: LUIS GUILLERMO GONZÁLEZ LÓPEZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2006 Se realizó el rediseño de un sistema de alivio térmico de las facilidades para el recibo entrega y mezclas de ACPM y combustóleo de la Refinería de Cartagena-Ecopetrol S.A., con el que se garantiza un rango de presión adecuado en el sistema de tuberías. Primeramente se hizo una revisión del sistema de alivio térmico existente tanto en ACPM como en combustóleo donde se identificaron las válvulas de alivio actuales y se determinaron las fallas que estas presentaban. Luego se dibujaron los planos de cada uno de los sistemas y se procedió al análisis de los tramos que se debían aliviar y en base a esto, se definió la ubicación de los dispositivos de alivio, además de realizar el respectivo dimensionamiento. Los resultados enunciaron que existía sobrepresión en los sistemas de válvulas y tuberías debido a las constantes modificaciones realizadas en los últimos años. Para garantizar el alivio de las tuberías se estableció como necesario la compra de 12 válvulas de alivio balanceadas para el sistema de ACPM, 12 válvulas balanceadas y 4 convencionales para el sistema combustóleo una válvula de alivio convencional para el sistema ALC y cuatro válvulas de alivio balanceadas y una válvula de alivio convencional para el sistema de AROTAR.

ABSTRACT Redesigning a system of thermal relief facilities for the receipt and delivery of diesel and fuel oil mixtures of the Cartagena Refinery-Ecopetrol SA, with a suitable pressure range is guaranteed in the piping system was performed. First was a review of existing thermal relief system in both diesel and fuel oil where current relief valves were identified and these had failures were determined. The planes of each of the systems is then drawn and proceeded to analyze the stages that should relieve and based on this, the location of relief devices, in addition to performing the respective sizing defined. The results enunciated that there was pressure on the valves and piping systems due to the constant changes made in recent years. To ensure relief pipes are established as necessary to buy 12 balanced relief valves for diesel fuel system 12 valves balanced and 4 conventional fuel oil system for conventional relief valve for the ALC system and four relief valves balanced and conventional relief valve system arotar. Palabras claves: sobrepresión, válvulas de alivio, expansión térmica.

INTRODUCCIÓN La expansión térmica es una de las causas que originan sobrepresión en un sistema; ésta consiste en el incremento o reducción de volumen de un líquido debido al aumento o disminución de la temperatura a la cual está sometido. Para proteger un sistema contra la sobrepresión por expansión térmica existen elementos como las válvulas de alivio térmico, los cuales se encuentran en diferentes tipos y la implementación de uno u otro depende de la aplicación. Es importante aclarar que las válvulas de alivio térmico solo protegen un sistema contra sobrepresión; ellas no protegen contra fallas originadas por temperaturas

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extremadamente altas como por ejemplo durante un incendio. El objetivo principal de este trabajo es rediseñar un sistema de alivio térmico para las facilidades de entrega, recibo y mezclas de ACPM y Combustóleo de la refinería de Cartagena, para evitar el derrame de hidrocarburo al medio, originado por la expansión térmica en las horas del día donde la radiación solar es intensa. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación utilizada fue aplicada. Se realizó la revisión del sistema de alivio en ACPM y combustóleo en donde se identificaron las válvulas de alivio actuales y se determinaron las fallas que presentaban estos sistemas como: válvulas con ubicación errónea, descargas en líneas sobrepresionadas, válvulas fuera de servicio, en otros casos se encontraban instaladas pero sin descarga. Luego se dibujaron los planos de cada uno de los sistemas y se procedió al análisis de los tramos que se debían aliviar y en base a esto, se definió la ubicación de los dispositivos de alivio. Ambos diseños presentan el esquema de válvulas en cascada el cual permite que la descarga sea hacia un tanque. Finalmente se realizaron los cálculos para el dimensionamiento de cada una de las válvulas en ambos sistemas. Se analizaron los resultados y se elaboraron las recomendaciones pertinentes para la implementación de estos diseños. Actualmente estos sistemas se encuentran desprotegidos de la sobrepresión debido a las constantes modificaciones que se realizaron en los últimos años, se presentan goteos de combustibles por los empaques de las tuberías y por tal razón el sistema de alivio por expansión térmica es de gran importancia. RESULTADOS El sistema de ACPM está conformado por la red de tuberías de cuatro productos, ACPM local, ACPM de exportación, ACPM Recibo de botes y Diesel marino; actualmente consta de 5 tanques de almacenamiento, los tanques 3022, 3034 y 3035 son tanques asignados para la producción de exportación, los tanques 3042 y 3043 para la producción de diesel marino y el los tanques 3031 y 3033 para los productos de ACPM local necesario analizar el sistema de ALC (Aceite Liviano de ciclo) y el sistema de Arotar (Alquitrán aromático), debido a que estos dos productos están ligados con el combustóleo. El ALC es un producto producido en la planta de craqueo térmico que sirve de diluyente para el combustóleo y su utiliza con este fin para obtener combustóleo pesado o liviano según el comprador. Para garantizar el alivio en las tuberías de la refinería de Cartagena se determinó que es necesaria la compra de doce válvulas de alivio balanceadas para el sistema de ACPM; doce válvulas de alivio balanceadas y cuatro válvulas convencionales para el sistema combustóleo; una válvula de alivio convencional para el sistema ALC y cuatro válvulas de alivio balanceadas y una válvula de alivio convencional para el sistema de AROTAR.

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CONCLUSIONES

Debido a que las válvulas de alivio térmico descargan en los tanques de almacenamiento y que estos miden entre 14 y 10 metros de altura, la contrapresión es variable. Varía entre 1 metro cuando el tanque está casi vació y hasta 14 metros cuando el tanque está totalmente lleno; esta contrapresión debido a la cabeza estática del tanque es variable e implica la implementación de válvulas de alivio balanceadas. El esquema de válvulas de alivio en cascada es un modelo eficiente para el diseño de sistemas de alivio térmico ya que garantiza calidad en el producto que se maneje al no permitir que exista mezcla con corrientes diferentes. Además permite la recuperación del producto. RECOMENDACIONES Es importante que las válvulas de alivio térmico tengan un programa de mantenimiento estricto para evaluar su desempeño y garantizar un eficiente sistema de alivio térmico. Al realizar los cálculos de las válvulas de alivio térmico se debe tener en cuenta la contrapresión y la variación de esta. Las válvulas de alivio térmico pueden variar sus características según el fabricante, es por esto que se debe tener cuidado en el momento de realizar las compras de las válvulas con una adecuada asesoría de los fabricantes. Si en el sistema de alivio térmico existe una válvula que se encuentra averiada, es necesario revisarla y repararla a tiempo ya que el sistema estará desprotegido. REFERENCIAS API Recommended Practice 520: Sizing, Selection and Installation of Pressure Relieving Devices in Refineries. American Petroleum Institute. Séptima Edición, Washington, D.C. 2000. (Acceso restringido solo para ECOPETROL S.A) BROWN, George. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Barcelona, España. Ed. Manuel Marín y Compañía editores.1995. CROSBY ENGINEERING HANDBOOK. Pressure Relief Valve. CONSOLIDATED. Safety Relief Valves Sizing and Selection. SRV-1. Fall 1993. DEP´S SHELL GLOBAL SOLUTION. (Acceso restringido solo para ECOPETROL S.A) EXXON ENGINEERING PRACTICES. Basic and Design Practice. Section XV-C (Acceso restringido solo para ECOPETROL S.A). FARRIS ENGINEERING. Pressure relief valve. Series 2600.

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DISEÑO DE UN BIORREACTOR DE FLUJO DISCONTINUO PARA EL LABORATORIO DE INGENIERÍAS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN

BUENAVENTURA CARTAGENA.

AUTORES: PAOLA BERNAL DEL RISCO, ORLANDO JAVIER RAMÍREZ OSORIO Y GAYLE NIÑO BETANCOURT

DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se realizó el diseño de un biorreactor de flujo discontinuo para el laboratorio de ingenierías de la universidad de San Buenaventura Cartagena. Para satisfacer las funciones del biorreactor fue necesario que el reactor fuese provisto de un sistema de agitación y de un sistema de inyección de aire en el cultivo. En el reactor el aire se inyecta por la parte inferior del tanque a través de un difusor. La corriente de aire que sale del difusor es golpeada por las paletas de la turbina inferior generándose de este modo miles de pequeñas burbujas de aire, desde las cuales difunde el oxígeno hacia el seno del líquido. El sistema de agitación se completa con cuatro deflectores que tienen por finalidad cortar o romper el movimiento circular que imprimen las turbinas que imprimen las turbinas al líquido, generando de este modo mayor turbulencia y mejor mezclado. El tanque está rodeado por una camisa por la que circula agua, lo que permite controlar la temperatura.

ABSTRACT

Designing a discontinuous flow bioreactor Laboratory engineering from the University of San Buenaventura Cartagena was performed. To meet the required functions of the bioreactor was that the reactor was equipped with a stirrer and an air injection system in the culture. In the reactor the air is injected through the bottom of the tank through a diffuser. In her current of air exiting the diffuser is hit by the blades of the lower turbine thereby generating thousands of tiny air bubbles, from which oxygen diffuses into the bulk liquid. The agitation system is completed with four baffles that aim to cut or break circular printed printed turbines turbines liquid, thereby generating greater turbulence and better mixing motion. The tank is surrounded by a jacket through which water flows, allowing temperature control. Palabras claves: biorreactor, agitación, fermentador.

INTRODUCCIÓN En la industria química, los procesos discontinuos o por lotes son utilizados para la producción de sustancias de alta calidad, lo cual demanda condiciones muy específicas para su elaboración. Por otro lado los procesos biológicos requieren ambientes adaptados para el crecimiento de los microorganismos. Debido a la productividad que poseen en si los biorreactores discontinuos, teniendo en cuenta que son los más apropiados para volúmenes de producción bajos, condiciones estériles y cuando los materiales involucrados son difíciles de manejar y al interés actual que han despertado en la industria de procesos, se han desarrollado investigaciones sobre este tipo de procesos en particular. Los biorreactores discontinuos ofrecen una alta flexibilidad para alcanzar las especificar del producto final; en este tipo de procesos los reactivos son cargados inicialmente a un tanque los cuales son procesados teniendo en

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cuenta parámetros establecidos resaltando que ningún otro tipo de material puede ser adicionado o removido.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación empleado para el desarrollo del proyecto es aplicada. Para el diseño del biorreactor se tuvo en cuenta la información reportada en la literatura consultada así como las variables críticas e importantes que se deben controlar en el equipo. Dentro de los instrumentos utilizados se encuentran un medidor de PH, un sensor de temperatura, un medidor de presión, un sistema de agitación y un difusor de oxígeno.

RESULTADOS El volumen fijado para el biorreactor fue de 3 litros y el volumen operacional estándar utilizado fue de 2.4 litros. Para el diseño se ha seleccionado el patrón de flujo radial y para ello se calculó el impulsor turbina Rushton. El sistema de enfriameinto/calentamiento fue provisto de un calentador/enfriador Cole Parmer, una bomba, un sistema de tubería y una válvula de control, por cual se hará circular agua a temperatura ajustada garantizando el mantenimiento de la temperatura en un rango de 25 a 35ºC. el biorreactor fue diseñado para ocupar un área de 1.2 m2. En la evaluación económica realizada se obtuvo un costo total de $16714540 para el caso de utilizar un calentador automatizado con sistema de bombeo incluido.

CONCLUSIONES

Se ha diseñado un biorreactor de flujo discontinuo, el cual presenta como característica principal la versatilidad de su aplicación, para manejar diversos fermentativos. El diseño se basa en la selección y dimensionamiento da cada una de las partes que en conjunto contribuyen al perfecto funcionamiento del biorreactor. Se caracterizaron cuatro sistemas que al trabajar simultáneamente en condiciones óptimas garantizan un adecuado crecimiento en un sistema biológico.

RECOMENDACIONES Teniendo en cuenta que el diseño del equipo se realizó en una forma muy completa, existen ciertos ajustes que deben ser tenidos en cuenta al momento de llevar a cabo el montaje del biorreactor. Los resultados que se obtengan de experiencias desarrolladas en el equipo, no dependen solo del diseño, construcción, ni delos dispositivos que a este lo acompañan sino también dependen en gran parte de la documentación que se tenga a la hora de desarrollar una reacción de crecimiento microbiano, cabe resaltar que cada reacción de este tipo tiene parámetros diferentes los cuales deben ser fijados apropiadamente para poder llegar al cumplir los objetivos propuestos. Se recomienda enun futuro equipar el biorreactor con un dispositivo controlador de la concentracion de oxígeno disuelto para mejorar las condiciones de presencia de este necesarias para cada reacción en particular.

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REFERENCIAS

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EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA

URBANA DE SINCELEJO-SUCRE

AUTORES: KELLY JOHANNA CHÁVEZ MONTAÑO Y KAREN PATRICIA TRIVIÑO CORTES DIRECTOR: TULIO RUIZ ÁLVAREZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se llevó a cabo una investigación longitudinal y aplicada. En esta investigación se realizó una evaluación de la calidad del aire en la zona urbana de Sincelejo en el departamento de Sucre, para conocer los niveles de contaminación en la ciudad; verificando si estos están dentro de los límites máximos permisibles establecidos por el MAVDT. Se determinó un promedio geométrico de 44.87μg/m3 en los niveles de concentración de PST, este resultado permitió observar un promedio que se encuentra dentro de los límites máximos legalmente permisibles (300 μg/m3) en la zona urbana de Sincelejo Sucre. Los resultados obtenidos a través de esta investigación permitieron a CARSUCRE establecer medidas preventivas y correctivas, que sirvan para que la evaluación de la calidad del aire con el fin de garantizar un ambiente sano y minimizar los riesgos sobre la salud humana que puedan ser causados por la concentración de contaminantes en el aire ambiente.

ABSTRACT

They conducted a longitudinal research and applied. In this research an assessment of air quality performed in the urban area of Sincelejo in the department of Sucre, to meet pollution levels in the city; verifying whether these are within the limits set by the Ministry of Environment. A geometric average 44.87μg / m3 was determined in the concentration levels of PST, this result allowed us to observe an average that is within the maximum legally permissible limits (300 ug / m3) in the urban area of Sincelejo Sucre. The results obtained from this research allowed CARSUCRE establish preventive and corrective measures, to serve for the assessment of air quality in order to ensure a healthy environment and minimize risks to human health that may be caused by the concentration of pollutants in ambient air. Palabras claves: material particulado, aire, contaminación.

INTRODUCCIÓN La contaminación del aire no es un fenómeno reciente, aun cuando esta puede ser de origen natural, como una erupción volcánica o una tolvanera; el ser humano en su actividad cotidiana es el principal responsable del deterioro de la calidad del aire, ya que desde el descubrimiento del fuego se han emitido contaminantes a la atmósfera mediante las combustiones los cuales son considerados los principales emisores de contaminantes atmosféricos. Uno de los más importantes contaminantes a la atmósfera son las partículas, las cuales son una mezcla de material solidó y liquido de diverso tamaño suspendido en el aire, destacándose por su potencial de afectación a la salud las partículas conocidas como respirables, pues por su diámetro aerodinámico menor de 10 micrómetros, son capaces de depositarse en los espacios alveolares de los pulmones. El propósito del proyecto radica en realizar una evaluación de la calidad del aire a partir del material particulado en

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suspensión en la zona urbana de Sincelejo, lo cual nos permitiría conocer los niveles de estos contaminantes en la ciudad.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se llevó a cabo una investigación longitudinal y aplicada con un enfoque cuantitativo, no experimental. Para la realización de este proyecto, la información fue recopilada y analizada por los investigadores; esta información se organizó en tablas, cuadros y gráficos en Excel, en donde, se describieron cada uno de los cambios observados durante el proceso y se analizaron las variables antes mencionadas, las cuales son fundamentales para la determinación de las concentraciones del material particulado en suspensión. Posteriormente, se procedió a evaluar los datos obtenidos para luego de forma descriptiva y explícita determinar los niveles de concentración de PST en la zona urbana de la Ciudad de Sincelejo y verificar si se encuentran dentro de los límites permisibles por el ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial (MAVDT), que establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia, con el propósito de garantizar un ambiente sano y minimizar los riesgos sobre la salud humana que puedan ser causados por la concentración de contaminantes en el aire ambiente.

RESULTADOS Las partículas suspendidas totales se recolectaron utilizando un muestreador de alto volumen (High-Vol), modelo GS2310 de la marca GRASEBY que cumple con las especificaciones de la Entidad Publica Ambiental (EPA). El equipo comprende un muestreador, placa frontal y empaque, soporte y adaptador para el filtro, motor (que funciona con 0.6 HP de potencia y 110 voltios de energía), caseta metálica en material inoxidable (G8500 resguardado en aluminio anodizado), medidor de flujo, reloj y regulador de flujo. Los niveles de concentración de PST presentes varían en un rango de 37.25 a 54.17 μg/m3, con un promedio geométrico de 43.70 μg/m3, el cual se encuentra por debajo de los 300 μg/m3 establecidos por el MAVDT.

CONCLUSIONES

A través del inventario realizado a los establecimientos emisores de partículas contaminantes en el casco urbano de la ciudad de Sincelejo se pudo determinar que las principales fuentes de emisiones fueron las chimeneas, el flujo vehicular y maquinarias particulares; en donde el combustible más utilizado fue el carbón. De las principales fuentes antropogénicas generadoras de PST se puede hacer mención de: automotores que realizan combustiones incompletas emitiendo contaminantes particulados y gaseosos a la atmosfera, actividades comerciales como asaderos, que por medio de chimeneas emiten grandes cantidades de desechos producto de la incineración del carbón utilizado como combustible utilizado en la operación.

RECOMENDACIONES

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Es indispensable que los responsables de las actividades contaminantes y los entes encargados en la seguridad ambiental, unan esfuerzos en busca de un sistema que les permita conocer de manera continua y detallada las concentraciones de los diversos elementos que afecten la calidad del aire y que facilite una toma de decisiones oportunas en cada uno de los sitios emisores presentes en la ciudad. Instalar estaciones meteorológicas en cada sitio de monitoreo dentro de la ciudad que permita obtener datos confiables sobre la incidencia del clima y poder correlacionar adecuadamente estas variables con las emisiones de los contaminantes. Se recomienda a CARSUCRE que plantee a las diferentes empresas o establecimientos que emiten contaminantes, desarrollar sus procesos de incineración y quema de combustibles en las horas de la tarde, debido a que en estos horarios se presentan altas velocidades del viento que permiten el rápido dispersamiento de los contaminantes.

REFERENCIAS

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partículas inhalables de la ciudad de Maracaibo. Trabajo especial de grado. Facultad

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OBTENCIÓN DE ÁCIDOS HÚMICOS A PARTIR DEL LIXIVIADO DE BASURAS DEL RELLENO SANITARIO LA PAZ UBICADO EN TURBANA BOLÍVAR

AUTORES: JENNYFER GONZÁLEZ SOBRINO Y GINA GRACIELA VANEGAS GRACIA

DIRECTOR: TULIO RUIZ ÁLVAREZ (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se llevó a cabo una investigación explicativa-causal con diseño experimental ya que el procedimiento consistió en someter los lixiviados a estudio, observación, registro y análisis de variables físico – químicas (Nitrógeno, Carbono, Relación C/N) para determinar la influencia de estas en la cantidad de ácido húmico que se genera en el relleno. Las variables mencionadas anteriormente son un índice del grado de humificación de la materia orgánica presente en el lixiviado, por ello, para tener un conocimiento más completo se separaron los ácidos húmicos por el método denominado fraccionamiento de la materia orgánica. En el método de fraccionamiento de la materia orgánica para separar ácidos húmicos del suelo, en medio alcalino el pH óptimo es 4. Tomando esta propuesta como punto de partida y después de realizar una variación de pH al lixiviado, se concluyó, que el pH óptimo para separar los ácidos húmicos de este es 2, además se observó que la mayor cantidad de ácido húmico fue en la época de invierno, ya que las corrientes arrastran mayor cantidad de sustancias húmicas por el aumento en el caudal de la escorrentía y por el recirculado que se hace de lixiviado en el relleno para estas época.

ABSTRACT

Held an explanatory causal research-experimental design since the procedure consisted of subjecting the leachate to study, observation, recording and analysis of physical variables - chemical (Nitrogen, Carbon, C / N ratio) to determine the influence of these in the amount of humic acid that is generated in the filling. The variables mentioned above are an index of the degree of humification of the present in the leachate, therefore, to have a more complete understanding of humic acids were separated by the method of fractionation of the organic material organic matter. In the fractionation method to separate organic matter soil humic acid in an alkaline medium pH optimum proposal is 4. Taking as a starting point and after a change in pH to leaching, it was concluded that the optimum pH to separate humic this acid is 2, it was observed that the greatest amount of humic acid was in the winter time because the currents carry greater amount of humic substances by the increase in the flow of runoff and the recirculated leachate is done in the filling for these times.

Palabras claves: lixiviado, acido húmico, materia orgánica, PH.

INTRODUCCIÓN Los rellenos sanitarios se han convertido en una alternativa de disposición de residuos sólidos efectiva y ampliamente utilizada. Sin embargo hay que manejar en forma adecuada los volúmenes de lixiviados (líquidos percolados) que se generan durante su operación. Por lo general, los lixiviados deben ser retenidos dentro el relleno sanitario mediante sistemas de impermeabilización de fondo que permiten acumular dichos líquidos para su posterior depuración. Los lixiviados de un relleno sanitario son producidos por la descomposición misma de los desechos, la liberación de la humedad inicial contenida en los desechos y la interacción entre el agua superficial (y eventualmente subterránea) infiltrada al relleno sanitario y la basura contenida dentro de este. La dificultad para el

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tratamiento de lixiviados y causa de los pocos éxitos obtenidos, está en la gran cantidad de constituyentes presentes así como su variabilidad en el tiempo. Esto implica que se requieren varias etapas de tratamiento y flexibilidad, aspectos que elevan los costos cuando se utilizan tecnologías convencionales. Es por ello, que se deben idear sistemas donde se optimice el consumo de energía y de materiales, se minimice la generación de contaminantes y se favorezca la reutilización de residuos de un proceso como materia prima para otros procesos.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación es de carácter explicativo, presentando un enfoque mixto (cualitativo/cuantitativo), con un diseño experimental. Se identificaron las características físico – químicas del lixiviado mediante pruebas y análisis posteriormente a la obtención de las muestras. La materia orgánica de los lixiviados influye decisivamente en sus propiedades físicas y químicas, su determinación es importante para la evaluación de los ácidos húmicos, por eso entre los métodos propuestos se utilizó, por su comodidad, rapidez y exactitud el descrito por WAKLEY y BLACK, basado en una oxidación de la materia orgánica del suelo con dicromato de potásico y posterior valoración de exceso de dicromato añadido con sal ferrosa. Otra prueba realizada fue la de la Relación C/N que indica el grado de humificación y esta fue de mucha importancia en el proyecto. Para tener un conocimiento más completo se recurrió a la extracción y fraccionamiento de la materia orgánica que consiste en la extracción de la materia húmica, con NaOH en caliente y posterior precipitación del ácido húmico por adición de un ácido. Además, se determinó el contenido de Nitrógeno por el método Kjeldahl utilizando como catalizador sulfato cúprico para elevar la temperatura, luego se alcalinizo la solución, se destilo el amoniaco y se dedujo la cantidad de nitrógeno.

RESULTADOS Las mejores condiciones de operación para obtener ácidos húmicos del lixiviado por el método de fraccionamiento de materia orgánica, fue ajustando la muestra a un pH 2 donde se obtuvo la mayor concentración en un rango entre 313.86-508.3 mg/l en los primeros 6 meses del año 2007. En el mes de mayo se presentaron las mejores condiciones ambientales que favorecieron la producción del lixiviado, evidenciando una mayor concentración de ácidos húmicos de 508.3 mg/L.

CONCLUSIONES Las variaciones en la cantidad de carbono, nitrógeno, y ácido húmico conseguidos se ven afectados por el proceso de percolación fluvial que atraviesa la materia depositada, porque establece condiciones favorables para los procesos fisicoquímicos y bioquímicos de la descomposición. Por esta razón, en la época de sequía las concentraciones fueron más bajas, porque un porcentaje importante de la humedad de los residuos se evapora o es utilizada en otros procesos disminuyendo la generación del lixiviado y por lo tanto hay menor arrastre de residuos. Cuando se promueve el aumento en la humedad en los residuos sólidos depositados en el relleno los bioprocesos se activan en la materia orgánica, es por ello que en las épocas de lluvia se generó mayor cantidad de ácidos

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húmicos. En la caracterización de lixiviado se observó la presencia de metales pesados como el cobre, cadmio, mercurio, etc. Que se presentan en bajas concentraciones, por lo tanto al extraer los ácidos húmicos con hidróxido de sodio que es altamente alcalino permite que se formen precipitados insolubles de los cationes polivalentes presentes, concluyendo así que la probabilidad, de que estos metales se han extraídos junto con los ácidos húmicos sea baja.

RECOMENDACIONES Al realizar la prueba de fraccionamiento de la materia orgánica no se debe trabajar con pH mayores a 4, debido a que a partir de este punto la muestra se torna inestable ya que reacciona con el ácido sulfúrico y se obtienen bajas concentraciones de ácido húmico. Para mantener la humedad en el sitio de disposición final en las épocas de sequía, se recomienda hacer un recirculado del lixiviado para así mantener una condición favorable en cuanto a los procesos de percolación y se mantenga la actividad microbiana. Clasificar las basuras separando la materia orgánica de la inorgánica para que el proceso de fermentación sea optimo, y no se vea afectado por materias que no ayudan en el proceso. Lo que favorece la actividad microbiana reflejándose en un aumento de la relación carbono nitrógeno. Al emplear el método de Walkley y Black se recomienda usar sulfato de plata para controlar las interferencias de los cloruros en los resultados de carbono total orgánico ya que este oxida los alcoholes y ácidos de las cadenas lineales.

REFERENCIAS

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MEJORAMIENTO TECNOLÓGICO PARA EL ANÁLISIS QUÍMICO DE AGUA EN EL LABORATORIO DE LA UNIDAD DE SERVICIOS INDUSTRIALES DE LA

REFINERÍA DE CARTAGENA S.A

AUTORES: CARLOS ALBERTO SERRANO PRADA Y LAUREANO MARTÍNEZ BELTRÁN

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se desarrolló un plan de mejoramiento tecnológico para el análisis químico de agua en el laboratorio de la unidad de servicios industriales (U.S.I) de la refinería de Cartagena S.A, debido a la baja fiabilidad de los métodos volumétricos existentes para la determinación de parámetros críticos en los sistemas de agua desmineralizada y agua de alimentación a las calderas. Se determinó la implementación del espectrofotómetro como una herramienta confiable y efectiva puesto que los datos obtenidos en el equipo permiten visualizar la magnitud y las tendencias de estas variables en el tiempo. El análisis económico, flujo incremental de costos y financiero confirma la viabilidad y el acierto de la implementación del espectrofotómetro, como un medio continuo de mejoramiento tecnológico, contribuyendo en la estandarización y certificación del laboratorio de la U.S.I.

ABSTRACT

Technological improvement plan for chemical analysis of water in the laboratory of industrial services unit (USI) of the Cartagena refinery SA, due to the low reliability of existing volumetric methods for determination of critical parameters in developed demineralized water systems and water supply to the boiler. Implementation of the spectrophotometer was determined as a reliable and effective tool because the data on your computer to visualize the magnitude and trends in these variables over time. The economic and financial analysis, incremental cost flow and confirms the viability and success of the implementation of the spectrophotometer, as a continuum of technological improvement, contributing to the standardization and certification laboratory USI. Palabras claves: servicios industriales, espectrofotómetro.

INTRODUCCIÓN La relevancia del presente proyecto radica en que tiene como objetivo mejorar la determinación de los análisis químicos que se efectúan en el laboratorio de U.S.I valorando económicamente la implementación del espectrofotómetro DR 2800, para efectuar controles más rigurosos y mediciones confiables de las especies químicas en las corrientes de agua de proceso, conservando de esta manera la integridad de los equipos y sistemas de conducción, en la U.S.I de la REFINERÍA DE CARTAGENA S.A. Una determinación exacta y confiable de los parámetros químicos en las corrientes de agua de proceso es de gran importancia, ya que cada año se ven comprometidos los costos de mantenimiento y operación, debido a la necesidad de prevenir fenómenos como corrosión, oxidación, ensuciamiento, incrustaciones, erosión y debilitamiento metalúrgico en los equipos y tuberías ubicados en la U.S.I. Consecuentemente, la ejecución de este proyecto es necesaria y de gran utilidad para la U.S.I y su laboratorio.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada fue de tipo experimental presentando un enfoque de tipo cuantitativo. Para el tratamiento de la información se utilizaron técnicas económicas, concernientes a la evaluación de proyectos como el análisis de flujo incremental y el Valor Presente Neto. En este proyecto se delimito el análisis técnico económico y financiero a un sector específico de la U.S.I, el cual podemos localizar en la parte inferior del Anexo B. Este sector o área es el conformado en primera instancia por el sistema de clarificación; los tanques clarificador y de equilibrio SP-TK 1302 y SP-TK 1303, respectivamente, los filtros de arena y carbón activado, SP-F 2301 y SP-F 2302 respectivamente. El sistema de desmineralización está conformado por los intercambiadores catiónicos SP-D 2301, la torre desgasificadota SP-T 2302, los intercambiadores aniónicos SP-D 2302. El flujo de agua del sistema de desmineralización es enviada a los tanques de almacenamiento SP-TK 2301 y SPTK 1301. El agua que sale de estos tanques es enviada al sistema de desaireación SP-DH-2, en donde se mezcla con la corriente de agua proveniente de los condensadores. Esta agua es enviada a las calderas SP-SG 101/102/103/104/1005, en las cuales se genera vapor para la producción de energía y consumo en otros procesos.

RESULTADOS Básicamente los análisis que se sustituyeron e implementaron a través del espectrofotómetro fueron los de sílice y dureza con las frecuencias modificadas como se describe en cada cuadro, lo cual permitió (siendo menor la frecuencia de muestreo) mantener un control más confiable de los parámetros químicos en los sistemas mencionados, de igual forma el orden secuencial es el indicado en el cuadro tomando como base la duración del tiempo de reacción de cada análisis químico, permitiendo un manejo eficaz de los tiempos en las determinaciones de los parámetros con el espectrofotómetro. Los análisis de sílice y dureza sustituyeron a los métodos tradicionales, por causa de su limitado rango de detección y baja confiabilidad de las mediciones. Mediante el análisis financiero se pudo valorar y estimar la recuperación de la inversión en menos de un año a una tasa de interés del 13.2%, es decir 1.1% mensual. A través del análisis financiero, también se pudo evaluar que el proyecto en el mes doce, tiene una utilidad de US$ 7.047.32 por encima del costo de inversión.

CONCLUSIONES

Mediante los resultados obtenidos se concluye y corrobora que la decisión de implementar el equipo en el laboratorio de la USI, para el control de los parámetros químicos en los sistemas de agua desmineralizada y agua de alimentación a calderas, fue una decisión acertada y favorable, teniendo en cuenta la respuesta tentativa que se había dado inicialmente en cuanto a los resultados que se esperaban obtener. Con la implementación del espectrofotómetro en el laboratorio de la U.S.I, se pudo valorar a través del análisis de flujo incremental de los costos de los sistemas de agua desmineralizada y de agua de alimentación a calderas ahorros en los costos destinados a neutralizar y corregir contaminaciones y contingencias que no eran detectadas rápidamente por medio de los métodos tradicionales de análisis y generaban sobre costos anuales muy grandes en la operación de los procesos.

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RECOMENDACIONES Se recomienda tener en cuenta que el costo de los reactivos del espectrofotómetro por análisis es un poco más elevado que los métodos tradicionales, por lo tanto, las frecuencias de muestreo en los sistemas de desmineralización y agua de alimentación a calderas deben ser reducidas de manera que la determinación de los parámetros en estas corrientes siga siendo controlada. El ingeniero de proceso e instrumentista de la planta que estén a cargo de los analizadores del laboratorio, entre ellos el espectrofotómetro, deben diseñar un programa de mantenimiento preventivo. Se recomienda que este mantenimiento, el cual incluye calibración del equipo, sea realizado cada 18 meses.

REFERENCIAS

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE FILTRACIÓN PARA LA POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE TURBANA-BOLIVAR

AUTORES: LEANDRO HERNÁNDEZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se hizo el diseño de un sistema de filtración para la potabilización de agua en el municipio de Turbana-Bolívar con el fin de obtener agua con calidad adecuada y con los parámetros que exige la norma colombiana de calidad de este producto. Además se presentó un análisis acerca de las condiciones existentes de los componentes del sistema de acueducto que se pudieron observar en el campo, planos e información suministrados por el municipio de Turbana. El filtro diseñado se realizó teniendo en cuenta tres medios filtrantes: grava clasificada, arena clasificada y antracita clasificada.

ABSTRACT

It was the design of a filtration system for water purification in the town of Turbana-Bolívar in order to obtain adequate water quality and parameters required by the Colombian standard of quality of this product. Furthermore an analysis of the existing conditions of the components of the water system that could be observed in the field, plans and information provided by the municipality of Turbana was presented. The designed filter was performed considering three filter media: graded gravel, sand and anthracite classified classified.

Palabras claves: suspensiones coloidales, filtración, sedimentación.

INTRODUCCIÓN Uno de los aspectos más importantes en la salubridad pública es la potabilización del agua, el tratamiento de dicho líquido consiste principalmente en eliminar de éste sustancias tóxicas, microorganismos patógenos que puedan causar enfermedades y que sea estéticamente atractiva para el usuario. Para lograr la potabilización del agua de consumo humano es preciso combinar varios tratamientos elementales-pretratamientos-cuyas bases puedan ser físicas, químicas o biológicas, con el fin de eliminar, en primer lugar, la materia en suspensión, luego las sustancias coloidales y después las sustancias disueltas para obtener las características deseadas. La calidad del agua puede ser cuantificada mediante la determinación de las concentraciones de los diferentes compuestos que se encuentran en el agua, a través de ensayos de relativa facilidad, parámetros estos que adicionalmente pueden ser utilizados para controlar la eficiencia remocional de los distintos procesos de tratamiento.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación que se desarrolló en este proyecto fue el tipo de investigación descriptiva analítica aplicada (experimental), con un enfoque cuantitativo. Para procesar la información se estableció un sistema especial de ordenamiento lógico de información y análisis de los datos que se requirieron; mediante el cual se guardó la información en función de las etapas que se manejaron dentro del proyecto y que a su vez fueron secuenciales para su validación y su posterior análisis. Se utilizaron los análisis sobre la

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composición biológica y características físico-químicas del agua de los sedimentadores que tiene la planta e investigaciones acerca del diseño de filtros, de documentos, revistas técnicas relacionadas con el tema, además de la información obtenida de Internet.

RESULTADOS Se diseñó un filtro con tres medios tipos de medios filtrantes como lo son grava

clasificada, arena clasificada y antracita clasificada. El sistema de filtración diseñado se

hizo utilizando como medio filtrante un lecho dual conformado por arena y antracita,

debido a que este tipo de medio filtrante arroja, según estudios realizados, una gran

eficiencia y debido también a su bajo costo en cuanto a su operación. El agua analizada,

proveniente de los sedimentadores es aceptable, es decir, cumple con la normatividad, ya

que se encuentra dentro de los parámetros establecidos en el decreto 475/98, lo cual

favorece la posterior operación de los filtros.

CONCLUSIONES

Para poder suministrar a los habitantes del municipio de Turbana-Bolívar, el agua requerida para su consumo con la calidad física química y bacteriológica recomendada por la normatividad RAS existente para este tipo de comunidades, se debe realizar la optimización de los componentes del sistema de acueducto de la cabecera municipal.

RECOMENDACIONES Se recomienda revisar el convenio interinstitucional firmado en el ano de 1990 por espacio de 100 años, entre la antigua Empresas Publicas Municipales de Cartagena y la Alcaldia de Turbana, con el fin de que se les permitiera captar agua cruda en la tubería de concreto lock joint, D ƒ­ 30" del acueducto de Cartagena y que proviene de Gambote. Se debe realizar mantenimiento preventivo y correctivo a todos los componentes del sistema de acueducto.

REFERENCIAS

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE REMOCIÓN DE CO2 Y H2S DEL BIOGÁS GENERADO EN EL RELLENO SANITARIO LA PAZ, MEDIANTE ABSORCIÓN

QUÍMICA CON MONOETANOLAMINA (MEA).

AUTORES: JORGE ARMANDO ARRIETA ARRIETA, LAURA MILENA CASTILLA SALAS Y ELIANA YIGED SALAH LLANES

DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se presenta una alternativa de purificación del biogás generado en el relleno sanitario regional La Paz utilizando monoetanolamina y a la vez se muestran diferentes opciones de utilización tanto del gas purificado como del CO2 removido. Para la remoción del CO2 de la corriente de biogás se estudiaron diferentes solventes y técnicas de remoción escogiendo como mejor opción la eliminación del dióxido de carbono con monoetanolamina teniendo como criterio de selección investigaciones realizadas anteriormente y estudio de efectividad de la monoetanolamina. Se obtuvo una torre de absorción de 1,25 m de diámetro y 8 m de altura, mientras que la torre de desorción presentó un 1m de diámetro y 9m de altura, para un flujo de biogás del 70% de la captación total en el relleno La Paz (0,54 m3/s). Además se efectuó el diseño de cada uno de los equipos de servicios utilizados para un buen funcionamiento del sistema, entre esos, bombas, intercambiadores de calor y soplador.

ABSTRACT

An alternative purification of biogas generated in the regional landfill La Paz using monoethanolamine and yet different options for using both the purified gas as CO2 is removed is presented. For removal of CO2 from the stream of biogas different solvents and removal techniques were studied by choosing the best option elimination of carbon dioxide with monoethanolamine having as selection criteria above investigations and study of effectiveness of monoethanolamine. An absorption column 1.25 m in diameter and 8 m in height, was obtained while the tower desorption presented a 9mm in diameter and 1m in height, for a flow of biogas of 70% of the total uptake in the filling La Paz (0.54 m3 / s). Besides the design of each of the services used equipment for proper operation of the system, among these, pumps, heat exchangers and blower was made. Palabras claves: absorción, monoetanolamina, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno.

INTRODUCCIÓN El biogás es un gas de vertedero, que se genera a partir de la degradación de materia orgánica en un ambiente anaerobio y con unas condiciones de humedad determinada. Este gas está constituido principalmente de metano (50%-60% en volumen) y dióxido de carbono (40%-30% en volumen), siendo el metano el que le confiere características de combustible. Por esto se hace necesaria la aplicación de un sistema que permita enriquecer el biogás, eliminando la mayor cantidad posible de Dióxido de Carbono (CO2) obteniendo un gas de elevados porcentajes de metano y por tanto con propiedades más cercanas al Gas Natural. En el relleno sanitario regional la Paz en donde actualmente el biogás es extraído y eliminado mediante combustión para evitar efectos nocivos en el ambiente se buscan alternativas de recuperación y utilización del gas y como respuesta a

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esto nace este proyecto de investigación que busca remover el dióxido de carbono de la corriente de biogás y de esta manera enriquecer el gas y aprovechar su poder energético.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación fue aplicada con un enfoque cualitativo. Se obtuvieron los datos de flujo, concentración, presión de biogás y monoetanolamina a la entrada de la torre de absorción y el flujo de salida de gas de la torre después de la purificación. Luego se tomaron diferentes muestras de Biogás a la salida de la torre variando los flujos de entrada de líquido y se hicieron análisis cromatográficos de estas, por medio de la prestación de servicios de laboratorio de control de calidad de la empresa ABOCOL, y de esta manera determinar la efectividad de la absorción y poder especificar la relación líquido-gas. Después de obtener la mejor relación liquido-gas, esta se utilizó para determinar las dimensiones de la torre a escala industrial.

RESULTADOS El dispositivo consiste en una columna cilíndrica de vidrio, o torre, equipada con una entrada de gas y un espacio de distribución en la parte inferior; una entrada de líquido y un distribuidor en la parte superior; salidas para el gas y el líquido por cabeza y cola, respectivamente; y una masa soportada de cuerpos sólidos inertes que recibe el nombre de relleno de la torre. La desorción del CO2 y la consecuente regeneración de MEA se logra a través del sistema conformado por una torre de empacada, un rehervidor de MEA y un condensador de agua. La torre empacada tiene 9 metros de altura y un diámetro de 1,0 metros. El empaque consiste en Anillos Raschig metálico de 1 pulgada y 1,6 mm de espesor de pared arrojados al azar. Estos generan una caída de presión en la torre de 2346,2 kPa. Estas condiciones concuerdan con las condiciones recomendadas por Robert E Treybal y Warren L Mc Cabe, para el diseño de torres empacadas para de desorción. En el rehervidor el CO2 se desprende de la MEA gracias al calor aportado por una corriente de vapor de agua que cede calor latente (914,48 kW) a 350 kPa. Para la producción del vapor de agua se utiliza una parte del biogás purificado (11,52% de la corriente de salida de la desorción) quedando un 88,5% disponible para otros usos o para comercialización, lo que se refleja en un ahorro en los costos de operación y le da autosostenibilidad al proyecto.

CONCLUSIONES

La MEA y el CO2 son un sistema heterogéneo que reacciona bajo una cinética de pseudos primer orden infinitamente rápida, tanto que la reacción se desarrolla en la interfase líquida sin alcanzar el seno del líquido. La MEA es un buen solvente para el tratamiento de gases con alto contenido de CO2, tales como los gases de vertedero, ya que mediante el esquema de absorción con reacción química, además de la transferencia de masa por un gradiente de concentración (0,0081 kmol/m3 en la cima de la torre y 0,0081 kmol/m3 en el fondo de lamisca), se tiene un avance o mejoría en la velocidad global del proceso por concepto de la reacción química entre la MEA y el CO2.

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RECOMENDACIONES Se recomienda realizar estudios detallados en cuanto al aprovechamiento del CO2 ya que esto puede contribuir a la rentabilidad del proyecto. Para el sistema propuesto se debe disponer de un tanque de almacenamiento de biogás con el fin de homogenizar la mezcla en diferentes épocas del año, ya que para los tiempos húmedos y secos se presentan variaciones en las concentraciones del biogás. La velocidad de extracción del biogás no puede superar la velocidad de producción del mismo, es por ello que cuando se aplique extracción activa en el relleno se debe buscar un equilibrio entre ambas velocidades.

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TREYBAL, Robert E. Operaciones de transferencia de masa. Segunda edición.Editorial

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DISEÑO DE UN EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO PARA EL LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS DE LA UNIVERSIDAD SAN

BUENAVENTURA CARTAGENA

AUTORES: JOSEFINA MEZA UCROZ, GUSTAVO MURCIA PARRA Y JHON JIMÉNEZ BAENA DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se realizó el diseño de una unidad de evaporación de doble efecto a nivel de laboratorio. En la cual los cálculos fueron realizados a partir de las limitaciones de espacio que el laboratorio de operaciones tiene destinado para el equipo, entre los cuales se puede citar 7mts de altura y un área de 5.4 mts

2. La unidad está especificada en un material que presenta condiciones adecuadas

para trabajar con variados tipos de soluciones de concentraciones bajas e intermedias, operando con 18 °Brix. En las prácticas propuestas se manejan soluciones acuosas de azúcar, las cuales, no presentan problemas mayores de corrosión o incrustaciones, por lo cual, los ciclos de mantenimiento tienen períodos de tiempos largos.

ABSTRACT

Designing an evaporation unit was made double acting at laboratory. In which calculations were made from the limitations of space lab operations has meant to the team, among which may be mentioned 7mts high and an area of 5.4 m

2. The unit is specified in a material having suitable to

work with different types of solutions of low and intermediate conditions, operating at 18 ° Brix. In practical proposals aqueous sugar solutions are handled, which do not present major problems of corrosion and scale, therefore, the maintenance cycles have long periods of time. Palabras claves: evaporador de doble efecto, solución acuosa de azúcar, corrosión.

INTRODUCCIÓN Este trabajo surge de la necesidad que tiene la universidad San Buenaventura, específicamente en el laboratorio de operaciones unitarias; realizar prácticas y aplicaciones didácticas de los conocimientos adquiridos en la asignatura de transferencia de calor, por medio de equipos diseñados a escala piloto que le permitan a los estudiantes de ingeniería Química afianzar y familiarizarse con el funcionamiento de estos, de igual forma observar, manipular y controlar las diferentes variables que gobiernan los procesos y determinan los productos. Es por esto que en la siguiente investigación se presenta el diseño térmico y mecánico, de uno de los equipos o unidades térmicas utilizadas en la transferencia de calor, como lo es el evaporador de doble efecto, el cual consta de dos camisas de vapor cuyo mecanismo de transferencia es por convección natural y conducción a través de la pared, los evaporadores están conectados entre sí, para que el vapor procedente de un efecto sirva como medio de calefacción en el otro.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de carácter explicativa con un enfoque cuantitativo. El procesamiento de la información y los elementos que conforman el sistema de

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evaporación de doble efecto así como los cálculos necesarios para el desarrollo del diseño de este, se realizaran con base en los conceptos adquiridos teóricamente en el transcurso de la educación universitaria recibida así como también serán fundamentales los aportes que se recibirán de personas expertas en la materia. Inicialmente se tomó toda la información necesaria y los aspectos fundamentales para llevar a cabo este proyecto, teniendo como parámetros las condiciones de operación requerida para el proceso, luego se realizaran los cálculos respectivos para el diseño y montaje de evaporación.

RESULTADOS Se diseñó un evaporador de doble efecto. El equipo puede operarse en efecto simple y en efecto doble permitiéndole al estudiante percibir los diferentes grados de concentración que se alcanzan en cada uno de los efectos, pudiendo tomarse muestras en cada equipo sin interrumpir el proceso o alterar sus condiciones de operación y monitorearse en todo momento las condiciones de presión y temperatura en cada efecto del evaporador. El sistema consta de dos etapas de evaporación, un eyector para arrastrar los vapores del segundo efecto, sellar la presión de vacío provenientes del segundo efecto y llevarlos a un condensador barométrico el cual necesita un flujo de 1.5 GMP para condensar un flujo de vapor de 18.73 Kg/h, el sistema de calentamiento es vapor proveniente de una caldera del laboratorio de operaciones unitarias de la universidad San Buenaventura, a la que se le adapto en el diseño un reductor de presión que permite la disminución de la presión de servicio de la caldera que es de 10 Atm hasta 1.5 Atm. Adema se elaboró un manual de prácticas que pueden llevarse a cabo en el equipo.

CONCLUSIONES

Por medio de este trabajo se quiso proporcionar el diseño de un equipo el cual los estudiantes puedan poner en práctica los conocimientos obtenidos en el área de transferencia de calor. Este equipo tiene un sistema operativo muy didáctico lo que le brinda al estudiante un fácil manejo de sus dos formas de uso: la evaporación en simple y doble efecto. Además permite al estudiante monitorear en todo momento las condiciones de presiones y temperatura, sin alterar las condiciones de operación.

RECOMENDACIONES Se recomienda familiarizarse con el funcionamiento y manipulación de las válvulas para lograr una correcta operación del equipo. Se debe evitar los choques térmicos, esto se logra haciendo circular primero el fluido frio en todos los equipos, es decir, se deben llenar los tanques y verificar su nivel antes de abrir las válvulas de vapor. Se recomienda utilizar una bomba manual de vacío antes de poner en funcionamiento el proceso para crear el vacío necesario en cada uno de los tanques evaporadores.

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DISEÑO DE UNA PLANTA DE POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE SAN BERNARDO DEL VIENTO CÓRDOBA.

AUTORES: BRENDA MARÍA LÓPEZ NEGRETE Y DIANA SAMADHI PONCE DE LEÓN TORO

DIRECTOR: ALBERTO MENDOZA (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se llevó a cabo el diseño de una planta de potabilización de agua en el municipio de San Bernardo del viento, para dar solución al problema de la falta de agua potable en el mismo. La información se obtuvo a través de las investigaciones relacionadas con los análisis hechos al agua proveniente del acueducto del Municipio de San Bernardo del Viento y de la encuesta realizada a sector comercial y educativo; también se logró conseguir información de las normas, leyes y decretos establecidos para el consumo de agua potable. Con lo anterior, se logró mejorar la calidad del agua del municipio haciéndola apta para el consumo humano, así como el diseño de la planta de potabilización con tecnología de punta, económica y rentable.

ABSTRACT

Was held to design a water purification plant in the municipality of San Bernardo wind, to solve the problem of lack of potable water in it. Information was obtained through research related to the analysis made by water from the aqueduct of Municipality of San Bernardo del Viento and the survey of commercial and educational sector; it was also possible to get information about the rules, laws and decrees established for drinking water. With this, it was possible to improve the quality of municipal water making it unfit for human consumption as well as the design of the water treatment plant with advanced technology, economic and profitable. Palabras claves: potabilización, coliformes totales, coliformes fecales.

INTRODUCCIÓN Para poder desarrollar este proyecto se tuvieron en cuenta aspectos relevantes tales como: conocer la situación problémica planteada y trazar un objetivo el cual se espera lograr; como también tener un soporte teórico, conceptual y legal que lo sostente, al igual que contar con herramientas utilizadas para la recolección de la información analizando los resultados que consecuentemente sirvieron para elaborar un diseño de una planta de agua potable en el Municipio de San Bernardo del Viento Córdoba. En busca de una solución a esta problemática se hizo necesario realizar el diseño de una planta de potabilización de agua en el Municipio de San Bernardo del Viento, la cual suplirá la demanda de agua empacada de los corregimientos y del municipio mismo, brindándole mejor calidad de vida a sus habitante. Para la determinación de la capacidad de producción diaria de la planta se realizó una encuesta en los sectores comerciales y educativos puesto que son los mercados con más alto consumo diario de agua; previniendo una venta directa en la planta.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación seleccionado para este proyecto fue el descriptivo aplicado y el enfoque adoptado es mixto (cualitativo-cuantitativo), además el tipo de diseño realizado

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fue experimental. La población utilizada fueron Tiendas e instituciones y centros educativos de la zona rural y urbana del Municipio de San Bernardo del Viento Córdoba. Las cuales son: 35 tiendas y 20 instituciones y centros educativos que existen. La Muestra es no probabilística, tomada de manera intencional, está constituida por el 65.5% de la población. Por lo anterior, la muestra está conformada por 23 tiendas las cuales fueron seleccionadas por el volumen de agua que venden diariamente y 13 centros e instituciones educativas se escogieron por el gran número de alumnos.

RESULTADOS La planta de potabilización fue diseñada mediante filtros de arena y carbón activado. Dentro los resultados obtenidos en este proyecto se lograron:

Indagar con veracidad la necesidad que tienen los habitantes de San Bernardo del

Viento de poder contar con una planta de agua potable.

Mejorar la calidad del agua para el consumo humano.

Brindarle bienestar y salud a los habitantes.

Obtener progreso para el municipio.

Crear fuentes de trabajo para los habitantes de la región.

Contar con reservas propias de agua potable.

Los resultados de los análisis físico – químicos y microbiológicos del agua proveniente del acueducto del Municipio de San Bernardo del Viento arrojaron datos suficientes para establecer que ésta no necesita procesos como floculación y sedimentación a largo tiempo, debido a que los coliformes totales y fecales son los que determinan si el agua es apta para el consumo humano, al ser estos nulos en dichos análisis el agua de San Bernardo del viento cumple con los requerimientos mínimos para el consumo humano.

CONCLUSIONES

El mercado del agua es de tipo constante y de largo plazo el cual no aumenta su valor todos los años sino cada 4 o 5 años. Los cálculos para estimación del precio del producto final se realizaron a cinco años confirmando la rentabilidad del proyecto en el flujo neto de efectivo. Teniendo en cuenta las condiciones ambientales la planta de potabilización de agua proveniente del Municipio de San Bernardo del Viento se encuentra a la vanguardia de los criterios nacionales e internacionales de cuidado con el medio ambiente, debido a que tiene una producción limpia en la cual no se generan desechos contaminantes que perjudiquen el entorno en el que se desarrolla la planta.

RECOMENDACIONES Es importante tener en cuenta algunas recomendaciones para el buen manejo de la información obtenida en este proyecto. La rentabilidad que visiona este diseño fue creada exclusivamente a para el Municipio de San Bernardo del Viento Córdoba, el cual posee unas características de mercado únicas, es por esto que no se garantiza la misma rentabilidad si el diseño es implementado en otro lugar. De acuerdo a las características físicas y económicas de la población se debe contar con transporte acto para la distribución del producto, puesto que existen muchos corregimientos y Municipios

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aledaños; también es importante prevenir el incremento de costos que no perjudiquen el precio de venta y desde luego el descenso en la producción.

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IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL PARA EL MUESTREO DE CARBÓN EN LA FABRICA DE CEMENTOS ARGOS S.A. PLANTA CARTAGENA

AUTORES: ORIANA DESIREE VIZCAYA CUESTA Y ANA MARÍA JARA JARAMILLO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se realizó la implementación de un manual para el muestreo de carbón en la fábrica de cementos ARGOS S.A. planta Cartagena. La información se obtuvo a través de las investigaciones relacionadas con los análisis de muestreo de carbón proveniente de las minas EL HATILLO y BIJAO; de la encuesta realizada al personal que se encuentra laborando en la planta y de las normas ASTM que rigen el muestreo de carbón. Se desarrolló un manual, que muestra en forma detallada como se debe realizar cada una de las etapas del proceso con el fin de obtener un muestreo representativo y un análisis verdadero del material con el cual se está trabajando, implementando las normas vigentes ASTM.

ABSTRACT

The implementation of a manual for coal sampling was conducted in the cement factory ARGOS SA Cartagena plant. Information was obtained through research related to coal sampling analysis from mines EL HATILLO and BIJAO; survey of staff who is working in the plant and ASTM standards governing coal sampling. A manual showing in detail how you should perform each of the process steps in order to obtain a representative sampling and a real analysis of the material with which you are working, implementing existing ASTM standards are developed. Palabras claves: muestreo de carbón, normas ASTM, clinkerización.

INTRODUCCIÓN Para el desarrollo de este proyecto se tuvieron en cuenta aspectos relevantes tales como: conocer la situación o problemática planteada y trazar un objetivo el cual se espera lograr; como también tener un soporte teórico, conceptual y legal que lo sostente, al igual que contar con herramientas utilizadas para la recolección de la información analizando los resultados que consecuentemente sirvieron para elaborar la implementación de un manual de muestreo en la empresa Cementos Argos Planta Cartagena. Se espera que con la implementación de este manual y la selección adecuada de dichas normas, los resultados en el muestreo sean realmente representativos del carbón a muestrear, así como una mejora en la combustión como consecuencia de la aplicación de estas normas.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación adoptada en este proyecto es la investigación aplicada con un enfoque cualitativo. El tipo de diseño es No Experimental debido a que no fue necesario someter las variables a ningún proceso controlado para conocer el comportamiento de las mismas, ya que este proyecto está sustentado en normas de la ASTM que han sido previamente experimentadas y avalada por diferentes institutos internacionales. La información es presentada en forma de manuales de procedimiento, fichas técnicas, catálogos de equipos. Los resultados estadísticos del muestreo como se lleva actualmente se presentaran en forma de cuadros, tablas y gráficos.

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RESULTADOS Entre los resultados obtenidos en este proyecto se logró:

Adoptar las normas existentes para el muestreo del carbón.

Comparar el procedimiento actual con la norma.

Evaluar costos involucrados en la implementación del sistema.

Presentar un conjunto claro y preciso de instrumentos (manual) a cumplirse en el procedimiento propuesto.

Determinar el número mínimo de personas en cada etapa necesaria para la ejecución de la norma en el laboratorio.

Capacitación del personal. Finalmente el trabajo realizado permitió obtener el manual para el muestreo de carbón con una excelente información e implementando las normas vigentes ASTM. La estimación de costos realizada, no es más que un bosquejo de los que podría llegar a costar el equipo incluyendo la instalación en la actualidad, y fue realizada en base a una cotización realizada por la empresa, por tanto estos valore están sujetos a cambios en relación a la inflación y el transcurso de los años, pero no es objetivo de este proyecto la evaluación de estos costos a futuro, ya que no es cuantificable la tasa atractiva de retorno (TMAR).

CONCLUSIONES

Existen diversas normas para el muestreo de carbón, estas normas no son más que la manera aceptada a nivel nacional o internacional de cómo se debe realizar el muestreo, debido a que Cementos Argos es una empresa proyectada internacionalmente es necesario que se adapte a las normas internacionales, por tal motivo se seleccionó el uso de las normas ASTM, dentro de ellas un conjunto de designaciones o número de normas específicas por medio de las cuales es posible llevar a cabo cada una de las etapas del proceso. Las normas que se llevan a cabo para la realización de este muestro son: recolección de la muestra, transporte de la muestra, preparación de la muestra, análisis de la muestra y entrega de resultados.

RECOMENDACIONES Es importante tener en cuenta algunas recomendaciones para el buen manejo de la información obtenida en este proyecto. Es imprescindible que la persona que va a realizar el muestreo conozca las normas ASTM, y que el lector de este proyecto se remita constantemente a las normas anexadas. Los costos estimados para la implementación de esta norma son solamente para la empresa Cementos Argos, S.A. planta Cartagena, estos pueden variar con el transcurso del tiempo, indicando la viabilidad del proyecto y las condiciones económicas favorables para la adquisición del muestreador.

REFERENCIAS

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202

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA DE MELAMINA, UREA Y FORMALDEHIDO

AUTORES: MIRNA LUZ MERCADO ORTEGA Y ÁNGELA MARÍA STANFORD GÓMEZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se desarrolló la optimización del proceso de fabricación de la resina termoestable MUF, realizada a base de formaldehido, melamina y urea, con la finalidad de obtener un producto con mejores propiedades y a un menor costo. Se realizaron reacciones en las cuales se analizó el comportamiento de la resina MUF al variar la temperatura, manteniendo un PH constante, y viceversa, escogiendo un PH de 7,7 y una temperatura de reacción de 94 °C, es decir con los cuales se obtuvieron resinas con propiedades óptimas para la fabricación de aglomerados. En la segunda etapa del proyecto se sintetizaron resinas manteniendo las condiciones de reacción halladas anteriormente, pero variando las relaciones molares de la materia prima; con esto se logró minimizar la cantidad de melamina utilizada en un 12% al emplear una relación molar de formaldehído/(melamina + urea) de 1,95. Durante los procesos de obtención de resinas se realizaron diferentes pruebas para analizar sus propiedades, como son PH, temperatura, tolerancia al agua, porcentaje de sólidos, densidad, viscosidad y punto de nube.

ABSTRACT

Optimization of the manufacturing process of the thermosetting resin MUF, made of formaldehyde, melamine and urea, in order to obtain a product with improved properties and lower cost is developed. Reactions in which the behavior of the MUF resin was analyzed by varying the temperature, maintaining a constant pH, and vice versa, by choosing a pH of 7.7 and a reaction temperature of 94 ° C, that is performed with which resins obtained with optimum properties for the manufacture of agglomerates. n the second stage of the project resins were synthesized maintaining the reaction conditions previously found, but varying the molar ratios of the raw material; this was achieved by minimizing the amount of melamine used by 12% by using a molar ratio of formaldehyde / (urea + melamine) 1.95. During the process of obtaining resins different tests to analyze their properties, such as pH, temperature, water tolerance, percent solids, density, viscosity and cloud point is made. Palabras claves: MUF, temperatura de reacción, formaildehido, melanina, urea.

INTRODUCCIÓN Los polímeros son un grupo muy importante de sustancias que presentan diversas propiedades que los diferencian de otros compuestos químicos, estas son manipuladas por los ingenieros químicos para obtener productos de mucha utilidad tanto en la industria como en la vida diaria; es por eso que en su labor investigativa se encargan de mejorar los procesos para así lograr mayor rendimiento y calidad a menor costo. Debido a esto, el presente proyecto se basa en la optimización del proceso de fabricación de la resina melamínica, ureica y de formaldehido. Las resinas melamínicas son soluciones acuosas de baja condensación molecular compuestas de melamina y formaldehido, éstas resinas son adecuadas para productos tales como losetas para techos, laminados de papel (por ejemplo, recubrimientos para paneles superiores y artículos moldeados). Así mismo, se utilizan para la preparación de laminados decorativos o laminados de superposición

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debido a su excelente color, dureza y resistencia a disolventes, agua, productos químicos, resistencia al calor y resistencia a la humedad.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de carácter explicativa, con un diseño experimental y un enfoque cuantitativo. Los elementos que permitieron la consecución de la toma de datos, en el desarrollo del proyecto fueron suministrados por el laboratorio de ingenierías de la universidad de San Buenaventura. Las medidas de pH realizadas a las muestras de resina fueron tomadas por medio de un pH-metro, para la temperatura de la masa reaccionante se contó con una Termocupla, para determinar el peso de las materias primas se utilizó una balanza analítica, también se tuvo a disposición un picnómetro para conocer la densidad de las resinas elaboradas. Para medir el porcentaje de sólido que posee la resina se contó con una mufla en la cual se calentaron las muestras. Paralelamente se dispuso de un controlador de temperatura y un termómetro de bulbo, para manipular y verificar la temperatura a la cual se encontraba el aceite térmico.

RESULTADOS En el proceso de fabricación de la resina de melamina, urea y formaldehido; la reacción se inició ajustando el pH a un valor de 7,6 a 7,7 con el fin de garantizar la completa reactividad de las materias primas proporcionando, así la óptima formación de polímeros puros; a su vez mantener la temperatura de condensación en 94 ºC, debido a que en estas condiciones se da un menor tiempo de reacción, representando para las empresas economía en los costos de producción. La resina MUF con relación molar de 1,95 presentó diversas ventajas en comparación con la resina melamínica de relación molar 2,20 como lo son: bajos costos en producción; buen rendimiento debido a el porcentaje de polímeros reales formados en comparación con los sólidos teóricos calculados; y además presentó estabilidad en su tiempo de vida útil, lo cual permite que la resina sea utilizada por más tiempo. La modificación de la resina MUF 2,20 por la resina obtenida MUF 1,95 representa para las empresas que realizan el proceso de fabricación de estos productos un ahorro de 19,16% por cada kilogramo de resina que producen; una cifra bastante significativa que disminuirá los costos de producción y aumentará la rentabilidad de la empresa.

CONCLUSIONES

Al sintetizar la resina ajustando el pH inicial entre 7,6 a 7,7 y manteniendo la temperatura de condensación constante de 94 ºC, las características obtenidas fueron favorables, puesto que tuvo cinco semanas y media de vida útil, permitiendo que la resina MUF pueda ser utilizada por más tiempo si se le brinda las condiciones de almacenaje adecuado, es decir manteniendo la temperatura donde se dispondrá máximo a 25 ºC y manteniéndola en los recipientes originales de embasado. Se cumplió lo establecido en la hipótesis ya que se pudo reemplazar el 12% de la melamina por urea, manteniendo sus propiedades físico- químicas en el rango indicado para la utilización de ésta en los aglomerados, es decir que la hipótesis fue aceptada.

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RECOMENDACIONES Para futuras investigaciones se recomienda realizar modificaciones en la resina MUF, adicionando un plastificante como la triazona, para disminuir aún más los costos, disminuyendo el porcentaje de melamina utilizada. Realizar pruebas en aglomerados para de esta forma observar el resultado de implementar las mejoras aquí propuestas. Ampliar la investigación, con el fin de evaluar la cantidad de formol libre en la resina.

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205

DISEÑO DE UN PROCESO DE FERMENTACIÓN CON LACTOBACILLUS PLANTARUM, A ESCALA DE LABORATORIO PARA LA PRODUCCIÓN DE

QUITINA, A PARTIR DE LAS CONCHAS Y CABEZAS DE CAMARÓN.

AUTORES: ADALBERTO JOSÉ ROMERO VILLA, DIANA CAROLINA SÁNCHEZ SALINAS Y LIANA MARINA ZAIZÓN PATERNINA

DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se llevó a cabo la fermentación con Lactobacillus Plantarum a escala laboratorio para la producción de quitina a partir de las conchas y cabezas de camarón, determinando los parámetros a tener en cuenta en la obtención de quitina con la materia prima mencionada. La fermentación mantuvo las condiciones del lactobacillus a través de la producción de ácido láctico y disminución de pH. La eficiencia fue probada llevando la fermentación de los subproductos con de inóculos al 10% (p/p) en beakers de 1lt, ajustando el pH con ácido acético glacial al 3% (v/p) y diferentes concentraciones de glucosa 4, 5 y 6% (p/p) como sustrato. En donde el 4% de glucosa condujo una mejor fermentación, conservando el desecho durante más de una semana, con buen olor, y obteniéndose 91,01% de desproteinización y 95,72% de desmineralización facilitando la purificación de quitina, ya que este proceso da como resultado una fracción limpia de quitina.

ABSTRACT

Was performed with Lactobacillus plantarum fermentation laboratory scale production of chitin from shrimp shells and heads, determining the parameters to consider in obtaining the raw material chitin said. Fermentation conditions lactobacillus maintained through the production of lactic acid and reduction of pH. The efficiency was tested carrying fermentation byproducts with inoculum 10% (w / w) in beakers of 1 liter, adjusting the pH with glacial acetic acid 3% (v / w) and various concentrations of glucose 4, 5 and 6% (w / w) as substrate. Wherein 4% glucose fermentation led better retaining the waste for more than a week, fresh smelling and yield 91.01% 95.72% deproteinization demineralization and facilitating purification of chitin, as this process results in a clean fraction of chitin. Palabras claves: fermentación, Lactobacillus Plantarum, PH, desproteinización.

INTRODUCCIÓN El problema de investigación de este proyecto es el deficiente aprovechamiento que se les da a los subproductos (cabeza y concha) del camarón en las empresas camaroneras de la ciudad de Cartagena, ya que estos no se disponen adecuadamente perdiendo un recurso con alto valor agregado debido a que estos subproductos pueden ser convertidos en materia prima al ser sometidos a procesos químicos o biológicos para obtener sustancias como pigmentos, proteínas, lípidos o quitina. Los desperdicios de la industria camaronera son una mezcla de caparazones y cabezas de camarón que son usados para la extracción de quitina. La proteína en los desperdicios es removida por tratamiento químico, pero el uso de estos químicos agresivos en grandes cantidades afecta la calidad del producto final, corroe el equipo y genera residuos alcalinos con agua. Es por ello que en el presente trabajo se implementará un procedimiento biotecnológico que reemplace el método químico y genere un producto limpio para la industria. Teniendo como objetivo determinar los parámetros fisicoquímicos y biológicos que se deben tener en cuenta para

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la obtención de Quitina a partir de las conchas y cabezas de camarón mediante un proceso de fermentación con lactobacillus plantarum a escala de laboratorio.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación se enmarcó dentro de una investigación aplicada, con un enfoque mixto y de desarrollo tecnológico experimental. La población estudiada fue el conjunto de subproductos de camarón (cabeza y concha) obtenidos diariamente (Aproximadamente 1500Kg de cabezas y conchas/día) de la captura de este crustáceo en altamar y que provienen de las zonas camaroneras afiliadas a la empresa C.I. OCÉANOS S.A. ubicada en la ciudad de Cartagena, sector industrial de Mamonal. La muestra estuvo constituida por 10kg de cabezas y conchas de camarón debido a que es un proceso a escala laboratorio y por tanto no se requiere de una mayor cantidad de subproducto. De esta muestra se tomaron submuestras de 200gr aproximadamente con las que se llevaron a cabo fermentaciones lácticas con diferentes concentraciones de sustrato.

RESULTADOS La fermentación llevada a cabo con una concentración de 4% (p/p) de glucosa presentó las mejores condiciones de crecimiento, evidenciando una disminución de pH y un aumento en la acidez, lo cual puede deberse a la producción de ácido láctico; al mismo tiempo se logró una desmineralización parcial del desecho. Con respecto al consumo de glucosa la bacteria no consume totalmente la fuente de carbono. Los residuos recuperados de la fermentación con 4%(p/p) de glucosa adicionada mostraron niveles altos de desmineralización y desproteinización en valores entre 95.71 % y 91.01% respectivamente. De la caracterización realizada a las conchas y cabezas de camarón se obtuvo un porcentaje estimado de quitina de 24% logrando extraer por medio de la fermentación láctica solo el 66.867 % de su valor inicial.

CONCLUSIONES

Al utilizar los desperdicios de camarón en la fermentación con previa inoculación de Lactobacillus Plantarum, el caldo de cultivo presento una fracción de proteína y quitina sin olor a marisco. De igual manera la presencia de la bacteria ácido láctica en el licor fermentado es útil como probiótico para la elaboración de comida humana o animal. Se concluye que usando 4% de glucosa, 10% inóculo, y 3% de ácido acético para un ajuste previo de pH representa las condiciones óptimas de acuerdo a esta investigación.

RECOMENDACIONES Se recomienda que al realizar la prueba de Tinción de Gram, se debe dejar la bacteria Lactobacillus Plantarum en el alcohol cetona la mitad del tiempo que especifica la técnica, ya que su membrana se decolora muy rápido y se dificulta su identificación. En la cinética de crecimiento es fundamental que las muestras sean procesadas en el menor tiempo posible para que los resultados sean óptimos y no se genere ninguna variación debido al exceso de tiempo y a la contaminación con otras bacterias.

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208

DISEÑO, MONTAJE Y PUESTA EN MARCHA, DE UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DEL PROPIONATO DE CALCIO EN LOS RESIDUOS

SÓLIDOS PRODUCIDOS POR LA EMPRESA INDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A. CARTAGENA

AUTORES: GERARDO OROZCO ORTIZ Y OSCAR VELASCO ÁLVAREZ

DIRECTOR: LUIS FELIPE PERILLA (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se ha planteado el diseño, montaje y puesta en marcha de un sistema de recuperación del propionato de calcio en los residuos sólidos producidos por la empresa CI INDUSTRIAS QUÍMICA REAL S.A, para constituir un proceso rentable económica y ambientalmente amigable. La implementación del sistema de recuperación permitió aumentar la eficiencia del proceso global del 95 al 98% permitiendo la extracción de 29,6kg propionato de calcio contenido en los desechos de la producción y generando ingresos adicionales de $7.888.000 mensuales que antes no eran percibidos por la obsolescencia del proceso, mostrándose como una estrategia económica y un proceso ambientalmente limpio debido a que no están siendo desechados a los canales de alcantarillado conservantes que retarden la descomposición natural de la materia orgánica ni tampoco vertiendo lodos que taponen los desagües cumpliendo con la resolución 4125 de 1991.

ABSTRACT

It has raised the design, installation and commissioning of a system recovery calcium propionate solid waste produced by the company CI CHEMICAL INDUSTRIES REAL SA to be a profitable economic and environmentally friendly process. The implementation of the recovery system greatly enhanced the efficiency of the overall process from 95 to 98% 29,6kg allowing the extraction of calcium propionate content in waste production and generating additional revenue of $ 7,888,000 per month that were not previously perceived by obsolescence of the process, showing as an economic strategy and an environmentally clean process because they are not being disposed to channels sewer preservatives which delay the natural decomposition of organic matter nor pouring sludge clogging drains in compliance with resolution 4125 1991. Palabras claves: fermentación, Lactobacillus Plantarum, PH, desproteinización.

INTRODUCCIÓN El problema de investigación planteado en este proyecto trata acerca de la constante necesidad de hacer los procesos productivos más eficientes económica y ambientalmente con el fin de no ser marginados del mercado por la competencia, lo que coloca a toda empresa en una actitud de alerta con al finalidad de revisar cada uno de sus procesos para encontrar fallas e inmediatamente corregirlas. Por esta razón en CI INDUSTRIAS QUÍMICA REAL S.A. Se hace necesario la optimización del tratamiento y disposición de los lodos en la fabricación del propionato de calcio, dando espacio a la elaboración de un proyecto que brinde una alternativa viable que logre la extracción del 5 % del producto total esperado remanente en la solución que lava los residuos insolubles procedentes del proceso de recuperación de la compañía. Es por ello que en el presente trabajo se diseñara, construirá y se pondrá en marcha un sistema de recuperación. Teniendo como objetivo la recuperación del propionato de calcio de los residuos sólidos producidos por la

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empresa industrias Químicas Real s.a. Cartagena mediante la utilización de las operaciones unitarias seleccionadas.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El presente trabajo estuvo enmarcado dentro del tipo de investigación experimental aplicada con un diseño experimental y enfoque cuantitativo. El procesamiento de la información para este proyecto se llevó a cabo en un periodo de seis meses aproximadamente, en donde lo primero que se realizó fue tomar la decisión sobre cuál sería las operaciones unitarias a practicar para seleccionar la que diera el mejor rendimiento en la recuperación de propionato con una duración de 2 meses. Para ello se contó con la ayuda y asesoría de personas expertas y de las bibliografías y artículos relacionados con el tema. El siguiente paso se realizó las pruebas experimentales para determinar el proceso fisicoquímico controlando las variables a trabajar (temperatura, tiempo concentración,), llevándose a cabo en cuatro meses. Toda esta información fue recopilada y analizada mediante la ayuda de herramientas informáticas como Word y Excel, las cuales nos permitieron determinar el rendimiento del proceso y realizar un seguimiento a las diferentes pruebas realizadas.

RESULTADOS En el proceso de producción de propionato de calcio establecido por la empresa CI INDUSTRIAS QUÍMICA REAL S.A se espera obtener 1257Kg de propionato por carga del cual solo se obtiene el 95.2% del valor esperado perdiéndose el 5% de producto. La evaluación económica y financiera arrojó datos positivos donde se demostró la viabilidad del proyecto, lo que permitió la inversión por parte de la empresa al sistema de recuperación de propionato de calcio inmerso en los residuos sólidos. La implementación del sistema de recuperación permitió aumentar la eficiencia del proceso del 95 al 97.3% permitiendo la extracción del propionato de calcio contenido en los desechos de la producción y generando ingresos adicionales que antes no eran percibidos por la obsolescencia del proceso.

CONCLUSIONES

Gracias a la elaboración de este proyecto se puede concluir que, un sistema de recuperación físico – mecánico permite la extracción del propionato de calcio sin variar las características que debe cumplir un conservante alimenticio, sin pasar por alto los aspectos legales y normativos que se deben tener en cuenta para la manufactura de productos de este tipo, que se encuentra regido por la resolución No 4125 de 1991 donde se reglamenta las características que debe cumplir un conservante para poder ser utilizando y comercializado en el territorio nacional, por ende cabe anotar que mecanismos de extracción con solventes no son una alternativa viable debido a que la adición de sustancias pueden generar colores, olores y sabores. La centrifugación junto con el filtrado fue la operación más adecuada para la extracción del propionato de calcio, ya que permitió la separación parcial de la solución del propionato de calcio inmerso en los lodos de una forma eficaz, rápida y económica.

210

RECOMENDACIONES Los análisis de humedad contenido en los lodos versus tiempo de centrifugación fueron

realizados con la cal proporcionados por el mayor proveedor (PROMICAL), pero en

algunas ocasiones la demanda de la empresa obliga a utilizar otros proveedores que

ofertan un producto de menor calidad por lo cual se recomienda establecer nuevos puntos

de operación cuando se trabaja con estos tipos de cal. Se recomienda realizar

mensualmente mantenimientos de tipo preventivo a los motores, arrancadores y

estructuras debido al ambiente en que se trabaja (polvo, corrosión y humedad). En

búsqueda de ampliar la oferta en CI INDUSTRIAS QUIMICA REAL S.A con la producción

de propionato de calcio siendo este el producto estrella de la compañía, es posible la

implementación de un nuevo reactor. Por lo que se recomienda que se acompañe de una

centrifuga de mayor capacidad, para de esta forma recortar los turnos de los operarios de

dos a uno solo de ocho horas.

REFERENCIAS

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consiste en una precipitación química con el fin de optimizar el proceso. Universidad de

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211

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO PARA LA RECUPERACIÓN DE FINOS DE CLORURO DE SODIO EN BRINSA S.A. (CARTAGENA-

BOLÍVAR)

AUTORES: THALIA MARGARITA HOYOS GONZÁLEZ Y DIANA EDITH PUELLO DORIA DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

Se realizó el diseño de una planta piloto para la recuperación de finos de cloruro de sodio en BRINSA S.A. (Mamonal). Se revalidaron las características físico-químicas de la sal en cada una de las corrientes (ciclón, zaranda y filtro). Posteriormente se realizó un diseño experimental a nivel de laboratorio para cumplir con los parámetros de composición exigidos por la norma de sal para consumo humano, para ello se plantearon varias etapas en donde se buscaron las mejores condiciones para los procesos de cristalización, purificación y distribución del tamaño de grano. Se decidió realizar ensayos únicamente con la corriente de zarandas luego de varios análisis realizados a nivel de laboratorio dado que la corriente de ciclón es recirculada al proceso y los finos de filtros presentan demasiadas impurezas y se producen en cantidades poco significativas. El proceso de manera sintetizada consistió en las siguientes etapas: Homogenización, Evaporación/cristalización, Filtrado y Secado, con las cuales se obtuvo un producto con mejor calidad en comparación a la materia prima utilizada, lo cual demuestra el logro del principal objetivo de este proyecto que era la recuperación de la sal fina.

ABSTRACT

The design of a pilot plant was conducted for recovery of fine sodium chloride in BRINSA SA (Mamonal). The physico-chemical properties of salt in each of the streams (cyclone, screen and filter) characteristics were renewed. Then an experimental design in the laboratory to meet the parameters required by the standard composition of salt for human consumption, for it several stages where the best conditions for crystallization processes, purification and distribution is sought were raised performed grain size. It was decided to test only current screens after several analyzes performed in the laboratory since the cyclone stream is recycled to the process and fine filters have too many impurities and occur in insignificant amounts. The process of synthesized way consisted of the following steps: Homogenization, evaporation / crystallization, filtration and drying, with which a product with better quality compared to the raw material was obtained, demonstrating the achievement of the main objective of this project recovery was fine salt.

Palabras claves: cloruro de sodio, cristalización, recuperación de finos.

INTRODUCCIÓN La búsqueda de nuevas alternativas y nuevos productos son opciones necesarias para cualquier empresa a la hora de posicionarse en un mercado tan competitivo como lo es el actual. Herramientas como la investigación y la experimentación permiten el logro de estas alternativas, es por eso, que este proyecto de investigación es de vital importancia para BRINSA S.A. pues aporta una idea innovadora en cuanto a la variedad de los productos que ya posee esta. El desarrollo de este producto permite la recuperación de finos de cloruro de sodio; a través de un proceso compuesto de varias etapas, permite que este producto adquiera un valor agregado y que este material no sea despreciado.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El presente trabajo estuvo enmarcado dentro del tipo de investigación experimental. Para el procesamiento de la información se tomaron cada uno de los datos obtenidos y se tabularon para hacer más fácil su manejo, luego se utilizó como técnica estadística los promedios de estos (sulfatos, calcio, magnesio, anticompactante, humedad, pureza, yodo, flúor y granulometría) para resumir a un valor único y representativo de las mediciones realizadas a lo largo de un periodo de tiempo. En cuanto a las prácticas de cristalización y evaporación se realizaron diversas pruebas durante fechas diferentes y se observó su comportamiento, donde se tomaron datos representativos (Temperatura de ebullición, tiempo de evaporación, rata de evaporación, crecimiento de grano) que permiten establecer el más óptimo. Por ultimo en las pruebas de purificación luego de adicionar las sustancias necesarias para remover las impurezas que hacen no apta la sal fina, se tabularon y promediaron cada uno de los datos obtenidos (sulfatos, calcio, magnesio, anticompactante, humedad, pureza, yodo, flúor y granulometría) para luego compararlos con los valores iniciales y conocer cuál es el mejor resultado en cuanto a pureza se trata. Luego de conocer cada una de las propiedades fisicoquímicas de la sal se procedió al diseño de equipos (evaporador y cristalizador), los cuales se pusieron en marcha con las variables establecidas a nivel de laboratorio para así obtener resultados satisfactorios.

RESULTADOS De acuerdo a la producción diaria de sal fina y a la calidad de cada una de las corrientes confirmadas en la etapa de validación se decidió realizar las pruebas solo con zaranda por ser la corriente en la cual se generan los finos en mayor cantidad (14 ton/día). La corriente de ciclón es recirculada al proceso y los finos de filtros se generan en cantidades muy pequeñas en comparación con las otras corrientes (2 ton/día) y presentan demasiadas impurezas. Los ensayos de cristalización permitieron obtener un producto de una calidad superior con respecto a pureza de NaCl, granulometría y contenido de otros componentes como: sulfatos, calcio e insolubles. El valor estimado de energía para producir 1 Ton de sal recristalizada es de $15000 según lo calculado con el balance de energía, de acuerdo a la manera como se suministre esta energía variara el costo del producto.

CONCLUSIONES

Se realizaron etapas de purificación que mostraron una incidencia muy leve sobre la calidad final del producto tanto en sus propiedades fisicoquímicas y en la calidad del grano. A pesar de remover parte de las impurezas principales en cantidades apreciables, realizar esta etapa generaría una serie de inconvenientes que harían poco eficiente el proceso. Al purificar la salmuera se generan una cantidad significativa de lodos, lo cual haría necesario implementar algún método de tratamiento o disposición para estos, que representaría un problema ambiental a la hora de que este se efectuara industrialmente.

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RECOMENDACIONES Dado los resultados obtenidos en el proceso de recristalización, se requiere determinar cuáles son las variables críticas en el proceso que permitan obtener características homogéneas en la distribución del tamaño del grano. Ya con el producto obtenido, realizar una etapa de investigación de mercado en la cual se determinen los usos posibles para cuantificar cantidades de producción y precios con el objetivo de establecer el alcance de la etapa industrial.

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214

PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA PUF A DIFERENTE RELACIONES MOLARES (FORMOL-PARAFORMOL)/(UREA-FENOL) EN UNA

SOLA ETAPA

AUTORES: DINA MARGARITA HERRERA BLANCO Y HERNANDO ENRIQUE ROSALES DÍAZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007

En esta investigación se muestra una forma de mejorar el proceso de fabricación de la resina PUF, con el fin de aumentar su utilidad a nivel industrial al hacerla un producto de calidad a un menor costo, para que los productos finales obtenidos a partir de ella, sean productos más competitivos en el mercado. Se inició con un balance de masa y luego se procedió a determinar las condiciones óptimas de reacción (pH de inicio, pH final y la temperatura de calentamiento del dietilenglicol).Para la determinación de dichas condiciones, se fijó la relación molar (Formol-Paraformol)/ (Urea-Fenol) de 1.58 y se empezó a buscar la cantidad óptima de catalizador NaOH al 50% que dejará el pH final dentro del rango 8.9-9.1. La cantidad adecuada de catalizador NaOH para la fabricación de la resina PUF fue de 10 ml, ya que permitió que el pH final de la resina se encontrara dentro del rango, se encontró que el rango de temperatura de calentamiento del dietilenglicol más favorable fue 125-135°C. La resina que presentó mejores características y aumentó la vida útil de la PUF de 4 a 10 días, fue la resina 60%(80%formol-20%paraformol) - 40% (60% fenol – 40% urea) y relación molar 2.15, esta resina se denominó resina PUF-1.

ABSTRACT

In this research a way to improve the manufacturing process of the PUF resin in order to increase their usefulness industrially to make a quality product at a lower cost, so that the final products obtained therefrom is shown, become more competitive products in the market. It began with a mass balance and then proceeded to determine optimal reaction conditions (pH mode, final pH and temperature of heating of diethylene glycol) .For the determination of these conditions, the molar ratio (Formalin-Paraformol was fixed ) / (Urea-Phenol) of 1.58 and began to search for the optimum amount of catalyst NaOH 50% will leave the final pH in the range 8.9-9.1. The amount of catalyst suitable for the manufacture of NaOH PUF resin was 10 ml, since it allowed the final pH of the resin was within the range, it was found that the range of heating temperature was more favorable diethylene 125- 135 ° C. The resin was better suited to increase the lifetime of the PUF of 4 to 10 days, the resin was 60% (80% formalin-paraformol 20%) - 40% (60% phenol - urea 40%) and 2.15 mole ratio this resin PUF-1 was termed resin.

Palabras claves: relación molar, PH, temperatura de calentamiento de dietilenglicol.

INTRODUCCIÓN Las resinas termoestables son materiales de gran interés a nivel industrial, debido a que presentan muy buenas propiedades mecánicas como lo son: la alta estabilidad térmica, gran rigidez, resistencia a la deformación bajo cargas y además son buenos aislantes térmicos y poseen baja densidad. Industrialmente se obtienen estos materiales siempre en dos fases, es decir se comercializa el prepolímero y posteriormente se procede a la operación de curado o de endurecimiento de la resina durante su procesado. Estos se usan en forma de compuestos de moldeo, que tienen dos componentes principales a) Una resina conteniendo agentes de curado, endurecedores y plastificantes y b) Rellenos y / o materiales reforzantes de naturaleza orgánica o inorgánica, como harina de madera,

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vidrio, celulosa, etc. Las resinas termoestables aumentan su importancia en diferentes sectores industriales, como son la fabricación de estructuras, laminados, adhesivos y espumas aislantes.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación trabajada es explicativa, el diseño es experimental y su enfoque cuantitativo. Inicialmente se recopiló la información, mediante unos formatos de seguimiento del proceso, una vez se obtuvo la información, se organizó y ordenó en las planillas 1, en donde se especificaron los pasos para la elaboración de la resina PUF, las propiedades y los análisis de calidad hechos a la resina. Posteriormente se organizó en tablas para procesar los datos mediante gráficas, donde se observó el comportamiento de la resina de acuerdo a las modificaciones en las condiciones de proceso, propiedades y calidad. Una vez procesados los datos y se realizó el análisis de los gráficos, se determinó las condiciones óptimas del proceso y se procedió a la determinación de la relación molar óptima, se organizaron los datos en las planillas 2, luego en tablas para posteriormente graficar los datos, una vez graficados los datos se observó a cual relación molar había un mejor comportamiento de las propiedades físicoquímicas y de esta manera se determinó la relación molar optima en el proceso de fabricación de la resina PUF en una sola etapa. De este modo, analizados todos estos parámetros, se realizó una evaluación económica para determinar la viabilidad del proyecto.

RESULTADOS El rango de temperatura ideal para trabajar la resina PUF 1.58 molar fue de 125-135 ° C, ya que permite que la resina alcance el tiempo de condensación y que la temperatura máxima de la masa no exceda los 98°C. La mejor relación molar Formol-Paraformol/ Fenol-Urea, fue de 2.15, ya que esta resina presento mejores característica que los demás ensayos y además mejoró el tiempo de vida útil de la resina PUF a un valor cercano al tiempo de vida útil de la resina fenólica. La mejor relación peso de mezcla de las materias primas de la resina fue: 60% (80% formol- 20% paraformol) y 40% ( 60% fenol-40% urea). El porcentaje de ahorro de los costos de fabricación fue menor de lo esperado fue de 0.28%. Aunque no se alcanzó el porcentaje de ahorro deseado si se logró mejorar la mejorar la vida útil de la resina PUF.

CONCLUSIONES Con el fin de favorecer la metilolación y mejorar el tiempo de reacción, el pH inicial debe ser ajustado en un rango de 4.6-5.2, el calentamiento debe uniforme a lo largo del proceso de calentamiento y la temperatura del dietilenglicol no debe ser mayor de 135°C para evitar que la resina alcance la temperatura máxima de 100°C, ya que por normas de seguridad se recomienda que la temperatura máxima alcanzada por este tipo de reacción no debe superar los 98°C. Es importante el pH final, ya que es una característica fundamental de la resina PUF ya que de él depende el tiempo de curado (paso de la resina de un estado líquido a un estado sólido infusible). Para la resina PUF-1.58 molar, se recomienda que el pH final se encuentre entre 8.9- 9.1, lo que se consiguió al agregarle 10 ml de NaOH.

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RECOMENDACIONES Se recomienda realizarle las pruebas mecánicas a laminados impregnados con la resina PUF-1, y para observar si las propiedades mecánicas que esta le confiere a los laminados son similares a las que la da la resina fenólica. Agregar el catalizador durante la reacción de manera lenta y en tres fracciones, para evitar que se dispare la exoterma de reacción, y se ocasione la explosión del reactor. Realizar estudios más exhaustivos, que permitan conocer con mayor exactitud y precisión el comportamiento de la reacción.

REFERENCIAS

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217

OBTENCIÓN DE UN BIOPOLÍMERO EXTRACELULAR MEDIANTE RHIZOBIUM MELILOTI A PARTIR DE PULPA DE BANANO COMÚN, EN CULTIVO

DISCONTINUO

AUTORES: ADRIÁN DAVID CONTRERAS ABAD Y MARÍA VICTORIA HERNÁNDEZ REYES DIRECTOR: GESIRA DE ÁVILA (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2007 Se realizó el proceso de obtención de un biopolímero extracelular mediante Rhizobium Meliloti a partir de la pulpa de banano común, en cultivo discontinuo. Inicialmente se establecieron las condiciones más favorables para el crecimiento de la bacteria Rhizobium Meliloti, es decir, 100 gr de banano, 2 gr de extracto de levadura, 0.5 gr de fosfato dipotásico (K2HPO4), 0.1gr de cloruro de sodio (NaCl), pH tendiente a la neutralidad y un rango de temperatura entre 25º C y 30º C. Los experimentos consistieron en, preparar varios medios de cultivo (YMA) reemplazando el Manitol como fuente de carbono por diferentes concentraciones de banano; en donde se sembró la Rhizobium Meliloti; posteriormente se registró el crecimiento de la bacteria en cada medio, tomando muestras cada tres horas durante tiempos de 69 y 105 horas, y por turbidimetría se determinó su crecimiento, durante la fermentación se controlaron las condiciones ambientales y físicas establecidas de la bacteria. La producción del biopolímero se dio a las 105 horas obteniéndose un porcentaje de recuperación de 5.46% y 4.92% para concentraciones de banano de 100 gr/L y 120 gr/l, respectivamente.

ABSTRACT The process of obtaining an extracellular biopolymer was performed by Rhizobium meliloti from common banana pulp in batch culture. Initially the most favorable conditions for the growth of the bacterium Rhizobium meliloti, ie 100 g of banana, 2 g of yeast extract, 0.5 g of dipotassium phosphate (K2HPO4), 0.1gr sodium chloride (NaCl) is established, tending to neutral pH and a temperature range between 25 ° C and 30 ° C. The experiments consisted of, preparing various culture media (YMA) replacing the mannitol as a carbon source by different concentrations banana; where Rhizobium meliloti was sown; subsequently the growth of bacteria in each medium was recorded, taking samples every three hours during times of 69 and 105 hours, and by turbidimetry growth was determined during fermentation environmental and physical conditions of the bacteria were monitored. The production of biopolymer was given to 105 hours obtaining a recovery rate of 5.46% and 4.92% for concentrations banana 100 gr / L and 120 g /l, respectively. Palabras claves: Rhizobium Meliloti, biopolímero, fermentación, cultivo discontinuo.

INTRODUCCIÓN Los biopolímeros son una clase de polímeros de origen microbiano, que han acompañado a la humanidad desde sus inicios, pero en los últimos años, es cuando han adquirido una importancia cada vez mayor en el mercado, puesto que aunque tienen propiedades similares a los plásticos derivados del petróleo, los biopolímeros tienen la ventaja de ser totalmente degradables, por bacterias, hongos y algas; y especialmente porque son ampliamente utilizados en la industria farmacéutica, de alimentos y del petróleo; debido a que estos poseen dos características importantes que son, la capacidad para alterar las propiedades del flujo de agua y la posibilidad de formar geles. Entre los principales productores de biopolímeros, se encuentran las bacterias, dentro de estas se encuentra la Rhizobium Meliloti, la cual produce polisacáridos extracelulares con las características

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descritas anteriormente. Rhizobium Meliloti es una bacteria que crece en medios y condiciones de cultivo estrictas; una de las principales condiciones es que debe tener suficiente fuente de carbono; y debido a que la fuente de carbono más eficiente que hasta hoy se ha encontrado es costosa. El objetivo de este estudio es encontrar fuentes de carbono alternativas que sean mucho más económicas y eficientes para la obtención de biopolímero.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación se realizó a nivel de estudio explicativo y un enfoque cuantitativo. La investigación se llevó a cabo durante un año en el que se eligió la mejor fuente de carbono para llevar a cabo el procedimiento experimental. El proyecto se inició activando la cepa que estaba previamente liofilizada, haciendo pruebas características de ella y establecer las condiciones óptimas del proceso de obtención del biopolímero, como la fijación de parámetros como pH, temperatura, fuente de nitrógeno, composición homogénea mediante agitación. También se establecieron las condiciones ambientales óptimas del proceso para el mantenimiento y crecimiento adecuado de las bacterias. Finalmente la información se procesó con ayuda informática como Word, Excel y otros programas que faciliten la recopilación de los datos obtenidos durante esta investigación.

RESULTADOS Después de realizar el proceso de fermentación requerido se encontró que para el tiempo de fermentación de 69 horas no hay producción detectable de biopolímero, por lo que se amplió el tiempo de fermentación a 105 horas en el cual se dan todas las fases de crecimiento de la bacteria; a este tiempo se obtuvo un porcentaje de recuperación de biopolímero de 5.46% y 4.92% para concentraciones de banano de 100 gr/L y 120 gr/l, respectivamente. Entre las dos concentraciones de banano utilizadas para la preparación de los medios de cultivo, la concentración de banano que mayor crecimiento celular produjo, fue la de 100g/L; la cual está más cercana a la concentración de fuente de carbono del medio YMA utilizado para el mantenimiento de la Rhizobium Meliloti de acuerdo al Centro de Estudios de Cultivos Tipo (CECT) de España. Las concentraciones de biopolímero obtenidas para 100 y 120 gramos de banano fueron 0.322 g/L y 0.233 g/L respectivamente.

CONCLUSIONES La bacteria Rhizobium Meliloti creció en un proceso de fermentación, para el cual se utilizó un medio de cultivo preparado con 100g de banano como fuente de carbono, 2g de Extracto de levadura, 0.5g de fosfato dipotásico y 0.1g de cloruro de sodio, en un rango de temperatura entre 25º C – 30º C y un pH casi neutro. Mediante un proceso de fermentación con banano en cultivo discontinuo con la bacteria Rhizobium Meliloti y manteniendo condiciones de pH y temperatura establecidas para esta, se obtuvo un biopolímero extracelular, por lo cual se acepta la hipótesis de trabajo. Al comparar los porcentajes de recuperación de biopolímero, se encontró que la concentración de banano que más biopolímero produjo fue la de 100 gr/L, lo cual indica una relación directa entre el crecimiento de la bacteria y la producción de biopolímero.

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RECOMENDACIONES Se recomienda utilizar otra fuente de carbono que contengan altas concentraciones de azucares como la sacarosa y que además sea de bajo costo, variar las concentraciones de sales y fuente de nitrógeno en el medio de cultivo, para observar en que magnitud inciden éstas en el crecimiento de la bacteria y obtención del biopolímero. Para la caracterización del biopolímero recuperado, hacer las pruebas de Cromatografía de Gases para un mejor análisis cuantitativo; Viscosidad para medir las propiedades gelificantes; Cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) para hacer un análisis más completo del consumo de azucares y la Cromatografía Diferencial de Barrido (DSC) que se utiliza para caracterizar los cambios inducidos por variaciones de temperaturas en proteína, ácidos nucleicos y biomembranas con el fin de saber que tan termorresistente es el biopolímero.

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221

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA-ECONÓMICA PARA EL MONTAJE DE

UNA PLANTA CARBOQUIMICA EN EL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA

AUTORES: RAMÓN ÁVILA INSUAST Y PAULO PERALTA ZABALETA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA DE INDIAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2008

Esta investigación de tipo descriptivo, con un enfoque cuantitativo y diseño no experimental,

enmarca un proyecto que involucra un análisis de mercado, técnico, financiero, socioeconómico y

ambiental para determinar la viabilidad de montar una planta Carboquímica en el departamento de

la Guajira. Se resalta que los estudios realizados hacen parte de todo un algoritmo documental

enmarcado en el área de gestión de proyectos, la cual proporciona herramientas fundamentales

para desarrollar los objetivos del proyecto. Gracias a los datos estadísticos suministrado por la

oficina del Departamento Administrativo Nacional de Estadística de la Ciudad de Cartagena, se

elaboró los análisis y estudios mencionados anteriormente. Este proyecto ilustras los efectos

ocasionados por la planta Carboquímica.

ABSTRACT

This descriptive research, frames a project that involves a market analysis, technical, financial,

socio-economic and environmental to determine the feasibility of mounting a Carboquímica plant in

the department of La Guajira. It is emphasized that the studies are part of a whole algorithm

documentary framed in the area of project management, which provides fundamental tools to

develop project objectives. Thanks to the statistical data provided by the Office of National Statistics

Department of the City of Cartagena, was developed analyzes and studies mentioned above. This

project illustrate for the effects caused by the plant Carboquímica.

Palabras calves: Carboquímica, análisis de mercadeo, socioeconómico, gestión de proyectos.

INTRODUCCIÓN

El estudio de factibilidad de una planta Carboquímica, busca establecer alternativas para

la actual crisis energética que se vive tanto a nivel local como mundial; la importancia de

este proyecto radica en la búsqueda de información pertinente para optar por la

producción de diferentes químicos y petroquímicos, a partir de materia prima diferente al

petróleo. Los antecedentes teóricos muestran la relevancia de la utilización de minerales

como el carbón, para la producción de diferentes productos que hacen parte de la

industria en general. Los objetivos del proyecto se enmarcan en los análisis de mercado,

técnico, financiero, socioeconómico y de impacto ambiental; los cuales establecen el

camino a seguir para elaborar un estudio de factibilidad completo cuya conclusión sea la

emisión de un juicio crítico que plantee la viabilidad de montar una planta Carboquímica.

Todo lo anterior, en procura del desarrollo de una investigación que le otorgue valor

agregado al carbón de Colombia y que contribuya con una rama de investigación de la

Ingeniería Química, “La Carboquímica”. Por otra parte se usó un enfoque cuantitativo

como consecuencia de la explicación de la viabilidad del montaje de la planta desde la

perspectiva de los investigadores considerando los aspectos más universales.

222

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

La investigación se desarrolló mediante datos estadísticos brindados por el Departamento

Administrativo Nacional de Estadística de la Ciudad de Cartagena. Además se creó un

portafolio de servicios de carbón, es decir, se encuentran todos los subproductos que se

pueden obtener de una planta Carboquímica, seguido se efectuó un estudio de mercado,

definición de las características técnicas del proyecto, estudio del impacto ambiental y por

ultimo un estudio financiero.

RESULTADOS

Al finalizar el análisis se obtuvo que los productos que ofrecerá la empresa Carboquímica

tendrán como objetivo suministrar materia prima necesaria para ejecutar procesos

industriales a los sectores industriales petroquímico y químico del país, los cuales se

obtendrán por medio del proceso de gasificación del carbón del departamento de la

Guajira, por ser ésta, la zona colombiana que registra mayor producción del mineral. Los

productos que se ofrecerán en esta empresa son: Ácido sulfúrico, ácido nítrico, amoniaco

anhidro, amoniaco en disolución acuosa, Hidrocarburos acíclicos saturados, hidrocarburos

acíclicos no saturados, polietileno de baja densidad (inferior a 0.94), polietileno de alta

densidad (superior o igual a 0.94) y polipropileno. El principal objetivo de la empresa será

el de otorgarle al carbón de la Guajira valor agregado, al ser transformado en

subproductos que contribuyan a disminuir las necesidades del mercado nacional y a abrir

puertas en los mercados internacionales (exportaciones), además de fortalecer el sector

industrial del departamento, y por consiguiente, generar una nueva fuente de empleo.

CONCLUSIONES Las balanzas comerciales de los productos estudiados registran comportamientos negativos en muchos de sus periodos, pero de acuerdo con los destinos de importación y exportación de estos se puede decir que existe un mercado amplio. Con respecto a la información técnica se puede afirmar que la tecnología necesaria para el montaje de una planta Carboquímica en el departamento de la Guajira se encuentra disponible y asequible. Además, el estudio técnico se puede decir que existe la suficiente disponibilidad de materia prima (carbón) en Colombia para el desarrollo de esta industria, debido a que el país posee grandes reservas del mineral con las características necesarias para su transformación a través del proceso de la gasificación con lecho arrastrado (tecnología TEXACO).

RECOMENDACIONES

Para fabricar la gama de productos propuestas, es ineludible no perder de vista las tecnologías usadas en las diferentes plantas que se tomaron como punto de referencia, con la finalidad de contar con las más sólidas bases teóricas enunciadas en el proyecto. Por otra parte es necesario que se incluya un estudio que haga uso de métodos cualitativos en la parte ambiental, para conocer profundamente los impactos en este ámbito, sin embargo es importante la participación activa del gobierno debido a la

223

magnitud del proyecto y el desarrollo tanto económico como tecnológico que este le brindad al país. Para una futura expansión de la planta se debe tener en cuenta los nuevos yacimientos de carbón que pertenecen todavía al estado y que no han sido negociados con las empresas extranjeras para minimizar los costos de producción. Además, se debe tener en cuenta que el propósito de esta investigación es demostrar el carbón es una buena opción para aliviar cargas del sector petroquímico.

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146

224

EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LA ACTIVIDAD FERMENTATIVA DE

CÉLULAS LIBRES E INMOVILIZADAS DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE

SOBRE CÁSCARAS DE NARANJA Y GLUTEN

EVELIN ACEVEDO DIAZ, LINDA HERNÀNDEZ MARBELLO Y SONIA JIMENEZ MELENDEZ

DIRECTOR: GESIRA DE ÀVILA MONTIEL UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA, AÑO 2008 Esta investigación es de tipo explicativo, con enfoque cuantitativo y diseño experimental, tiene como objetivo evaluar la actividad fermentativa de células libres e inmovilizadas en cáscara de naranja y gluten con Saccharomyces cerevisiae, a partir del desarrollo cinético de cada proceso. La eficiencia de un proceso de fermentación alcohólica depende de diversos factores, tales como: el tipo de microorganismo, condiciones del medio (tanto los nutrientes como el sustrato deben ser asimilables por el microorganismo) y finalmente de las condiciones atmosféricas a las que éste se encuentre, debido a esto, se llevaron a cabo montajes en fermentadores para células inmovilizadas y células libres a nivel de laboratorio, utilizando Saccharomyces cerevisiae como microorganismo, y como sustrato Glucosa anhidra, además utilizando fuentes de nutrientes básicos ((NH4)2SO4, MgSO4, KH2PO4) para el crecimiento de la célula. El mejor resultado lo arrojo el fermentador de células inmovilizadas en cáscara de naranja siendo el producto obtenido favorable para ser utilizado como aditivo de la gasolina.

ABSTRACT

This research is explanatory type, aims to evaluate the fermentation activity of free and immobi lized cells in orange peel and gluten with Saccharomyces cerevisiae, from kinetic development of each process. The efficiency of alcoholic fermentation process depends on various factors such as: the type of organism , the environmental conditions ( both nutrients and the substrate must be assimilable by the microorganism ) and lastly the atmospheric conditions to which the latter is because of this , is carried out in fermenters assemblies for immobilized cells and cell-free at the laboratory level using Saccharomyces cerevisiae as a microorganism, and anhydrous glucose as substrate , and using sources of essential nutrients ( (NH4) 2SO4 , MgSO4 , KH2PO4 ) for the cell growth . The best result I throw the immobilized cell bioreactor orange peel being the product obtained favorable to be used as a gasoline additive. Palabras claves: fermentación, gluten, Saccharomyces cerevisiae, microorganismo, sustrato, nutrientes.

INTRODUCCIÓN En la búsqueda de energías alternativas que puedan sustituir al petróleo los criterios tenidos en cuenta son de tipo económico y ambiental. A este cambio de base energética en expansión, la conciencia medioambiental crece en todo el mundo debido al acelerado ritmo de contaminación y a la expectativa de reducir el impacto que se está generando en la capa de ozono entre otros efectos ocasionados por las emisiones de gases producidos por la combustión que han empezado a producir daños irreversibles. Por tal motivo, esta investigación determinara el sistema fermentativo más favorable para la obtención de etanol y además que este cumpla con las condiciones óptimas para ser utilizado como aditivo de la gasolina.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

La investigación es de tipo explicativa, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. El proceso de este proyecto se inició principalmente con la preparación y esterilización del medio, seguido de la activación de la levadura y elaboración del inoculo, además se adaptaron cánulas estériles con el fin de realizar muestreos continuos de 5 ml por intervalos de 3 horas durante todo el periodo de fermentación, el cual fue definido a partir de pruebas hechas previamente al montaje. Para el análisis de las muestras tomadas las técnicas utilizadas fueron: la técnica del 3, 5 ácido Dinitrosalicílico (DNS), para la determinación de glucosa; la prueba de molibdeno para la determinación de fósforo; espectrofotometría de absorción atómica para establecer la cantidad de magnesio y para analizar la biomasa separada por centrifugación se utilizaron las técnicas de peso seco y espectrofotometría, esto con el fin de realizar la curva de crecimiento celular. Finalmente los mililitros sobrantes de la fermentación fueron centrifugados y el sobrenadante recolectado fue sometido a un proceso de destilación simple y el destilado fue analizado en un cromatógrafo de gases obteniendo una concentración de alcohol para los fermentadores de células inmovilizadas en cáscara de naranja, células libres y células inmovilizadas en gluten.

RESULTADOS En los montaje de los fermentadores se calculó el PH a cada muestra, por lo que se obtuvo que el primer fermentador que contiene las cascaras de naranja inicio con un PH inferior a diferencia de las otras muestras, en consecuencia, la disminución pronunciada de PH se debe a la presencia de del ácido pantoténico contenidos en la cascara de naranja. Para el segundo fermentador que contiene las células libres el descenso de la acides es más lento que el anterior y para el tercer fermentador que contiene gluten el proceso es mucho más rápido y su PH no alcanza valores inferiores a 4, pero este obtuvo varios picos en la curva lo cual se presentaron por el alto contenido de proteína del gluten. De igual forma se analizaron el consumo de sustrato, consumo de nutrientes, estimación del peso y concentración de biomasa entre otros, como resultado de las mediciones de concentración el que mejor resultado fue el fermentador de células inmovilizadas en cáscara de naranja siendo el producto obtenido favorable para ser utilizado como aditivo de la gasolina.

CONCLUSIONES En el proceso de fermentación con células inmovilizadas no se logró obtener una mayor producción de etanol a la esperada comúnmente por un proceso de fermentación convencional. Sin embargo, sí se obtuvo un incremento en la productividad, ya que hubo una reducción en el tiempo de fermentación, lo cual implicaría ahorro en el costo total del proceso. El sustrato en el fermentador de células inmovilizadas con Gluten fue consumido casi por completo, sin embargo el pH no fue inferior al valor de 4, que es relativamente alto si se compara con el sistema de células libres donde alcanzó un valor de 3.52. Si se continúa trabajando a nivel de laboratorio, la levadura puede entones ser lavada y recirculada a otro proceso, lo cual genera un ahorro en el costo del microorganismo. La mayor productividad la presentó el sistema inmovilizado en cáscaras de naranjas que con

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menor consumo de sustrato, alcanzó un mayor rendimiento de producto a pesar de que en este sistema se obtuvo un menor crecimiento celular. A escala industrial el proceso con mayor viabilidad es el de células inmovilizadas con cáscara de Naranja, debido a que con un bajo costo de inversión en el subproducto, se lograría una buena productividad para la obtención de alcohol carburante; y por presentar un bajo porcentaje de crecimiento celular, el número de centrifugas y el tamaño del fermentador se reduce, y con ello, el costo operativo.

RECOMENDACIONES Al momento de preparar el medio se debe tener en cuenta un volumen ligeramente mayor al estimado, ya que al momento de esterilizar existen pérdidas de volumen debido a la rata de evaporación que se genera en el autoclave. Trabajar con un fermentador de volumen tres veces mayor al volumen del medio de cultivo, con el fin de que el Dióxido de Carbono (CO2) que se genera en el proceso tenga el espacio suficiente para circular y salir sin dificultad por la cima del fermentador. Al ser el proceso isotérmico, es necesario tener un control riguroso de la temperatura. Debido a que el proceso es sin agitación, la distribución de la biomasa y posiblemente la concentración de algunos nutrientes no es uniforme por lo que se recomienda tomar diferentes puntos de muestra.

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227

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN LOCALIZADA DE AIRE PARA EL CONTROL DE EMISIONES DE POLVILLO DE MADERA A LA ATMÓSFERA EN LA EMPRESA

LAMITECH S.A.

HUGO HERNANDEZ RICO, EFRAIN MORALES MONTERROZA Y HENRY LOPEZ COLON UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERA QUÍMICA, AÑO 2008

Este proyecto emplea un tipo de investigación aplicada y explicativa, con un enfoque cuantitativo y diseño experimental. Principalmente se basa en el estudio de la evaluación y optimización del sistema de extracción de la empresa Lamitech S.A. la cual cuenta con un sistema de extracción localizada de aire conformada por cuatro componentes principales (campanas, conductos, colector de polvo y ventilador), para el transporte y recolección de material particulado. Actualmente el sistema no está funcionando a las condiciones de diseño, debido a la visualización de polvillo de madera en suspensión en la atmosfera de la empresa. Por lo tanto, la solución al problema requiere de una evaluación en cada uno de los componentes del sistema. Este proyecto realizo dicha evaluación para la optimización de este proceso.

ABSTRACT

This project employs a type of applied research and explanatory. Mainly based on the study of the evaluation and optimization of the extraction system Lamitech SA which has a local exhaust system consists of four air components (hoods, ducts, dust collector and fan) for the transportation and collection of particulate matter. Currently, the system is not operating at design conditions, due to the wood dust display suspended in the atmosphere of the company. Therefore, the solution to the problem requires an evaluation on each of the system components. This project conducted this assessment to optimize this process. Palabras claves: optimización, extracción, conductos, colector de polvo, material particulado.

INTRODUCCIÓN La higiene operativa es la parte de la higiene industrial, ejecutando aquellas acciones que mejoren las condiciones de trabajo, eliminando, minimizando y controlando los riesgos residuales, y cuando estas anteriores no sean posibles o resulten insuficientes, estableciendo otras acciones que tiendan a eliminar, minimizar y controlar los posibles efectos. Para decidir qué medidas correctoras son las más adecuadas, el ingeniero debe alcanzar el convencimiento técnico de su necesidad e idoneidad. Para esto debe conocer la normativa legal, laboral y técnica, donde se establecen múltiples prescripciones preventivas de obligado cumplimiento. También la aplicación de normas técnicas es gran importancia porque aporta la información necesaria sobre las características que deben alcanzar las medidas de control a establecer. La ventilación consiste en producir corrientes de aire que permitan eliminar contaminantes de la atmósfera en la que se desenvuelve un trabajador, para evitar que se introduzca en su organismo y provoque enfermedades. El método de control denominado extracción localizada es el más importante, ya que su acción va enfocada a eliminar el contaminante en el propio foco donde se genera. La importancia de este método de control estriba en que impide la dispersión en el ambiente de trabajo de los contaminantes en

228

concentraciones peligrosas, con lo que los trabajadores implicados en el proceso no están sometidos a ningún tipo de riesgo higiénico. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

La investigación fue aplicada y explicativa, con enfoque cuantitativo y experimental. En esta investigación en el proceso de evaluación consta de cuatro etapas. Inicialmente se debe realizar un diagnósticos del funcionamiento actual de cada uno de los componentes del sistema, la cual se lleva el registro de las medidas de la presión estática, temperatura y diámetro de cada una de las campanas, así determinando el caudal en cada uno de los puntos definidos en el conducto, la caída de presión a través del colector de polvo y el caudal de succión y descarga del ventilador. La segunda etapa consiste en realizar un análisis de los resultados obtenidos en el diagnóstico, efectuando comparaciones de los caudales de diseño y los actuales en cada una de las campanas del sistema. La tercera etapa consiste en proponer alternativas de solución al problema identificado en el análisis y por ultimo cuarta etapa que consiste en seleccionar la alternativa adecuada que permita mayor eficiencia y bajo costo de operación.

RESULTADOS La función principal de la campana es conducir y adecuar el flujo de aire con el fin de que capture o controle eficazmente el contaminante y lo transporte al interior del conducto. El sistema de extracción localizada de la empresa Lamitech S.A posee 15 campanas de succión de material particulado. En los cálculos de la perdida de carga en el filtro de mangas ha tenido un drástico aumento del 35.71 % lo cual indica que este esta obstruido y que dificulta la aspiración, el cual se debe a un inadecuado mantenimiento o al desgaste de las mangas. A partir de esto se proponen cuatro alternativas que son: Primera. Cambio del el 25% de las mangas del filtro, Segunda. Cambio del 50% de las mangas del filtro, Tercera. Cambio del 75% de las mangas del filtro, Cuarta. Cambio del 100% de las mangas del filtro.

CONCLUSIÓN Los sistemas de extracción localizada atrapan el contaminante en su punto de generación. La eficiencia del sistema está definida por el diseño de sus campanas. Estos sistemas conformados generalmente por cuatro componentes principales (campanas, conducto, colector de polvo y ventilador), mantienen un flujo de aire constante a través de todo el sistema, suficiente para transportar el material particulado (contaminante) hasta el colector de polvo, en donde es separado de la corriente. El polvillo de madera (material particulado) recolectado y compactado en Lamitech S.A. puede ser utilizado por otras empresas como combustible, por el poder calorífico que posee, para el consumo de energía requerido en sus procesos. Las mangas actualmente están sufriendo de rupturas prematuras debido a un aumento drástico de la caída de presión. Al aumentar la caída de presión, aumenta el caudal del ventilador y a su vez la energía consumida por el motor. Modificando el diseño de las campanas, se puede mejorar la eficiencia global del sistema, logrando menores perdidas de carga.

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RECOMENDACIONES Para la selección del ventilador se debe tener en cuenta todas las pérdidas de carga ocasionadas en cada uno de los elementos que conforman el sistema, cuyo total representa la perdida que el ventilador debe vencer para asegurar una captación y recolección del material particulado. Con el fin de mantener un área de trabajo saludable y limpio, se requiere captar y recolectar el material particulado (contaminante), provenientes de las operaciones de dimensionamiento y lijado de láminas decorativas, en su punto de generación. Supervisar de forma periódica el estado de las mangas, por lo menos dos veces a la semana, verificando la existencia de restos de láminas decorativas de tamaño considerable, que con el tiempo provoquen la ruptura de las mangas.

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REDISEÑO DEL SISTEMA DE ALIVIO TERMICO PARA LAS LINEAS DE CRUDO, GLP Y BUTANO EN LA REFINERÍA DE ECOPETROL S.A. –

CARTAGENA

JAIME JULIAO FACIOLINCE Y JORGE BOSSIO JIMENEZ

DIRECTOR: RICARDO JULIO (INGENIERO QUÍMICO) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA, AÑO 2008

La investigación que se desarrolla en este proyecto es aplicada, con un enfoque cuantitativo y diseño no experimental, puesto que está enfocada a un problema existente en la industria al cual se dará solución, por medio de un análisis de la situación actual de las áreas donde se presenta el problema. Este trabajo consiste en el rediseño de un sistema de alivio térmico de las líneas de recibo y entrega de GLP, Butano y Crudo de la Refinería de ECOPETROL S.A. Cartagena. El diseño está basado en los criterios expuestos en las normas API 520 “Sizing, Selection and Installation of Pressure-Relieving Devices in Refineries”, y en el artículo “Effective pressure relief of offsite piping” publicado en la revista Hydrocarbon Processing en Mayo de 1982, El objetivo principal como se había dicho es el rediseño de un sistema de alivio térmico para los dispositivos de entrega y recibo de Crudo, GLP y Butano, para evitar el derrame de hidrocarburo al medio, originado por la expansión térmica en las horas del día donde la radiación solar es intensa.

ABSTRACT

The research undertaken in this project is applied, case study, since it is focused on a problem in the industry which will offer a solution, through an analysis of the current situation in the areas where the problem arises. This work involves redesigning a thermal relief lines receipt and delivery of LPG, Butane and Refinery Crude Ecopetrol SA Cartagena. The design is based on the criteria in API 520 standards " Sizing, Selection and Installation of Pressure - Relieving Devices in Refineries " and in the article " Effective pressure relief of offsite piping" published in Hydrocarbon Processing magazine in May 1982 , the main objective as was said is the redesign of a thermal relief devices for delivery and receipt of Oil, LPG and butane , to prevent the oil spill to the environment, caused by thermal expansion in daylight hours where solar radiation is intense. Palabras claves: rediseño, GLP, Butano, crudo.

INTRODUCCIÓN

La expansión térmica es una de las causas que originan sobrepresión en un sistema; ésta consiste en el incremento o reducción de volumen de un líquido debido al aumento o disminución de la temperatura a la cual está sometido. Para proteger un sistema contra la sobrepresión por expansión térmica existen elementos como las válvulas de alivio térmico, los cuales se encuentran en diferentes tipos y la implementación de uno u otro depende de las condiciones que se presenten en el sistema. Es importante aclarar que las válvulas de alivio térmico solo protegen un sistema contra sobrepresión; ellas no protegen contra fallas originadas por temperaturas extremadamente altas como por ejemplo las que se presentan en un incendio. Las normas de diseño existentes para el dimensionamiento, selección e instalación de válvulas de alivio térmico usadas en refinerías e industrias afines son: API 520 y EXXON Design Practice. Cada una de estas posee una serie de criterios de diseño para sistemas de alivio de presión, características operacionales y las aplicaciones de cada uno de los diferentes tipos de dispositivos de alivio.

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La aplicación del tipo adecuado de válvula está determinado por el tipo de contrapresión que se presente, si se presente una contrapresión súperimpuesta variable se sugiere usar una válvula de alivio balanceada o de fuelle balanceado, y por otro lado si se presenta una contrapresión construida que supere el 10 % de la presión de ajuste de la válvula también se sugiere el uso de una válvula de fuelle balanceado. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

El procedimiento que se siguió para lograr el objetivo propuesto en este proyecto son los siguientes: Primero. Revisión del sistema de alivio térmico existente Segundo. Realización de los planos de cada uno de los sistemas y análisis de los tramos que se debían aliviar. Tercero. Dimensionamiento de cada una de las válvulas de alivio térmico en los diferentes sistemas.

RESULTADOS Se realizó la revisión correspondiente a las líneas de crudo, GLP y butano. Durante el proceso de revisión se destacaron los siguientes puntos que muestran el estado deficiente del sistema a rediseñar. Los puntos son: válvulas de alivio sin tubería de descarga, válvulas de alivio que se encuentran en servicio de determinada sustancia tienen su descarga en otra línea de una sustancia diferente, válvulas de alivio ubicadas en líneas que no cumplen con la distancia ni el volumen mínimo requerido para que se presente sobrepresión por radiación solar, válvulas de alivio mal calibradas y válvulas de alivio sin placa de identificación o TAG. (Falta de control).

CONCLUSIÓN Actualmente la refinería de Cartagena - ECOPETROL S.A. no cuenta con un eficiente sistema de alivio térmico, por lo cual viene presentando derrames indeseables es por esto que el rediseño del sistema de alivio térmico a través de válvulas de alivio es una necesidad para la refinería y hace de este proyecto un aporte valioso para proteger los sistemas de Crudo, GLP y Butano contra la sobrepresión. La principal causa de la ineficiencia del sistema de alivio térmico actual de la refinería es la falta de control sobre los dispositivos, pues se encontraron válvulas instaladas en un buen punto pero en mal estado, válvulas que descargaban a líneas de otros productos, también válvulas ubicadas en tramos que no necesitaban de protección, algunas sin placa de identificación lo que dificulta el inventario de las válvulas(ubicación, marca, presión de ajuste) y los cambios que se realizaron en los cuales se omitieron como afectaría al sistema de alivio térmico El esquema de válvulas de alivio en cascada es un modelo eficiente para el diseño de sistemas de alivio térmico. Este recupera el producto evitando disparos al ambiente y evita que existan mezclas con otras sustancias. En el rediseño se garantiza que las válvulas de alivio no presenten disparos no deseados. Las válvulas solo actúan cuando el sistema esta estático y se encuentra sobre presionado por la expansión térmica debido a la radiación solar. En el diseño se contempló la reutilización y reubicación de las válvulas de alivio existentes con el fin de disminuir los costos en la implementación del mismo.

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Las válvulas de los sistemas de alivio térmico están relacionadas entre sí. Para garantizar un sistema eficiente de alivio es necesario que cada válvula este cumpliendo con su función; esto implica que las válvulas deben estar en perfecto estado por lo cual requieren de un mantenimiento periódico. El sistema de alivio térmico garantiza que no existan derrames de productos hacia cuerpos de agua con lo cual se evita un problema de contaminación ambiental. También representa una mejora en el aspecto de seguridad y de reducción de costos al evitar el rompimiento de empaques y todo lo que conlleva el cambio de un empaque en una tubería.

RECOMENDACIONES Es importante que las válvulas de alivio térmico tengan un programa de mantenimiento y de control donde se garantice que la válvula tenga su placa de identificación, se encuentre en buenas condiciones y que lo que se tenga en el inventario sea congruente con lo que se encuentre en el campo. Las válvulas de alivio térmico pueden variar sus características según el fabricante, es por esto que se debe tener cuidado en el momento de realizar las compras de las válvulas con una adecuada asesoría de los fabricantes. Si en el sistema de alivio térmico existe una válvula que se encuentra averiada, es necesario revisarla y repararla a tiempo ya que el sistema estará desprotegido. Cuando se realice cambios en el sistema es importante tener en cuenta como se afecta el sistema de alivio térmico y realizar posibles soluciones para no dejar el sistema desprotegido y por ultimo Capacitar al personal de la empresa en conocimiento de las características y funcionamiento de las válvulas de alivio, con el fin de tomar decisiones adecuadas frente a los problemas de sobrepresión que se presentan en las tuberías.

REFERENCIAS

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233

REMOCION DE METALES PESADOS CONTENIDOS EN LOS RESIDUOS LIQUIDOS GENERADOS EN EL LABORATORIO DE FISICOQUIMICA DE LA

CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUE CARDIQUE MEDIANTE EL METODO DE LA PRECIPITACION QUIMICA

AUTORES: ALVARO MORALES SIERRA Y DANNY PIONCE GOMEZ

DIRECTOR: ARNOLD GUARDO LORA (INGENIERO QUÍMICO) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA, 2008

Esta investigación se basa en la remoción de los metales pesados generados en los laboratorios del canal del dique. La Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique – CARDIQUE, es el ente de máxima autoridad ambiental de Bolívar. En sus laboratorios se realizan diferentes tipos de análisis químicos, los cuales conllevan a su vez a la generación de un residuo líquido con alto contenido de metales pesados, que provoca impacto adverso para la salud y el medio ambiente. Como solución al impacto de los residuos generados en los laboratorios de CARDIQUE, se presentó en este proyecto la alternativa de tratarlos mediante el método de precipitación química para la remoción de los metales. De acuerdo a los análisis, el residuo líquido contiene Cd, Cr+6, Cu y Ag en cantidades que sobrepasan la normatividad colombiana. La investigación del proyecto fue de tipo aplicada, con enfoque cuantitativo y diseño experimental, ya que tuvo como objetivo analizar las variables que intervenían en los procesos de precipitación química para evaluar el desempeño de este método en la remoción de los metales pesados que se encontraban en el residuo líquido, y de esta forma considerar si era posible implementar sistemas de tratamiento para estas aguas, con base en los resultados obtenidos finalizado el proyecto.

ABSTRACT

This research is based on the removal of heavy metals generated in laboratories channel dam. The

Regional Autonomous Corporation Canal Dock - CARDIQUE, is the highest environmental authority

entity Bolivar. In its laboratories perform different types of chemical analysis, which in turn lead to

generation of a liquid residue with a high content of heavy metals, which causes adverse effect on

health and the environment. As a solution to the impact of the waste generated in laboratories

CARDIQUE, presented in this project is the alternative of treating by chemical precipitation method

for the removal of metals. According to the analysis, the liquid waste containing Cd, Cr +6, Cu and

Ag in quantities exceeding Colombian law.

The research project was applied and in turn type of explanatory - causal, as it aimed to analyze the

variables involved in chemical precipitation processes for evaluating the performance of this method

in the removal of heavy metals that were in the liquid waste, and thus consider whether it was

possible to implement these treatment systems for water, based on the results of the project ends.

Palabras claves: metales pesados, residuos, precipitación química.

INTRODUCCIÓN Los sistemas de producción actuales, basados en el despilfarro de materias primas, energía y agua, en la utilización de productos y procesos industriales tóxicos, generan y emiten masivamente residuos y sustancias químicas tóxicas que los sistemas naturales no pueden asimilar o degradar, pues son en su mayor parte completamente ajenas a la Naturaleza. Estos métodos de producción han llevado a la tierra a una crisis ambiental sin

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precedentes. Los residuos líquidos, los cuales hacen parte de esas sustancias químicas toxicas, son efluentes evacuados desde las instalaciones de un establecimiento productivo o de servicios de carácter público o privado, cuyo destino directo o indirecto terminan siendo los cuerpos de agua receptores, ya sean lagos, ríos o mares. El tratamiento de estos residuos implica, acciones físicas, químicas, térmicas y biológicas, debido a que la mayoría de ellos, generados por la industria, tienen naturaleza orgánica, así como residuos que contienen diversos metales, como mercurio, cromo, cobre, zinc, etc. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS

Este proyecto se lleva a cabo mediante una investigación cuantitativa, debida a que se desarrolló mediante pruebas experimentales fundamentadas en los conceptos existentes de precipitación química, solubilidad de hidróxidos metálicos y los procesos fisicoquímicos de coagulación y floculación, las cuales generaron datos que se recolectaron e interpretaron mediante el uso de tablas, graficas, cuadros comparativos, mapas conceptúales, etc., y permitieron un correcto análisis de la información obtenida. La experimentación se llevó a cabo en un equipo de prueba de jarras. Se analizaron dos de los coagulantes más usados comercialmente para el tratamiento de aguas, Al2(SO4)3 y FeCl3.

RESULTADOS Se utilizaron dos coagulantes para el tratamiento de aguas, Al2(SO4)3 y FeCl3, como resultado se obtuvo que el último mostraba mejores condiciones para la remoción de los metales pesados, a partir de criterios de turbidez y de sedimentación. También se sugirió la aplicación de dos métodos experimentales en pro del tratamiento del residuo sólido generado (lodos tóxicos) proveniente del tratamiento del residuo líquido.

RECOMENDACIONES Debido a que no se logró obtener una remoción del ión metálico cadmio (Cd) que nos permitiese, en un caso hipotético, el vertimiento del residuo líquido hacia efluentes externos, se propone el uso de ayudantes de floculación para un mejor rendimiento en la remoción de este único metal que resultó mantenerse en valores de concentraciones aún muy por encima los valores máximos permisibles por la normatividad colombiana. Se puede comparar la eficiencia en la remoción de turbiedad de varios polielectrolítos. EL pH es un factor crítico en el proceso de coagulación. Siempre hay un intervalo de pH en el que un coagulante específico trabaja mejor, que coincide con el mínimo de solubilidad de los iones metálicos del coagulante utilizado; Siempre que sea posible, la coagulación se debe efectuar dentro de esta zona óptima de pH, ya que de lo contrario se podría dar un desperdicio de productos químicos y un descenso del rendimiento del proceso.

REFERENCIAS

Crites, Tchobanoglous, SISTEMAS DE MANEJO DE AGUAS RESIDUALES. Mc Graw Hill. Tomo I p. 138 - 151

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DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE EVAPORACIÓN LIMPIO DE LOS LIXIVIADOS EN EL PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS

ERIKA SANTODOMINGO SANTODOMINGO Y JAVIER PINTO NIÑO

DIRECTOR: RODRIGO RICARDO (INGENIERO QUÍMICO) UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA, AÑO 2008

El objetivo de este proyecto es realizar el diseño y montaje de un sistema de evaporación limpio de los lixiviados en el relleno sanitario Loma de Los Cocos, es el lugar donde diariamente se almacenan los residuos sólidos urbanos provenientes de la ciudad de Cartagena y zonas aledañas. La acumulación, disposición de estos genera dos tipos de subproductos que repercuten contra el medio ambiente, estos son: el biogás generado a través de las columnas de basura y expulsado a la atmósfera por medio de chimeneas y el lixiviado. Este último es el tema de preocupación del relleno sanitario, este es el líquido que sale de la basura, que en adición con el agua de lluvia, contribuye a incrementar sus niveles. El sistema implementado en el relleno sanitario consiste en recircular el lixiviado a través de motobombas hacia la corona (la parte más alta de la celda), en la cual ocurre una evaporación y el líquido remanente desciende y regresa nuevamente a las piscinas. Pero este sistema no es suficiente para controlar el volumen de lixiviado generado y almacenado.

ABSTRACT

The objective of this project is to design and installation of an evaporation system clean of landfill leachate in Loma de Los Cocos, is where you store daily solid waste from the city of Cartagena and surrounding areas. The accumulation, provision of these generates two types of products that impact to the environment, these are the biogas generated by the columns of trash and exhausted to atmosphere through chimneys and leaching. The latter is the subject of concern the landfill, this is the liquid that comes out of the trash, which in addition to rainwater, helping to increase their levels. The system implemented in the landfill leachate is recirculated through the pumps to the crown (the top of the cell), which occurs in evaporation and the remaining liquid and back down again to the pools. But this system is not sufficient to control the volume of leachate generated and stored. Palabras claves: lixiviado, residuos sólidos, biogás, evaporación.

INTRODUCCIÓN

Debido a que enterrar los residuos sólidos urbanos ha sido, y es aún, la práctica más utilizada por las sociedades del mundo para su manejo y que a pesar de la creciente conciencia mundial sobre la necesidad de Reducir, Reusar y Reciclar los materiales que fluyen a través de la sociedad, la implementación real de estas políticas ha encontrado numerosos obstáculos que han impedido su materialización en hechos concretos. En sociedades en donde el costo del capital es alto, como en Latinoamérica, y en donde existen numerosas necesidades insatisfechas que compiten por los recursos, con frecuencia terminan los rellenos sanitarios siendo las opciones más utilizadas a pesar de la clara conciencia de que las prioridades las fijan las tres R. Una vez se han enterrado los residuos sólidos es necesario minimizar los impactos de esta práctica. Para empezar, el agua que ha entrado en contacto con la basura recoge gran cantidad de las sustancias que originalmente estaban dentro del residuo, quedando

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de esa manera altamente contaminada. Esta agua se denomina lixiviado, y es uno de los líquidos más contaminados y contaminantes que se conozcan. De no recogerse adecuadamente y luego tratarse, el lixiviado puede contaminar a su vez aguas subterráneas, aguas superficiales y suelos. Por esta razón, y para evitar que esto ocurra, los rellenos sanitarios se impermeabilizan, se drenan apropiadamente y los lixiviados recogidos por estos drenes, se deben tratar. El enfoque que desea tomar el proyecto, se dirige hacia el sistema de tratamiento de los lixiviados, justamente con el propósito de controlar dichos fluidos y evitar impactos ambiéntales negativos.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Para desarrollar este proyecto se adoptado para el diseño y desarrollo del problema una investigación aplicada comparativa, con enfoque cuantitativo y diseño experimental, debido a que durante su desarrollo se realizaron ensayos, pruebas, análisis, caracterizaciones tanto química como biológica; y evaluaciones que indiquen las repercusiones económicas; para obtener las condiciones óptimas de evaporación para este sistema, como son: rata de evaporación obtenida de acuerdo a la intensidad de la radiación solar, temperatura que alcanza el lixiviado al momento de evaporarse, permitiendo obtener la mayor cantidad de sustancia evaporada en el menor tiempo posible. De igual forma esta investigación es aplicada debido a que el objeto principal de este proyecto, es implementarlo en las instalaciones del relleno sanitario Parque Ambiental Loma de Los Cocos actualmente manejado por la entidad Caribe Verde S.A, a

través de un montaje piloto. RESULTADOS La información es organizada de acuerdo a un periodo establecido de 4 semanas, en las cuales se recolectaron diariamente los valores de temperatura y nivel en el evaporador, así como en los rangos de pH manejados tanto por el condensado como por el lixiviado 3 veces por semana. De esta manera fue posible determinar los cambios ocurridos diarios y semanalmente en el evaporador, así como calcular el volumen evaporado teniendo en cuenta las variedades en el clima de la zona, de ahí que esta información permita establecer el porcentaje de rendimiento del evaporador limpio. Además de los parámetros físicos censados, se hizo necesaria la realización de una caracterización del lixiviado y del condensado obteniendo resultados favorables para la investigación. Con las mediciones tomadas durante un periodo de tiempo se concluye que el tiempo promedio que demora el sistema piloto en reducir los volúmenes almacenados dentro de la piscina de almacenamiento de los lixiviados es de 4-5 días, dependiendo de las condiciones ambientales, tales como presión, temperatura, clima, humedad, así como de factores físicos como el ensuciamiento de la cubierta de plástico y la corriente de viento.

CONCLUSIONES Los materiales empleados para la construcción y elaboración del sistema piloto brindaron un soporte técnico que cumplió con los objetivos propuestos, debido a su versatilidad, economía y facilidad de manejo y transporte, permitiendo obtener una estructura rígida y estable para la evaporación de los lixiviados. Fue necesario implementar canales alternos de drenaje para la evacuación del agua de lluvia y así impedir su entrada y acumulación

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en la piscina de almacenamiento, manteniendo los volúmenes de lixiviado controlados. El sistema de evaporación limpia implementado como prueba piloto, arrojo resultados eficientes pues se logró eliminar en promedio un volumen aproximado de 15,29333717 m3 de lixiviado/día, valor que sobrepasa los alcanzados por los sistemas de recirculación empleados en los 3 pondajes existentes en el relleno sanitario. Por último es un sistema de fácil manejo e implementación con unos costos de inversión y operación útiles, que permiten su instalación en otros rellenos del país que requieran una solución práctica, económica y eficaz al problema del control de los niveles en los volúmenes de lixiviados generados en sus instalaciones.

RECOMENDACIONES Se recomienda utilizar una geomembrana con un calibre superior a los 20 Mils, para la construcción de la piscina de almacenamiento, para que le proporcione una mayor rigidez al sistema y evite así su deterioro debido a las temperaturas generadas al interior del evaporador. Emplear materiales que garanticen la durabilidad del arreglo pero realizando una comparación entre costos y calidad del diseño; materiales como: hierro y aluminio, que además de este beneficio permite una mayor concentración del calor e impermeabilización del sistema. Adicionar pintura inmunizante para recubrir la madera expuesta dentro de la piscina de almacenamiento del lixiviado para aumentar así su vida útil. Realizar un sistema de evaporación complementario, implementado con un calentador inducido que emplee como combustible el Biogás generado en el relleno sanitario y que escapa por las chimeneas, para así lograr un sistema de evaporación más eficiente y de mayor rendimiento.

REFERENCIAS DUARTE TORRES, Alberto, Manejo de Sólidos. Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional de Colombia. FOUST, Alan S. Principios de Operaciones Unitarias y Transferencia de Masa, Ed. Continental S.A, 2 ed. Mc Cabe, Warren y otros. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, Transferencia de Masa. Ed. Mc Graw Hill, sexta edición. PERRY, R H. Manual del Ingeniero Químico. Ed. Mc Graw Hill. Séptima edición TREYBAL, Robert. Operaciones de transferencia de masa. Ed Mc Graw Hill. Segunda edición. Reglamento operativo M-OPR-01. Empresa Caribe Verde S.A E.S.P Plan de Manejo Ambiental del Parque Ambiental Loma de Los Cocos. Registros de Monitoreo de los lixiviados del Parque Ambiental Loma de Los Cocos.

239

ESTUDIO DEL IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIOECONÓMICO EN LA

PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Y BIOETANOL EN COLOMBIA

ANA MARÍA MENDOZA AYOLA Y FRANCISCO JIMÉNEZ MARIMÓN

UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2008

Esta investigación se basa en el estudio del impacto ambiental y socioeconómico en la producción

de biodiesel y bioetanol en Colombia, mediante un documento de consulta que involucra aspectos

técnicos, ambientales, económicos y políticos relacionados con este tema que suministre la

información suficiente para la toma de conciencia necesaria a una reacción de la opinión pública y

de la sociedad civil y proponer soluciones alternativas permitiendo responder a una demanda en

expansión, a una producción socialmente equilibrada y al respecto del ambiente. El petróleo es un

recurso natural abundante, pero no renovable. Se tendrá en cuenta el impacto ambiental de la

combustión de los hidrocarburos; Los biocombustibles aparecen como parte de la solución, pero no

es un tema sencillo, por varias razones: Primero, la producción de biocombustibles forma parte del

debate sobre las medidas para reducir las emisiones de gases de invernadero a la atmosfera y

contener el cambio del clima global. Segundo, debe considerarse el impacto ambiental y social del

cultivo de cosechas para la producción de biocombustibles. Tercero, es una alternativa que tiene

importantes repercusiones geopolíticas. Y, finalmente, porque los países productores de petróleo,

naturalmente, no verán muy complacidos el surgimiento de un competidor en los mercados

mundiales de energía.

ABSTRACT

This research is based on the study of the environmental and socioeconomic impact in the

production of biodiesel and bioethanol in Colombia , through a consultation document that involves

technical, environmental , economic, and political issues related to this topic that provides enough

information for decision- necessary awareness to a reaction of public opinion and civil society and

to propose alternative solutions to address today expanding demand , a socially balanced

production and about the environment. Oil is an abundant natural resource, but not renewable. It

will take into account the environmental impact of the combustion of hydrocarbons Biofuels appear

as part of the solution, but not a simple issue, for several reasons: First, the production of biofuels is

part of the debate on measures to reduce emissions of greenhouse gases to the atmosphere and

contain global climate change. Second, we must consider the environmental and social impact of

growing crops for biofuel production. Third, it is an alternative that has important geopolitical

implications. And finally, because the oil producing countries naturally very pleased not see the

emergence of a competitor in the global energy markets.

Palabras claves: biodiesel, bioetanol, petróleo, biocombustibles.

INTRODUCCIÓN

La circunstancia actual del sector de hidrocarburos en Colombia es cada vez más crítica. A factores externos como los altos precios de la gasolina y ACPM, se le suma la declinación de los campos petroleros colombianos ante la falta de nuevos hallazgos, cuyas reservas no se esperan que duren mucho tiempo. Para prorrogar el agotamiento de las reservas, disminuir el impacto económico y ambiental, se ha hecho necesario el desarrollo y búsqueda de nuevas fuentes de energías renovables, que haga sostenible el

240

creciente consumo de combustibles, y reemplace de manera parcial el petróleo o sus derivados en diferentes aplicaciones. La fuente alterna de energía que todos consideran más viable son los biocombustibles; el bioetanol y el biodiesel son alternativas que podrían solucionar la crisis energética y ambiental a la cual el mundo se enfrenta actualmente. Existen diversas investigaciones relacionadas con el tema de biocombustibles elaboradas por diferentes autores, en algunos casos se hacen revisiones de un tema en específico, sin embargo no existe un documento completo que revise el impacto ambiental y socioeconómico de la producción de biocombustibles líquidos. El país necesita investigar más a fondo el proceso de obtención del biodiesel debido a que en la actualidad se está implementando en algunas zonas de Colombia diversas plantas para la obtención de este biocombustible. Teniendo en cuenta la necesidad de una fuente bibliográfica completa sobre biocombustibles líquidos, se hizo una revisión general del estado tecnológico en la producción de biocombustibles, que involucra múltiples variables desde el punto de vista de materias primas, condiciones de proceso, impacto ambiental, económico y político, entre otros, lo cual permite la elaboración del presente un documento de consulta que ilustra los diferentes aspectos a tener en cuenta en la producción de bioetanol y biodiesel.

MATERIALES Y MÉTODOS USADOS Se hizo una investigación descriptiva, con enfoque cuantitativo y diseño no experimental.

Para realizar este trabajo se indago en diferentes fuentes bibliográficas como artículos

científicos, páginas web, bibliotecas, entidades gubernamentales, entre otras. La fuente

primordial de información a la cual se acudió para la realización de este proyecto se

encuentra: la charla con la expositora de la tesis “REVISIÓN DEL ESTADO

TECNOLÓGICO EN LA PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS” en el

encuentro de estudiantes de ingeniería química realizada en Cartagena el pasado

noviembre del 2007; además las consultas que se realizaran a profesores de la

universidad San Buenaventura con conocimiento en biocombustibles y a columnistas de

diarios nacionales competentes en la parte ambiental y en el desarrollo de estas

tecnologías.

RESULTADOS No se puede afirmar que la producción y uso intensivo de los biocombustibles sea ecológicamente positiva y socialmente deseable; esto dependerá de los sitios donde produzcan, de quienes los hagan, de las especies que utilicen, del manejo que se les dé a los cultivos, de la forma de procesar biocombustibles y del uso que se les dé. Solo si se define una estrategia de sostenibilidad adecuada para la producción y uso de la biomasa, se podría afirmar, en el futuro, que los biocombustibles, como energía renovable, sea ambiental y socialmente conveniente. De momento no podemos asumir que biocombustibles sea sinónimo de eco-combustible.

CONCLUSIONES

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El proceso de producción de biocombustibles genera una menor emisión de dióxido de carbono a la atmósfera que la explotación de petróleo y su refinamiento, eso es cierto. Sin embargo, puede acarrear otros efectos ecológicos negativos como la destrucción de selvas y praderas naturales y su deforestación, la utilización de grandes cantidades de agua y su contaminación a partir de la implementación de pesticidas y fertilizantes ilegales. Además, puede derivar en costos muy importantes para la economía mundial, principalmente para las poblaciones más necesitadas, pues tiende a incrementar el precio de los alimentos básicos. En consecuencia, se pone en duda si se trata de una alternativa sustentable, ecológica y económica en relación a los combustibles fósiles. No cabe duda de que es necesario buscar un modelo sustentable de alternativas de energía para el planeta y buscar soluciones a largo plazo que tengan el menor impacto negativo.

RECOMENDACIONES

Responsabilidad social de las empresas del sector energético para conducir sus negocios de una forma socialmente responsable, con transparencia e integridad en la negociación de acuerdos de interconexión y de intercambio de energía. Las políticas energéticas deben regular para que se realicen las mejores prácticas en el desarrollo de energías sostenibles a nivel nacional y regional. La interconexión de sistemas de transmisión y la cooperación regulatoria solamente pueden ser efectivas si los países establecen políticas energéticas apropiadas. Además es poco lógico para no decir tonto pensar que deberíamos estar desarrollando un biocombustible particular cuando eso podría significar que precisamente estamos reemplazando un problema por otro.

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243

FORMULACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTION AMBIENTAL PARA LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SEDE CARTAGENA

CARLOS E. MARTELO PACHECO

DIRECTOR: LUÍS FERNANDO SÁNCHEZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA, AÑO 2008 Este proyecto se basa en la formulación de un Sistema de Gestión Ambiental la cual es formulado por las Normas Técnicas Colombianas NTC-ISO 14001 como respuesta a la problemática ambiental, que busca fundamentalmente la mejora continua de su desempeño ambiental, un compromiso ejemplar con la protección y preservación del ambiente y responsabilidad social con su entorno. Es en razón a esto que la Universidad de San Buenaventura, en temas ambientales, no sólo debe actuar en un marco de sostenibilidad sino que debe hacerlo evidente y formalmente. Para la formulación del Sistema de Gestión Ambiental de la Institución se hizo necesaria la identificación y diagnóstico de impacto ambiental de las actividades, realizadas con el fin de identificar y proponer el control de aquellas operaciones y actividades que generan impactos significativos sobre el ambiente y la comunidad. En base al estudio anterior se procedió a la formulación del Sistema de Gestión Ambiental cimentada en políticas, metas y objetivos, teniendo como soportes 6 programas básicos para el control ambiental de las actividades realizadas en la Universidad de San Buenaventura para el control, prevención y mitigación.

ABSTRACT

This project is based on the formulation of an Environmental Management System which is formulated by the Colombian Technical Standard NTC -ISO 14001 in response to environmental problems, which seeks primarily to the continuous improvement of its environmental performance, exemplary commitment to the protection and preservation of the environment and social responsibility with its environment. It is because of this that the University of San Buenaventura, on environmental issues, not only to act in a sustainable but must do so clearly and formally. For the formulation of Environmental Management System Institution became necessary identification and diagnosis of environmental impact of the activities carried out in order to identify and propose the control of those operations and activities that generate significant impacts on the environment and the community . Based on the previous study proceeded to the formulation of Environmental Management System built on policies , goals and objectives , with the supports 6 core programs for environmental monitoring of activities at the University of San Buenaventura for the control , prevention and mitigation . Palabras claves: Gestión ambiental, sostenibilidad, impacto ambiental.

INTRODUCCIÓN

Las Universidades desarrollan acciones ambientales en sus tres ámbitos de actuación: docencia, investigación y gestión. En este proyecto se reflexiona sobre las debilidades y fortalezas de estas acciones así como se presentan las estrategias adoptadas por la universidad para desarrollar su actividad dentro de un marco de ambientalización integral. Estas características hacen de la actividad universitaria una tarea compleja. En cualquier otra institución, la ambientalización pasa por la adecuación de la gestión a las pautas ambientales adecuadas, sin embargo, en el marco universitario, cuando se pretende formar en la excelencia a profesionales y liderar la investigación, formar nuevas personas

244

y producir nuevos conocimientos (docencia e investigación), hace que sus actuaciones sean críticas y con efectos multiplicativos en la sociedad.

METODOS Y MATERIALES USADOS

La investigación desarrollada fue aplicada, con enfoque cualitativo y diseño no experimental. Para llevar a cabo esta investigación se realizó el estudio de aquellas actividades y operaciones que tienen un impacto ambiental en la Universidad de San Buenaventura, principalmente se tuvo un recorrido por las instalaciones de la Universidad para observar e identificar las actividades realizadas, también se indago al personal de planta física acerca del manejo de los residuos producidos en la Institución, se registró material fotográfico de dichas actividades y posterior mente se procedió a hacer un diagnóstico con la ayuda de una matriz causa – efecto. Además se efectuaron entrevistas al personal de mantenimiento de la planta física y visitas al campo para tomar fotografías.

RESULTADOS Con la realización de la matriz causa – efecto se concluyó que los residuos no peligrosos no son clasificados adecuadamente como lo estipula Norma internacional OMS 4153 del 26 mayo del 1993, el sitio de disposición de ellos no es el más adecuado. El manejo hecho a los residuos peligroso está a cargo de la empresa de Desarrollos Sanitarios Ambientales (DESA S.A. ESP), el manejo hecho a los residuos generados por la poda de zonas verdes y la tala de árboles es muy bien aprovechada para la fabricación de abonos orgánicos generando así la reutilización de alguna parte de este material, los cuerpos de agua existentes en la Universidad han sido objeto de múltiples estudios logrando con esto el manejo adecuado para su conservación, cuidado y concientización de la importancia que representa para el ecosistema de la Institución.

CONCLUSIONES

Se logró hacer la identificación y descripción de cada una de las actividades relacionadas con lo ambiental que se desarrollan en la Universidad, estableciendo cada uno de los procedimientos para su realización. Con la realización de la matriz causa – efecto fueron evaluados los impactos ambientales producidos por dichas actividades llegando a lo siguiente: Los residuos sólidos no peligrosos no son clasificados en canecas que logren diferenciar los plásticos, papel, vidrio, materiales orgánicos entre otros, las actividades de reciclaje no son continuas y se llevan a cabo muy esporádicamente sin hacer una clasificación completa de los residuos, las características del Sistema de Gestión Ambiental se establecieron mediante la Norma Técnica Colombiana NTC – ISO 14001 de 2004, sirviendo de apoyo para la elaboración de cada uno de los componentes del sistema en su fase de elaboración de programas para el logro de las metas y objetivo.

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RECOMENDACIONES

Implementación del Sistema de Gestión Ambiental propuesto y así facilitar la planificación, control, seguimiento, acciones correctivas y preventivas, actividades de auditorías y revisión, para asegurarse de que la política se cumple y que el sistema de gestión ambiental sigue siendo apropiado y tener capacidad de adaptación a circunstancias cambiantes. Divulgar los resultados obtenidos una vez implementado el Sistema de Gestión Ambiental en un periodo no menor a cuatro meses. Diseño y Construcción del sitio de almacenamiento de los residuos sólidos teniendo en cuenta las especificaciones dadas para este tipo de edificaciones. Puesta en funcionamiento de la planta de tratamiento aguas de la Universidad para el manejo de material orgánico y la construcción de otra para material químico.

REFERENCIAS ÁLVAREZ GARCIA, José Emilio, El proceso de investigación para un ante proyecto. CANTER, Larry, Manual de evaluación de impactos ambientales. Técnicas para la evaluación de los estudios de impacto. Editorial McGraw Hill 2a Edición. 2a Ed. 835p. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS. Normas técnicas colombianas NTC–ISO 14001. Sistema de Gestión Ambiental (Primera Actualización) KIELY, Gerard, Ingeniería Ambiental “Fundamento, entorno, tecnologías y sistema de gestión. Editorial McGraw Hill, Tomo I, Tomo II, Tomo III, 2575P DURAN DE LA FUENTE, Hernán. Gestión ambientalmente adecuada de residuos sólidos. Un enfoque de política integral. 425p. Ministerio del Medio Ambiente y Consejo Nacional Ambiental. Metodología de Evaluación Ambientales, Santa fe Bogota D.C. 24 al 28 de Junio de 1996. 125p CONESA, FERNADEZ, Vicente. Guía metodologica la evaluación del impacto ambiental. Mundi Prensa, 1997. 252p HARRINSON, Lee Manual de Auditoria, Medio Ambientales, Higiene y Seguridad. Ed. McGraw Hill. 676p FIELD, Barry y AZQUETA OYARZUN, Diego, Economía y Medio Ambiente. Ed. McGraw Hill. 825p PEACH, Robert. Manual de ISO14000. Editorial McGraw Hill. 2a Ed, 123p. Sánchez R. Luís Fernando, 2003. Instituto de Estudios Ambientales, Informes años 1999. 2003. Archivo Arroyo de Matute, oficina.

246

OPTMIZACIÓN DE LA REFINERÍA DE CRUDO TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA TELBA S.A.

CRISTIAN DAVID INFANTE RUBIO Y OSCAR DAVID INFANTE RUBIO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2008

Este proyecto se enfatiza en la optimización de los sistemas energéticos, operacionales y económicos de la refinería de petróleo TELBA S.A. está encaminada al análisis de las variables operacionales, temperatura, presión y composición del crudo, en los diferentes sistemas de tratamiento para la destilación atmosférica del petróleo. Los objetivos del proyecto se enmarcan en el análisis económico y técnico del sistema actual de refinación, la búsqueda de alternativas de optimización del tren de enfriamiento, precalentamiento, horno, y deshidratación, el análisis económico de las alternativas por medio de indicadores económicos (TIR, VAN), análisis técnico por medio del consumos de gas natural, rendimiento operativo, ganancia térmica del crudo y la flexibilidad del sistema, permitiendo escoger la alternativa de optimización de los sistemas según su factibilidad técnica y económica. La caracterización de las mezclas de crudo y agua se realizó en relación, 0%, 0,25%, 0,5%, siendo este último el valor de operación de la refinería para realizar la destilación del crudo, los componentes se caracterizan por medio del NPB (normal boiling point), obteniendo una mezcla de más de 16 componentes, de los cuales se obtiene nafta, queroseno, diésel, gasóleo, y crudos reducidos.

ABSTRACT

This project emphasizes the optimization of energy systems, operational and economic TELBA SA oil refinery is directed to the analysis of operational variables, temperature, pressure and composition of crude oil in the different treatment systems for oil atmospheric distillation. The project's objectives are part of the economic and technical analysis of the current refining, finding ways to optimize cooling train, preheat oven, and dehydration, the economic analysis of alternatives through economic indicators (IRR, VAN), technical analysis through the consumption of natural gas, operating performance, oil heat gain and system flexibility, allowing you to choose the alternative of optimizing systems by technical and economic feasibility. Characterization of oil and water mixtures in connection performed, 0%, 0.25%, 0.5 %, the latter value refinery operation for the distillation of crude oil, the components are characterized by NPB (normal boiling point ), obtaining a mixture of more than 16 components, which is derived naphtha, kerosene, diesel, gas oil and reduced crudes. Palabras claves: optimización, refinería, crudo.

INTRODUCCIÓN La optimización de la refinería de crudo TELBA S.A., tiene como principio mejorar la producción de combustibles tipo bunker, disminuir los problemas operacionales y aumentar la productividad de la compañía, la importancia de este proyecto radica en la implementación de sistemas operacionales eficientes, la búsqueda de soluciones a los problemas que presenta la planta y el mejor esquema para el mejor aprovechamiento de los recursos. Los antecedentes teóricos muestran la importancia del análisis de los costos energéticos en la refinerías, el monitoreo de los sistemas energéticos y la importancia de la implementación de sistemas de deshidratación que permita la producción continua de la refinería.

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Con este estudio se desea la búsqueda de la alternativa de optimización de la refinería de crudo TELBA S.A. El alcance del proyecto se enmarca en la búsqueda del mejor esquema operacional, análisis del sistema dinámico, permitiendo conocer los requerimientos de diseño de la planta para aumentar la producción de 2000 a 4000 barriles/día, eliminar los problemas operacionales además el proyecto no pretende desarrollar el diseño de los equipos o componente requeridos para la optimización de los sistemas de la refinería. El tipo de investigación adoptado fue explicativa, ya que se realizó la manipulación de variables de los sistemas para determinar las mejores alternativas, y se usó un enfoque mixto que fortaleció los datos operacionales arrojados por la refinería con los valores de diseño planteados por los estudios sobre sistemas de destilación, permitiendo aplicar sistemas de análisis estandarizados como las normas ASTM D-86, ASTM D 446, y ASTM D 1298.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación trabajada es explicativa, con enfoque mixto y diseño experimental. Para llevar a cabo este proyecto se realizaron modelos de simulación elaborador por la herramienta HYSYS, permitiendo el análisis dinámico de las alternativas, propiedades termodinámicas de las mezclas, equilibrio liquido-vapor y caracterización de las corrientes de alimentación y productos, es decir, los datos son obtenidos por medio del oil manager que suministra el programa de simulación HYSYS, lo cual los resultados del proyecto se fundamenta en los análisis termodinámicos de las mezclas por medio de la ecuación cúbica de estado peng - robinson, análisis de destilación bajo norma ASTM D-86, Balance energético por medio del coeficiente de transferencia de calor y la temperatura media logarítmica, la deshidratación del crudo por medio de la curva de destilación y el esquema de separación flash en mezclas de equilibrio líquido-vapor.

RESULTADOS Se observa que las dos alternativas estudiadas cumplen con los principios establecidos para la optimización de la planta, en estas se equilibran los flujos másicos para un mejor aprovechamiento de la energía, además los sistemas que compiten en el esquema 1 se separan buscando que establezcan un relación mutual y el aumento de la ganancia térmica del sistema, se habrá de reflejar en un ahorro de recursos (gas natural) y un aumento de carga por la eliminación de restricciones, de igual forma la flexibilidad del sistema aumenta al permitir establecer los flujos de carga por cada uno de los trenes, lo cual dependiendo de la operación, permitirá una mejor eficiencia energética. El consumo de gas promedio de la refinería es de 300 M3/h para procesar una carga de 2000 B/día, a costo 2008 (505 pesos M3). Tomando como referencia 650ºF en la temperatura de salida del horno, procedemos a calcular el % de ahorro de gas natural para cada uno de los esquemas.

CONCLUSIONES

La desviación porcentual de la variable temperatura de la carga es inferior al 3% en promedio, por lo cual se puede garantizar que la caracterización de la corriente de carga (crudo de alimentación a la planta) se reproduce fielmente en el simulador, mediante la

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herramienta Oil Manager. Además, la Caracterización de corrientes de producción (Nafta, Kero, Diesel, Gao y Fondos) corrientes de apoyo (líneas de agua cruda de enfriamiento) desarrollada en el proyecto, reproducen fielmente las condiciones de operación de la refinería. El control de flujo en cada uno de los trenes es la variable primordial, que permite al sistema trabajar conforme a los esquemas operacionales predichos. El mezclado de la corriente de producción caliente de Gao (230ºF) con la corriente fría de diesel, asegura que el envío de esta producción a tanque se realizara de forma segura. Debido a que las corrientes de producción de Gao y Fondo no superan los 300ºF antes de llegar a los enfriadores no ofrecen una gran perspectiva de aprovechamiento energético para el sistema. El separador flash agua-crudo, debe ubicarse a partir de la zona de diesel, incluyendo gasoleo y fondo, mediante un cabezal común que permita el manejo efectivo de la operación tanto en arrancada, planta estable y apagada de planta.

RECOMENDACIONES Para Aumentar la carga a la planta de 2000 Barriles días a 4000 Barriles día es necesario adquirir un nuevo horno cuya capacidad estimada sea de 40 millones de BTU/H. Para completar el sistema de deshidratación es recomendable adquirir una centrífuga tricanter fuera de línea (recepción de materia prima) que separe el crudo del agua y el lodo, asegurando una carga a la planta con un contenido de agua inferior al 2%. Por otra parte el proyecto aporta a los estudiantes de la Universidad de San Buenaventura Cartagena, un punto de apoyo para futuras investigaciones en el campo de destilación del petróleo, esencialmente en sistemas energéticos, aplicación de modelos dinámicos de simulación, el análisis de muestras por métodos estándar, el análisis de deshidratación de crudos y los parámetros de producción de combustibles líquidos.

REFERENCIAS

Archivo recopilatorio 2007 (historial de Presión T-200, Carta Operacional, Recorridos de Patio). Biblia Operacional TELBA S.A. Dpto de Calidad, Edición 1ª, Noviembre 2006 Corridas de Pruebas TELBA S.A. Dpto de Calidad, Edición 1ª, Noviembre 2006 David M. Himmelblau Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química, Prentice Hall, 6º Edición, 1997. -Guzmán C., Ramos L.R., Morataya C., Layrisse I. Críterios para el Diseño Conceptual de Procesos de Deshidratación/desalación Electrostática. Revista Visión Tecnológica Vol. Nº 3, 35-43 (1996). Holman, TRANSFERENCIA DE CALOR, novena edición, (primera en español), editorial CECSA Información Técnico Operativa TELBA S.A. Dpto de Calidad, Edición 1ª, Noviembre 2006

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Instructor Leonardo Latorre Chacon Memorias “Curso Intercambiadores de calor, BARRANCABERMEJA 3 al 5 de febrero de 1994.” J. M. Smith, H.C. Van Ness & M.M. Abbott Introduccion a la Termodinámica en Ingeniería Química, 5ºEdición McGraw- Hill, 1996 -KERN,Donald Q. "Procesos de Transferencia de Calor" Editorial Continental, S.A. de C.V.,. México.(1984) Libro de Intercambiadores e Enfriadores TELBA S.A.

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EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO MENOR DE 10 µM

(PM10) SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA URBANA DE LA CIUDAD DE CARTAGENA BOLÍVAR

LUIS FELIPE FIERRO PÉREZ, CINDY ANNE FORTUNE JAY, AMADO LÓPEZ ECHENIQUE,

CAROLINA LUCIA SUÁREZ MILANES DIRECTOR: ILDEFONSO CASTRO ANGULO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2008

Este estudio se ha realizado con el fin de cuantificar y evaluar la concentración de material particulado menor de 10 micrómetros suspendido en la zona urbana de la ciudad de Cartagena Bolívar. El presente proyecto se llevó a cabo bajo la supervisión de CARDIQUE (Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique), y por lo tanto su desarrollo y confiabilidad está basado en las normas establecidas por el Ministerio de Medio Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial MAVDT y en su representación, el protocolo para la vigilancia y calidad del aire establecido por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM.

ABSTRACT

This study was conducted in order to quantify and evaluate the concentration of particulate matter

less than 10 microns suspended in the urban area of the city of Cartagena Bolivar. This project was

carried out under the supervision of CARDIQUE (Regional Autonomous Corporation Canal Dam),

and therefore its development and reliability is based on the standards set by the Ministry of

Environment, Housing and Territorial Development MAVDT and its representation, the protocol for

monitoring and air quality established by the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental

Studies IDEAM.

Palabras claves: material particulado, CARDIQUE, MAVDT, IDEAM.

INTRODUCCIÓN La contaminación ambiental, y más aún la contaminación atmosférica o del aire está aumentando considerablemente y en mayor proporción en aquellas ciudades altamente industrializadas como la ciudad de Cartagena, en la que a diario, sus vehículos e industria generan emisiones que tienen efectos adversos en la salud del hombre causando constricción en el pecho, cáncer bronquial, cáncer en las membranas del pecho y el abdomen, y en las plantas dañan la estructura general de las hojas ya que estas contienen los mecanismos de construcción de toda la planta. Debido al desarrollo tecnológico que han tenido los sectores industriales para el mejoramiento de sus procesos, el aporte de la industria en la Ciudad de Cartagena a la contaminación atmosférica, se concentra principalmente en emisiones de Material particulado, Dióxido de azufre (SO2), Óxidos de nitrógeno (NOx), olores ofensivos y ruido, provenientes principalmente de procesos de combustión, trituración, fundición, manejo de materiales, plantas procesadoras de alimentos, etc. Por otra parte el Parque automotor y el avance eficiente de los medios de transporte que facilitan no solo el desarrollo de la ciudad sino de la región y el país; han experimentado

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un crecimiento significativo en los últimos años con un nivel de obsolescencia importante, lo que conlleva a un aumento en la congestión vehicular, incremento en la concentración de gases en el aire como material particulado, óxidos de nitrógeno (NOx), Monóxido de carbono, Dióxido de carbono, oxidantes fotoquímicos (O3), debido principalmente al considerable tránsito de vehículos con motores de combustión interna, que utilizan combustibles como gasolina y ACPM que es fuente principal de formación de estos compuestos; y ruido, extremando condiciones de contaminación y estrés en algunas áreas de la ciudad. A pesar de que existen leyes que controlan y regulan la emisión de contaminantes atmosféricos como el Decreto 0601 de Abril de 2006 establecido por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial en conjunto con el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), aun no es suficiente, y es por eso que con el presente proyecto se pretende caracterizar de manera cualitativa y cuantitativa los niveles de contaminación del material particulado menor de 10 micrómetros.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se hizo una investigación longitudinal, con enfoque mixto y diseño experimental. Para el desarrollo de esta investigación se establecieron dos puntos de monitoreo, el primero ubicado en el SENA Industrial en el lugar conocido como los Cuatro Vientos, y el segundo en las instalaciones de CARDIQUE sector el Bosque, la elección de dichos puntos se basó en lo establecido por la Organización Mundial de la Salud OMS. En cuanto la frecuencia del muestreo, las mediciones se realizaron cada tres días durante 24 horas en un mes completo de monitoreo tal como lo sugiere la OMS y lo establece el protocolo del IDEAM. Las muestras se recogieron empleando un muestreador de alto volumen High-Vol Wedding & Associates, con números de serie 0940962113U, 0940962114U. Puesto que la concentración de partículas en la atmósfera depende de las condiciones meteorológicas del momento como son la precipitación, velocidad y dirección del viento, los datos climatológicos fueron proporcionados por el IDEAM durante todo el mes de muestreo comprendido entre el 26 de septiembre y el 26 de octubre.

RESULTADOS Los resultados mostraron que el nivel de concentración de PM10 en los dos puntos de monitoreo no superaron la norma establecida por el MAVDT en su resolución 601 de 2006 para un tiempo de exposición diaria de 24 horas cuyo nivel máximo permitido es de 150 µg/m3. Las concentraciones máximas obtenidas en los dos puntos de muestreo son en el CARDIQUE 81 µg/m3 y SENA 61 µg/m3. Debido a que el mes de septiembre y octubre (periodo de muestreo) fueron meses muy lluviosos, la atmósfera generalmente permaneció lavada, y por lo tanto la sedimentación del material particulado era constante e inevitable y por lo tanto se cree y se recomienda para posteriores estudios realizar el monitoreo en periodos de tiempo secos, en los cuales podría observarse claramente el problema de contaminación de nuestra ciudad. Los resultados obtenidos fueron procesados, analizados y discutidos según consideraciones técnicas en cuento a los objetivos propuestos en el estudio.

CONCLUSIONES

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Se concluyó que la concentración de material particulado menor de 10 micras (PM10) suspendido en la zona urbana de la ciudad de Cartagena no supero los límites permisibles establecidos por el Ministerio de Medio Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial en su resolución 601 de Abril de 2006 que establece un tope de 150 µg/m3 para un tiempo de exposición diaria de 24 horas. Los niveles bajos de concentración en ambas estaciones de monitoreo se deben principalmente a que el muestreo se realizó en épocas de mucha lluvia en la ciudad, que trae como consecuencia el lavado de la atmósfera y por lo tanto el arrastre y sedimentación del material particulado menor de 10 micras PM10. La concentración en CARDIQUE registró un mayor valor para las mismas condiciones que en el SENA, debido a que en el sector del bosque, donde se encuentra localizada dicha estación, el flujo de tráfico pesado (tractomulas) es bastante alto, cosa contraria al sector los cuatro vientos donde el flujo vehicular es el transporte público (buses, busetas, etc.), vehículos particulares y motocicletas. De los combustibles para motor, el Diesel es el que produce mayor cantidad de material particulado en comparación con la gasolina y el gas natural, y este es el utilizado en transporte pesado, por lo tanto, se puede concluir que en dicho sector, el material particulado en suspensión es relativamente mayor. La disminución de la temperatura provoca la condensación y por lo tanto la precipitación ocasionando el lavado de la atmósfera y por consiguiente la disminución en el nivel de concentración de PM10 en la ciudad. A su vez esta inestabilidad climática produce un aumento en la velocidad de los vientos que como consecuencia ayuda a aumentar la dispersión de las partículas aportando también a la disminución gradual de la contaminación tal y como lo confirman los resultados.

RECOMENDACIONES Teniendo en cuenta la eficiencia de los filtros de papel de celulosa comparada con la eficiencia de los filtros de microfibra de cuarzo es recomendable emplear estos últimos debido a que estos absorben menos humedad, de tal manera que al llevar a cabo el proceso de tarado de los filtros se obtienen datos más exactos y con una mínima variación. Además de lo antes mencionado es de vital importancia realizar este mismo proyecto en épocas secas del año, con el fin de demostrar la variación de las concentraciones del material particulado menor de 10 micrómetros, PM10, durante las épocas de lluvia y las épocas secas como es el caso de los meses de Diciembre, Enero, Febrero y parte de Marzo durante los cuales no se presenta precipitaciones. Por último se recomiendo realizar este estudio periódicamente.

REFERENCIAS

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Ronco A., Muller A, P. and others. The influence of industrial traffic and domestic emissions in the air quality of La Plata (Argentina) and Leipzig (Alemania) and the potential risk associated to respiratory diseases and allergies. Braziliam Petroleum and Gas Institute –IBP. 2001 Schenelle-Kreis, Jurgen; Geberfug, Istvan; Welzl, Gerhard; Jaesnsah, Thomas and Kettup, Antoniusl. Ocurrence of particle-associated polycyclic aromatic compounds in ambient air of the city of Munich. Atmospheric Environment 35 Suplement No. 1: S71-S81, 2001.

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SIMULACION POR MEDIO DEL PROGRAMA DE HYSYS DE LA SEPARACION DE UNA MEZCLA PROPANO-PROPILENO EN UN TREN DE

DESTILACION DEETANIZADORA-SPLITTER TIPO HEAT PUMP EN LA EMPRESA POLIPROPILENO DEL CARIBE S.A.

VICTORIA EUGENIA HERNANDEZ PAREJA Y YURI DEL CARMEN MERCADO PEREIRA

DIRECTOR: RODNEY CARDONA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2008 Propilco S.A. con su nueva planta desea desarrollar un nuevo proceso de separación de propano propileno por destilación que incluye una columna deetanizadora y un splitter tipo heat pump, que tendrá como finalidad convertir propileno grado refinería en grado polímero, proveniente de líneas de ECOPETROL. Este proceso es simulado en un programa llamado Hysys, basándonos en el proceso de destilación, usando como paquete termodinámico Peng Robinson que es el más adecuado en estos casos. En esta simulación se muestra cada una de las corrientes y diferentes equipos que intervienen en el proceso de separación, con sus respectivas especificaciones, tales como; temperatura, flujo, presión, composición, etc..., de tal forma que se pueda verificar, controlar y modificar las variables de operación, para observar su comportamiento y su efecto sobre la calidad de cada una de las corrientes de tope y fondo (composición de Propileno / Propano).

ABSTRACT

Propilco SA with its new plant wants to develop a new process for separating propylene from

propane distillation column including deethanizing and splitter, heat pump, which will aim to convert

refinery grade propylene polymer grade, from Ecopetrol lines. This process is simulated in a

program called Hysys, based on the distillation process, using as Peng Robinson thermodynamic

package which is the most suitable in these cases. In this simulation shows each of the streams

and various equipment involved in the separation process, with their respective specifications, such

as, temperature, flow, pressure, composition, etc. ..., so that it can be verified, control and modify

the operating variables to observe their behavior and its effect on the quality of each of the top and

bottom currents (composition of Propylene / Propane).

Palabras claves: propileno, propano, destilación, splitter tipo heat pump.

INTRODUCCIÓN La empresa PROPILCO S.A con el fin de solucionar los problemas de los elevados costos de importación, riesgo en el aprovisionamiento y futura escasez de su principal materia prima, decidió instalar un tren de destilación Deethanizadora y Splitter (Propileno/Propano) tipo heat pump que tendría como fin procesar el propileno grado refinería proveniente de ECOPETROL obteniendo propileno grado polímero apto para ser utilizado como materia prima para las plantas productoras de polipropileno existentes en PROPILCO; con esto, se estaría dejando de importar parte de la materia prima (propileno) comprada en el exterior. Debido a las posibles variaciones que puede presentar la corriente de alimento proveniente de ECOPETROL, surge la principal razón que lleva a la realización de este proyecto en simular, los diferentes efectos que estas fluctuaciones pueden presentar en el proceso. El tipo de investigación que se desarrolla en la simulación de un proceso de destilación multicomponente, es descriptivo ya que busca especificar propiedades, características y rasgos importantes de cualquier fenómeno que

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se analice, con un enfoque cuantitativo y un diseño experimental porque consiste en la manipulación de una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o acontecimiento en particular.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada es descriptiva, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Esta simulación se realiza en estado estable, donde se manipularon las variables como: ubicación del plato de alimentación (118, 103 o 88), reflujo (caliente y/o frío), presión en el Splitter. Para el procesamiento de la información se tuvo en cuenta todo lo que se ha investigado en materia del proceso que se desarrolla en PROPILCO S.A. y la problemática que ha llevado a la empresa al desarrollo de una nueva planta. Para la solución del mismo, este procesamiento de información llevó a la operacionalización del programa simulador (Hysis) que permite establecer los cambios que tiene una variable dependiente con respecto a la manipulación de variables independientes.

RESULTADOS De acuerdo con los resultados obtenidos se generan las recomendaciones sobre cómo operar el Splitter obteniéndose los mejores desempeños desde el punto de vista de composición, consumo de energía (mejores costos de operación) y estrategia de control del Splitter ya que una pequeña desviación de punto óptimo de operación en cualquier variable, afecta a toda la unidad. Estas corridas en la simulación con los cambios realizados a cada una de las variables, nos muestran gráficas de comportamiento que permiten selecciones el punto óptimo de operación para cada una de ellas.

CONCLUSIONES

Debido a que la corriente proveniente de las refinerías puede fluctuar en composición (la cual afecta la selección del plato de alimento), a los cambios en las condiciones de operación manipuladas por el personal de producción de Propilco S.A. como la presión del Splitter, los reflujos, etc., con la simulación del tren de destilación (Splitter) se generaron las recomendaciones a tener en cuenta en la operación de la planta para garantizar la calidad del producto y los costos óptimos de operación. Basado en los resultados obtenidos en la comparación de la operación de una columna convencional vs. una tipo Heat Pump, se concluye que para el proceso de destilación Propano-Propileno se hace más efectiva con una columna tipo heat pump que con una convencional por razones de costos operativos y simplicidad de los equipos. Basados en los resultados de la simulación se determinó que el plato óptimo de alimento es el 118 cuando la composición de propileno proveniente de las refinerías es del 65% molar, lo cual concuerda totalmente con el diseño de la planta que tiene contemplado el plato de

alimento 118.

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RECOMENDACIONES De la destilación se observa una alta variación de las composiciones en cada una de las etapas (platos) con pequeños cambios en la presión, por lo anterior se le recomienda a Propilco S.A. mantener en estricto control la presión de operación de la columna en 10,2 bar g. Se recomienda a Propilco S.A. instalar un Analizador en línea sobre la línea común de propileno de alimento al Splitter (aguas abajo del punto de unión fondo deetanizadora y off spec) con esto el personal de producción tendrá una herramienta para seleccionar el plato de alimento más adecuado de acuerdo con las condiciones de operación de la planta. Se recomienda a Propilco S.A. ajustar los reflujos de acuerdo con los balances de materia y energía, lo cual lo llevara a obtener los menores costos operativos en el consumo de energía del compresor (K-0948), esto acompañado de un estricto control de la presión de operación del Splitter.

REFERENCIAS

Carlos A. Smith ; Armando B. Corripio, Control Automático De Procesos (Teoría Y Práctica). David M Himmelblau, Principios Básicos Y Cálculos En Ingeniería Química. E. J. Henley ; J. D. Seader, Operaciones De Separación Por Etapas De Equilibrio En Ingeniería Química. Eloísa Rus Martínez; Pedro J. Martínez De La Cuesta (Pearson Educación), Operaciones de separación en ingeniería química. Luz Amparo Palacio, Heberto Tapias, Carlos Saldarriaga (Editorial universidad de Antioquia), Métodos y algoritmos de diseño en ingeniería química. O. LEVENSPIEL, Flujo De Fluidos E Intercambio De Calor. Warren L. McCabe ; Julian C. Smith ; Peter Harriott, Operaciones unitarias en ingeniería química. Chuang, K. T.; Everatt, A. E. Gas liquid contacting apparatus. U.S. Patent 4,504,426, 12 March 1985. Bruckert, W. Vapor liquid contacting system and method. U.S. Patent 3,410,540, 12 November 1968. Sauter, J. R.; Hauser, R. P.; Harris, J. Fractionation trays. U.S. Patent 5,618,473, 8 April 1997. Yeoman, N.; Griffith, V. E.; Hsieh, C.-L. Vapor liquid contact tray and downcomer assembly and method of employing same. U.S. Patent 5,480,595, 2 January 1996. Binkley, M. J.; Thorngren, J. T.; Bonilla, J. A.; Gage, G. W. Downcomer-tray assembly and method. U.S. Patent 4,956,127, 11 September 1990. Sloley, A. W.; Golden, S. W.; Martin, G. R. Why towers do not work. AIChE Spring National Meeting, 19-23 March 1995, Houston.

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ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DE JET Y ACPM PARA LA MEJORAS QUE PERMITAN LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS DE HIDROCARBUROS EN ECOPETROL REFINERÍA DE

CARTAGENA

MARIO ALBERTO JIMÉNEZ MARRUGO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009 El propósito de la presente investigación consistió en la recuperación de los volúmenes hidrocarburos contenidos en los filtros de arena, sal y arcilla de los sistemas de tratamiento de ACPM y JET, de la planta de tratamiento de productos (TTO) de la empresa colombiana de petróleos ECOPETROL, refinería de Cartagena. Metodológicamente el presente trabajo es abordado desde un enfoque como una investigación exploratoria con elementos descriptivos y explicativos que pretenden responder a las causas de los eventos que generan el problema objeto de investigación. Con los datos obtenidos de las dimensiones y estructuras internas de los filtros y propiedades granulares de ellos, se obtuvo un volumen anual posible a recuperar de 1232 barriles para el sistema de ACPM y 2247 barriles para el sistema de JET. Desde el punto de vista financiero, se puedo calcular un monto de recuperación económica representante a los volúmenes recuperados de US $140864.71 anuales sin ser necesaria una inversión inicial.

ABSTRACT

The purpose of this research was the recovery of hydrocarbon volumes contained in the filters of sand, salt and clay treatment systems of diesel and JET, the treatment plant products (TTO) of the Colombian Petroleum Company Ecopetrol, Cartagena refinery. Methodologically this study is approached from a standpoint as an exploratory research with descriptive and explanatory elements designed to respond to the causes of the events that generate the problem under investigation. With the data obtained from the dimensions and internal structures of the filters and granular properties of them, we obtained an annual volume of 1232 possible to recover the system barrels and 2247 barrels of diesel fuel for the JET system. From the financial point of view, is I can calculate an economic recovery amount recovered volumes representative of U.S. $ 140,864.71 per year without being required initial investment. Palabras claves: Planta de tratamiento (TTO), Aceite combustible para motor (ACPM), Slop, JET, filtros.

INTRODUCCIÓN La transformación y máximo aprovechamiento de los productos finales en un proceso productivo marcan hoy por hoy una pauta muy importante si se busca en todo momento la economía y maximizar las ganancias del negocio para hacerlo así más rentable y competitivo en el mercado, en términos administrativos, equivaldría a decir: “en las pequeñas economías están las grandes empresas”. Es por eso que actualmente muchas empresas se encuentran en revisión y reformulación de procesos y procedimientos enfocados a la minimización de pérdidas y maximización de las utilidades. La empresa colombiana de petróleos ECOPETROL, refinería de Cartagena, la cual cuenta con una capacidad de transformación de materia prima de 80000 BPDO, de los cuales 29100 BPDO llegan a la planta de tratamiento de productos (TTO) como ACPM y 10000BPDO

258

como JET, lo que representa un 36,4% y un 12,5% de la producción, respectivamente, ha decidido enfocarse sobre los procesos y procedimientos realizados sobre estos productos, siendo ellos los de mayor demanda en el mercado, con el fin de determinar posibles causas o motivos de pérdidas de volúmenes de estos tipos de hidrocarburos procesados; lo anterior indica que estamos frente a una investigación de tipo exploratoria que pretende responder o dar soluciones a dichas causas que generan el problema objeto de investigación. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El presente proyecto evaluó las variables técnicas, operativas, administrativas que se correlacionaron y permitieron generar recomendaciones para optimizar procedimientos de cese de actividades de servicio de filtros en la plata de tratamiento (TTO) ECOPETROL refinería de Cartagena; con lo cual se logró obtener una disminución en la generación de residuos de hidrocarburos (SLOP); todo esto apoyado en registros, análisis, descripción, interpretación de los procesos realizados en la planta. De lo anteriormente descrito, este trabajo se pode considerar como una investigación exploratoria con elementos descriptivos y explicativos que pretenden responder a las causas de los eventos que generaron el problema objeto de investigación, ya que se conformaron recomendaciones sustentadas técnicas y operativamente para la recuperación del SLOP generado; se realizó con un enfoque cuantitativo enfocado en la estimación de la perdida volumétrica y económica. RESULTADOS Analizados las baterías de filtros del sistema de ACPM, se ideo la alternativa de inyección de agua por la parte inferior de los filtros, esto aprovechando las propiedades de inmiscibilidad de los hidrocarburos con el agua, lo anterior lleva a la evaluación de la viabilidad técnica; por otra parte, para el sistema de JET, que no posee la facilidad de tubería de entrada de agua, se evalúa la viabilidad técnica de facilidades de tuberías que permitan enviar el volumen de jet contenido en el filtro sujeto a mantenimiento hacia la línea de proceso de ACPM.

CONCLUSIONES

Este proyecto permitió la identificación de procedimientos y actividades realizadas que generan índices representativos de hidrocarburos residuales (SLOP) que impactan negativamente la productividad, rentabilidad, al medio ambiente y por ende la competitividad de la empresa, dado a que el volumen de estos hidrocarburos tienen una representación económica para el negocio. La determinación de las capacidades volumétricas y el volumen de hidrocarburo en los filtros hizo pensar en la viabilidad del proyecto, Lo anterior permitió la recuperación de 1232 Barriles de ACPM y 2247 Barriles de JET que representan para la empresa un lucro cesante de US $140864.71 anuales. La implementación

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de los nuevos procedimientos representan de igual manera una contribución, aunque a pequeña escala, a las políticas ambientales de la empresa, amparadas por la norma ISO 14000, que tienen como objetivo consecuente con la presente investigación la implementación de medidas para el sostenimiento del sistema de gestión ambiental. RECOMENDACIONES Para la recuperación de 1232 Barriles de ACPM y 2247 Barriles y por consiguiente su recuperación económica representada en US $ 49883.68 y US $90981.03 de ACPM y JET recuperado como ACPM respectivamente, se recomienda la ejecución de los nuevos procedimientos citados en la presente investigación. Para la contribución con las políticas ambientales, se recomienda a la empresa colombiana de petróleos, ECOPETROL, refinería de Cartagena el Análisis y evaluación de las demás unidades de proceso de la refinería para mejoras que permitan la minimización de residuos de hidrocarburos.

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DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN PARA EL SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE A LA PLANTA PILOTO DE INGENIERIA

DE ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

RODOLFO FRANCISCO BASABE GÓMEZ Y LUIS MIGUEL DE LA ROSA RIVERA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009 Esta investigación se basa en realizar un proyecto sirva como medio auxiliar de calentamiento para el colector solar; buscando aumentar la oferta de este líquido y a su vez que se reduzca la operación para contar con este equipo y se adecue el uso de estos equipos gracias a una automatización. La razón de este proyecto es suministrar agua caliente que proviene del panel con el simple hecho de abrir la válvula de suministro ubicada en planta piloto y que cuando no exista condiciones de calentamiento solar se encienda de manera automática por medio de un sistema eléctrico una fuente de calor alterna hasta que el panel regrese a su condiciones de trabajo. El sistema automático cuenta con controladores de temperaturas, resistencias y a su vez con Contactores y termopares que cumplen sus funciones de forma sincronizada y por medio de electroválvulas se permiten el paso de fluidos que contenga las temperaturas optimas permisibles que son de 40ºC y 80ºC que es donde se considera agua caliente y se maneje un lazo de control tanto de integración de los dos sistemas de calentamiento, así como de seguridad por si alguna anomalías o salida de control del sistema auxiliar.

ABSTRACT

This research is based on a project serves as an auxiliary heating for the solar collector , seeking to increase the supply of this fluid and in turn to reduce the operation to have this equipment and suits the use of this equipment through a automation . The reason for this project is to supply hot water coming from the panel by simply opening the supply valve located at the pilot plant and the absence of solar heating conditions automatically turn by a source of electrical system alternating heat until the panel returns to his working conditions. The automatic system has drivers temperature resistance and also with contactors and thermocouples perform duties synchronously and through solenoid valves allowing the passage of fluids containing the optimum temperatures permissible that are 40 ° C and 80 ° C which is where is considered hot and is handled as a control loop integration of the two heating systems, as well as security in case any anomalies or output auxiliary system control. Palabras claves: calor alterna, temperatura, resistencia, electroválvulas.

INTRODUCCIÓN Durante la revolución industrial el hombre inicio un proceso de evolución que conduce a una sociedad desde una economía agrícola tradicional hasta otra caracterizada por procesos de producción mecanizados para fabricar bienes a gran escala. Desde esta época la automatización se volvió una etapa en cada proceso industrial, que consiste en ejecutar un sistema de fabricación, diseñado con el fin de usar la capacidad de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervención humana. En el proceso de optimización de un sistema cualquiera es de vital importancia el análisis energético y la adecuación de este a las tecnologías de punta, que a su vez incluyen teorías de automatización.

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En pro de maximizar eficiencias y disminuir costos, se ha centrado la atención en la solución de la problemática energética, en el aprovechamiento de la energía solar, también para un mejor control de los procesos y eliminación hasta donde sea posible el llamado error humano, se aplica la automatización, debido a esto nuestra investigación reunió estos dos componentes que facilitaron la realización del proyecto, dicha integración para proveer de manera eficiente agua caliente a la planta piloto de ingenierías de alimentos por medio de un calentador solar y una resistencia eléctrica actuando de manera automática. El desarrollo de este proyecto tiene como finalidad reducir la cantidad de agentes químicos utilizados para la desinfección en los Laboratorios del Programa de Ingeniería de Alimentos y de esta forma mejorar la calidad del proceso de limpieza que allí se realiza. El presente trabajo se ha realizado con un lenguaje lo más sencillo posible y de ésta forma permitir no sólo a los Ingenieros sino a la comunidad en general, la comprensión del texto y porque no la utilización del mismo como apoyo para proyectos futuros. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El proyecto está encaminado en un tipo de investigación proyectiva aplicada, porque soluciono un problema práctico, mediante el diseño de un sistema de automatización para un mejor aprovechamiento de la energía solar. Se tomaron técnicas de observación, ya que a partir de ella se midieron característica del objeto de estudio como temperatura de salida del fluido, temperatura de almacenamiento, nivel de producción, eficiencia, entre otras. Presentó un enfoque cuantitativo y un diseño experimental. RESULTADOS Una vez se realizó el diagnostico de colector solar y se implementaron medidas de reparación y puesta en marcha, se procedió a realizar diferentes pruebas con el fin de verificar la eficiencia del colector solar. Las condiciones de la caja colectora se ajustaron de acuerdo a la recomendación y el ajuste hecho por los autores del proyecto del colector solar y por previas investigaciones, esto con el fin de buscar futuras comparaciones. A partir de estas pruebas se obtuvo que el agua caliente se aprecia cuando se encuentra en intervalos de temperaturas de 40 a 80ºC, y para reconocer se resaltó con color rojo algunos datos de la tabla donde se presentó esta condición. El caudal con el cual se realizó esta experiencia se considera el caudal óptimo, gracias a la información brindada por los autores del colector y se confirmó esta por medio de pruebas previas.

CONCLUSIONES

El desarrollo de este proyecto tubo como finalidad reducir la cantidad de agentes químicos utilizados para la desinfección en los Laboratorios del Programa de Ingeniería de Alimentos y de esta forma mejorar la calidad del proceso de limpieza

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que allí se realiza. El presente trabajo se ha realizado con un lenguaje lo más sencillo posible y de ésta forma permitir no sólo a los Ingenieros sino a la comunidad en general. La implementación de este sistema trae como consecuencia un ahorro monetario considerable debido a que el agua caliente permite el uso de un detergente más económico para realizar el lavado eficaz de los materiales del laboratorio y además otorga una disminución de utilización del agua al realizar estas labores. RECOMENDACIONES Ajustar el caudal de la tubería, al caudal óptimo para tener un mejor aprovechamiento de la energía calórica tanto en el colector como en el sistema auxiliar de calentamiento. Cerciorarse del flujo en los sistemas de calentamiento, ya que la ausencia del agua trae como consecuencia la no información del sensor de flujo al contactor de la resistencia y a su vez no permite el funcionamiento del sistema alterno de calentamiento. Hacer periódicamente el mantenimiento al área que rodea al colector, para permitir el acceso a este y un mejor aprovechamiento de los rayos del sol. Tener siempre en cuenta las temperaturas de operación de los controladores del sistema alterno de calentamiento, con el fin de asegurar el buen funcionamiento del mismo. Realizar el mantenimiento periódico a todo el sistema de calentamiento regularmente.

REFERENCIAS

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OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL ACEITE DE MORINGA (Moringa oleífera) UTILIZANDO EXTRACCIÓN CON SOLVENTE

TATIANA PAOLA MAZA ORTEGA Y JEYSON RAFAEL SARABIA MERCADO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009

En este proyecto se llevara a cabo la extracción con solvente y posterior caracterización del aceite de Moringa oleífera, para evaluar su aceptabilidad en el consumo humano. Los inicios de este trabajo se dieron con la indagación de las características más relevantes de la semilla, tales como contenido de aceite, condiciones de cultivo, usos, entre otras. Se hizo la caracterización físico-química y cromatográfica del aceite extraído así como el análisis bromatológico de la torta proteica. Los parámetros físico-químicos que se realizaran al aceite extraído de la semilla de M. oleífera son los siguientes: índice de acidez, índice de refracción, índice de yodo, índice de saponificación, fósforo y el contenido de fibra, nitrógeno, proteína y humedad de la torta. El aceite se conservó en estado líquido a temperatura ambiente, su color fue amarillo pálido y tuvo un olor muy parecido al de la semilla de maní.

ABSTRACT

En this project sí llevara a cabo la estafa Extracción solvente y posterior oleífera Caracterización del Aceite de Moringa, párr evaluar do aceptabilidad en el Humano CONSUMO. Los Inicios of this Trabajo sí Dieron Con La indagación de las Características Más Relevantes de la semilla, cuentos de Como Contenido De Aceite, las Condiciones de Cultivo, spin-offs, Entre Otras. Se Hizo la Caracterización físico-química y cromatográfica del Aceite Extraído ASI COMO EL Análisis bromatológico de la torta proteica. Los Lista de parámetros físico-Químicos Que se realizaran al Aceite extraído de la semilla de M. oleífera hijo los Siguientes: índice de acidez, indice de refracción, indice de yodo, Indice de saponificación, fósforo y el Contenido de fibra, Nitrógeno, protein y HUMEDAD de la torta. El Aceite sí Conservo en un Estado Líquido Temperatura ambiente, de color amarillo pálido do FUE y sin Tuvo muy olor Parecido al de la semilla de maní. Palabras claves: Aceite, extracción, hexano, Moringa oleífera, perfil de ácidos grasos, propiedades físico-químicas, refinación.

INTRODUCCIÓN

El aprovechamiento de los recursos naturales, mediante la transformación de materias primas que brinden la posibilidad de mejorar el nivel de vida, es uno de los objetivos de la humanidad. Entre estos recursos se encuentran las semillas oleaginosas, que por medio de procesamientos tecnológicos pueden ser transformadas en la industria aceitera, en aceites comestibles y aceites industriales, y con ellos otros subproductos necesarios para la vida moderna. Moringa oleífera es una integrante de ese extenso grupo conformado por las semillas oleaginosas. Ésta pertenece al género Moringaceae; es un árbol originario del norte de la India, que actualmente abunda en gran parte del trópico. Un sólo género con 14 especies conocidas, M. oleífera es el más conocido y utilizado de éstos. En Colombia se está llevando a cabo el programa de biodiésel, el cual incluye a

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varias oleaginosas que son utilizadas para la extracción de aceite destinada al consumo humano, lo que provoca que el interés se centre en la búsqueda de nuevas fuentes de aceite, así como también en un proceso de extracción y refinación efectivo para obtener el mayor porcentaje de aceite con las propiedades óptimas. El propósito de la investigación fue obtener el aceite de la semilla de Moringa oleífera utilizando la operación unitaria de lixiviación para luego caracterizarlo físico-químicamente y así evaluar la aceptabilidad de éste en el consumo humano. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Esta investigación es explicativa, ya que se dieron a conocer de manera detallada los fenómenos que originaron el problema de investigación; está dirigido a responder a las causas de los eventos, sucesos y fenómenos físicos. Para llevar a cabo este proyecto se sometió la semilla a una extracción de su aceite con solventes, luego se determinaron algunas propiedades físicas y químicas, tales como índice de yodo, índice de saponificación, índice de refracción, acidez libre, fósforo y perfil de ácidos grasos; con base en los resultados de éstos parámetros se recomendó un proceso de extracción y refinación y se estableció un diagrama de flujo del proceso de extracción y refinación. Además de lo anterior, se realizó un análisis bromatológico (fibra, nitrógeno, humedad) a la torta residual de extracción; el resultado arrojado por éste se convirtió en punto de partida para proponer el uso adecuado de la misma. El enfoque trabajado fue cuantitativo y diseño experimental. RESULTADOS Los parámetros físico-químicos del aceite extraído de la semilla de M. oleífera fueron los siguientes: índice de acidez: 0.55 %; índice de refracción: 1.4580; índice de yodo: 63.77 g I2/100 g muestra; índice de saponificación: 164.28 mg KOH/ g grasa; fósforo: 69.5 ppm. El contenido de fibra, nitrógeno, proteína y humedad de la torta resultó: 4.54%, 7.63%, 47.7% y 1.74 %, respectivamente. El contenido promedio de aceite hallado en la almendra fue del 30.62%, la proyección a la semilla arrojó un valor del 15%. El ácido graso más representativo reportado por el análisis cromatográfico fue el ácido oleico, con un porcentaje de 74.71. Aparte del ácido oleico, otros ácidos grasos se hicieron presentes, ejemplo de ello son el palmítico con un 6.86 %, araquídico 3.16 % y behénico 5.20 %. El rendimiento promedio de la torta proteínica, después de la extracción, con respecto a la semilla estuvo alrededor del 81.36% (la sumatoria del contenido promedio de aceite de la semilla con el rendimiento promedio de la torta, no fue del 100% debido a que hubo pérdida de humedad en la torta). El aceite se conservó en estado líquido a temperatura ambiente, su color fue amarillo pálido y tuvo un olor muy parecido al de la semilla de maní.

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CONCLUSIONES

De la almendra de la semilla de M. oleífera se obtuvo aceite por medio de la operación unitaria de lixiviación, la cual se aplicó mediante la extracción con solventes, el porcentaje de aceite promedio fue de 30.62. Después de analizar las propiedades físico-químicas y perfil de ácidos grasos del aceite de M. Oleífera se determinó que éste es apto para el consumo por su alto contenido de ácido oleico, de aproximadamente 74%, el cual ejerce una acción beneficiosa en los vasos sanguíneos reduciendo el riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares y hepáticas; así también, es favorable el bajo contenido de ácido palmítico, aproximadamente de 6%, que aumenta los niveles de colesterol en la sangre, por la aparición de un depósito de lípidos en la pared de las arterias que finalmente se traduce en la pérdida de su elasticidad. El perfil de ácidos grasos arrojó ácidos grasos saturados, tales como el palmítico, behénico y el araquídico, y de tipo insaturado el ácido oleico; éstos son de alto peso molecular (C16:0, C20:0, C22:0 y C18:1) y suman un total de aproximadamente 90% respecto al total, por lo tanto le proporcionan al aceite una buena estabilidad. RECOMENDACIONES Extender el cultivo de Moringa oleífera por su alto contenido de aceite y proteína. El aceite de la semilla de Moringa oleífera muestra un gran potencial para ser utilizado como fuente de ácido oleico, el cual debe ser explotado al máximo por su excelente comportamiento en la dieta. El análisis bromatológico aplicado a la torta residual de la semilla de Moringa oleífera, indica claramente que posee un alto valor nutricional (48% de proteína) por lo tanto se recomienda un estudio más amplio para formular y elaborar alimentos balanceados para consumo animal y/o consumo humano. Se recomienda diseñar, en primera instancia, una planta piloto que permita realizar el proceso de extracción y refinado sugerido en esta investigación para analizar el comportamiento de las variables y así ejecutarlo con mayor efectividad a escala industrial.

REFERENCIAS

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EVALUACIÓN TÉCNICO-AMBIENTAL DEL PROCESO DE SECADO DE PROPIONATO DE CALCIO EN C.I IDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A

CARTAGENA

RONALD CASTRO Y ERICK LOPEZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009 Este proyecto se basa en el estudio técnico-ambiental en la empresa CI Industrias Químicas Real SA, ubicada en la zona industrial de Mamonal km 2 en la ciudad de Cartagena, dedicada a la venta de productos para la industria de alimentos, panificación, cosméticos, farmacéutico, plásticos, entre otros. El problema es la constante emisión de material particulado hacia la atmósfera, principalmente durante la producción de propionato de calcio. Al realizar la visita a la empresa, se observó que para solucionar el problema era necesario encontrar la causa raíz. Razón por la cual se decidió evaluar técnica y ambientalmente, los equipos que intervienen en el proceso. De todos estos, se encontró que los cuellos de botellas son el Ciclón y el filtro de mangas. Con la evaluación técnica fue posible determinar el tamaño de partícula promedio de propionato de calcio como producto terminado y como producto húmedo. Se calculó el área de filtrado teniendo en cuenta las dimensiones y el número de bolsas. También fue posible determinar el tipo de ciclón utilizado con sus respectivas dimensiones. Con la evaluación ambiental se observó las condiciones a las cuales están expuestos los trabajadores, el impacto social y económico que causa dicha actividad comercial.

ABSTRACT

This project is based on technical and environmental study in the CI Chemical Industry Company Real SA, located in the industrial area of Mamonal km 2 in the city of Cartagena, dedicated to the sale of products for the food industry, bakery, cosmetics, pharmaceuticals, plastics, among others. The problem is the constant emission of particulate matter into the atmosphere, mainly for the production of calcium propionate. When visiting the company, noted that to solve the problem was necessary to find the root cause. Which is why it was decided to evaluate technically and environmentally, the teams involved in the process. Of these, it was found that bottlenecks are Cyclone and baghouse. With technical evaluation was possible to determine the average particle size of calcium propionate as a finished product and as wet product. Filtering area having the dimensions and the number of bags were calculated. It was also possible to determine the type of cyclone used with their respective dimensions. With the environmental assessment conditions to which workers are exposed, the social and economic impact that causes such commercial activity was observed. Palabras claves: material particulado, propianato de calcio, ciclón, filtro de mangas.

INTRODUCCIÓN

La realización de una evaluación técnica es un factor importante para la optimización de procesos en todo tipo de industria, sin importar su actividad económica, ya que con esta se pueden detectar las oportunidades de mejora, con el fin de producir a menores costos, con mayor control y brindándoles más seguridad y confianza a los clientes. Pero además, día a día cobra más importancia el cumplimiento de las regulaciones ambientales propuestas por el Gobierno y los Organismos de control. De aquí la importancia de realizar una evaluación ambiental, que establezca los lineamientos para una producción más

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“verde”. La empresa CI Industrias Químicas Real SA, se ve en la necesidad de realizar dichas evaluaciones, con el fin de ser día a día más competitivos, en un mundo que avanza velozmente y que se preocupa cada vez más por la protección y cuidado del medio ambiente. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Esta investigación es de tipo descriptiva porque mide variables o conceptos con el fin de especificar las propiedades importantes de comunidades, personas, grupos o fenómeno bajo análisis. Dentro de estas variables a medir, se encuentran el flujo de gases en la chimenea de secado del propionato de calcio, tamaño de partícula, temperaturas de operación, humedad y presiones de operación entre otras. La información recolectada se obtuvo de la base de datos de la empresa CI. Industrias Químicas Real S.A, personal técnico de la misma y docentes del Programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura. Además se consultó en libros referentes a tecnología ambiental y operaciones unitarias. El enfoque adoptado fue cuantitativo y diseño experimental. RESULTADOS Una vez realizado el estudio de los equipos que interviene en el proceso de producción de propionato de calcio, se encontró que el efecto es negativo y se clasifica como social, económico y ambiental. Social porque afecta de manera directa a las comunidades vecinas, en este caso el barrio Los Corales y El Campestre. También empresas vecinas que se han quejado, aseguran que el propionato de calcio emitido por las chimeneas del filtro, llega hasta sus instalaciones y se deposita en el suelo, causándoles labores extra de limpieza. El efecto económico se ve reflejado en la eficiencia del proceso, todo el propionato de calcio emitido hacia la atmósfera, es producto que se deja de vender y por lo tanto representa menos ingresos monetarios. El efecto ambiental es tanto visual, porque desde lejos se alcanza a ver una nube fina de color blanco que sale de las chimeneas. La única “ventaja” que tienen es que el propionato de calcio no está categorizado como sustancia peligrosa, y por lo tanto los efectos que puede causar en las plantas, animales o seres humanos es mínimo. CONCLUSIONES

Con la ayuda de datos estadísticos reales, dados por la empresa en mención, se calculó la eficiencia del proceso de obtención de propionato de calcio, 95.5%. Se observó que el ciclón utilizado es de tipo Stairmand HE, alta eficiencia, ya que las dimensiones del mismo están dentro de este rango, expuesto anteriormente en las bases teóricas. Al no cumplir con todas las dimensiones óptimas, no tiene el rendimiento esperado y por lo tanto se presentan problemas aguas abajo del proceso. En las recomendaciones se proponen las dimensiones óptimas que debería tener este equipo. Se determinó el tamaño de partícula promedio del

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propionato de calcio como producto terminado, fue de 74μm. Valor que hasta el momento era desconocido para la empresa y es determinante a la hora del diseño de un equipo separador de partículas (filtros de manga). El sistema de secado utilizado actualmente para la producción de propionato de calcio en dicha empresa, no cuenta con un de control de temperatura que regule la humedad. Esto se ve reflejado en la constante formación de grumos en el producto final, los cuales no cumplen con las especificaciones del cliente y por lo tanto deben ser removidos mecánicamente por un equipo de tamizado. Esto representa mayor carga de trabajo para el operador y mayores costos operacionales debido a que se trata de un equipo más. RECOMENDACIONES Operación adecuada para cambio de bolsas en el filtro de mangas; para todas las operaciones deberá estar el operador asistido como mínimo por otra persona en el área, siempre con contacto visual y comunicación permanente. Antes de abrir la puerta, coloque cartón alrededor de la entrada para recoger cualquier derrame de propionato pegado en las puertas. Primero abra la tapa del techo, utilizando los elementos de seguridad necesarios, cinturón de seguridad, guantes, gafas, línea de vida, en caso de que sea necesario y mascarilla. Cuando la temperatura interna no sobrepase los 40°c para poder trabajar, proceda a hacer una inspección alrededor de la tolva para asegurar que no tiene propionato acumulado, si lo tiene, proceda a aspirarlo responsablemente cuidando de no arrastrar oxido ni ningún otro sucio o elemento que pueda aumentar la contaminación de los alrededores. Para iniciar la desvestida de la tolva, cierre la tapa del cono, y comience a sacudir las bolsas a todo lo largo de ellas, para desprender el propionato que contenga adherido. El propionato producto de la sacudida se recupera en el cono para luego ser manejado a través del sistema y posterior reproceso.

REFERENCIAS

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EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LA EMPRESA TERMINAL DE LIQUIDOS DE BARRANQUILLA, TELBA S.A.

ADRIANA BEATRIZ HERNANDEZ BLANCO Y PILIN JOHANA HERNANDEZ DURANGO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009

Este proyecto evalúa el sistema de enfriamiento de la empresa Terminal de Líquidos de Barranquilla S.A. la cual se encuentra operando de manera deficiente, por la desviación de algunos parámetros físico-químicos de los rangos establecidos para el mantenimiento de la calidad del agua y la capacidad de enfriamiento de la torre actual. El trabajo parte de los antecedentes presentados en las temperaturas de enfriamiento pues nos están cumpliendo con los parámetros establecidos por la empresa, se realizó un reconocimiento detallado de campo del proceso de refinación del petróleo, en especial al sistema de enfriamiento recolectándose toda la información técnica de los equipos (Torre de enfriamiento, enfriadores E-201A, E-202A y E-204A). Que permitirán que el sistema de enfriamiento de la empresa Terminal de Líquidos de Barranquilla, Telba S.A, opere de manera satisfactoria a los requerimientos de operación de la empresa.

ABSTRACT

This project evaluates the cooling system of the company Liquid Terminal Barranquilla SA which is operating poorly, for the diversion of some physicochemical established ranges for the maintenance of water quality and the cooling capacity of the existing tower parameters. The work of the information presented in cooling temperatures as we are meeting the parameters established by the company, a detailed field survey of the oil refining process was carried out, especially the cooling system gathering all technical information equipment (cooling tower, chillers E-201A, E-202A and E-204A). That will allow the cooling system the company Liquid Terminal Barranquilla, Telba SA, operate satisfactorily to the requirements of operation of the company way. Palabras claves: sistema de enfriamiento, refinación, torre de enfriamiento.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la mayoría de las empresas en búsqueda de su crecimiento y posicionamiento a nivel nacional e internacional desean obtener de sus procesos los mejores beneficios, incrementando sus utilidades, reduciendo sus costos operacionales de mantenimiento, minimizando el número de fallas y reduciendo la contaminación ambiental. Por estas razones la empresa Terminal de Líquidos de Barranquilla, Telba S.A. dentro de sus proyecciones busca el mejoramiento de sus sistemas en especial el sistema de enfriamiento, el cual se encuentra afectado principalmente por daño en los empaques, boquillas, internos y en la estructura externa, por la calidad del agua, falta de mantenimiento y limpieza apropiada de los equipos que garanticen la preservación y buen funcionamiento de esta. Como solución a este problema surge la presente investigación que propone la realización de una evaluación del sistema de enfriamiento con el fin de diagnosticar y derivar recomendaciones para el mejoramiento u optimización del mismo.

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Para el desarrollo del proyecto es importante manejar diferentes puntos entre los cuales se destacan el problema de investigación, marco de referencia, diseño de investigación y resultados en los cuales se enmarcan conceptos relacionados con la torre de enfriamiento (teoría, componentes, etc.), intercambiadores de calor y todo lo relacionado con tratamiento de aguas de enfriamiento y los principales parámetros físico – químicos para el monitoreo de la calidad del agua. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Esta investigación trabaja con una metodología aplicada y explicativa, ya que para su desarrollo fue necesario tomar datos de campo, comparar con patrones, realizar cálculos de Ingeniería fundamentados en investigaciones científicas aceptadas y comprobadas; además se determinaron las causas que ocasionan el hecho de que no se esté cumpliendo con los requerimientos de temperatura, el estado y eficacia de los equipos del sistema de enfriamiento. Una vez obtenida la información, en base al diseño metodológico planteado, se efectuaron análisis físico-químicos y microbiológicos al agua de recirculación. Para el análisis se tuvo en cuenta los parámetros recomendados por Química Nalco especialistas en tratamientos de aguas para torres de enfriamiento y la evaluación térmica de la torre de enfriamiento se realizó en base al método propuesto por el código de aceptación para torres de enfriamiento 105 del Cooling Tower Institute (CTI ATP 105) para la cual se seleccionó la metodología de Merkel. Presentó un enfoque cuantitativo con diseño experimental. RESULTADOS Los resultados obtenidos de la evaluación térmica realizada a la torre de enfriamiento muestran un porcentaje de capacidad del 53.07 % producto del mal estado de algunos de sus componentes, como boquillas, empaques etc. por otra parte debido a pruebas hechas por la empresa a los enfriadores determino que se encuentran operando satisfactoriamente. Los análisis realizados muestran la tendencia del agua a empeorar su calidad detectándose un incremento en la dureza, conductividad y crecimiento microbiológico, referente a los parámetros óptimos, por lo que no se garantiza una protección contra los problemas de corrosión, ensuciamiento, incrustaciones, pH y crecimiento microbiológico que afectan el estado y nivel de operación de los equipos del sistema de agua de enfriamiento.

CONCLUSIONES El mal estado de algunas boquillas de aspersión del sistema de distribución de agua caliente produce flujos anormales de agua en ciertas zonas del empaque, disminuyendo el área interfacial de transferencia de calor y masa, reflejándose esto en la disminución de la capacidad de la torre de enfriamiento. La configuración de los internos de la torre atmosférica (Anexo A3) se encuentra

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distribuido de tal forma que permite que el flujo de agua tenga un mayor tiempo de residencia dentro de la torre, concediendo una mayor transferencia de calor. Sin embargo el deterioro de algunas láminas del empaque produce una reducción en la capacidad de enfriamiento. La torre de enfriamiento de la planta no cumple con las características de operación requeridas por el sistema de enfriamiento; debido a que las temperaturas de operación se encuentran fuera del rango y el resultado de la evaluación arrojo una capacidad de 53.07% referida a las condiciones de diseño. Por lo anterior la torre solo está en capacidad de enfriar 96.05 gpm. RECOMENDACIONES Corregir boquillas de aspersión del sistema de distribución con el fin de evitar flujos anormales de agua a través del empaque y completar y reajustar, para incrementar la eficiencia térmica de la torre de enfriamiento. Implementar los manuales de mantenimiento y limpieza de intercambiadores de calor y torre de enfriamiento elaborados en este proyecto como parte de una disciplina de operación que contribuya a un mejor nivel funcional y preservación de estos equipos. Implementar un programa de monitoreo y control en los parámetros físico-químicos y microbiológicos para el mantenimiento de la calidad del agua. Instalar facilidades para el monitoreo adecuado de la torre de enfriamiento (puntos de muestreos, instrumentación, etc.). Capacitar el departamento de mantenimiento y operación para la implementación del programa de monitoreo y control de los parámetros de calidad del agua del sistema de enfriamiento y técnicas de limpieza recomendadas. REFERENCIAS

ALVAREZ, Diego. Modelización del Condensador y el Foco Frío de un Ciclo de Vapor (I). Revista Ingeniería Química. Septiembre 1999, 151-156p. ALVAREZ, Diego. Modelización del Condensador y el Foco Frío de un Ciclo de Vapor (II). Revista Ingeniería Química. Octubre 1999, 236-244p. BETZ, Hércules. Selección de Programa para Proteger Circuito de Refrigeración. Revista Ingeniería Química. Junio 2000, 135-143p. BRAVO, Juan. Métodos Normalizados para el Análisis de Agua Potable y Residuales. 17 ed. Madrid: Vías de Santos S.A., 1992, 2-44 a 4-139p. COOLING TOWER INSTITUTE. Cooling Tower Manual. Houston: January 1977. CRITES, Ron y TCHOBANGLOUS, George. Tratamiento de Aguas Residuales en pequeñas poblaciones. Bogotá: Mc Graw Hill, 2000. Disponible en: http://www.CONAE.com

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Disponible en: http://www.Cheresources.com ELONKA, Stephen. Manual Práctico para la Operación, Mantenimiento y Reparación de Equipos y Sistemas. 1 ed. México: Mc Graw Hill, 1983. ESCURA, Benavente. Diseño de Torres de Refrigeración. Revista Ingeniería Química. Octubre 2003, 97-103p. HOLMAN, J.P. Transferencia de Calor. 8 ed. España: Mc Graw Hill, 1998. KERN, Donald. Procesos de Transferencia de Calor. México: Mc Graw Hill, 1999. LUDWING, Ernest. Applied Process Desing for Chemical and Petrochemical Plants. Volumen 2 y 3. 2 ed. Texas: Gulf, 1979.

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EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL PROGRAMA DE GESTION INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO DE

LA REFINERIA DE CARTAGENA S.A.

GINNA ALMARIO GONZALEZ Y ALVARO TORRES MORDECAI DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009

La Refinería de Cartagena S.A., ha venido adelantando proyectos de carácter ambiental con el fin de mitigar los impactos ambientales producidos por la generación de sus residuos y de esta manera cumplir con la normatividad vigente. El objetivo de este proyecto fue hacer una evaluación del Programa de Gestión Integral de Residuos Sólidos que adelanto la refinería en el departamento de mantenimiento. Para ello se hizo un diagnostico preliminar del manejo de los residuos sólidos en el departamento. Detectadas las inconformidades y en coordinación con los profesionales del Instituto Colombiano de Petróleo se llevaron a cabo las siguientes actividades: capacitaciones al personal que labora en los talleres, reubicación, colocación, señalización, cambio de código de colores en todos los puntos de acopio para residuos reciclables, no reciclables, impregnados con hidrocarburos, chatarra ferrosa, no ferrosa, eléctrica y electrónica en talleres, bodegas y áreas externas; seguimiento y control a los nuevos puntos de acopio mediante recorrido diario. Capacitando in situ, y verificando que se hiciera adecuadamente el manejo y disposición final de los residuos sólidos generados.

ABSTRACT

The Cartagena Refinery SA has been developing environmental projects in order to mitigate the environmental impacts of waste generation and thus comply with current regulations. The objective of this project was to make an assessment of the Program for Comprehensive Solid Waste Management to advance the refinery in the maintenance department. To do a preliminary diagnosis of solid waste management in the department was made. Detected nonconformities and in coordination with the professionals of the Colombian Institute of Petroleum conducted the following activities : training of staff working in the workshops , relocation, placement , signage, code change colors on all collection points for waste recyclable , non-recyclable , impregnated with hydrocarbons, ferrous scrap , non-ferrous , electrical and electronics workshops, warehouses and outdoor areas , monitoring and control new collection points through daily journey . Training site, and verify that the management and disposal of solid waste generated was proper. Palabras claves: residuos, refinería, in situ.

INTRODUCCIÓN

Uno de los grandes problemas que enfrenta hoy el mundo desarrollado es el de la generación de los residuos. El desarrollo de la sociedad de consumo implica la producción de residuos de toda clase que por su volumen y diversidad no pueden incorporarse a los ciclos biológicos y por ello están contribuyendo a la degradación ambiental. Nos encontramos ante una gran diversidad de residuos de toda clase; residuos urbanos, hospitalarios, comerciales, industriales inertes y de otros peligrosos que por sus características pueden ser explosivos, comburentes, inflamables, tóxicos, irritantes, nocivos, cancerígenos, corrosivos, mutagénicos, características que los definen como residuos peligrosos. Las principales fuentes

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de residuos se originan en las industrias. Podemos decir que toda actividad industrial grande o pequeña genera residuos y que por mucho que se reduzca su volumen y se avance en la recuperación y reutilización de materiales y se apliquen las tecnologías, es imposible su completa eliminación. Solo se puede decir que las técnicas que se empleen deben estar orientadas a la minimización de ellos. Un buen manejo de residuos implica responsabilidades por parte del generador de residuos, un conocimiento técnico del manejo y disposición de estos y un enfoque global que considere una reducción de los impactos negativos para el medio ambiente y la salud. Una vez contempladas estas generalidades sobre el tema de los residuos, exponemos a continuación el objetivo de esta investigación. El propósito que tuvo la realización de este proyecto fue hacer una evaluación del programa de gestión integral de residuos sólidos, que adelanto la Refinería de Cartagena, en el departamento de mantenimiento con el fin de medir la aplicación de dicho programa y proponer recomendaciones técnicas que conllevaran al fortalecimiento del proceso para que fuera ambientalmente razonable. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS En este proyecto se adoptó la Investigación Aplicada, con enfoque cualitativo y diseño no experimental, ya que se obtuvo un nuevo conocimiento técnico en el manejo de residuos sólidos, del departamento de mantenimiento de la Refinería de Cartagena S.A. Detectadas las inconformidades y en coordinación con los profesionales del Instituto Colombiano de Petróleo se llevaron a cabo las siguientes actividades: capacitaciones al personal que labora en los talleres, reubicación, colocación, señalización, cambio de código de colores en todos los puntos de acopio para residuos reciclables, no reciclables, impregnados con hidrocarburos, chatarra ferrosa, no ferrosa, eléctrica y electrónica en talleres, bodegas y áreas externas; seguimiento y control a los nuevos puntos de acopio mediante recorrido diario. Capacitando in situ, y verificando que se hiciera adecuadamente el manejo y disposición final de los residuos sólidos generados. Luego se llevó a cabo la evaluación de la producción de los residuos generados y la evaluación del nivel de aplicación del programa. RESULTADOS Al llevar a cabo la evaluación de la producción de los residuos generados y la evaluación del nivel de aplicación del programa cuyos resultados dados en porcentajes indicaron que el nivel de aplicación del programa fue el 82%, por lo cual se obtuvo que el personal que labora en el Departamento de Mantenimiento adquirió el conocimiento para el manejo adecuado y disposición final de los residuos sólidos industriales, reciclables y no reciclables que allí se generan.

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CONCLUSIONES

El diagnóstico inicial mostró que había inexistencia de algunos puntos de acopio, falta de adecuación de los recipientes utilizados para la disposición temporal de residuos, segregación deficiente de residuos, deficiencias en el conocimiento de los procedimientos para el manejo de residuos sólidos industriales y ordinarios que se generan en el Departamento de Mantenimiento. Las inconsistencias encontradas fueron corregidas mediante la Implementación del Programa de Gestión Integral de Residuos Sólidos que adelanto la Refinería de Cartagena S.A., en el Departamento. Las actividades realizadas: capacitaciones, buenas prácticas, culturización y educación ambiental, adecuación y reordenamiento de los sistemas de disposición y recolección de los residuos garantizan y aseguran a largo plazo el manejo de los residuos sólidos que se generen en el Departamento de Mantenimiento de la Refinería de Cartagena S.A. El programa de Gestión Integral de Residuos Sólidos implementado en el Departamento de Mantenimiento de la Refinería de Cartagena S.A., alcanzo un nivel de aplicación de un 82%. El nivel más alto en la evaluación lo obtuvo Bodega Principal con un porcentaje de 90%; el límite inferior lo tuvo oficina de talleres, con un porcentaje de 75%. RECOMENDACIONES Continuar con el programa de Gestión Integral Sólidos en el Departamento de Mantenimiento hasta alcanzar las metas propuestas por la Refinería de Cartagena S.A., en cuanto a la reducción y minimización de sus residuos en concordancia con las directrices, procedimientos y responsabilidades contempladas en los manuales de la Empresa y la normatividad vigente. Hacer una evaluación permanente como una estrategia o proceso continuo que permita verificar los avances n el cumplimiento de los objetivos del Programa de Gestión Integral de Residuos Sólidos en el Departamento de Mantenimiento. Formular indicadores de gestión, como una herramienta de seguimiento y control al desempeño y a los resultados, que permitan identificar las fortalezas, resultados, logros, desviaciones, impactos ambientales y tomar decisiones importantes con base en resultados cuantificables y fácilmente interpretables. Impulsar la reducción de la generación de residuos sólidos en el Departamento de Mantenimiento mediante acciones encaminadas a reducir, reciclar, rehusar, y recuperar. Fortalecer la capacidad técnico-operativa del personal que labora en el Departamento de Mantenimiento mediante la implementación de programas que involucren la capacitación del recurso humano en relación con la gestión integral de residuos. REFERENCIAS

Alberta Environment; Hazardous Waste Storage Guidelines; Edmonton; June 1988.

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Alberta, Environment; Environmental Impact Assessment Guidelines; Edmont; December 1985. Alberta, Environment; Guidelines for Desing and operation of Refuse Incinerators in Albert; Edmont; December 1985. Alberta, Environment; Guidelines for land Treatment of Industrial Waste; Albert; Edmont; June 1988. ALCALDÍA DISTRITAL DE CARTAGENA DE INDIAS- Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos- (PGIRS) Cartagena de Indias-Agosto 2007. Bautista PAREJA Carmen. Residuos Guía Técnico Jurídico. Ediciones Mundi Prensa. Madrid año 1998. CERDA, Hugo, Los Elementos de la Investigación, Edición 2000. CPPI (PACE) Report No. 90-5; Waste Management Guidelines for Petroleum Refineries and Upgraders, Second Edition; prepared by Monenco Consultants Ltd. For Canadian Petroleum Products Institute, Ottawa; April 1990.

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE VAPOR Y DE CONDENSADO PARA UNA PLANTA TÍPICA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

CARMELO SAMUEL BEJARANO AMELL Y JOSE LUIS SALDAÑA SANCHEZ

DIRECTOR: MAXIMILIANO CEBALLOS UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2009 Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gasolina, gasóleo, etc. Adicionalmente, y como parte natural del proceso, se obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos. Para la obtención de estos diferentes combustibles, las plantas de refinación de petróleo lo hacen por medio de destilación atmosférica o a través de las distintas mezclas de fuel oil existente en el mercado. En una planta típica de refinación de petróleo, es de suma importancia el ahorro energético en el proceso de obtención de estos combustibles, ya que gracias a ellos se producen grandes ahorros económicos para las empresas. En la planta de estudio de este proyecto, se tomaron tres problemas en donde el recurso energético es vital para el buen funcionamiento y la obtención de los diferentes combustibles.

ABSTRACT

A refinery is an industrial plant for the oil refining, through which, by a suitable process, various fossil fuels able to be used in combustion engines are available: petrol, diesel, etc. Additionally, and as a natural part of the process, various products such as mineral oils and asphalts are obtained. To obtain these different fuels, oil refining plants do so by means of atmospheric distillation or through various mixtures of existing fuel oil market. In a typical oil refinery plant, is paramount energy savings in the process of obtaining these fuels, and thanks to them huge cost savings for businesses occur. On the ground of this project study, three problems were taken where the energy resource is vital for the proper functioning and obtaining different fuels. Palabras claves: petróleo, combustibles fósiles, combustión, asfaltos, aceites minerales, destilación atmosférica.

INTRODUCCIÓN

Dado el calentamiento global que hoy en día padece nuestro planeta tierra y a la escases de los recursos energéticos no renovables, el uso eficiente de la energía se ha convertido en un aspecto transcendental debido a su repercusión ambiental y económica dando origen al rediseño u optimización de procesos en la industria disminuyendo las horas de operación y el consumo de combustibles. En la industria de refinación del petróleo promover el uso eficiente de la energía es de vital importancia ya que en ellas se producen compuestos químicos que son destinados para la generación de energía y no podría emplear más de la que se produce, lo que se debe es generar un balance positivo en los productos a partir del empleo de una cantidad menor de energía. El uso eficiente del vapor permite dar un mejor aprovechamiento de la energía en una planta de refinación lo que se refleja en una disminución sustancial en el costo de las facturas de la electricidad y del gas natural debido a que se pueden realizar operaciones simultaneas

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procesando así mayor cantidad de producto en menos tiempo y evitando reprocesarlos por déficit de energía. En el presente proyecto se realizó un análisis sobre los beneficios tanto operacionales como financieros por la implementación de un sistema de vapor y de condensado para una planta típica de refinación de petróleo en las zonas de procesamiento y de almacenamiento. MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se desarrolló una investigación aplicada, enfoque cuantitativo y diseño cuasi-experimental. Principalmente se platearon tres problemas lo cual se pretende diseñar un sistema de vapor y de condensado que permita darle al petróleo la energía necesaria para poder transportarlo y manejarlo, obteniendo así beneficios como disminución de costos en aguas de calderas, mejor funcionamiento de bombas encargadas del transporte del petróleo a los tanques de almacenamiento, entre otras. El diseño de este sistema tendrá la posibilidad de recibir materia prima viscosa, lo que en términos económicos traduciría una muy buena ventaja, ya que esta clase de materia prima es de menor costo que los demás, lo que aumentaría la utilidad. Esta solución traería consigo la implantación de líneas de vapor y de retorno de condensado de alta y baja presión, un drum de almacenamiento del mismo, uso de serpentines en los tanques de almacenamiento y trampas de vapor para la recolección de condesado en las líneas de vapor y condesado. RESULTADOS Se obtuvo que el grado de producción de vapor depende de la presión de operación y de la temperatura de alimentación de agua a la caldera. Si aumentáramos dicha temperatura se aumentaría el grado de producción de vapor o en su defecto se disminuiría el consumo de combustible en la caldera. Por otra parte Se logró comprobar a través de los principios de la ingeniería económica y de la transferencia de calor que las alternativas planteadas dan solución eficiente a los problemas operacionales actuales de la planta referente al costo de producción de combustibles bunkers, proceso de deshidratación de la materia prima y la refinación de crudo 95/5. Además el análisis financiero muestra que el margen de utilidad de la planta de refinación por producción de derivados del petróleo aumentaría en una cantidad superior al 10% a los 2 años después de realizar el montaje del sistema, dado que el ingreso promedio anual asciende a los $ 9’897.564.300 mientras que el ahorro por implementación del sistema de vapor y de condensado esta alrededor de los $ 1’000.000.000.

CONCLUSIONES

El costo del sistema de vapor y de condensado se recuperaría en el primer año de operación de la planta de refinación después del montaje del mismo. Implementar el sistema de calefacción en los tanques de almacenamiento para el proceso de

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deshidratación de crudo permitiría realizar lo que antes se hacía en 5 días hacerlo en un día disminuyendo en un 80% las horas de operación empleadas. La caldera piro tubular empleada para la producción de vapor tiene una eficiencia del 76,7% demostrando que su capacidad está en una condición normal de operación. Además la implementación de un sistema de vapor y de condensado aumentará la capacidad de producción de la caldera a 20.000 Lbm/h debido al aumento de temperatura del agua de alimentación. La implementación de un sistema de calefacción en la flauta de alimentación facilita el bombeo de materia prima hacia tanques y disminuye en un 30% el costo de esta. Sin embargo, La recuperación de condensados en una planta de refinación trae beneficios tanto ambientales como económicos, ya que permite recuperar el agua tratada y darle un mejor uso al agua como recurso no renovable. RECOMENDACIONES Implementar el sistema de vapor y de condensados en el menor tiempo posible debido a que las pérdidas anuales por carecer de este sistema ascienden a los mil millones de pesos. En caso de que se requiera el uso de vapor de baja presión, se debe optar por cambiar el sistema de trampas del sistema de condensados por un evaporador flash, evitando así la pérdida de vapor saturado al medio y utilizando el vapor generado por la diferencia entre la presión de descarga y la presión de la tubería. Implementar un programa de mantenimiento preventivo para la caldera pirotubular con el fin de mantener o mejorar su eficiencia controlando así el aire en exceso suministrado y los gases de chimenea. De esta forma se contribuirá con la protección de la atmósfera y una disminución en los costos de operación de la caldera. Estudiar la posibilidad de usar el agua de enfriamiento para el calentamiento de crudo en la flauta de alimentación. Esto contribuiría con el aumento de la eficiencia energética de la planta y dar un mejor uso de la energía. En caso de realizar el montaje del sistema de vapor y de condensado, se debe adquirir equipos de protección contra accidentes que puedan ser derivados por el uso de vapor y transporte de condensados tales como guantes, máscaras, gafas, etc.

REFERENCIAS

ASTROMG. Guía para la Conservación de Vapor en el Drenado de Condensados Evaluación y Selección de Trampa de Vapor. 1998. 54 p BASSEL, William. Preliminary chemical engineering plant design. ELSEVIER, NewYork. 490 p. BRANAN, Carl. Soluciones prácticas para el ingeniero químico, Segunda edición, Mc Graw Hill. México 2000. 418 p

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CENGEL, Yunus. Transferencia de calor, Segunda edición, Mc Graw Hill. México 2004. 793 p CRANE. Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías, editorial Mc Graw Hill. México 1989. 219 p. CROSBY, Pressure Relief valve engineering handbook. 1987. 93 p INCROPERA. P. Frank fundamentos de transferencias de calor, cuarta edición, Editorial prentice Hall. México 1996. HERNÁNDEZ, Roberto; FERNÁNDEZ, Carlos; BAPTISTA, Pilar. Metodología de la investigación. 3ed. McGraw Hill. México 2003. 501 p. KERN, Donald A. Procesos de transferencia de calor, Cuarta edición, editorial prestince Hall, México 1996. 980 p. LUDWING, Ernest. Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants Volume III. Gulf Publishing Company, Houston 1965. 373 p.

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DISEÑO DE UN PROCESO DE FITORREMEDIACION CON JACINTO DE AGUA A NIVEL DE LABORATORIO COMO ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO PRIMARIO O SECUNDARIO PARA LA DESCONTAMINACION DEL LIXIVIADO

DEL RELLENO SANITARIO PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS.

DERLYS JULIO ALVAREZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

El presente proyecto, muestra la Fitorremediación con Jacinto de agua (macrófita) como una alternativa económica, simple y prometedora para el tratamiento primario o secundario del lixiviado generado como subproducto de la operación del relleno sanitario Parque Ambiental Loma de los Cocos. La Fitorremediación es una tecnología que presenta en la actualidad un mayor interés, y se define como la utilización de plantas para tratar la contaminación en acuíferos, aguas subterráneas y suelos causada por el vertimiento inadecuado de aguas residuales a ecosistemas receptores. De una manera general, esta investigación se encaminó al estudio de la potencialidad de uso de Jacinto de agua para la reducción de contaminantes presentes en el lixiviado crudo diluido en agua lluvia a diferentes tiempos de retención, arrojando resultados significativos y óptimos , solo en las remociones de DBO5 en un promedio de 84.6%, de esta manera, se logró la acción fitocorrectiva de este parámetro de acuerdo a lo requerido por la norma de vertimiento de lixiviado (Decreto 1594 de 1984, Capítulo VI, Articulo 72-73).

ABSTRACT

This project shows the Phytoremediation with water hyacinth (macrophyte) as a simple and

promising for the treatment of primary or secondary economic alternative, leachate generated as a

byproduct of landfill operation Loma de los Cocos Environmental Park. The Phytoremediation is a

technology that has now increased interest, and is defined as the use of plants to treat pollution in

aquifers, groundwater and soil caused by improper dumping of sewage recipient ecosystems. In

general, this research was headed to study the potential use of water hyacinth to reduce

contaminants in the leachate oil diluted in rainwater at different retention times, yielding significant

and optimal results, only removals BOD5 by an average of 84.6%, thus the fitocorrectiva action of

this parameter according to the requirements of the rule of dumping of leachate (Decree 1594 of

1984, Chapter VI, Article 72-73) was achieved.

Palabras claves: Fitorremediación, lixiviado, contaminación, DBO.

INTRODUCCIÓN El mayor problema ambiental generado por la disposición de la basura en los rellenos sanitarios está asociado con la contaminación de las aguas superficiales, subterráneas y el suelo, ocasionados por los lixiviados producidos. Estos se definen como líquidos que brotan a la superficie o se infiltran hacia el terreno donde hay instalado un relleno sanitario o un vertedero de basuras, como resultado del agua lluvia que cae sobre el área de influencia o el agua de descomposición y la humedad de las basuras. Dadas las características de los contaminantes contenidos en el lixiviado pueden contemplarse soluciones de tratamiento biológico, tratamiento fisicoquímico o combinación de los tratamientos Fisicoquímico- Biológico.

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Por tal motivo, el propósito de esta investigación es desarrollar un diseño de un proceso de Fitorremediación con Jacinto de agua a nivel de laboratorio como alternativa de tratamiento primario o secundario para la descontaminación del lixiviado crudo generado como subproducto de la operación del Relleno Sanitario Parque Ambiental Loma de los Cocos, con el fin de que la empresa Caribe Verde S.A. cuente en el futuro con una investigación previa que sirvan como base y/o herramienta adicional para decidir y definir un sistema de tratamiento idóneo, que logre mitigar el impacto ambiental que este liquido provoca en la zona y sectores aledaños.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investgacion fue explicativa, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. La información utilizada se recolectó de pruebas, ensayos y prácticas agronómicas pertinentes al problema en el Relleno Sanitario Parque Ambiental Lomas de los Cocos. Para llevar a cabo la realización de este proyecto, el método investigativo incluyó un soporte bibliográfico de información a través de documentos, folletos, revistas con contenido del tema, conocedores, expertos e ingenieros vinculados a la Universidad de San Buenaventura con conocimientos del tema, Internet y conocimientos básicos de Ingeniería Química. La información relacionada con el diseño de un proceso de Fitorremediación con Jacinto de agua a nivel de laboratorio fue recopilada, estudiada y analizada de forma descriptiva y explícita para determinar a que concentración de lixiviado diluido en agua lluvia el Jacinto de agua muestra una adaptación óptima para producir remociones representativa en la carga orgánica, y establecer si el proceso de Fitorremediación es una tecnología eficaz como tratamiento primario o secundario para la descontaminación del lixiviado crudo. Se tabularon los datos de las variables independientes manipuladas en todas las experimentaciones y los resultados de estas manipulaciones, es decir, las mediciones de las variables dependientes.

RESULTADOS El módulo experimental con Jacinto de agua desarrollado en esta investigación como alternativa para el tratamiento primario o secundario para la descontaminación del lixiviado generado como subproducto de la operación del relleno Sanitario Parque Ambiental Loma de los Cocos por ser una Tecnología de carácter ecológico los subproductos generados no ocasionan daños irreparables que puedan tildarse como impactos ambientales que comprometan los ecosistemas aledaños, muy diferente a esto, esta tecnología se trazó y se ensayó como una prometedora alternativa ambientalista para recuperar, restablecer y fitocorregir ecosistemas acuáticos altamente contaminados como es el caso del lixiviado. En el desarrollo de esta investigación con el módulo experimental sólo generó dos subproductos de la operación del proceso de Fitorremediación con Jacinto de agua y fueron los siguientes:

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Los efluentes obtenidos a los 21 días de retención de cada unidad experimental

del módulo durante el periodo de prueba.

La producción de biomasa. Ésta fue dispuesta como residuo ordinario en el relleno

sanitario, pero también puedo ser usada como abono, combustible como materia

prima de procesos biotecnológicos, como fuente alternativa de proteína para

alimentos de animales.

CONCLUSIONES

El proceso de Fitorremediación con Jacinto de agua solo mostró una adaptación y supervivencia representativa a concentraciones de lixiviado diluido en agua lluvia por debajo del 40%, se concluye que esta alternativa solo puede ser aplicada como tratamiento secundario o terciario sujeto a un pretratamiento primario que genere la reducción o remoción de las altas concentraciones de ion cloruro presentes en lixiviado crudo, el cual crea condiciones adversa al macrófito (fitotóxicidad: tejidos necrosados y perdida de turgencia) afectando sus procesos vitales y metabólicos. El proceso de Fitorremediación con Jacinto de agua puede ser aplicado como tecnología ecológica restauradora de ecosistemas acuáticos afectados accidentalmente por mínimos vertimientos de lixiviado.

RECOMENDACIONES Para ajustar los parámetros fisicoquímicos que no alcanzaron remociones óptimas de acuerdo a lo establecido por la norma, se propone que el lixiviado crudo sea sometido a un tratamiento primario (pretratamiento) como la Coagulación química, que le permita reducir las concentraciones del ion cloruros y a la vez, esto permitirá mejorar el color del lixiviado. Para estudios posteriores se recomienda ampliar el tiempo del proceso para observar el comportamiento de éste y hacerse una mejor idea de las condiciones óptimas de operación. Proponer un mecanismo que mejore la previa aclimatizacion que debe tener el macrófito que va a ser expuesto a un medio con componentes contaminantes en mayor concentración que su medio autóctono proveniente.

REFERENCIAS

ANDERSON R. 1977. "Concentration of cadmiun, copper, lead and zinc in thirty – five genera of freshwater macroinvertebrates from the Fox river, Illinois and Wisconsin: Bulletin of Environmental contamination and toxicology". Volumen 18:345 – 349. CHUNNINGHAM, s., Y Ow, D. Promises and Prpspects of Phytorremediation. Plant Physiol. 110:715 719.1999. COLLAZOS, Héctor. Peñaloza,”Residuos Sólidos”. Santa Fe de Bogotá D.C. 1998.1 ed.

288

DÍAZ Gómez, Jaime, “Características y Manejo de Lixiviados”. Corporación Universitaria de Boyacá. Curso sobre Residuos Sólidos Urbanos 26, 27, 28 de octubre. Facultad de Ingeniería, 1992.

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SIMULACIÓN DEL PROCESO DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE CRUDO POR MEDIO DEL PROGRAMA HYSYS Y CREACIÓN DE UNA MACRO EN

EXCEL PARA SU USO REMOTO

JAIRO JAVIER LÓPEZ GÓMEZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 Por lo anterior, este trabajo de grado hizo una simulación de una columna de destilación de crudo a partir de datos teóricos y al mismo tiempo programó una interfase más amigable en Microsoft Excel para manejarla remotamente sin hacer uso del programa de simulación Hysys. Esta interfase se programó para permitirles a personas que aun no han sido entrenadas en el programa Hysys, tengan una herramienta para hacer análisis de sensibilidad al proceso de destilación de crudo. Los datos con que se trabajó este caso fueron extraídos del manual de Hyprotech –empresa creadora de Hysys- y la programación de la Macro en Microsoft Visual Basic se hizo por medio de la técnica de programación orientada a objetos. La simulación se realizó en estado estable. En ella se muestran las corrientes y los diferentes equipos que hacen parte del proceso de destilación atmosférica de crudo –Topping. Dentro del programa Hysys se pueden modificar todas las variables presentes. De acuerdo con los resultados obtenidos se generan recomendaciones para que futuras generaciones sigan desarrollando diferentes programas y mejorando todo lo que este trabajo ha empezado a desarrollar.

ABSTRACT

Therefore, this paper grade made a simulation of a crude distillation column from theoretical data

and also scheduled a more friendly interface in Microsoft Excel to manage remotely without using

the simulation program Hysys. This interface was programmed to allow people who have not yet

been trained in Hysys program have a tool for sensitivity analysis of crude distillation process.

The data that this case worked were extracted Hyprotech manual -a company and creator of Hysys-

Macro programming in Microsoft Visual Basic was done by means of the technique of object

oriented programming. The simulation was performed in stable condition. It currents and different

computers that are part of the process of atmospheric distillation of crude -Topping is. Within the

program can be modified Hysys all variables. According to the results, recommendations for future

generations to continue to develop different programs and improving everything that this work has

begun to develop are generated.

Palabras claves: Hysys, simulación, columna de destilación, interface, destilación de crudo.

INTRODUCCIÓN Los industriales de las plantas petroquímicas acuden constantemente a las universidades para desarrollar simulaciones de sus procesos, con el fin de capacitar a sus empleados y evaluar riesgos que no se pueden analizar estando sus procesos en funcionamiento. Por lo general, muchas variables de procesos, importantes y críticas en una planta petroquímica, no se pueden hacer variar o manipular para probar qué pasaría si se modificaran, porque pondrían en riesgo la estabilidad de los procesos, aspecto que sí se puede hacer en un simulador virtual, sin generar caos o desestabilizar procesos que son difíciles de volver a poner en sintonía. Por lo anterior, se ha visto necesario comenzar a desarrollar simulaciones de casos prácticos específicos que le sirvan tanto a la universidad como a la industria, y de esa forma, facilitar el aprendizaje en la universidad y la capacitación del personal en la industria respectivamente. El alcance del proyecto trata

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de hacer la simulación teórica de una torre de destilación atmosférica de crudo con los equipos que la conforman y desarrollar una interfase más amigable en Excel que permita manejarla remotamente, todo con el fin de poder hacer ensayos de sensibilidad para diferentes puntos de la operación.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue descriptiva, con enfoque cuantitativo y diseño no experimental. Esta investigación predice e identifica las relaciones que existen entre las variables de proceso, con el fin de extraer conclusiones significativas que ayuden a comprender más el proceso de destilación fraccionada de crudo. La información para este trabajo se obtiene de un caso específico del manual de Hyprotech, para iniciar la simulación, y luego, se crea una interfase en Excel para que se puedan hacer análisis de sensibilidad remotamente desde Excel. Estas variables son las que servirán para analizar las variaciones que el proceso pueda tener al manipular las variables de entrada. La fuente de información primaria se obtiene de los cursos de Termodinámica Avanzada, Transferencia de Masa y Calor, Mecánica de Fluidos, Procesos de Refinación de Petróleo, y programación orientada a objetos recibidos durante esta especialización. Asimismo, la información primaria es aportada también por el asesor facilitado por la Universidad para esta clase de proyecto.

RESULTADOS La función de graficar los datos de presión, temperatura, flujo de líquido y flujo de vapor las diferentes etapas de la columna de crudo. Se hace la aclaración que las unidades en que se grafique serán las del botón que esté activado (SI o Field). Este botón arroja cuatro graficas con el fin de ver el perfil de la columna de destilación con respecto a las variables mencionadas. Se establecen los rangos en los cuales se pueden manejar las diferentes variables de proceso en cada corriente importada desde Excel. Cabe anotar, que Hysys es susceptible a producir errores de convergencia cuando se hacen cambios abruptos en los límites de los rangos aceptables. Por lo anterior se recomienda hacer los cambios con incrementos pequeños, como si se manipularan en una planta real.

CONCLUSIONES

Se desarrolló una simulación del proceso de destilación atmosférica de crudo por medio del programa Hysys para la separación de los diferentes productos. Se programó una Macro en Excel para manejarlo remotamente desde éste. Se definieron las variables a manipular desde Excel. Se incluyeron los equipos de Transferencia de Masa y de Calor y de Mecánica de Fluidos que conforman un sistema de destilación fraccionada de crudo. Se definió el paquete termodinámico más apropiado para realizar la destilación atmosférica de crudo. Se creó una interfase para poder manipular remotamente las variables de proceso para con ella tener una herramienta para hacer análisis de sensibilidad al proceso. Se muestran los balances de materia y energía del sistema.

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RECOMENDACIONES Fomentar la creación de nuevos casos de simulación para estimular el proceso de aprendizaje en las aulas de clase. Desarrollar nuevas programaciones aplicadas a otros casos de simulación Ampliar la aquí desarrollada.

REFERENCIAS

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292

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FILTRACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE POLIOL FLEXIBLE EN DOW QUIMICA DE COLOMBIA S.A.

DIEGO ARMANDO JIMENEZ GUZMAN Y ALFONSO JAVIER MEDINA PERNETH

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

Esta investigación se fundamenta en la necesidad de establecer parámetros de operación, el operador recurre a su experiencia laboral y conveniencia para iniciar la ejecución del proceso de filtración, arrojando como consecuencia un alto número corridas de producto en una campaña, altos consumos de ayuda filtrante y consigo parada y limpieza de los filtros (FL-2170 0 FL-2270), ya que se saturan con hidróxido de potasio (KOH) y agua. Este proyecto sigue los pasos metodológicos de mejora de procesos “Six Sigma” que se enfoca en la medición de variables con el fin de detectar fallas y de esta forma determinar que variable afecta de manera critica el proceso, para que esta pueda ser controlada. De la misma manera establece la formación de un grupo de trabajo, el impacto y beneficio para cada uno de los miembros, el diseño de experimentos basado en las variables criticas identificadas, un plan de medición y planillas de recolección de datos”, que permiten calcular los nuevos parámetros de operación como resultado de investigación. Los resultados del proyecto se fundamentan en los análisis realizados a los datos obtenidos gracias a un diseño factorial de experimentos que correlacionan la variable dependiente “Cantidad másica de hidróxido de potasio retenida en el proceso de filtración” y las variables independientes antes descritas, con la finalidad de estandarizar el proceso de purificación de poliol.

ABSTRACT

This research is based on the need to establish operating parameters, the operator uses his work

experience and convenience to begin execution of the filtration process, yielding results in a high

number of product runs in a season, high consumption of filter aid and cleaning with it and stop

filters (FL-FL-2270 2170 0), as are saturated with potassium hydroxide (KOH) and water. This

project follows the methodological steps for process improvement "Six Sigma" that focuses on

measuring variables in order to detect faults and thus determine which variable affects of criticaal

way process, so that it can be controlled. Similarly establishes the formation of a working group,

impact and benefit to each of the members, the design of experiments based on the critical

variables identified, a plan measurement and data collection forms ", which calculate new operating

parameters as a result of research. Project results are based on the analyzes performed on the

data obtained through a factorial design of experiments that correlate the dependent variable "mass

amount of potassium hydroxide retained in the filtration process" and the independent variables

described above, in order standardize the polyol purification process.

Palabras claves: filtración, hidróxido de potasio, purificación.

INTRODUCCIÓN La optimización de procesos va muy de la mano con el control de proceso, es así como el control de un proceso es eficiente cuando el punto de operación deseado ha sido determinado con anterioridad; el control de procesos es requerido con el fin de regular algunas variables de proceso, la aplicación de tal técnica puede no ser apropiada para todas las variables significativas y consecuentemente no se tiene ese punto de operatividad; por lo tanto, una alternativa adecuada para encontrar ese punto de operación es a través uso de diseños experimentales que permitan establecer variables

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criticas para la calidad del proceso y por ultimo hacer un análisis para establecer los parámetros óptimos de operación. La optimización del proceso de filtración en la empresa DOW QUIMICA DE COLOMBIA S.A., tiene como principio mejorar la producción de poliol flexible, minimizar las cantidades proporcionales de los coadyuvantes de filtración, reducir los tiempos de cambios de filtros por saturación y consigo la limpieza de la torta, maximizar los tiempos de corridas de producto por los filtros y atenuar las cantidades de desechos de torta rígida generada. La importancia de este proyecto esta en establecer una metodología operativa que regule el funcionamiento de los filtros. Los objetivos del proyecto se constituyen en el diagnóstico del desempeño actual del proceso, identificación y caracterización de las variables críticas, y la estandarización del consumo de coadyuvantes de manera que se retenga la mayor cantidad de hidróxido de potasio (KOH).

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación fue aplicada, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Acorde con la metodología de calidad con la que se trabajan los proyectos de optimización en la empresa DOW QUIMICA DE COLOMBIA S.A. se diseñó un plan de medición que permite la recolección de datos relacionados con las variables que se especificaron para el estudio del proyecto. Por otra parte, se utilizo un registro basado en el desempeño del proceso de filtración en los primeros diez (10) meses del año 2008. Así mismo, se recurrió a investigaciones previas sobre el tema de interés y al material bibliográfico tanto interno como externo en todo lo relacionado con los procesos de filtración.

RESULTADOS Se estableció paso a paso el flujo del proceso de filtración con las entradas y las salidas y sus respectivas dimensiones y unidades de medición, a través de un diagrama de flujo realizado en Microsoft Excel. Se identificaron las expectativas, beneficios y compromisos de los colaboradores del proyecto. Sin embargo, se tuvieron en cuenta los grupos de trabajo actualmente en la planta, centrándose en los operadores de campo como participantes críticos, seguido por los operadores de tablero como grupo de apoyo y finalizando por los grupos de logística, coordinadores de actividades y ambientales que podrían superar cualquier inconveniente. La contribución de personal capacitado fue indispensable durante la realización de este, la gran mayoría aporto sus experiencias, anécdotas y vivencias adquiridas durante la ejecución de su labor y además dieron una mano muy importante en los avances programados y discutidos semanalmente. Los resultados del proyecto desarrollado bajo la utilización de la metodología six sigma para la optimización del proceso de filtración, permitieron aumentar la cantidad filtrada de hidróxido de potasio remanente en el producto (aumento de 0.21 kg KOH por kg ayuda filtrante, a 0.37 kg KOH por kg ayuda filtrante), de igual forma se vieron reflejados en una reducción de costos de consumo de ayudas filtrantes y costos asociados al manejo de los desechos, esto por medio de la estandarización de los parámetros de operación del proceso y la implementación de una disciplina operativa que regule la operación adecuada de los filtros.

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CONCLUSIONES

El desempeño de los filtros es afectado por la variación no controlada en los parámetros de operación, causando un mal desempeño del filtrado, reflejado en la baja rata de retención de hidróxido de potasio. La recirculación de los filtros en la etapa de recolección de datos, distorsiona los valores recolectados, para efectos de este proyecto no se recircularon los filtros para obtener datos más precisos. La preparación de los filtros con una proporción de 0.5 Celite/Magnesol, utilizando 72.7 kg en el filtro grande y 50 kg en el filtro pequeño, manteniendo una temperatura de filtración de aprox. 120°C, y con una concentración de aprox. 3000 ppm de agua, optimiza de manera notable el rendimiento del proceso. La variable con mayor influencia en el rendimiento del filtrado es la concentración de agua presente en el producto (PPM H2O), debido a que su variación representa máximos y mínimos en el rendimiento del filtrado.

RECOMENDACIONES Para continuar con las mejoras del proceso de filtrado es posible implementar una automatización en el control riguroso de variables como la concentración de agua (PPM H2O) del producto ya que esta fue identificada como variable critica para el filtrado. Realizar pruebas piloto de filtrado con ayudas filtrantes diferentes a las utilizadas con el fin encontrar aquella que interactúe de mejor forma con el producto y lograr mejora en el proceso. Seguimiento continúo al desempeño de los filtros para descubrir nuevas oportunidades de mejora, esto por medio de la medición constante por parte de operaciones e ingeniería. Recolectar información de las cantidades de residuos que se dejan de generar gracias a la optimización del filtrado, para establecer las mejoras desde el punto de vista ambiental.

REFERENCIAS

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295

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296

PARTÍCULAS JANUS COMO ESTABILIZANTES DE EMULSIONES

LAURA MARGARITA NEIRA HAZIME Y BEATRIZ ELENA BELTRÁN PORTO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 Las emulsiones normalmente son inestables, sin embargo éstas pueden estabilizarse mediante la utilización de surfactantes, partículas y cadenas de proteínas. Esta investigación se basa en la identificación de las características de las emulsiones y la fabricación de las partículas Janus con el fin de evaluar su capacidad de estabilizar y desestabilizar emulsiones. Al momento de examinar la estabilidad de las emulsiones se tuvieron en cuenta: el tiempo de separación, el tamaño de la gota y el análisis de las graficas arrojadas por el Lumisizer. En el departamento de Ingeniería Química de The City College of New York, bajo la dirección de la Dra. Ilona Kretzschmar y las herramientas ofrecidas en el Laboratorio de Nanotecnología y en el Laboratorio de Ciencias de los Materiales, en el primero se investiga el desarrollo de las partículas Janus, su elaboración y estudio de sus características bajo ciertas condiciones, frente a las partículas de Poliestireno Látex; en el segundo se lleva a cabo la preparación y evaluación de los resultados exhibidos por las emulsiones.

ABSTRACT

Emulsions are typically unstable, however they can be stabilized by the use of surfactants, particles

and protein chains. This research was based on the identification of the characteristics of

manufacturing emulsions and Janus particles to assess their ability to stabilize emulsions and

destabilize. Upon examining the stability of emulsions were taken into account: the separation time,

the size of the drop and the analysis of the graphs thrown by the LUMiSizer. In the department of

Chemical Engineering at The City College of New York, under the direction of Dr. Ilona Kretzschmar

and tools provided in Nanotechnology Laboratory and the Laboratory for Materials Science, in the

first development is investigated the Janus particles, their preparation and study of their properties

under certain conditions, against polystyrene latex particles; the second is carried out the

preparation and evaluation of the results exhibited by the emulsions.

Palabras claves: emulsiones, surfactantes, cadenas de proteína, partículas Janus.

INTRODUCCIÓN Para estabilizar emulsiones se pueden utilizar surfactantes, partículas y proteínas. Los surfactantes son compuestos orgánicos que reducen la tensión superficial y la tensión interfacial por medio de la adsorción, estos poseen la propiedad anfifílica que les permite ser soluble tanto en agua como en aceite, esto se debe a que la cola de los surfactantes es hidrofílica y su cabeza es hidrofóbica. Muchos surfactantes tienen la capacidad de formar micelas, esto es un agregado de moléculas del surfactante que se encuentran dispersas en líquido coloidal.1 Los surfactantes empiezan a formar micelas cuando su concentración es igual o mayor que la Concentración Crítica de Micelas (CMC: Critical Micelle Concentration). La variable más importante para determinar el surfactante adecuado es el Balance Hidrofílico-Lipofílico (HLB: Hydrophilic-Lipophilic Balance); este es un sistema numérico de clasificación de las propiedades de la emulsificación, esto permite descartar un gran número de emulsificantes antes de llevar a cabo el experimento.

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Las partículas, a diferencia de los surfactantes, no forman micelas debido a que carecen de la habilidad anfifílica. La variable más relevante para determinar la partícula adecuada para estabilizar la emulsión con la que se está trabajando es el ángulo de contacto. Si el ángulo de contacto es mayor de 90° la particular es hidrofóbica y si el ángulo de contacto es menor que 90° la particular es hidrofílica.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Las emulsiones iniciales fueron preparadas primero que todo con aceite de semilla de algodón y agua desionizada, luego la siguiente emulsión contenía los componentes anteriores pero con una dispersión de micro esferas de partículas de Poliestireno Látex de diámetro 1 μm en agua cuya concentración al principio era de 8% p/v en un volumen de 15 ml. La dispersión fue diluida con el fin de obtener un mayor volumen. Para obtener unas emulsiones calibradas, se usó durante diferentes intervalos de tiempo, el instrumento denominado IKA T25 Digital Ultra-Turrax, el cual es un agitador especializado en estabilizar emulsiones. Para analizar la estabilidad de las emulsiones se utilizó el High-end Dispersion Analyser LUMiSizer® de L.U.M. GmbH, el cual se empleó para interpretar las gráficas que el instrumento arroja, ubicando en las ordenadas el porcentaje de Transmisión [%] vs Posición [mm] de las distintas muestras que son analizadas en él, gracias al programa que él utiliza denominado SEPView. Este sistema controla el instrumento, provee las funciones para administrar los datos, visualización, análisis y documentación de los resultados. Toda la información (calibración de datos, mediciones metódicas programadas, perfiles de transmisión, ajustes, etc.) está almacenada en la base de datos.

RESULTADOS Los resultados del tiempo de separación en las primeras emulsiones que se prepararon contenían solamente Aceite de semilla de algodón en diferentes proporciones de volúmenes, luego fueron emulsificadas para medir su estabilidad. Al cabo de 7 segundos se pudo apreciar la separación de los dos componentes y al transcurso de 1 hora la fase acuosa estaba apreciablemente libre de gotas de aceite. Posteriormente se prepararon emulsiones similares a diferencia de la adición de la suspensión de Poliestireno Látex (0.081%p/v) para medir su estabilidad. Fueron emulsificadas bajo las mismas condiciones que las anteriores. Después de 7 segundos se observó que la emulsión que contenía 20 ml de Aceite de semilla de algodón y 10 ml de Poliestireno Látex tuvo un comportamiento más estable debido a que no se presenció una separación de fases. Al cabo de una hora se logro apreciar la separación pero la fase del Poliestireno Látex contenía gotas de aceite; es por ello que se tomó la decisión de trabajar con un volumen mayor de aceite, debido a que el Poliestireno Látex mostró un comportamiento lipofílico.

CONCLUSIONES En este documento se presentó la diferencia existente entre las emulsiones estabilizadas por partículas de Poliestireno Látex y las partículas Janus. Además se evidenció la preparación de las partículas Janus bajo diferentes condiciones y analizar el comportamiento de éstas.

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Las partículas de Poliestireno Látex tienen la propiedad de ser atraídos por la fase de aceite, esta es la razón por la que ellas se ubican en esta fase y se decidió trabajar con un volumen mayor de Aceite de Semilla de Algodón, ya que presentaba mayor estabilidad. Por otro lado, en lo que se refiere a la desestabilización de las emulsiones con las partículas Janus que contienen un recubrimiento de Hierro (Fe=15nm), es decir, que éstas sean retiradas de la emulsión por la aplicación de un campo magnético, no se pudo llevar a cabo por factores que intervinieron en el proceso como lo fueron la viscosidad y la densidad de la emulsión. En cuanto a lo que se refiere a las partículas, el diámetro debe ser más pequeño para que ésta no sea tan pesada a la hora de desplazarse por el medio y el campo magnético aplicado debe ser más fuerte para que atraiga de manera relevante a las partículas y éstas sean retiradas de la emulsión. En síntesis, se puede decir que las emulsiones con partículas Janus evidenciaron un comportamiento más estable que aquellas que contenían solamente esferas de Poliestireno, porque la propiedad de las partículas Janus de ser anfifílicas es la que determina en gran medida el ángulo de contacto entre dos fases y por ende contribuye a la estabilidad porque éstas se ubican en igual proporción en la interfase, porque sus dos caras son atraídas de igual forma por los dos componentes de una emulsión de aceite en agua.

RECOMENDACIONES El tamaño de la gota es otro parámetro que enseña la estabilidad de una emulsión, porque el objetivo es prevenir la coalescencia entre las gotas de aceite. Cuando se tiene un tamaño de gota mayor, quiere decir que la emulsión no es muy estable y habrá coalescencia, ya que las particular deben rodear a la gota evitando que se unan unas con otras y es por eso que se tendrá un tamaño de gota menor, recalcando la estabilidad de la emulsión. En cuanto a la concentración de las diferentes partículas con las que se trabajaron, ésta debe ser mayor, porque así se tiene una gran cantidad de partículas en la emulsión que rodearán a las gotas evitando que se desestabilice.

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Dr. Hans Lautenschläger. Emulsions – micro-emulsions – nano-emulsions.

299

REDISEÑO E IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRA DE LOS ANALIZADORES EN LINEA DEL BLENDER DE

GASOLINA DE LA REFINERIA DE CARTAGENA S.A.

ROBERTO CARLOS MIDEROS SIMARRA Y WILSON DARIO OCAMPO DUQUE UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 El presente estudio propone e implementa el rediseño del sistema de acondicionamiento de muestra de los analizadores en línea del blender de gasolina de la Refinería de Cartagena S.A, teniendo en cuenta la pérdida de confiabilidad de los mismos debido a la contaminación de las celdas de análisis por la presencia de sustancias de difícil separación. La implementación de las soluciones de ingeniería permitió: reducir los costos de mantenimiento de los analizadores en un 51.4%, asegurar una carga máxima de contaminantes (agua-soda caústica) menor de 50 ppmv en las corrientes LCN, HCN y PRODUCTO a la salida del sistema de acondicionamiento de muestra, entre otras.

ABSTRACT

This study proposes and implements system redesign sample conditioning analyzers Online

blender petrol Cartagena refinery, taking into account the loss of reliability thereof due to

contamination of the cell analysis the presence of substances of difficult separation. The

implementation of engineering solutions allowed: reduce maintenance costs analyzers 51.4%,

ensuring a lower maximum load of contaminants (water-caustic soda) of 50 ppmv in the LCN, HCN

currents and the output PRODUCT sample conditioning system, among others.

Palabras claves: rediseño, sistema de acondicionamiento, línea de blender.

INTRODUCCIÓN El desarrollo de esta investigación permitió resolver los interrogantes con respecto a la mejor manera de rediseñar e implementar un sistema de acondicionamiento de muestra, que fuera efectivo para manejar los contaminantes presentes en los componentes usados en la preparación de las gasolinas en la Refinería de Cartagena S.A. y que a su vez permitiera recuperar la confiabilidad de los analizadores en línea del sistema de mezclas de gasolinas, con el objetivo de reducir los costos de operación, mantenimiento, y a la vez minimizar las pérdidas económicas por regalos de calidad. Las bases teóricas de este estudio se fundamentaron en la determinación de los principales inconvenientes para la separación de emulsiones de agua/soda- gasolina. Las variables que se manejaron durante el desarrollo de esta investigación fueron: el rediseño del sistema de acondicionamiento de muestra (SAM), la reducción de los costos de mantenimiento, la reducción de contaminantes, el aumento de disponibilidad del FTIR, y la disminución de los regalos de calidad.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigacion desarrollada fue aplicada, con enfoque cuantitativo y diseño cuasi experimental. El diagnóstico del problema fue realizado con base en la herramienta de

300

solución de problemas denominado análisis de causa raíz (RCA: Root Cause Analysis), el cual permitió identificar las causas básicas y proponer las soluciones descritas por los autores. Se realizó observación directa de la operación del sistema, para establecer las causas de la pérdida de confiabilidad del sistema: contaminación con agua y soda cáustica, operación fuera de los parámetros establecidos, etc. Además, se realizaron muestreos de corrientes y pruebas de laboratorio para cuantificar el contenido de agua y soda caústica durante el diagnóstico y una vez implementada la solución de ingeniería para verificar su eficacia. Por otro lado se aprovechó la experiencia de los autores en el tema de los analizadores en línea, conseguida través de varios años de ejercicio profesional. Como fuentes secundarias se consulto documentos de diversas fuentes: Internet; libros y revistas especializadas; catálogos de fabricantes de analizadores en línea y sistemas de acondicionamiento de muestras. También se tuvo acceso a informes técnicos del grupo de ingeniería y de la coordinación de programación de la producción de la refinería de Cartagena S.A.

RESULTADOS

Diagnóstico: El rediseño del sistema de acondicionamiento de muestra, requirió de una etapa de diagnóstico del problema, el cual fue realizado con base en una herramienta de solución de problemas llamada análisis de causa raíz (RCA: Root Cause Analysis), la cual permite identificar las causas básicas de los mismos. El análisis realizado fue integral y abarcó todos los posibles aspectos que intervienen o impactan la confiabilidad en la operación de los analizadores del blender de gasolina. Aspectos humanos: Se encontraron posibles deficiencias en las competencias técnicas del personal operativo, básicamente en la aplicación de los procedimientos operacionales de drenajes de tanques y en la frecuencia de su aplicación. Esta es una causa posible que no se ha podido confirmar o descartar. Contaminaciones: Se pudo determinar que los contaminantes presentes en la muestra a analizar, es una causa raíz de alto impacto en la pérdida de confiablidad de los analizadores en línea del blender de gasolinas. Al respecto las causas básicas son: contaminación cruzada entre corrientes, arrastre de agua-soda desde el proceso de tratamiento de naftas ubicado aguas arriba, insuficiente tiempo de lavado de las celdas de análisis de los equipos y continua presencia de material particulado en las corrientes.

CONCLUSIONES

La aplicación de una metodología de solución de problemas tal como el análisis de causa raíz (RCA), resultó ser muy efectiva porque hizo posible la revisión sistemática de todos los aspectos que intervienen en la confiabilidad operacional de los analizadores en línea del blender de gasolinas y permitió la identificación de las causas raíces de la problemática. Las de mayor impacto son: deficiencias en las especificaciones de los contaminantes de las corrientes, al no tener en cuenta o prever perturbaciones operacionales aguas arriba, deficiente diseño del sistema de acondicionamiento de muestra, especialmente en cuanto a eficacia en filtración de emulsiones inmiscibles con tensiones interfaciales (IFT) menores a 20 dinas/cm, deficiencias en el diseño de la altura

301

de succión de los tanques de los componentes, la cual favorecía el arrastre de agua y soda hacia el blender de gasolina. La solución de ingeniería implementada resultó ser costo- efectiva porque: el costo de la implementación fue ínfimo con relación a los beneficios obtenidos y fue una solución sencilla, eficaz y sustentada en fundamentos físico-químicos claramente identificables: formación de emulsiones inmiscibles de nafta-agua/soda altamente estables debido a la presencia de surfactantes que disminuyen la tensión interfacial por debajo de 20 dinas/cm haciéndolas particularmente difíciles o imposibles de separar por medios convencionales. Comparados los resultados de las pruebas de laboratorio entre la fase de diagnóstico y la de verificación, se aprecia una disminución sustancial en la concentración de agua/soda que presentaron las corrientes de LCN y HCN en la succión de los tanques o equivalentemente antes del pre-filtro. En la fase de diagnóstico los valores presentaban una gran dispersión y oscilaban en el amplio rango de 600 a 25000 ppmv, mientras que en la fase de verificación, los valores oscilaron en un menor rango de 135 a 910 ppmv. Lo anterior es atribuible, a las acciones correctivas operacionales desarrolladas en la unidad de tratamiento de naftas (estricto control de nivel y presión sistema), a los cambios en la altura de succión de los tanques y a la realización de una rutina estructurada de drenajes de tanques

RECOMENDACIONES En próximos proyectos de selección y compra de analizadores en línea, la Refinería de Cartagena debería capitalizar durante la fase de diseño, las lecciones aprendidas que se desprenden del RCA realizado durante este trabajo. En particular, resulta fundamental la especificación de los contaminantes tanto en operación estable como inestable. Se recomienda mantener el monitoreo periódico de las corrientes que llegan al blender, en términos de cuantificar el contenido de agua/soda antes y después del sistema de filtración, con el propósito de establecer la eficiencia del sistema y detectar el momento de saturación de los mismos, para su cambio oportuno. Se recomienda realizar la revisión hidráulica del sistema de aire de proceso hacia la planta de tratamiento de naftas, con el propósito de identificar e eliminar el cuello de botella y asegurar el suministro del aire a una presión mínima de 80 psig.

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302

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA ELABORACION DE BOLSAS PLASTICAS BIODEGRADABLES EN LA EMPRESA PLASTICOS Y

EMPAQUES CARTAGENA LTDA.

DAVID MARRUGO PULECIO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 La presente investigación tiene como fundamento, determinar la factibilidad de producir bolsas plásticas biodegradables en las instalaciones de la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda., utilizando como base la metodología de evaluación de proyectos, a través del desarrollo de tres secciones (estudio de mercado, técnico y económico) que serán la columna vertebral de este proyecto. A continuación se resume los procedimientos y resultados principales de la investigación. Primeramente, se desarrolló el “estudio de mercado”, el cual consistió en la presentación del producto además de enunciar características físicas y químicas principales de las bolsas plásticas biodegradables. Del mismo modo, dentro de este estudio se realiza el análisis de la demanda, sus proyecciones, análisis de precio y canales de comercialización, utilizando herramientas de recolección de información primarias y secundarias. Al finalizar el Estudio de mercado se logró tener una visión clara de las condiciones actuales de la empresa y del producto en el mercado, lo cual permitió decidir la factibilidad de realizar la inversión, al menos desde el punto de vista de la demanda potencial.

ABSTRACT

This research has as its foundation, determine the feasibility of producing biodegradable plastic

bags in the premises of the Plastics and Packaging Company Cartagena Ltda., Using as a basis

the methodology for evaluating projects, through the development of three sections (market

research, technical and economic) that will be the backbone of this project. The procedures and

main results of the research are summarized. First, is developing the "market research", which

consisted of the presentation of the product and stating main physical and chemical characteristics

of biodegradable plastic bags. Similarly, in this study the demand analysis, projections, analysis of

price and marketing channels, using tools collection of primary and secondary information is

performed. Upon completion Market was achieved a clear view of current business conditions and

product on the market, allowing to decide the feasibility of investment, at least from the point of view

of potential demand.

Palabras claves: biodegradables, evaluación de proyecto, análisis de demanda.

INTRODUCCIÓN El propósito del proyecto es proporcionar una base estructura que justifique la rentabilidad económica, de producir bolsas plásticas biodegradables en la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda., con el fin de disminuir de una u otra manera la contaminación generada por las bolsas en la naturaleza y de incursionar en nuevos mercados, que le permitan a la empresa escapar de la crisis económica que asecha por estos días a todas las industrias del sector. La importancia de este estudio para la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda., reside en poder contar con herramientas que faciliten la decisión de realizar la inversión necesaria para producir bolsas plásticas biodegradables, mejorando la capacidad productiva y la eficiencia del

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mismo, debido a que las condiciones de mercado y producción del producto, se encuentran en constante cambio en la industria petroquímica. La investigación se llevó a cabo en las instalaciones de la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda. y en diversos sectores populares de la ciudad de Cartagena que sirvieron como población para determinar los diferentes aspectos del estudio de mercado; tales como demanda, oferta y demanda potencial insatisfecha. La investigación se desarrolló siguiendo los lineamientos generales que delimitan los estudios de factibilidad, es decir, se realizó inicialmente el estudio de mercado, seguido por el estudio técnico y finalizando con el estudio económico-financiero, para luego determinar las conclusiones pertinentes incluyendo la rentabilidad del proyecto.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación es tranversal, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Se realizó el estudio económico del proyecto, en el cual se abordaron los aspectos económico-financieros, necesarios para determinar la viabilidad económica del proyecto. Se calculó la inversión inicial, costos totales de operación y el punto de equilibrio entre otros. Estas cifras sirvieron como base para determinar la rentabilidad de la investigación debido a que se calcularon TMAR, VPN y TIR, las cuales en su totalidad registraron resultados favorables a los intereses de la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda. La información requerida para la realización del presente proyecto, fue obtenida de diversas maneras, siendo todos importantes en la consecución del mismo. Primeramente fue necesario utilizar Información recolectada durante el transcurso de la carrera Ingeniería Química, específicamente de asignaturas como ingeniería económica, administración, estadística, programación lineal, seminario de plásticos, contabilidad, metodología de la investigación y operaciones unitarias. Seguidamente se consulto personal especializados en los diferentes campos que abarca la investigación, es decir se consulto docentes y especialistas del área económico-administrativa, del área metodológica y del campo de los plásticos. Paralelamente, se obtuvo información de la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda., así como de todo el personal que labora en ella. Por último seobtuvo información primaria, por medio de entrevistas estructuradas, específicamente encuestas, las cuales jugaron un papel muy importante en la realización del estudio de mercado y económico.

RESULTADOS Este proyecto pretende demostrar la viabilidad de producir bolsas plásticas biodegradables, con el fin de contribuir directamente con los intereses económicos de la empresa y logrando disminuir la contaminación generada por los materiales a base de polietileno. Esto se logra debido a que las bolsas biodegradables incluyen un proceso que rompe los enlaces de carbono-carbono, convirtiéndose en un producto sensible a la luz solar, la humedad, la temperatura, iniciando un fácil proceso de degradación natural y conservando las mismas propiedades de resistencia y seguridad que tienen las bolsas de plástico comunes. En resumen con la consecución del proyecto, se pretende resolver las preguntas referentes a dónde, cuánto, cuando, cómo y con qué producir lo que desea, por lo que el

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aspecto técnico - operativo de un proyecto comprende todo aquello que tenga relación con el funcionamiento y la operatividad del propio proyecto. Las partes que conforman el estudio técnico se muestra a continuación: análisis de la disponibilidad y el costo de los suministros e insumos, análisis y determinación de la localización óptima del proyecto, análisis y determinación del tamaño óptimo del proyecto e identificación y descripción del proceso.

CONCLUSIONES

Cuando se realiza un estudio de factibilidad, la finalidad es presentar a los inversionistas suficiente información que les permita tomar la decisión correcta y en el momento adecuado. La manera como se organiza esta información de forma concisa y ordenada, lleva por nombre conclusiones de la investigación. A continuación se presentan las conclusiones del proyecto “estudio de factibilidad para la elaboración de bolsas plásticas biodegradables en la empresa Plásticos y Empaques Cartagena Ltda.” Utilizando poderosos herramientas estadísticas, se pudo determinar la demanda potencial insatisfecha (DMI), la cual siempre dio resultados favorables para la empresa. En el primer periodo la demanda potencial insatisfecha fue de -0.75 toneladas lo cual es un dato aceptable debido a que al ser solo el primer año de producción del producto, todavía no se conoce en el mercado en su totalidad. No obstante para los siguientes periodos la DMI, dio valores positivos, llegando hacer de 5 toneladas, lo que garantiza la venta en su totalidad de las bolsas biodegradables producidas y abre las puertas para continuar optimizando la empresa. En lo referente a los precios se calculó un rango de $98 a $520 pesos, para los valores de los distintos tipos de bolsas plásticas biodegradables de PE a incursionar en el mercado (la más barata y la mas cara), lo cual garantiza ganancias superiores a las que recibe la empresa vendiendo bolsas plásticas convencionales, debido a que el rango de precio de estas bolsas es de $93 a $490 pesos.

RECOMENDACIONES Desde el punto de vista técnico, se recomienda mejorar las instalaciones de la empresa, debido a que las condiciones higiénicas y organizacionales no son las más adecuadas. Además de esto se recomienda señalizar las áreas, en especial la zona de producción y la salida de emergencia la cual hasta el momento se encuentra inhabilitada. Por último se debe disponer de bodegas diferentes para el almacenaje de bolsas plásticas convencionales y bolsas plásticas biodegradables. El gobierno debe prestar más atención a los problemas generados por las bolsas plásticas, exigiendo a todas las empresas del sector la producción de bolsas biodegradables o de cualquier tipo de avance tecnológico que permita disminuir el impacto de las mismas.

REFERENCIAS

AJENJO, DOMINGO. Dirección y gestión de proyectos. Ed. Alfa omega.. 2da edición.2005. BACA, Urbina Gabriel, Evaluación de Proyectos, Ed. Mc Graw Hill. México 2001.

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BLANCO, Álvarez Francisco. Plásticos y otras técnicas de conformado. Universidad de Oviedo, España. BACA, Urbina Gabriel. Ingeniería Económica. Tercera Edición. McGraw-Hill, 2003. GRAJALES, Tevni. Tipos de investigación. Ed. Norma. 1ª edición. HARGODOM, Bernard. Contabilidad de costos. Ed. Norma. 2da edición.

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EVALUACIÓN ENERGÉTICA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE POLIESTIRENO EN DEXTON

RODRIGO DIAZ TÁMARA Y LOURDES ANGÉLICA OSORIO COVO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

La empresa DEXTON ubicada en el sector industrial de Mamonal kilómetro 11, se dedica la producción de poliestireno de diferentes tipos como son, poliestireno cristal y de alto impacto. Debido a los altos costos de la energía generados en el proceso, y la necesidad de conocer los costos por formulación para las referencias que representan el 90 % de su producción global; la empresa decidió iniciar una evaluación energética, con el fin de conocer el estado actual del uso de la energía eléctrica, calcular los costos por formulación y cuantificar el consumo de cada equipo con el fin identificar los mayores consumidores de energía. Con base en las visitas realizadas a la planta, y después de realizar un diagnóstico cualitativo, se decidió tomar lectura de amperaje de los equipos que intervienen en el proceso de producción de las diferentes referencias de Poliestireno. A su vez, se solicitaron datos históricos y recientes de consumo de energía para calcular los costos y los consumos por Kilogramo de producto de cada referencia y ejecutar una caracterización energética, para identificar el grado de control que tiene la empresa sobre sus consumos. Con la ejecución de la evaluación energética se estimaron los consumos y costos unitarios por formulación de poliestireno evaluados en donde actualmente la referencia Cristal 1, es la que posee el indicador de energía/kg de producto más alto.

ABSTRACT

The company Dexton located in the industrial area of Mamonal kilometer 11, the production of

polystyrene of different types such as polystyrene, high impact glass is dedicated. Due to the high

cost of energy generated in the process, and the need to know the costs per formulation for

references which represent 90% of global production; the company decided to start an energy

assessment to determine the current status of the use of electricity, calculate costs per formulation

and quantify the consumption of each team to identify the biggest energy consumers Based on

visits to the plant, and after performing a qualitative diagnosis, it was decided to read amperage

equipment involved in the production process of the different references Polystyrene. In turn,

historical and recent data of energy consumption is applied to calculate the costs and consumption

per kilogram of product each reference and run an energy characterization, to identify the degree of

control that the company about their consumption. With the implementation of energy consumption

evaluation and unit costs were estimated polystyrene formulation which currently evaluated in

reference Cristal 1, is the one with the power indicator / kg higher product.

Palabras claves: poliestireno, evaluación energética, energía eléctrica

INTRODUCCIÓN En el sector industrial, la energía eléctrica, es un factor esencial para el desarrollo de los procesos productivos, esto se debe a que ésta representa un porcentaje apreciable de los costos de producción. Por tal razón, toda empresa debe tener presente la relación del consumo de energía con los posibles resultados económicos y medio-ambientales y fomentar la implementación de metodologías donde se optimice el consumo de la energía. Es por eso que, Dexton, ha empezado a concientizarse del uso eficiente de la energía en sus procesos de producción, por lo cual se ejecutó una evaluación energética con el fin de

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calcular los costos unitarios por formulación, realizar una caracterización energética e identificar los equipos mayores consumidores de energía, con el fin de conocer el estado actual del uso de la energía en la empresa. La realización de una evaluación energética del proceso de polimerización del estireno cobra su importancia a la hora de proporcionar información precisa sobre la eficiencia en la utilización actual de los recursos energéticos en la empresa Dexton; lo cual permitirá implementar programas de mejoramiento y control en la utilización de la energía, por consiguiente disminuir sus costos de producción.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo descriptivo, con enfoque cuantitativo y diseño no experimental. El procesamiento de la información de este proyecto se llevo a cabo en un período de 6 meses en el cual, la información obtenida por medio de los seguimientos de las mediciones de amperaje y de los consumos por referencia evaluadas en Dexton S.A se manejó en forma de tablas y gráficos para su mejor comprensión, utilizando herramientas de Microsoft Office. Posteriormente para la realización de la caracterización energética, el cálculo de los costos por formulación de Poliestireno y la identificación de los equipos mayores consumidores de energía, se hizo uso del programa Microsoft Excel y herramientas para la Caracterización energética y el control de calidad, como lo son gráficos de tendencia, gráficos de dispersión, diagramas de Pareto y Gráficos de control, propuestos en los manuales de la Unidad de Planeación Minero Energética de Colombia (UPME) y el Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología (COLCIENCIAS), con el fin de encontrar la relación entre variables y proponer mejoras para la disminución del consumo de energía.

RESULTADOS Se determinaron los costos energéticos por kilogramo de producto aproximados para las diferentes referencias de Poliestireno, con base en los datos diarios de consumo de energía eléctrica y en los Kg de producto terminado, reportados en un período tiempo aproximado de 4 meses. Para el cálculo de los costos por kilogramo de producto de las referencias evaluadas, se tuvieron en cuenta sólo los días en los cuales hubo producción de esa referencia durante todo el día y sin cambio de producto. A su vez se utilizó el valor del KWh industrial como $ 218,84 (valor suministrado por la empresa).

Al analizar los datos iniciales con los que se calcularon los costos por formulación (Ver anexo B, del trabajo de grado), se observó que para la referencia CRISTAL 1 en la última corrida registrada en el mes de Noviembre presenta una disminución de la producción, encontrándose la más baja reportada de 56 Ton/día, lo que pudo ser causado por Problemas Operacionales o necesidades de Clientes; pero permaneciendo aproximadamente constante consumo de energía (dentro de sus límites), lo que perjudica al indicador para este producto. El mismo caso se presenta para CRISTAL 2.

CONCLUSIONES

Después de ejecutar la evaluación energética del proceso de producción de Poliestireno en Dexton, se obtuvieron las siguientes conclusiones:

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Costos por formulación de Poliestireno: se determinaron los costos unitarios por formulación de las referencias CRISTAL 1, CRISTAL 2, CRISTAL 3, IMPACTO 1 e IMPACTO 2, de donde se observó que actualmente la referencia CRISTAL 1 posee el indicador de costos por Kg de producto más alto de todas las referencias de Poliestireno evaluadas ($39,319/kg-0,18 KWh/kg). A su vez se pudo identificar que no existe una relación directa entre los consumos y la producción, ya que a pesar de disminuir la producción de CRISTAL 1, los consumos de energía eléctrica se mantienen entre los rangos normales, viéndose reflejado en el incremento del índice de consumo. Por lo anterior, Dexton a pesar de contar con equipos con variador de velocidad, se consume la misma cantidad de energía tanto para ratas altas como ratas bajas de producción, lo que se ve reflejado en el costo y consumo por Kg de producto terminado. Caracterización energética: el control ejercido sobre los consumos energéticos no es el adecuado, debido a que para la misma producción se presentan diferentes valores de consumo de energía, lo que a su vez representa una oportunidad de mejora de la eficiencia del proceso.

RECOMENDACIONES Costos por formulación de Poliestireno: mantener una producción igual o superior 77 ton/día para Cristal 1 y 83 Ton/día para Cristal 2, lo cual favorece el indicador por producto para estas referencias y el general, alcanzando un valor de 0,152 KWh/kg inferior al planteado como meta para el año 2010 de 0,166 KWh/Kg. Caracterización energética: el ahorro en el consumo es alcanzable recurriendo a los registros históricos mes a mes, realizando las actividades que dieron como resultado los periodos mejores operados, haciendo uso de las buenas prácticas operacionales y de mantenimiento en la planta. Luego de observar mejoras en los consumos por las recomendaciones que se darán posteriormente, se sugiere realizar de nuevo el estudio de la caracterización energética con nuevos períodos de tiempo, aplicando la metodología descrita en el presente proyecto, con el fin de plantear nuevas metas que conduzcan al ahorro de energía.

REFERENCIAS

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ACOSTA, Xiomara. ROMERO, Katerine. PATERNINA, Ayarid. Auditoria energética en el

proceso de adhesivado de Cellux Colombia SA. Trabajo de Grado Ingeniería Química.

Cartagena D. T y C. Universidad de San Buenaventura. 2002 p. 200

GNAUCH. Bernard, FRUNDT. Peter. Iniciación a la Química de los Plásticos., 3ª edición,

Hanser Editorial, Barcelona.

GRUPO DE GESTIÓN EFICIENTE DE LA ENERGÍA. Guía para la implementación de

sistemas de gestión integral de la energía. Universidad del Atlántico, Universidad

Autónoma del Occidente. p. 13.

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HERNANDEZ SAMPIERI, Roberto. Metodología de la Investigación. 2da ed. Mexico D. F:

Mc Graw Hill, p. 61

MANTILLA, Luis. CARDONA, Juan. Gestión energética de los motores eléctricos.

Universidad de Cantabria. 2005.

310

ESTADO DEL ARTE SOBRE PROCESOS DE ADICIÓN DE ESCORIA

SIDERÚRGICA EN LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO

ÁLVAREZ BARBOZA ANA MARCELA, VITOLA RAMIREZ JAIME LUIS Y STEER CALVO

ROSELYN

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

La presente monografía se pretenda realizar un estudio del arte referente al proceso de adición de escoria siderúrgica en la fabricación del cemento con el propósito de evidenciar sus mejoras en aspectos de innovación y medio ambiente. Entrando en el campo de la aplicación, en el cemento se observa que la influencia que producen las escorias está vinculada a la composición mineralógica y química, al proceso de enfriado (vitrificación), a la finura, distribución del tamaño de partículas, forma de molienda (conjunta o individual), porcentaje utilizado, curado, (humedad, temperatura, tiempo), clinker base, aditivos agregados durante molienda, etc. Considerando que cada componente del cemento compuesto produce una influencia determinada sobre la hidratación del ligante, es posible esperar que el comportamiento del cemento resultante varíe con las proporciones, a título de ejemplo al aumentar el porcentaje de escoria y disminuir el clinker, se modifica el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia inicial y final, con la influencia que producen diversos curados.

ABSTRACT

This monograph is intended to conduct a study of the art concerning the process of adding steel

slag in cement manufacturing in order to demonstrate the improvements in aspects of innovation

and environment. Entering the field of application, the cement is observed that the influence

produced slag is linked to the mineralogical and chemical composition, the cooling process

(vitrification), the fineness distribution of particle size, shape grinding (joint or individual), percentage

used, curing (humidity, temperature, time), based clinker, additives added during grinding, etc.

Whereas each component of the composite cement produces a certain influence on the hydration

of the binder, it is possible to expect that the behavior of the resulting cement varies with the

proportions, by way of example to increase the percentage of slag and clinker decrease, time is

modified setting and the development of initial and ultimate strength, with the influence that produce

different cured.

Palabras claves: escoria siderúrgica, fabricación de cemento.

INTRODUCCIÓN La escoria granulada de alto horno se produce como consecuencia de la reducción del mineral de hierro en los altos hornos, o sea que es un desecho industrial que contamina el ambiente, por lo que resulta interesante lograr una aplicación. Los elementos químicos que la constituyen son similares a los del clinker, pero en proporciones diversas, según los componentes que se introducen en el horno. Si la escoria a la salida del crisol se enfría bruscamente se congelan los compuestos principales formados a esa temperatura, la microestructura se vitrifica y se generan características que permiten su aprovechamiento en la elaboración del cemento o del hormigón. Resulta interesante la utilización de la escoria enfriada bruscamente desde un concepto integral. Una consideración es que pueda ser utilizada en la resolución de problemas tecnológicos en el hormigón principalmente por la incorporación como polvo fino que

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actúa como dispersante y mejora la hidratación, modifica la retención de agua, colabora con la resistencia mecánica, disminuye el calor de hidratación, mejora la durabilidad (porosidad y difusión), atenúa las reacciones deletéreas como ataque de sulfatos, agua de mar, ingreso de cloro, etc.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue de tipo descriptiva, con enfoque cualitativo y diseño no experimental. Están constituidas básicamente por la asesoría técnica de profesionales de la Ingeniería. Adema, en esta investigación se utilizó información proveniente de libros, revistas especializada, tesis de grado y páginas de Internet; con el fin de obtener información actualizada, veraz y de alta calidad. Las fuentes secundarias son textos basados en fuentes primarias, e implican generalización, análisis, síntesis, interpretación o evaluación. En el estudio de la historia, las fuentes secundarias son aquellos documentos que no fueron escritos contemporáneamente a los sucesos estudiados.

RESULTADOS Impacto ambiental: uno de los objetivos de este trabajo se traduce esencialmente al reciclaje de los residuos peligrosos teniendo como resultado minimizar su impacto al medio ambiente y una mejora en la economía de las empresas, ya que de realizarse este tipo de aprovechamiento y recibir la autorización correspondiente, se podrá dar un uso alterno a los residuos reduciendo el costo a las empresas y a la sociedad pues los residuos ya no estaría afectando al medio ambiente, ya que su disposición final no sería el confinamiento sino antes bien el reciclaje, así como la generación de nuevos empleos mejorando la calidad de vida de la sociedad. La utilización de residuos o subproductos ayuda a conservar los recursos naturales al reducir la demanda de materias primas tales como piedra caliza y carbón. Al mismo tiempo contribuye con la preservación del medio ambiente, permitiendo la reducción del vertido de residuos, causantes de la degradación de tierras.

Desarrollo tecnológico: los primeros aglomerantes a base de escoria son fabricados en Alemania. Langen en 1872 produce un cemento formado por una mezcla de escoria granulada e hidróxido de calcio. En 1880, se introduce al mercado un cemento a base de clinker y de escoria granulada Posteriormente, en 1909 H. Huhl también en Alemania desarrolla el Cemento sobre sulfatado a partir de una mezcla de escoria granulada y yeso. Las primeras especificaciones fueron dadas en 1909 en Alemania para el Cemento Portland Siderúrgico con un máximo de 30% de escoria, luego en 1917 para Cemento Siderúrgico hasta 70%. En Francia la norma oficial para Cementos de Escoria fue adoptada en 1934y el ASTM la incorpora en 1946.

CONCLUSIONES Posteriormente a la revisión documental y de una mirada global de los estudios y ensayos y pruebas industriales realizados a nivel mundial sobre la adición de escoria siderúrgica en la fabricación de cemento se concluye: La utilización de escoria siderúrgica para la producción de cementos presenta grandes ventajas, tanto de tipo económico (reducción de costes de combustible y de materias primas, entre otros) como medioambiental

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(reducción de la cantidad de residuos y conservación de fuentes energéticas no renovables). De acuerdo a la experiencia, en base a cementos con escoria de varios países, se puede reemplazar en pequeñas y medianas proporciones del clinker por escoria, sin afectar significativamente las características del cemento. Sin embargo, esto requiere que se utilicen componentes minerales de buena calidad y que los procesos de molienda y mezcla se encuentren óptimamente ajustados. Los cementos con adición de escoria son muy importantes para obras que deben resistir a medios agresivos como diques de hidroeléctricas, obras en el mar etc. Porque estos cementos tienen una excelente resistencia al sulfato y cloruro y por lo tanto es muy conveniente para la construcción en las zonas costeras. También le da mayor durabilidad a largo plazo. La producción de este tipo de cementos con la adición de escorias se puede beneficiar en que el producto puede ser económicamente producido por sus fabricantes por la utilización de este tipo de subproductos.

RECOMENDACIONES Existe suficiente experiencia a nivel internacional y local para orientar los estudios previos en los porcentajes convenientes que se deben usar para lograr los objetivos deseados. Es indispensable disponer de los resultados de las experiencias previas antes de aplicarlos a las obras. Es necesario realizar controles permanentes durante la producción para verificar la regularidad. Se observa que al introducir variaciones en la composición de la escoria, en los porcentajes, en la metodología o industrialización pueden aparecer consecuencias no deseadas. Como se observa en los resultados de algunas experiencias mostradas, los reemplazos de diferentes porcentajes, conducen a respuestas diferentes; por lo que si se desean resultados homogéneos en obra es necesario limitar los ámbitos de variación.

REFERENCIAS

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Cementos especiales. Efectos de aditivos. Informes de la construcción, Vol. 59, 505, 83-87, enero – marzo 2007. http://hdl.handle.net/10261/4987. Consultado el 24 de Febrero de 2011 Cementos con adiciones: características distintivas. Hugo F Begliardo. Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rafaela. Departamento de Ingeniería Civil, Laboratorio. Consultado el 24 de Febrero de 2011 en http://ntics.frra.utn.edu.ar/portal/PDFs/cementos_2.pdf

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POLIETILENO RETICULADO PARA AISLAMIENTO DE LÍNEAS DE MEDIA TENSIÓN

BARRIOS TEHERAN MAIFRED, DEL RIO VELLOJIN DAIRO ENRIQUE Y GOMEZ CABARCAS

LOREN PAOLA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 En el transporte de energía de media y alta tensión es necesaria la utilización de recubrimientos que protejan el conductor y lo aíslen del resto del ambiente aumentando su vida útil y su efectividad. El polietileno ha sido usado como aislante eléctrico desde su descubrimiento y a medida que ha pasado el tiempo se han mejorado sus propiedades hasta el punto de que una de sus variantes el polietileno reticulado sea el aislante más usado en la actualidad en líneas de media y alta tensión. Los tipos de polietilenos son muy variados y su utilización que está en continuo crecimiento se ha extendido a un gran número de aplicaciones como consecuencia a las ventajas que posee respecto a otros materiales incluyendo otros polímeros y algunos copolímeros. El propósito de esta investigación es construir el estado del arte sobre el polietileno reticulado para el aislamiento de líneas de media tensión que permita identificar los avances tecnológicos ambientales y económicos que se han dado hasta la fecha.

ABSTRACT

In the energy transport medium and high voltage using coatings that protect the driver and isolate

the rest of the environment by increasing its life and its effectiveness is needed. The polyethylene

has been used as an electrical insulator since its discovery and as time has passed its properties

have been improved to the point that one of its variants linked polyethylene insulation is most often

used today in lines of medium and high voltage. Polyethylene grades vary widely and its use is

continuously growing which has spread to a large number of applications due to the advantages it

has over other materials including other polymers and certain copolymers. The purpose of this

research is to build state of the art on crosslinked polyethylene for insulating medium voltage lines

to identify the environmental and economic technological advances that have occurred to date.

Palabras claves: transporte de energía, polietileno, polímeros, coopolimeros.

INTRODUCCIÓN En la industria de transporte y distribución de energía eléctrica se utiliza el polietileno reticulado como el principal aislante en líneas de media y alta tensión, las principales falencias que se presentan en este tipo de materiales están relacionados con la arborescencia y el ataque de sustancias presentes en el medio ambiente, como casi todos los materiales plásticos presenta dificultad para su biodegradación generando contaminación una vez que es desechado. El polietileno reticulado ha sido estudiado en varias ocasiones desde el punto de vista estructural, químico, propiedades físicas, aplicaciones biomédicas, rendimiento, impacto ambiental, procesos de rotomoldeo, entrecruzamiento continuo usando peróxidos, entre otros. Por otra parte hay muchas investigaciones que se han realizado en los últimos años sobre el polietileno reticulado, sin embargo se necesita saber cuál es el proceso más eficiente técnicamente y que minimiza el impacto ambiental que se genera.

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Para ello se reportaran los avances más significativos de manera que permita identificar la naturaleza y propiedades del polietileno reticulado, las ventajas y desventajas de los procesos de producción, para que se plasmen recomendaciones acerca de las investigaciones que se pueden realizar para mejorar la calidad de este material plástico desde los procesos de producción. Esto se le suma la necesidad de ordenar lo que se ha venido investigando desde las diferentes posiciones(teóricas y metodológicas), con el fin de construir el estado del arte sobre el polietileno reticulado para el aislamiento de líneas de media tensión que permita identificar los avances tecnológicos ambientales, económicos, además las tendencias y directrices investigativas que hasta el momento se han trabajado, queriendo conocer si se está cuestionando acerca de las necesidades que presenta el entorno y si pueden contribuir al desarrollo de herramientas para la solución de estos; para así despejar dudas acerca del estado de hallazgos de la actividad investigativas y la calidad de producción de conocimientos para las partes interesadas.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se desarrollo una investigación exploratoria, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Están constituidas básicamente por la asesoría técnica de profesionales de la Ingeniería. En esta investigación se ha utilizado información proveniente de libros, revistas especializada, tesis de grado y páginas de Internet; con el fin de obtener información actualizada, veraz y de alta calidad. Las fuentes secundarias son textos basados en fuentes primarias, e implican generalización, análisis, síntesis, interpretación o evaluación. En el estudio de la historia, las fuentes secundarias son aquellos documentos que no fueron escritos contemporáneamente a los sucesos estudiados.

RESULTADOS El plástico (Polietileno reticulado) una vez que ya se le haya dado el uso apropiado, le tiran al vertedero de desechos y allí pernoctará por miles de años; se cree que por mucho más de seis mil años. Las bacterias no conocen estos materiales y por lo tanto no los digieren, son demasiado jóvenes (advenedizos) y puede pensarse que si el “hombre” no los construye programadamente, o no crea bacterias capaces de digerir el material sintético, el problema será tan grave que puede llegarse a pensarlos como “materiales contaminantes del medio ambiente”, porque aún no se les puede considerar como tal. Que por qué esta afirmación: porque aunque el sol los tueste y cuartee, las gotas de lluvia los pulverice, el viento los esparza, todavía siguen siendo “macromoléculas” las porciones en que se hayan fragmentado y diseminado en un área determinada. Tendrían que llegar a las corrientes de agua y mezclarse de manera tal que se “cuelen” a través de los poros de los filtros, estar presentes en la atmósfera y mezclados con el aire para incorporarlos a los pulmones, más aún, deberían estar presentes en los suelos de manera que las plantas los incorporaran junto a los nutrientes o impregnar sus hojas y tallos para que los animales les ingirieran posteriormente.

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CONCLUSIONES

Luego de la revisión documental y de una mirada global de los estudios realizados a nivel mundial sobre la reticulación de polietileno y su aplicación en cables de media tensión se concluye: La tendencia investigativa está orientada a los procesos de síntesis del plástico de manera independiente, es decir la mayoría de las investigaciones trata un proceso específico para el desarrollo de la reticulación, sin comparar con otros procesos. En los procesos de fabricación de cables de media tensión el método que ofrece mayores ventajas es el de curado en seco con atmosferas de nitrógeno ya que ofrece una gran ventaja debido a que disminuye la porosidad del polímero y evita la inclusión de agua en los retículos, evitando así que las corrientes de fuga deterioren con mayor rapidez la vida útil del cable. Las propiedades tales como Resistencia a la temperatura: Resistencia a la presión, Resistencia al estrés ambiental, Resistencia a la luz UV, Resistencia Química y Resistencia a la oxidación, mejoran significativamente con el proceso de reticulación. A nivel investigativo se encuentra que los peróxidos son de vital importancia para la iniciación del proceso de reticulación, se destaca que la utilización de un buen iniciador propiciara un buen desempeño de los cables. Los termo estables son plásticos que no se pueden reciclar, sin embargo al incinerarlos bajo condiciones especificas se puede recuperar gran cantidad de energía que puede ser empleada para la producción de vapor. Se describe con claridad el campo de acción en el que se desarrollo cada investigación, además existen debilidades en cuanto a la construcción de marcos teóricos y básicamente se centran en datos experimentales. RECOMENDACIONES

Para futuros investigadores se recomienda buscar información en ingles y portugués ya que en estos idiomas se encuentra la mayoría de la investigación de esta área. Siempre que se necesiten acometidas subterráneas, se recomienda utilizar cables recubiertos con polietileno reticulado mediante el proceso de curado en seco, para disminuir los efectos de arborescencia. Para proyectos a corto plazo o en los que la sustitución del cable es muy rápida, se recomienda que una vez retirados se adicionen agentes oxidantes que faciliten la degradación del polietileno reticulado. Para proyectos a largo plazo, se recomienda un alto grado de reticulación, lo que aumenta la vida útil del cable. Si el cable se expone a la intemperie se recomienda adicionar negro de humo en su formulación. Generar procesos de extrusión que ahorren energía y utilicen materia prima reciclada como bolsas de polietileno de baja densidad para la fabricación de cables de media tensión, de esta manera se disminuir el impacto ambiental.

REFERENCIAS

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ANÁLISIS OPERACIONAL DEL HORNO UTILIZADO POR LA REFINERÍA

TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA S.A. - TELBA S.A.

LUIS FERNANDO BALDOVINO RICARDO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010 TELBA S.A. es una empresa que se encuentra ubicada en la zona franca de bienes y servicios en la ciudad de Barranquilla, se dedica a la producción de combustibles Bunker y combustibles industriales por medio del BLENDING y el proceso de refinación atmosférica del petróleo. Debido a los altos costos de producción generados y la necesidad de disminuir el consumo de gas natural en el horno; la empresa decidió hacer un completo análisis operacional de este equipo, con el fin de conocer la temperatura de salida de los gases de chimenea, el consumo de gas natural y la eficiencia con que opera. Con base en visitas realizadas a la planta, y después de realizar, durante varias corridas, la lectura en campo de las variables que intervienen en el proceso, se elaboró el diagnostico operacional al equipo de calentamiento. A su vez, se solicitaron los archivos de la información recolectada por los operadores durante los recorridos de patio para tener referencias y establecer el control de la empresa sobre cada una de estas variables. Con el análisis operacional realizado en la planta se logró determinar las propiedades de la corriente de carga al horno, caracterizar uno de los crudos típicos de esta refinería el cual presenta una gravedad API de 29 y un contenido de agua igual o menor al 0.5%. De igual forma, por medio del análisis térmico, se logró proponer como principal alternativa el aumento del área de transferencia en la cabina radiante actual con lo cual la eficiencia del equipo aumenta en 7.18% y el consumo de gas natural/barriles cargados disminuye 9%.

ABSTRACT

TELBA SA is a company that is located in the free zone of goods and services in the city of

Barranquilla, is dedicated to the production of fuels and industrial Bunker fuels through BLENDING

atmospheric and process oil refining. Due to high production costs generated and the need to

reduce consumption of natural gas in the furnace; the company decided to make a complete

operational analysis of this equipment in order to meet the outlet temperature of the flue gas,

natural gas consumption and efficiency with which it operates. Based on visits to the plant, and after

performing during several runs, reading field of the variables involved in the process, operating the

heating equipment diagnosis was developed. In turn, the files of information collected by operators

during tours of yard to have references and establish control of the company on each of these

variables were requested. With the operational analysis in the plant was possible to determine the

properties of the charging current baked, characterize a typical crude this refinery which has an API

of 29 gravity and a water content equal to or less than 0.5%. Similarly, by means of thermal

analysis, it was possible to propose as main alternative increased transfer area in the current

heating cabin which equipment efficiency increases by 7.18% and consumption of natural / loaded

barrels gas decreased 9%.

Palabras claves: combustibles industriales, refinación atmosférica, gas natural, análisis térmico.

INTRODUCCIÓN En el sector industrial, el desaprovechamiento energético, es un factor esencial para el desarrollo de los procesos productivos, esto se debe a que los consumos de energía y combustibles representan un porcentaje alto en los costos de producción. Por tal razón, toda empresa debe tener presente los aspectos e impactos ambientales que su proceso

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genere y los resultados económicos debidos a consumo de combustibles, y fomentar la utilización de metodologías que optimicen la utilización de los recursos naturales no renovables. Es por eso que, el análisis operacional realizado al horno utilizado por la refinería TELBA S.A. tiene como principio detectar los factores que influyen en los altos consumos de gas natural, hacer seguimiento a las variables que influyen en el proceso y disminuir los problemas operacionales de la compañía. Los antecedentes teóricos muestran la importancia del análisis de los costos energéticos en la refinería, el monitoreo al equipo de calentamiento y la necesidad de implementar modificaciones técnicas que permitan el mejor aprovechamiento energético. Los objetivos del proyecto se enmarcan en el análisis técnico del sistema actual de refinación, la búsqueda de alternativas de optimización del horno por medio del seguimiento a la temperatura de los gases de chimenea, el consumo de gas natural, la eficiencia del equipo y la carga a la planta en barriles/día. Todo esto en procura de optimizar el proceso de refinación en la empresa TELBA S.A. desde el punto de vista técnico y energético.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo explicativa, con enfoque mixto y diseño experimental. La información de primer orden la obtuvo el investigador mediante la observación y los recorridos de patio hechos en cada una de las corridas de la planta donde se tomaron datos de temperatura, presión, flujo, entre otros; estos datos fueron tabulados y graficados para realizar un mejor análisis del comportamiento térmico del horno. Se obtuvo información secundaria la cual fueron los registros de los recorridos de patio que se archivan en la planta, la bibliografía existente sobre diseño de hornos, páginas de internet relacionadas con el tema e investigaciones previas con métodos de cálculo específicos para hornos además, se utilizó el simulador de procesos HYSIS para obtener las propiedades de las corrientes y de los gases de escape. Durante el desarrollo del presente proyecto la información se recolectó en diagramas de flujo de las diferentes áreas de la planta con los cuales se hicieron los recorridos de patio mientras la planta estaba en servicio, luego se organizaron en tablas para su mejor comprensión. Adicional a lo anterior se construyó una tabla en Microsoft Excel donde se simula la forma cómo responde la variable temperatura ante cambios en el caudal de alimentación al horno. Esta información servirá como registro en medio magnético para posteriores estudios en la refinería.

RESULTADOS Se determinó el estado actual y las condiciones en las que se encuentra operando el horno H-200; esto se realizó durante la destilación de uno de los crudos residuales típicos cargados a la planta. Con la ayuda del simulador HYSYS se determinaron las propiedades de la corriente de alimentación, un combustible bunker de 29ºAPI y contenido de agua menor a 0.5%. Mediante los análisis hechos al bunker en el laboratorio de la empresa TELBA S.A. se determinó que a la temperatura de operación se recuperó el 77% del producto (ver anexo F).

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Los cálculos realizados, basados en las condiciones de operación del horno H-200, muestran que este tiene una eficiencia igual a 65.46% la cual está por debajo de los valores típicos (75% a 85%) de eficiencias para hornos sólo radiantes, esto comprueba que las mayores pérdidas energéticas que se presentan en la planta se ubican en este equipo (ver anexo G).

CONCLUSIONES Después de realizar el análisis operacional al horno, H-200, utilizado por la refinería TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA – TELBA S.A. se obtuvieron las siguientes conclusiones: Se determinaron las condiciones en las que se encuentra operando el equipo de calentamiento, donde se observó que actualmente el 30% del calor generado por la combustión del gas natural se pierde en los gases de chimenea. A su vez, se pudo identificar que el área de transferencia de calor en la zona radiante es insuficiente y no cuenta con el arreglo adecuado, ya que la transferencia de calor radiante sólo ocurre por una cara de la tubería quedando una gran parte de esta área sin aprovecharse. Con el aumento del área de transferencia en la cabina radiante, se logró mejorar las condiciones de operación de este equipo, disminuir la temperatura de los gases de chimenea en 17%, disminuir el consumo de gas natural, aumentar en 19% el volumen de crudo cargado a la planta y aumentar la eficiencia del equipo en 7.2 puntos porcentuales. Todo esto, debido a que se aprovecha el calor acumulado en el área posterior al quemador donde se acumula la mayor parte de los gases de combustión antes de ser expulsados a la atmósfera. El arreglo de tubos en el horno no es el adecuado, esto también disminuye la eficiencia del equipo. Los hornos radiantes alcanzan eficiencias más altas que la obtenida con el aumento del área de transferencia, si cuentan con un arreglo de tubos en forma de banco organizados a una distancia determinada de las paredes del refractario y con espaciado entre tubos.

REFERENCIAS David M. Himmelblau Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química, , Prentice Hall, 6º Edición, 1997. HERNANDEZ SAMPIERI, Roberto. Metodología de la Investigación. 2da ed. Mexico D. F:

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Perry & Green (1999) - Perry's chemical engineer's handbook, 7th ed. - McGraw-Hill-

Ingeniería de la Cinética Química, J.M. Smith, Cecsa (MCGrawHill) 6ª ed, 1991.

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Procedimientos e Instructivos Operacionales TELBA S.A. Dpto de Calidad, Edición 1ª,

Noviembre 2006

RECURSOS MARITIMOS LTDA. Los combustibles Bunker, su mercadeo, preparación,

uso y diferencia de calidad. Cartagena. 2004.

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EVALUACIÓN DE LA OXO-DEGRADACIÓN EN PELÍCULAS DE POLIETILENO Y POLIPROPILENO

ANDREA PAOLA COMBARIZA MARTÍNEZ Y MERCEDES ISABEL RODRÍGUEZ SARMIENTO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

Los desechos sólidos actualmente presentan un problema de eliminación ya que los constituyen materiales poliméricos, principal componente de productos plásticos para empacado. Estos materiales presentan resistencia al ataque de microorganismos presentes en el suelo, y a radiaciones solares y de luz UV. El objetivo de este trabajo fue evaluar la oxo-degradación en películas de polietileno y polipropileno con aditivos “oxo” al ser expuestas a ambientes que simulaban condiciones de vertedero (horno) y cambios climáticos naturales (cámara QUV), para determinar el efecto que tendría una posible biodegradación incompleta sobre el medio ambiente y la salud. Para realizar este estudio se tomaron bolsas plásticas oxo-biodegradables comerciales y películas de Polipropileno fabricadas. Inicialmente se identificó el tipo de polímero y la carga que contenían (DSC y TGA respectivamente) las bolsas comerciales. Resultaron estar constituidas por polietileno de alta densidad, y tener CaCO3 y TiO2 como carga. Luego de ser expuestas, se determinaron los cambios en las propiedades mecánicas, y el grado de oxidación. Las muestras en el horno mostraron pérdida en sus propiedades mecánicas. Aunque solo los espectros de la bolsa de Drogas la Rebaja y la película PP 2% mostraron picos de degradación al igual que las muestras expuestas en la cámara QUV. Finalmente, por medio de fluorescencia por rayos x se identificaron los elementos presentes en los aditivos de las bolsas comerciales y en el aditivo “oxo”, el cual reveló metales pesados, que según referencias bibliográficas resultan perjudiciales cuando están en grandes cantidades, para el medio ambiente y la salud humana.

ABSTRACT

Solid waste currently present a disposal problem because polymeric materials constitute the main

component of plastic packaging products. These materials have resistance to attack by

microorganisms in the soil, and solar UV radiation and light. The aim of this study was to evaluate

the oxo-degradation of polyethylene and polypropylene films with additives "oxo" when exposed to

environments that simulated landfill conditions (oven) and climatic changes (QUV) to determine the

effect it would incomplete biodegradation potential environmental and health. For this study

commercial oxo-biodegradable plastic bags and polypropylene films made were taken. Initially the

polymer type and load containing (DSC and TGA, respectively) trade bags are identified. Were

found to be constituted by high density polyethylene, CaCO3 and TiO2 and having as load. After

being exposed, changes in mechanical properties were determined, and the degree of oxidation.

Samples in the oven showed loss in mechanical properties. Although only the spectra of the

Discount Drug bag and PP film showed 2% degradation peaks as samples exposed in the QUV.

Finally, by means of X-ray fluorescence elements present were identified additives commercial

bags and additive "oxo", which revealed heavy metals, according references are harmful when they

are in large amounts, for the middle environment and human health.

Palabras claves: desechos solidos, materiales poliméricos, oxo-degradacion, películas de polietileno y pilipropileno.

INTRODUCCIÓN Al hablar hoy día del tema de los plásticos resulta importante resaltar dos aspectos relevantes de los mismos. El primero es que son materiales que han venido a constituir

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una parte importante en nuestra vida cotidiana debido a su gran versatilidad de aplicaciones y propiedades, logrando sustituir en muchos campos materiales tradicionales como la madera, el acero, el vidrio, el metal, entre otros. Por otro lado, se encuentra el gran problema de contaminación que estos mismos producen por su naturaleza no biodegradable a ecosistemas naturales, atentando directamente contra el buen vivir de los seres vivos. Es de saberse que ya se han venido estudiando e implementando diferentes alternativas que brinden solución parcial o completa al problema, como son la incineración, el reciclaje, y la innovación en materiales plásticos oxo-degradables, foto-degradables, oxo-biodegradables, entre otros. Tomando el caso particular de los plásticos oxo-biodegradables, estos por reacción química entre el oxígeno de la atmosfera con el enlace molecular del polímero, se quiebran convirtiéndose en moléculas más pequeñas a medida que pasa el tiempo (este proceso se da, de forma acelerada gracias a un aditivo “oxo”). Estas moléculas cada vez más pequeñas pueden absorber agua propiciando la acción de microorganismos naturales que descomponen el material en agua, CO2 y biomasa. Lo preocupante de esta alternativa de solución es que no siempre se den las condiciones necesarias que propicien el proceso de biodegradación, dándose únicamente la degradación oxidativa, de la cual resultan partículas pequeñas cargadas de un aditivo que puede o no contener elementos o compuestos perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue experimental, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Por la clase de medios utilizados para obtener los datos se utilizó la observación de campo, ya que ésta permitió llevar un control a través del registro sistemático, valido y confiable del comportamiento de la variable investigada. Hernández Sampieri (2001). Después de recopilada la información, los datos fueron codificados y posteriormente tabulados a través de tablas de frecuencias, las cuales se graficaron para reflejar con claridad el comportamiento de las variables a través del tiempo. Del mismo modo, los equipos de pruebas mecánicas y espectroscopia mostraron curvas para interpretación de resultados, de las cuales se recogió la información pertinente para las conclusiones de la investigación.

RESULTADOS En total se tomaron 2 tipos de muestra como se mencionó en el diseño metodológico las cuales se dividieron en dos grupos: el primero correspondió a 3 muestras provenientes de bolsas comerciales, y el segundo, a 2 tipos de muestra que correspondieron a 2 películas fabricadas en el laboratorio de las instalaciones de Propilco S.A. utilizando una extrusora marca Killion 100. Como materia prima se utilizó Polipropileno en pellets de referencia 03H77-MAB homopolímero y un aditivo oxo-degradable. Las proporciones fueron las siguientes: Muestra 1: Polipropileno con 2% de aditivo, (se fabricaron 2 Kg). Muestra 2: Polipropileno 100%, (se fabricaron 2 Kg).

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El efecto de la degradación de los diferentes materiales se evaluó siguiendo el cambio en sus propiedades mecánicas (tensión) utilizando una maquina universal INSTRON. Para realizar esta prueba era necesario tomar tres especímenes de cada muestra con el fin de sacar un promedio y obtener resultados confiables. Luego, se medía el espesor de los especímenes y se colocaban entre dos mordazas especiales para películas, una fija y una móvil. Por último se daba inicio a la prueba por medio de la cual se pudieron observar los cambios en la tensión a la cedencia del material degradado a través del tiempo.

CONCLUSIONES A continuación se mostrará el cumplimiento de cada objetivo específico y los logros alcanzados: Se realizó una indagación durante 3 meses, gracias a la cual pudo fundamentarse el problema de la investigación, la justificación y la formulación de la pregunta de la investigación. Dentro del marco de referencia puede encontrarse parte del estado del arte estudiado. En laboratorio de Propilco S.A. se fabricaron dos tipos de película a través de una extrusora, una de polipropileno con 2% de aditivo “oxo” y otra 100% de polipropileno. Estas películas se utilizaron como parte de la muestra de la investigación, con la salvedad de que carecían de un espesor constante. Se identificó el tipo de polímero a través de un análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC) cuyos resultados mostraron que era un Polietileno de alta densidad para las tres películas.

RECOMENDACIONES En el caso en el que se quiera observar un mayor cambio a través del tiempo en el pico de degradación, se recomienda plantear un diseño de experimento en el cual el tiempo de exposición de las muestras sea por lo menos de 90 días. Al evaluar la degradación en películas de polipropileno a través de pruebas mecánicas, se recomienda realizarle las mismas cada 8 horas, para así poder registrar de una manera más detallada los porcentajes de pérdida de tensión a la cedencia. Al preparar las muestras para las pruebas, se recomienda garantizar un buen corte libre de rasgaduras, que se mantengan las medidas constantes y que se tenga en cuenta la dirección de la película. De esta manera se aseguran datos confiables al momento de realizar las pruebas mecánicas.

REFERENCIAS

ARADILLA ZAPATA, D. Degradación de residuos de materiales Plásticos. En: Ingeniería

Química. No. 448 Año 39.

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informativo. N° 20.

GOMEZ, Antón. Los plásticos y el tratamiento de sus residuos. 1. ed. Madrid: Universidad

Nacional de educación a distancia, 1997.

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HERNÁNDEZ SAMPIERI, Roberto. FERNÁNDEZ COLLADO, Carlos. BAPTISTA LUCIO,

Pilar Metodología de investigación. Mc. Graw Hill. México.2001.

MEDINA, Jorge Alberto. Una nueva dimensión de los plásticos en el mundo. Colombia:

Universidad de los Andes. Centro de Investigación en Procesamiento de Polímeros, 2008.

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VELOCIDAD TERMINAL DE SEDIMENTACIÓN DE LOS GRÁNULOS DE ANAMMOX EN UN BIORREACTOR A ESCALA PILOTO

HAYDER RAMIRO RINCON RUIZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2010

El proceso Anammox (Oxidación Anaerobia de Amonio) es una nueva tecnología para la remoción de nitrógeno en las aguas residuales que está desplazando los métodos convencionales al reducir el uso de energía eléctrica y otros recursos, siendo una tecnología limpia y económica que ayuda a disminuir fenómenos como la eutrofización y el calentamiento global. En el departamento de ingeniería civil del City College of New York bajo la dirección del Dr. John Fillos, se investigó el desarrollo de la bacteria bajo condiciones preestablecidas de operación en un biorreactor (Bioflo) a escala piloto; Esta modalidad se encuentra desarrollada en tres etapas de operación; La primera consiste en alimentar al reactor con el sustrato para la bacteria y llenado de agua residual para dar paso a la agitación; la segunda etapa consiste en la máxima retención de los gránulos de Anammox mediante sedimentación y finalmente la tercera etapa se basa en la decantación del agua tratada, para retomar la primera etapa y empezar nuevamente el ciclo. Es primordial conservar los gránulos en el reactor debido que la tasa de crecimiento de la bacteria es demasiado lento (2 veces de 10 a 20 días en promedio), y como cada granulo son miles de células de la bacteria Anammox compactadas es muy importante, por lo que se utiliza la sedimentación (2º etapa) para recuperar el mayor número posible para su reutilización

ABSTRACT

The Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) process is a new technology for nitrogen removal

in wastewater that is displacing conventional methods to reduce the use of energy and other

resources, with a clean and economical technology that helps reduce phenomena such as

eutrophication and global warming. In the department of civil engineering at City College of New

York under the direction of Dr. John Fillos, the development of bacteria under predetermined

operating conditions in a bioreactor (Bioflo) pilot scale was investigated; This method is developed

in three stages of operation; The first is to feed the reactor with substrate for bacteria and filled with

wastewater to make way for agitation; the second stage is the maximum retention Anammox

granules by sedimentation and finally the third stage is based on the decantation of treated water to

return to the first step and start the cycle again. It is essential to retain the granules in the reactor

due to the growth rate of the bacteria is too slow (2 times 10 to 20 days on average), and since

each granule are thousands of cells Anammox bacteria compacted is very important, what

sedimentation (2nd stage) is used to recover as many as possible for reuse

Palabras claves: oxidación anaerobia de amonio, remoción de nitrógeno, aguas residuales, eutrofización.

INTRODUCCIÓN La eutrofización es un problema que afecta a todos. Pero ¿cómo? o ¿por qué ocurre?, esto sucede en el caso particular para ambientes marinos (cada ambiente tiene un nutriente limite particular para este microorganismo) cuando las aguas residuales son desechadas sin tratamiento de la remoción de nitrógeno, siendo éste el nutriente límite para el fitoplancton, generando un crecimiento acelerado y en consecuencia su muerte será al mismo ritmo, esto produce una materia orgánica verde que queda en la superficie

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de las aguas, ahí es donde empieza el problema pues dicha materia absorbe el oxigeno disuelto presente en el agua, ocasionando la muerte de los seres que necesitan del elemento para sobrevivir causando impactos ambientales. Actualmente el sistema usado para evitar esto es el proceso biológico de remoción de nitrógeno (BRN) que consiste en inyectar oxigeno y alcalinidad para oxidar el amonio en nitrito, posteriormente se sigue inyectando oxigeno para pasar a nitrato y finalmente se agrega carbono orgánico para la desnitrificación del nitrato para finalmente convertirse en nitrógeno. Este método convencional está siendo desplazado por el proceso Anammox el cual requiere de menos cantidad de energía eléctrica para el suministro de aire pues se realiza en un medio anaerobio y no se requiere el uso de carbono orgánico para la desnitrificación (figura 1) por lo que se convierte en una tecnología limpia altamente eficiente y económica.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El modo de operación del reactor se encuentra funcionando en tres etapas (figura 8), de las cuales la primera consiste en la adición y mezcla de sustrato, manteniendo la temperatura constante de 34.5ºC y un Ph entre 7.28-7.60; para la segunda etapa se detiene el agitador dejando que los gránulos de Anammox sedimenten, es aquí donde se centra esta investigación, la cual busca el tiempo necesario que se debe dejar en este paso con el fin de minimizar costos y optimizar el proceso, dicho tiempo se establecerá un modelo matemático siguiendo las leyes de las partículas en un fluido determinando la velocidad terminal teniendo en cuenta los diámetros de los gránulos (Dp) la densidad del fluido (𝜌𝑓 ), la densidad de los gránulos (𝜌𝑝 ), fracción volumétrica(ß), viscosidad del fluido (μf), régimen del fluido (Re). Y finalmente la tercera etapa se retira el agua que fue procesada y se agrega nueva agua sin tratar para regresar a la primera etapa y empezar así el ciclo de operación.

RESULTADOS Usando el método de prueba y error los valores obtenidos fueron muy bajos y cuando los puntos fueron graficados la línea no alcanzaba a cortar con la curva de esfericidad por lo que este método no se pudo aplicar; Por otro lado al efectuar el método en términos del diámetro K. Todas las restricciones fueron cumplidas satisfactoriamente tal es el caso de que k<2.6, ß<0.15 y Re<1. En el caso particular de las densidades se obtuvo una gravedad específica de 1,01 para los gránulos y en el caso del fluido la densidad del agua a esa misma temperatura es de 994.132 g/L, y según lo obtenido es razonable por el medio en que este se encuentra tenía que ser mayor.

CONCLUSIONES

La diferencia que ocurrió entre las curvas teóricas y experimentales pudieron verse reflejada por algunas asunciones que se hicieron para el modelo, tal es el caso de la forma de los gránulos que se tomo como esférica y éstos presentan mucha irregularidad por lo que la velocidad de sedimentación disminuyó. Otra de las causas de la diferencia entre las curvas, fue el hecho de manejar densidades fijas de los gránulos y como éstos poseen una particular y muy variable de acuerdo a la actividad de la bacteria se ve

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reflejado el cambio en el comportamiento de las mismas, por tal motivo se debió trabajar la ley de Stokes con cada densidad en particular y no con una ponderada. Por otro lado en el proceso Anammox se liberan burbujas de nitrógeno, esto ayuda a las fuerzas en boyamiento, la cual se opone al movimiento del granulo de Anammox generando una disminución en su velocidad terminal de sedimentación. Debido a lo anterior se halló un coeficiente de ajuste que hiciera lo más cercano los valores teóricos con los experimentales, una vez obtenido los valores de las velocidades se deberá multiplicar este factor de corrección para obtener valores más reales, el valor del mencionado coeficiente fue de 0.382. Anteriormente el proceso de sedimentación de los gránulos de Anammox en el biorreactor se trabajaba 30 minutos según el Sludge Volume Index (SVI), con el trabajo desarrollado en este proyecto se concluye que este tiempo puede ser reducido a la mitad (15 minutos) llegando a sedimentar más de un 90% del rango de gránulos tratados en los experimentos, los cuales representan el mismo margen encontrados en el biorreactor, optimizando así tiempo de operación y costos a una escala mayor. Es posible predecir los tiempos requeridos de sedimentación de los gránulos de Anammox en el biorreactor usando la ley de Stokes pero debido a la complejidad de la bacteria, se necesitara el uso de un coeficiente de corrección en el modelo matemático.

REFERENCIAS

Alberto Duarte Torres, 1998. Operaciones de Transferencia de Momentum y manejo de sólidos, Chemical Engineer, 275p Marc Strous, J. Gijs Kuenen, and Mike M Jetten, 1998. Key Physiology of Anaerobic Ammonium Oxidation 3p Helio Lopez Castillo, Desarrollo del proceso Anammox para el tratamiento de lixiviados: Puesta en marcha y aplicación, 180p A. Mulder, A.A. van de Graaf, L.A. Robertson, J.G. Kuenen, 1994. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor 7p H. Siegrist, D. Salgeber, J. Eugster and A, joss, Anammox brings WWTP closer to energy auntarky due to increased biogas production and reduced aeration energy for N-removal. 6p M.C.M. van Loosdrecht and S. Salem. Biological treatment of sludge digester liquids. 10p Jeremy J. Rich, Oliva R. Dale, Bongkeum Song.2007. Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox) in chasepeake bay sediments. Astrid A. van Graff, Peter de brujin, Lesley A. Robertson, Mike S. M. Jetten and J. Gijs Kuenen.1996.Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing micro-organisms in a fluidized bed reactor J. Gijs Kuenen -Anammox bacteria: from discovery to application 7p (2008).

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EFECTO DE LOS TANQUES SÉPTICOS EN LA CALIDAD DEL SUELO DE PUERTO REY, COLOMBIA

NATALY ESCOBAR OROZCO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011

Este proyecto hace parte importante de un proyecto macro denominado evaluación y monitoreo ambiental en Cartagena, Colombia que adelantan La Universidad de San Buenaventura en convenio con the City College of New York. Este proyecto se realiza en 5 comunidades de Cartagena, que son las siguientes: Zapatero, Tierra Baja, Puerto Rey, Manzanillo y la Boquilla. El objetivo inicial del proyecto es producir datos básicos de vigilancia ambiental del agua y del suelo; para ello se realizan los análisis de parámetros como: concentración de hierro, pH, infiltración del suelo, coliformes fecales, concentración de fosfato y porosidad del suelo. En esta investigación los parámetros que se analizaron fueron: concentración de hierro, presencia de coliformes fecales y pH, en la población de Puerto Rey que es un corregimiento ubicado al Nororiente de Cartagena, tiene aproximadamente 1006 habitantes y su actividad económica principal es la pesca. Esta comunidad no cuenta con servicios de alcantarillado, por ello los habitantes han construido sistemas individuales de tratamiento y vertido de aguas residuales, en su mayoría se trata de tanques sépticos .Este sistema individual para el tratamiento de aguas residuales es utilizado en zonas poco pobladas o en ciudades donde no existe acceso a otros sistemas colectivo de tratamiento como es el caso de la población de estudio de esta investigación.

ABSTRACT

This project is an important part of a project called macro environmental assessment and

monitoring in Cartagena, Colombia that advance the University of San Buenaventura in partnership

with the City College of New York. This project is implemented in 5 communities of Cartagena,

which are: Zapatero, Tierra Baja, Puerto Rey, Manzanillo and the nozzle. The initial objective of the

project is to produce basic data for environmental monitoring of water and soil; iron concentration,

pH, soil infiltration, fecal coliforms, phosphate concentration and soil porosity: for this parameter

analysis as performed.

In this research the parameters analyzed were: iron concentration, presence of fecal coliforms and

pH, in the town of Puerto Rey which is a township located Northeast of Cartagena, has about 1006

inhabitants and its main economic activity is fishing. This community has no sewerage, so the

inhabitants have built treatment systems and wastewater discharge, mostly it comes to septic tanks

.This individual system for wastewater treatment is used in sparsely populated or in cities where

there is no access to other collective treatment systems as is the case of the study population for

this research.

Palabras claves: concentración de hierro, pH, infiltración del suelo, coliformes fecales, concentración de fosfato y porosidad del suelo

INTRODUCCIÓN Las aguas residuales domesticas e industriales en su mayoría no son debidamente tratadas; en su lugar estas aguas son depositadas directamente a cuerpos de agua como: lagos, ríos y mares, por lo cual es preocupante y requiere atención, en especial de los países en desarrollo debido a que, solo el

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40% de la población total de América latina y el caribe tiene servicio de alcantarillado (CEPIS 2000). Esto significa una producción diaria de 40 millones de m3 de aguas residuales descargadas directamente a los océanos y ríos ocasionando grandes efectos contaminantes al ecosistema que representan costos para la sociedad en términos de salud, degradación del medio ambiente, reducción de la calidad de vida y el costo de la limpieza en el futuro. En Colombia la cobertura de sistemas de tratamiento alcanza solamente el 12%, y en Cartagena aunque se cuenta con sistema de red pública de alcantarillado aún se presenta la situación de la contaminación debido a que las aguas residuales domesticas e industriales son depositadas a cuerpos de agua importantes, como: la ciénaga de la Virgen y el canal del dique. Hoy en día estos cuerpos de agua están contaminados por el vertido de agua no tratada de la zona industrial y residencial de la ciudad, lo que afecta a la pesca y a las comunidades que viven y trabajan cerca de la zona. La presente investigación se desarrolló en Puerto Rey una comunidad que se encuentra en zona rural en las afueras de la ciudad de Cartagena, Colombia. Este corregimiento no cuenta con servicios de alcantarillado y tratamientos adecuados de las aguas residuales, por lo tanto los habitantes han diseñado y construido sistemas individuales de tratamiento y vertido de aguas residuales, en su mayoría se trata de tanques sépticos.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Área de Estudio (Elaboración Mapa Base Puerto Rey): consistió en realizar un mapa base de la comunidad de Puerto Rey mediante la ubicación y recopilación de los puntos de la zona utilizando un sistema de información geográfica (GIS). El objetivo para la inclusión de esta herramienta era proporcionar mejores alternativas para la gestión de datos, mediante un reconocimiento del área de interés identificando los componentes claves como: casas, caminos, escuelas, ríos, línea de playa y otras secciones o áreas de la comunidad. Prueba de Infiltración del Suelo: la prueba de infiltración de agua en el suelo se baso en determinar la cantidad máxima de agua que un suelo puede absorber por unidad de superficie horizontal y por unidad de tiempo.

RESULTADOS El objetivo principal de esta investigación fue determinar el efecto de los tanques sépticos en la calidad del suelo de Puerto Rey. En esta comunidad la mayoría de las casas utilizan tanques sépticos como sistema de desagüe de aguas residuales. Otro objetivo fue crear una base de datos con información de la comunidad de Puerto Rey; en base a este propósito se realizó una encuesta en cada casa muestreada. Concentración de hierro se obtuvo unas variaciones en las 50 casas muestreadas. El parámetro de referencia para la concentración de hierro son los establecidos por la EPA. A nivel residencial el valor determinado por la EPA es de 53 mg /g. En base a las casas que presentaron pico, se deben considerar los siguientes aspectos que pueden incidir a que existan estas variaciones: número de ocupantes en la casa, el volumen apropiado de fosas sépticas en función del número de usuarios y dormitorios, topografía y la distancia entre el tanque séptico y la casa.

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De acuerdo con estos cuatro aspectos, podemos ver que la casa 11 tiene un valor de 0,045mg/ kg de suelo, cerca de la fosa séptica. La casa 11 tiene cuatro personas en la casa, pero la casa 12 se cuenta con 5 personas. Las dos casas comparten un solo tanque séptico y por eso hay un total de nueve personas usando el mismo sistema. La razón principal por la que se suele compartir el tanque séptico es porque las casas están muy juntas y es más económico construir un tanque séptico único entre dos familias.

CONCLUSIONES Los resultados de este trabajo permitieron observar que en Puerto Rey se presentan aspectos que afectan la calidad del suelo como la lixiviación de las aguas generadas por los tanques sépticos en un terreno que tiene poca capacidad de infiltración; además que el campo de drenaje no se encuentra a una distancia apropiada entre las casas vecinas y el tanque séptico. De acuerdo al análisis de los indicadores, se encontró que existe una tendencia general respecto a la concentración de hierro en las tres áreas de estudio; sin embargo a una distancia de 5m la concentración de hierro en el suelo es más sobresaliente debido a un aumento ligero; no obstante, los valores de la concentración de hierro en el suelo de Puerto Rey están por debajo de valor de referencia de la EPA 53 mg de hierro/ g suelo. Otro indicador medido para determinar cómo se encuentra la calidad del suelo en función de los tanques sépticos fue el pH. El suelo es más alcalino a medida que se aproxima al tanque séptico, el suelo de puerto rey tiene un pH de 7.53 este valor se encuentra entre el rango de pH 6.5 a 7.5; Debido a que el suelo de Puerto Rey mantiene un potencial de hidrogeno ligeramente alcalino se 40 considera la presencia de un buffer (amortiguador) el cual hace posible que se mantenga ese valor.

RECOMENDACIONES Para próximas investigaciones se recomienda que la recolección y análisis de las muestras sean tomadas en una fecha diferente a verano, debido a que por lo general en esta fecha se presentan precipitaciones que pueden incidir en la capacidad de infiltración del suelo, otra recomendación es informar y enseñar a la comunidad acerca de las practicas adecuadas para la construcción de tanques sépticos artesanales y de los beneficios que pueden tener los lodos sépticos como abonos.

REFERENCIAS

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333

ESTADO DEL ARTE SOBRE MANEJO E IMPACTO DE LAS INDUSTRIAS DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS

BERNARDO LUIS CASTRO LENES Y MARA CAROLINA OSPINA RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011

Uno de los principales problemas que se presentan a nivel industrial es que la población mundial

esta aumentando cada día más y la producción de las cosechas no dan abastos por lo que se

utilizan productos químicos como los fertilizantes, los cuales proporcionan de nutrientes a las

plantas ayudándolas a crecer en menor tiempo y con excelente calidad. Existen tres elementos

fundamentales para la elaboración de los fertilizantes, estos son el nitrógeno, el fosforo y el

potasio, en donde el nitrógeno es el elemento que se presenta en mayor proporción, por ser

indispensable para promover el crecimiento de tallos y hojas en pastos, árboles, arbustos y plantas

en general. Es por eso que el objetivo de este proyecto es conocer el manejo que se le dan a los

fertilizantes nitrogenados a nivel industrial, así como el impacto que causa el mal uso de éstos en

el suelo y por ende en la producción de los cultivos.

ABSTRACT

One of the main problems encountered at industrial level is that the world population is increasing

every day and crop production supplies not give so chemicals like fertilizers are used, which provide

nutrients to plants helping to grow in less time and with excellent quality. There are three

fundamental to the development of fertilizers, these are nitrogen, phosphorus and potassium,

wherein the nitrogen is the element that occurs in greater proportion, being indispensable for

promoting the growth of stems and leaves on grass elements, trees, shrubs and plants in general.

That is why the aim of this project is to understand the handling is given to nitrogen fertilizer industry

level, and the impact caused by the misuse of these in the ground and therefore in the production of

crops.

Palabras claves: fertilizantes, nutrientes, nitrógeno, fosforo, potasio.

INTRODUCCIÓN El adecuado mantenimiento de la fertilidad natural del suelo para lograr un nivel

determinado de producción agrícola requiere la reposición de los elementos nutritivos que

se pierden definitivamente del sistema suelo-planta, ya sea por lavado, volatilización,

extracción por las cosechas, etc. Esta reposición de nutrimentos al suelo, para que la

planta tenga un buen desarrollo, se hace a través de los fertilizantes. Los fertilizantes son

productos químicos que por los menos están compuestos por un 5% de los

macronutrientes primarios(N, P, K) que la planta necesita para su buen desarrollo. Los

fertilizantes deben ser poseer un poder de disolución en agua, debido a que las plantas

para tomar los nutrientes que son aportados por los fertilizantes lo toman de forma pasivo

y por medio del flujo de agua.

El uso de los fertilizantes ha aumentado en los últimos años debido a que ofrece muchos

benéficos para la humanidad en especial para el sector agrícola. Por ejemplo, ayudan

acelerar la producción del suelo en cuanto a los nutrientes que éste necesita para el

crecimiento de las plantas y con esto se minimiza el uso de más espacios de tierra. El

334

propósito de esta investigación es conocer el manejo que se le dan a los fertilizantes

nitrogenados a nivel industrial, así como el impacto que causa el mal uso de éstos en el

suelo y por ende en la producción de los cultivos.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación desarrollada fue descriptiva, con enfoque cualitativo y diseño no experimental. Están constituidas básicamente por la asesoría técnica de profesionales de la Ingeniería. De igual forma se recurren a tesis, de las cuales se tomará información detallada para la elaboración de la investigación. En esta investigación se ha utilizado información proveniente de libros, revistas especializada, y páginas de Internet; con el fin de obtener información actualizada, veraz y de alta calidad. Las fuentes secundarias son textos basados en fuentes primarias, e implican generalización, análisis, síntesis, interpretación o evaluación. En el estudio de la historia, las fuentes secundarias son aquellos documentos que no fueron escritos contemporáneamente a los sucesos estudiados.

RESULTADOS La polémica acerca del uso de los fertilizantes nitrogenados es grande debido a que algunos opinan que causan una mayor contaminación debido a sus emisiones de óxido nitroso, pero si no se usaran los fertilizantes nitrogenados la cantidad de comida producida de forma natural por las plantas no alcanzaría para satisfacer la gran cantidad de población que hay actualmente y que va creciendo día a día, para ampliar esta información observar la Figura 5, de este trabajo de grado. Además, las ciudades cada vez son más grandes y los espacios para cultivar los alimentos son más reducidos.

CONCLUSIONES

Luego de la revisión documental y de una mirada global de los estudios realizados sobre el uso de fertilizantes nitrogenados y su impacto en el ambiente se concluye: Debido a la necesidad de buscar alternativas para contrarrestar la gran contaminación atmosférica y terrestre, el hombre se ve en la tarea de realizar investigaciones que lo informen de que elementos o factores están contribuyendo en este caos ambiental. Es por eso que este trabajo de investigación tiene como objetivo desarrollar el estado del arte del manejo e impacto ambiental de la industria de fertilizantes nitrogenados, los cuales, además de ser una buena alternativas para la agricultura, tiene efectos colaterales que lo llevan a ser fuente de contaminación. La problemática de la fertilización es cada vez más complicada y, el conocimiento de los abonos y de su aplicación es cada vez más importante. Para aumentar al máximo los rendimientos no basta con aplicar las rutinarias recetas de abonados; es preciso recurrir a fórmulas más complejas y perfeccionadas, que tengan en cuenta las variaciones del conjunto de condiciones de la producción. Esto obliga a tener en cuenta que puedan variar las necesidades de las plantas, variar las condiciones del suelo, etc.

335

REFERENCIAS Asociación Nacional de Fabricantes de Fertilizantes. La importancia de los fertilizantes en una agricultura actual productiva y sostenible [artículo de internet]. Disponible en http:// www.anffe.com. Consulta: 29 de Julio. CERDA HUGO. Los elementos de la investigación. Editorial El Búho. Primera edición. p.

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336

REDISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO DEL LABORATORIO DE OPERACIONES DE LA

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA SECCIONAL CARTAGENA

JOSE LUIS CARPIO ANGULO, OSWALDO CORREA ZAMBRANO Y ARNOLD VALDELAMAR

MERCADO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011 La realización de este proyecto surge debido a que el intercambiador de calor de doble tubo dejo de funcionar correctamente a causa de problemas técnicos y electrónicos por la falta de uso. Siendo una necesidad el rediseño y posterior reparación del equipo de transferencia de calor para el laboratorio de la universidad de san buenaventura. Los procesos de transferencia de calor son de gran utilidad en la industria, por esta razón se ha decidido rediseñar este equipo ya que le servirán a los estudiantes de ingeniería química y de alimentos para el mejor entendimiento de la transferencia de calor y los procesos industriales de la misma. La universidad San Buenaventura obtendrá su beneficio a través de la realización de este proyecto la cual se verá reflejada en la ampliación y posterior desarrollo del laboratorio de operaciones, el cual es un proyecto que involucra a toda la universidad en conjunto, ya que le dará más prestigio ante la comunidad y las industrias de la ciudad. La realización de este proyecto constituye un gran aporte al laboratorio de operaciones unitarias de la Universidad de San Buenaventura, debido a que con este quipo se podrá demostrar las capacidades de los futuros ingenieros, también le proporciona beneficio de poder realizar las prácticas de transferencia de calor en su propio laboratorio y familiarizar a los estudiantes con el manejo adecuado de estos equipos y las variables que los gobiernan; lo cual los prepara para laborar eficientemente en la industria. Esto justifica el rediseño del intercambiador de calor de doble tubo, el cual contribuirá en la formación integral del estudiante y servirá de complemento en las áreas que necesiten de experiencias prácticas para su mejor comprensión como lo son: transferencia de calor y mecánica de fluidos.

ABSTRACT

The realization of this project arises because the heat exchanger double tube stopped working

correctly because of technical and electronic problems from lack of use. Being a need to redesign

and subsequent repair of heat transfer equipment for the laboratory of the University of St.

Bonaventure. The processes of heat transfer are useful in industry, for this reason it was decided to

redesign this team because they serve students of chemical engineering and food for better

understanding of heat transfer and industrial processes thereof. The University San Buenaventura

get their benefit through this project which will be reflected in the expansion and further

development of laboratory operations, which is a project that involves the entire university as a

whole, as it will give you more prestige in the community and industries of the city. The realization of

this project is a major contribution to the laboratory unit operations of the University of San

Buenaventura, because this quipo may demonstrate the capabilities of future engineers also

provides the benefit of being able to make practical heat transfer in his own laboratory and

familiarize students with the proper operation of this equipment and the variables that govern them;

thus preparing them to labor efficiently in the industry. This justifies the redesign of the heat

exchanger double tube, which contribute to the formation of the student and will complement in the

areas that need practical experiences for better understanding as they are: heat transfer and fluid

mechanics.

Palabras claves: intercambiador de calor de doble tubo, transferencia de calor.

337

INTRODUCCIÓN La Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, se encuentra en etapa de crecimiento el laboratorio de operaciones unitarias de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Arte y Diseño, éste cuenta con equipos necesarios para el desarrollo de habilidades y destrezas de los estudiantes. Entre los equipos instalados, se encuentra un intercambiador de calor de doble tubo, que está en mal estado y ha estado sin funcionar por un periodo de seis años, debido a que en el inicio de operación del equipo existieron fallas mecánicas y al momento del diseño no se tuvo en cuenta algunos parámetros en la parte eléctrica, que posteriormente causó la inutilidad del equipo. Las condiciones del intercambiador de calor ubicado en el laboratorio de operaciones no son las mejores, ya que el equipo tiene problemas con las tuberías pues se encuentran oxidadas, de igual forma los medidores de temperatura y presión no están calibrados, las bombas necesitan mantenimientos y los tanques de almacenamiento no cumplen con su función; dichas situaciones hacen factible que se rediseñe el intercambiador para un mejor funcionamiento. Teniendo en cuenta que en los laboratorios de Ingenierías en el área de transferencia de calor se requieren equipos que sean capaces de recrear diversos procesos que se manejan y operan en las industrias, es necesario hacer el rediseño del intercambiador de calor que se encuentra actualmente en el laboratorio de Ingenierías, permitiendo la operación apropiada y sin fallas para la utilización adecuada en los procesos de intercambio de energía. De ahí que, en el presente proyecto se tenga como meta final el desarrollo del rediseño del intercambiador de calor lo cual implica el desmontaje y posterior montaje del equipo, diseñando nuevamente la parte eléctrica y mecánica, como el cambio de aparatos de medición de presión, de flujo y temperatura del intercambiador, permitiendo y garantizando un funcionamiento óptimo para el dispositivo y pueda ser útil para los estudiantes al momento de recrear procesos de intercambio de calor.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue experimental, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. Con el objetivo de conocer el funcionamiento del intercambiador de calor tipo doble tubo y su proceso e general, se recopila la información observando los datos obtenidos en las pruebas hechas al intercambiador luego del rediseño, también obteniendo información del proyecto realizado anteriormente al intercambiador de calor. Para la realización de este proyecto, la recolección de datos se tomó de fuentes que incluyen: libros, enciclopedias, revistas especializadas, tesis, Internet y además, fuentes de información respecto a la asignatura Transferencia de Calor. Para verificar o comprobar los datos obtenidos en el diseño del intercambiador de calor tipo doble tubo, se realizará ensayos ó corridas en el equipo, tomando como punto de partida al U diseñado (coeficiente de ensuciamiento), modificando el flujo del sistema de agua fría. Una vez realizado los ensayos, los datos obtenidos se clasificaran en tablas y gráficos para la mejor interpretación de éstos. Con las pruebas realizadas se logrará establecer cuál es el delta de temperatura, que permanece cuando se alcanza el estado estacionario. Para la interpretación de estos datos se utilizará la técnica de análisis de correlación que consiste en determinar el delta de temperatura que se mantiene en el

338

equipo cuando se logra el estado estable; que permite conocer las temperaturas de salida de los fluidos fríos y caliente.

RESULTADOS Con base a los resultados obtenidos en la experimentación, hemos notado que los resultados no satisfacen las condiciones iniciales del diseño del equipo, lo notable es que el cambio de temperatura en el diseño indica que debe ser de 10 °F lo cual para nuestra practica nos da una diferencia de temperatura de 1.08 °F, esto nos conduce a dos posibilidades: La primera es que el montaje del equipo no estuvo en concordancia con el diseño como tal del mismo. Y la segunda posibilidad sería que debido al largo tiempo de inoperatividad del equipo este se deterioró y no cumple actualmente con las condiciones del diseño. Así mismo para el caudal también se encontró una variación en cuanto al caudal de diseño con respecto al caudal obtenido en nuestra experiencia. El máximo caudal obtenido por nosotros es de 2.21 Gal/min en el agua fria, mientras que el caudal de diseño es de 8.13 Gal/min. Esto nos indica la diferencia enorme entre el diseño y el montaje del equipo. Esta diferencia afecta a la diferencia de temperatura ya que como en el diseño se espera un mayor caudal así mismo se esperaría una mayor diferencia de temperatura, esto porque la cantidad de Q (calor) desprendido se ve directamente afectada por el caudal.

CONCLUSIONES

El diseño cumple con las especificaciones y requerimientos sugeridos por la norma internacional para el montaje de intercambiadores de calor (Tema). Además siendo este un equipo elaborado con fines didácticos se puede asegurar que los materiales empleados en la construcción del mismo satisfacen las expectativas planteadas anteriormente con los objetivos del proyecto. Las condiciones de operación no se encuentran dentro de los rangos establecidos en el diseño inicial del equipo, lo que fue comprobado a través de la realización de pruebas experimentales (Ver Resultados). En cuanto a la variación de los flujos de agua fría hasta encontrar el rango de estabilización óptimo. Vemos claramente que los diferenciales de temperatura no alcanzan los niveles indicados.

RECOMENDACIONES El equipo no se debe operar en condiciones de procesos que excedan las especificaciones o condiciones de diseño. Para el buen funcionamiento del equipo se recomienda seguir las instrucciones del manual de operación. Para el buen cuidado del equipo se recomienda utilizar en las prácticas secuestradores de oxígeno para evitar la corrosión. El cual evitara a través del robo del oxígeno disuelto en el agua, la corrosión.

REFERENCIAS

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340

BASES PARA EL DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO DE LOS GASES PROVENIENTES DEL PROCESO DE

POLIMERIZACIÓN DE PVC PARA SU INCINERACIÓN

KATHERINE PAOLA DAZA MARIN Y HEYNAR ELIAS NARVAEZ GAVIRIA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011 La realización de este proyecto surge debido a la necesidad de encontrar la forma de disminuir o aprovechar los gases generados durante el proceso de polimerización del PVC, como son monómero de acetato de vinilo (MVA) y monómero de cloruro de vinilo (MVC). Es sabido que todos estos gases, incluso en bajas concentraciones son perjudiciales para la salud humana y para el medio ambiente; debido a que como en muchos procesos industriales los gases producidos no son debidamente tratados y son expulsados a la atmósfera convirtiéndose así la actividad industrial en uno de los principales contaminantes del medio ambiente. Esta es la razón principal por la cual se realiza la investigación, se requiere encontrar la manera más confiable y segura para quemar los gases sin causar daños al equipo eliminando las emisiones. La incineración resulta ser una forma sencilla y eficiente de eliminar estos gases para lo cual se requiere estudiar bajo qué condiciones se llevaría el proceso, el flujo total de gases de MVC y MVA que se quemarían, las propiedades y temperaturas de manejo de los mismos, como evitar la corrosión en el equipo y hacer un análisis económico del proyecto. El problema radica en que estos gases son ácidos y para evitar la corrosión en los equipos se requiere diseñar un sistema de pre-tratamiento en donde los gases MVA y MVC seas lavados para disminuir su pH. La mejor forma sería lavar los gases con soda caústica en una torre en contra corriente, se estudiará la viabilidad del proceso en el aspecto ambiental.

ABSTRACT

The realization of this project arises due to the need to find ways to reduce or take advantage of the

gases generated during polymerization of PVC, such as vinyl acetate monomer (VAM) and vinyl

chloride monomer (MVC). It is known that all these gases, even at low concentrations are harmful to

human health and the environment; because as in many industrial processes gases produced are

not properly treated and are expelled into the atmosphere becoming industrial activity in a major

environmental pollutants. This is the main reason why research is done, it is required to find the

most reliable and secure way to burn gases without causing damage to equipment eliminating

emissions.

Incineration turns out to be a simple and efficient way to remove these gases for which it is

necessary to study under what conditions the process would take, total gas flow MVC and MVA to

be burned, properties and temperatures of handling them, and prevent corrosion on the computer

and make an economic analysis of the project. The problem is that these gases are acidic and to

prevent corrosion in the equipment required to design a system of pre-treatment where MVA and

MVC gases be washed to reduce its pH. The best way is to wash the gases with caustic soda in a

tower in counterflow, the viability of the process will be discussed in the environmental aspect.

Palabras claves: polimerizaciom, PVC, MVA, MVC.

INTRODUCCIÓN Actualmente el mundo atraviesa por una crisis ambiental causada por los cambios críticos en el ambiente, que viene presentándose desde hace tiempo pero que en este momento

341

su incremento es notablemente grande; esta es quizás la razón principal por la que todas las entidades ambientales buscan disminuir las emisiones contaminantes de todas las maneras posibles, la mejor forma para hacer esto es tratar directamente la fuente emisora. El sector industrial es uno de los tantos contaminantes del ambiente, las emisiones de residuos tanto sólidos, gaseosos o líquidos a la atmósfera son constantes y aunque cada entidad promueve de una u otra forma el buen trato al ambiente es difícil cumplir con las exigencias de las entidades ambientales en Colombia. El problema radica en que los gases expulsados en el proceso de obtención del PVC salen con un pH aproximado de 3, razón por lo cual se requiere de un sistema de pre- tratamiento de lavado de gases con soda caústica para neutralizarle el pH con el fin de evitar su corrosión en los equipos de proceso.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada es de tipo descriptiva, con un enfoque cualitativo y diseño no experimental. Están constituidas básicamente por la asesoría técnica de profesionales de la Ingeniería y personal relacionado de forma directa con la polimerización del PVC y los gases provenientes de este proceso. Para soportar la base conceptual de estudio, las fuentes de Información secundarias se basan en: Las bases de datos y toda la línea documental alusiva al diseño de un sistema de pre-tratamientos gases provenientes del proceso de polimerización del PVC y otros trabajos que se encuentren directamente relacionados con el presente proyecto, así como la investigación preliminar en Internet de temáticas enfocadas hacia el medio ambiente y la consulta de información ubicada en revistas, artículos científicos e Internet entre otras. Las fuentes secundarias son textos basados en fuentes primarias, e implican generalización, análisis, síntesis, interpretación o evaluación. Estas fuentes relatan lo que otros presenciaron pero que la fuente no estuvo viéndolo directamente.

RESULTADOS El mercado voluntario de carbono ha experimentado un espectacular crecimiento, en 2008 el volumen de toneladas vendidas aumentó un 87 % respecto a 2007 (Ecosystem Market Place, New Carbon Finance)-. Cada vez más empresas, instituciones e incluso la propia ciudadanía de los países del norte están utilizando la compensación de emisiones es decir se crearon manejos alternos que justificaran las emisiones como parte de sus estrategias para minimizar su impacto en el clima. En 2008, el 66 % de las compensaciones las realizan las compañías privadas seguidas de lejos por las ONGs con un 1%, los ciudadanos con un 2 % y las instituciones públicas con un 1 % (Ecosystem Market Place, New Carbon Finance). El proceso de polimerización del PVC conlleva ventajas ambientales en sus distintas aplicaciones, de acuerdo con diversas evaluaciones del ciclo de vida que han permitido comparar su desempeño con el de materiales alternativos. El uso del PVC promueve: Óptimo aprovechamiento de los recursos naturales, en términos de las materias primas utilizadas para su elaboración. La presencia del cloro en la molécula del PVC lo convierte en el plástico menos dependiente de las reservas no

342

renovables de hidrocarburos, Menor consumo de energía en los procesos de producción, transporte y transformación del mismo con respecto a otros procesos industriales, entre otros.

CONCLUSIONES

Los incineradores no son generalmente recomendables para controlar gases que contengan compuestos que contienen halógenos o azufre, debido a la formación de cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno gaseoso, bióxido de azufre, y otros gases altamente corrosivos. Hasta ahora, la principal política seguida contra la contaminación industrial ha sido la de los métodos correctivos o de final de tubería con la aplicación de tecnologías como el filtrado de humos y gases, la depuración de vertidos o el confinamiento en depósitos de seguridad de los residuos tóxicos. Este tipo de métodos no eliminan la contaminación, sino que la trasladan de un medio a otro. Es importante destacar que muchas de las formas usadas en tratamiento de estos gases es precisamente evitando sus emisiones, aplicando procesos de eliminación de elementos que puedan producirlos posteriormente, esto se efectúa en la materia prima. Este pre tratamientos probablemente haría de la incineración una opción no económica aún con la recuperación de energía calorífica de desecho, los costos de operación de un incinerador y de un sistema para tratar los gases, son relativamente altos debido al costo del combustible.

RECOMENDACIONES A sabiendas de que para incinerar los gases MVA y MVC se tienen que tener en cuenta ciertos parámetros como lo son el pH, temperatura de operación, propiedades y flujo de salida de gases, es recomendable hacer un estudio minucioso para encontrar el sistema adecuado para tratar. Se recomienda que para casos en donde existan compuestos gaseosos altamente corrosivos, se instale un sistema de pre- tratamiento de gases ácidos de post-oxidación dependiendo de las concentraciones de salida. Se deben hacer revisiones y limpiezas periódicas al incinerador y de esta manera cerciorarse de que no existan degradaciones en el equipo a causa de la corrosión. Con el objeto de disminuir la emisión de los mismos, se recomienda construir un tren para el lavado de gases provenientes de un incinerador de residuos. Dicho tren de lavado estará compuesto por un enfriador y un equipo lavador de gases. El enfriador debe cumplir una doble función; por un lado enfría los gases hasta la temperatura necesaria para que se produzcan las reacciones de absorción de contaminantes en el lavador, y por otro, se produce una absorción parcial de gases ácidos.

REFERENCIAS

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Microestructura Molecular Y Propiedades Fisicas Del Pvc. Nuevas Correlaciones Con

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344

ESTADO DEL ARTE SOBRE LAS TÉCNICAS ESPECIALES DE ANÁLISIS Y

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES POLIMÉRICOS

MELISSA ÁLVAREZ PÁJARO, AMAURY RAFAEL PUELLO TINOCO Y NELSON LUIS OSORIO CASTELLAR

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011

En la actualidad existen diferentes métodos por los cuales podemos analizar y caracterizar los materiales poliméricos, entre esos están cromatografía por exclusión de tamaño, calorimetría diferencial de barrido, espectro fotografía de resonancia magnética nuclear, espectrofotografía de masa, espectrofotografía infrarroja estas técnicas permiten conocer la estabilidad o desestabilizad de cada polímero en diferentes procesos tanto físicos, químicos o mecánicos, permitiéndonos conocer la estructura del polímero y la capacidad de producción cuándo se encuentra sometido a las variables del proceso que se esté realizando. La caracterización de polímeros abarca, desde su estructura microscópica, hasta sus propiedades útiles como materiales. La composición y estructura química, el tamaño y forma macromolecular, la morfología en estado sólido, el comportamiento frente a temperatura, frente a esfuerzos o en flujo, las reacciones que pueden sufrir, etc., todos estos son aspectos necesarios para la caracterización de polímeros. Existen parámetros que permiten una mejor descripción por parte de los métodos actuales para conocer a fondo las características de una molécula polimérica mediante investigaciones, esas técnicas de caracterización se agrupan de la siguiente manera: Métodos de análisis, Técnicas espectroscópicas, Técnicas en disolución, Técnicas en estado sólido, Métodos térmicos de análisis, Propiedades mecánicas y Reología entre otras técnicas.

ABSTRACT

At present there are different methods by which we can analyze and characterize the polymer

materials, among these are chromatography size exclusion, differential scanning calorimetry

spectrum photograph of nuclear magnetic resonance, espectrofotografía mass, infrared

espectrofotografía these techniques to understand stability or desestabilizad of each polymer

somewhat different physical, chemical or mechanical processes, allowing us to understand the

structure of the polymer and when production capacity is subject to the process variables being

performed. Encompasses polymer characterization from its microscopic structure, to their useful

properties as materials. The composition and chemical structure, size and shape macromolecular,

solid state morphology, behavior versus temperature versus effort or flow, which can undergo

reactions, etc., these are all aspects necessary for the characterization of polymers . There are

parameters that allow a better description by current methods for insight into the characteristics of a

polymer molecule through research, these characterization techniques are grouped as follows:

Methods of analysis, spectroscopic techniques, techniques in solution Techniques solid state

thermal analysis methods, mechanical Properties and Rheology among other techniques.

Palabras claves: espectrofotografía, materiales poliméricos, cromatografía, colorimetría.

INTRODUCCIÓN Actualmente, los polímeros son aplicados en varios sectores como construcción civil, industria automotriz, producción de partes eléctricas y empaques. En el mercado de empaques el plástico ocupa el primer lugar entre los materiales que se utilizan para este fin. Estos empaques, pueden estar en forma de bolsas, botellas, cajas y películas. Las películas plásticas para empaques son específicamente laminadas (por sus propiedades

345

de barrera a gas, vapor de agua, aromas o a la luz, y de gran flexibilidad), esto se presenta cada vez más, sobre todo en los supermercados, por exigencias de los consumidores en cuanto al acondicionamiento y presentación de los alimentos. Como consecuencia de este creciente uso de polímeros, en 1995, más de 600 mil toneladas de la basura era plástico (industrial, urbano, rural, entre otros.) Por lo tanto, el destino final de estos materiales constituye una de las principales preocupaciones de la sociedad la sociedad actual. El plástico se degrada muy lentamente en el medio ambiente. El desarrollo industrial y el crecimiento de la población, hace mas grave este problema, exigiendo soluciones que disminuyan el impacto ambiental que estos causan. Parte de estos plásticos pueden ser recuperados por el reciclaje, para la producción de nuevos materiales. Los plásticos también pueden ser incinerados para la producción de energía, pero en este reciclaje energético, puede ocurrir la formación de gases tóxicos, volatilización de metales pesados, o cenizas que contienen elementos tóxicos, por lo que esta práctica debe hacerse bajo un estricto control.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación desarrollada fue descriptiva, con enfoque cualitativo y diseño no experimental. Las fuentes de información están constituidas básicamente por la asesoría técnica de profesionales de la Ingeniería y personal relacionado de forma directa con la producción y transformación de materiales poliméricos. Las fuentes segundarias son textos basados en fuentes primarias, e implican generalización, análisis, síntesis, interpretación o evaluación. En esta investigación la información, fue tomada de la base de datos de la biblioteca, Fray Antonio de Marchena, pues, facilitó materiales de estudio como: libros, revistas especializadas de ingeniería química, artículos científicos, publicaciones de empresas que utilizan resinas poliméricas y páginas de Internet; con el fin de obtener información actualizada, veraz y de alta calidad.

RESULTADOS Calorimetria diferencial de barrido: esta técnica brinda como resultado de su ejecución una representación gráfica de las temperaturas de transición vítrea, temperatura de cristalización y de fusión del polímero con que se esté trabajando, que se utilice para su respectivo análisis, estas propiedades se obtiene mediante una gráfica de flujo de calor vs. Temperatura. Cromatografia por exclusión de tamaño: esta técnica ofrece por medio de su ejecución un promedio de todos los pesos moleculares de la muestra, es decir, el peso de cada átomo y de esta manera promediar la distribución de este para obtener un peso molecular promedio de la muestra, de igual manera también permite identificar cada tipo de compuestos o elementos contenidos en la muestra Micro espectroscopia infrarroja: esta técnica brinda como resultado una imagen del sector

de la película polimérica que se somete a estudio, identificando el material no deseado en

las películas sopladas o estiradas, gracias a equipos muy avanzados que toman

imágenes digitales mediante un sistema de TV cámara conectada al microscopio.

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CONCLUSIONES

El objetivo inicial de este proyecto de grado ha sido realizar una investigación de las técnicas avanzadas de análisis y caracterización de materiales poliméricos, para su posterior utilización, ya sea como producto principal o secundario después de realizar reciclaje adecuado de este los métodos de análisis poliméricos presentados en este apartado presentan usos que permiten identificar diferentes tipos de propiedades. Toda actividad de desarrollo que implique el uso de cualquier polímero se debe como primera instancia analizar y concluir el comportamiento de este a dicho proceso, que vaya a ser sometido y lo más importante la temperatura de fusión cuando está en presencia de otro tipo de polímero como se presenta en el caso de las extrusoras de doble husillo o doble tornillo donde por lo general se procesa más de un polímero, por lo tanto se debe realizar un estudio del comportamiento molecular de estos polímeros a la temperatura de operación el método más indicado para realizar esta prueba es el método TREF que permite calcular la temperatura de fusión exacta del polímero y La de transición vítrea, con esta información se puede procesar dependiendo los tipos de polímeros en un rango adecuado sin obtener deformación del polímero o en tal caso mala mezcla de estos. En este proyecto de investigación se ha verificado la hipótesis, porque a partir de ella podemos concluir que: El análisis mediante IR y DSC son importantes en la caracterización de polímeros utilizados en la fabricación de películas, también para el desarrollo de un proceso seguro para su reciclaje o incineración, evitando así contaminar el medio ambiente.

RECOMENDACIONES No se recomienda ningún tipo de técnica pues cada una de ella esta especificada para

analizar diferentes tipos de características de los polímeros, lo mejor sería buscar ayuda

especializada del tipo de propiedades que se necesitan conseguir, para poder solucionar

y mejorar el proceso o el estudio que se esté llevando a cabo. Para bajos pesos

moleculares es posible aplicar el método de Cromatografía de exclusión de tamaño aún a

concentraciones superiores al 0.05%.

REFERENCIAS

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DISEÑO DE UN SECADOR DE TAMBOR ROTATORIO A ESCALA PILOTO PARA LA DESHIDRATACIÓN DEL COCO RALLADO

DIANA CAROLINA NIÑO CORREDOR

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍAS QUÍMICA, AÑO 2011

Uno de los aspectos primordiales en la educación es la apropiación del conocimiento por medio de la experimentación. En la educación superior en Colombia, a excepción de pocas universidades, estas solo cumplen con los requisitos mínimos en lo concerniente a equipos de laboratorio, plantas pilotos, talleres, etc., debido a varias razones de tipo; cultural, financiera entre otras. Lo anterior repercute en la formación de los futuros profesionales especialmente, cuando se pone a prueba enfrentando problemas reales cotidianos de su ámbito específico profesional. Este proyecto requiere que el estudiante no solo deba tener buenas bases en asignaturas como, Balance de materia y energía, Termodinámica, Operaciones Unitarias, Mecánica de fluidos que son básicas de la Ingeniería Química, sino también debe haberse “familiarizado” con el manejo de equipos durante su periodo de formación en la universidad. Aunque algunos autores indican pautas para el diseño es casi imposible seguir una técnica única, dado la gran variedad de deshidratadores que existen. Por lo tanto es necesario que aparte de los conocimientos en las asignaturas mencionadas, también tenga el buen juicio del constructor. También con un deshidratador la Facultad de Alimentos y la Facultad de Ingeniería Química podrá prestar servicios a terceros, a la industria local y regional en ensayos a escala piloto que permitan investigar, diagnosticar y presentar soluciones a problemas que estén relacionados con la deshidratación de alimentos en este caso del coco rallado, dándole a la facultad proyección social e industrial en la ciudad y en la región que servirá para fortalecer la relación Universidad-Comunidad.

ABSTRACT

One of the key aspects in education is the acquisition of knowledge through experimentation. In

higher education in Colombia, with the exception of few universities, these only meet the minimum

requirements with regard to laboratory equipment, pilot plants, workshops, etc., due to various

reasons type; cultural, financial and others. This affects the training of future professionals

especially when it is tested daily real problems facing their specific professional field. This project

requires the student should not only have good foundations in subjects like, Balance of matter and

energy, thermodynamics, Unit Operations, Fluid Mechanics are basic chemical engineering, but

must also have "familiar" with handling equipment during their training at university. Although some

authors suggest guidelines for the design is almost impossible to follow a unique technique, given

the wide variety of dryers in the world. Therefore it is necessary that besides the knowledge on the

subjects mentioned, also has the good judgment of the constructor. Also with a Food Dehydrator

Faculty and the Faculty of Chemical Engineering can provide services to third parties, local and

regional industry pilot tests are available to investigate, diagnose and present solutions to problems

that are related to food dehydration scale here the grated coconut, giving the social and industrial

power projection in the city and the region that will strengthen the University-Community.

Palabras claves: secador de tambor rotatorio, deshidratación, coco rallado

INTRODUCCIÓN El secado de los alimentos es uno de los métodos más antiguos que ha utilizado el hombre para conservar sus alimentos. El hombre primitivo utilizó la energía solar que calentaba el medio ambiente, para secar sus alimentos al aire libre. Actualmente el

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secado de frutas y hortalizas es un proceso industrial muy importante en la preservación de la calidad de los productos agrícolas. El secado o deshidratación consiste en la extracción del agua contenida en los alimentos por medios físicos hasta que el nivel de agua sea adecuada para su conservación por largos periodos. El nivel de agua deseado lo determina el tipo de producto final que buscamos, en este caso se realiza hasta obtener una humedad final de 5 %. Cuando la humedad final que buscamos está por debajo de la humedad del aire normal o del medio ambiente, es necesario realizar un proceso controlado de secado utilizando aire calentado por cualquier fuente de energía: solar, eléctrica, por combustión de la madera u otros combustibles derivados del petróleo. El secado solar controlado (uso de secadores diseñados) es una alternativa barata en regiones tropicales secas. No así en regiones tropicales húmedas, debido al cambio o aumento repentino de la humedad relativa en el medio ambiente por las lluvias. El secado por aire calentado orientado a túneles o cabinas en donde se coloca el producto, es el más eficiente y recomendado, ya que los equipos construidos pueden controlar el proceso de secado: temperatura y velocidad del aire, y la disposición del alimento a secar.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se hizo una investigación aplicada descriptiva, con enfoque cuantitativo y diseño experimental. El proyecto que se desarrollo fue el diseño de un secador, la información se obtuvo de los cálculos que se hicieron de acuerdo con la aplicación de las leyes, conceptos y normas que rigen para tal fin. La recolección de datos se tomó de fuentes que incluyen: libros referentes a las Operaciones Unitarias, revistas especializadas en la materia, proyectos de grado, consultas en bancos especializados del tema en internet, artículos, manuales y demás documentos relaciones con el tema. Además, se tuvo que trabajar con acero inoxidable 304 debido a que se está trabajando con la parte alimenticia y el uso de otro material provocara malos olores o sabores indeseados en dicho alimento. Se utilizaran manómetros y termómetros para así poder maniobrar variables como la presión, temperatura y humedad. El procesamiento de la información de este proyecto se llevó a cabo en un periodo de 6 meses aproximadamente, en el cual se desarrolló primero la parte referente a la evaluación técnica. Para esta es necesaria la ayuda de herramientas informáticas como; Microsoft Excel, para el desarrollo de fórmulas y tablas, Microsoft Word, para la digitación del texto y Microsoft Paint, para la creación de diagramas y figuras.

RESULTADOS Una vez se lleva a cabo la selección preliminar de las clases adecuadas de secadores, debe realizarse una evaluación minuciosa del tamaño y el costo para eliminar los que sean evidente poco económicos. La información de esta evaluación se obtiene del material presentando para estudiar los diferentes tipos de secadores. Cuando los datos son inadecuados, se acostumbra solicitar a los fabricantes de equipos informaciones preliminares sobre el costo y el resultado de funcionamiento de los mismos. Al comparar estos, se deben evaluar con sumo cuidado todos los factores antes mencionados que afectan el desempeño del secador. Se realizo el diseño del secador con las diferentes ecuaciones.

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CONCLUSIONES

Al finalizar este proyecto he procurado y estoy segura de haberlo conseguido el cumplir con los objetivos propuestos inicialmente. La eficiencia en el montaje del equipo estará sujeta a la precisión con que se sigan los cálculos propios del diseño, teniendo en cuenta que en el diseño de ingeniería es posible el realizar ciertas consideraciones para efectos de cálculo sin que estas nos conduzcan a errores significativos en la operación del equipo, para esto siempre habrá de tenerse en cuenta el criterio y las recomendaciones del diseñador al fijar las condiciones de operación. Resulta importante una apropiada selección de los accesorios y de los materiales de construcción especificados, sin dejar de lado las normas del diseño que son quienes en última instancia garantizan el buen funcionamiento de la unidad. El diseño se trabajó parte por parte específicamente, para así obtener mejores resultados y con mayor precisión

RECOMENDACIONES Para garantizar el más alto de eficiencia del equipo diseñado se recomienda: Realizar una evaluación económica a cerca de la viabilidad de montar el secador de tambor rotatorio. En la parte de alimentación, utilizar un canalón que se extienda hasta el interior del cilindro. Considerar la reutilización del aire humedecido proveniente de la cámara de secado como medio de precalentamiento Ubicar un dispositivo para filtrado de aire en la succión del ventilador con el fin de evitar la entrada de impurezas al equipo. Situar las aletas de manera alterna cada 0.6– 2 m para asegurar una cortina de solidos más continua y uniforme en el gas. Evaluar las posibles variaciones en base a la operación del equipo a diferentes ratas de flujo. Tener en cuenta la capacidad del rallador.

REFERENCIAS

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DISEÑO Y SIMULACIÓN DE EQUIPOS DE ABSORCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO EN UNA SOLUCIÓN ACUOSA DE HIDRÓXIDO DE SODIO

AUTORES: ÁNGELA FAJARDO BERNAL Y WILSON GONZÁLEZ ARBELÁEZ

DIRECTOR: EDUARDO SÁNCHEZ (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

En este trabajo se evalúo un cuerpo conceptual de la absorción como operación unitaria y la absorción de CO2 con soluciones acuosas, se trató también lo referente a la simulación de procesos, se pretendiendo demostrar la importancia de utilizar simuladores en procesos de absorción y los parámetros pueden influir en la búsqueda de la maximización de la cantidad de CO2 absorbida por una solución. Se empleó el software UniSim

TM, modelos generales de

simulaciones y su aplicabilidad en la práctica. Se realizaron comparaciones y análisis integrados a las simulaciones realizadas en base a la absorción de CO2 en soluciones acuosas llevada a cabo en una columna de platos. El proceso simulado constó de dos corrientes, una de ellas aire rico en CO2 y la otra una solución de NaOH ambas son alimentadas a una columna de absorción de platos de la que se desprenden dos corrientes mas pero esta vez la de aire es pobre en CO2 y la otra es la solución de NaOH rica en CO2 esta última es transportada por medio de una bomba a una torre despojadora con la cual se buscó obtener CO2 puro, la corriente de aire con poco porcentaje de CO2 fue recirculada.

ABSTRACT

This paper presents a conceptual body's absorption and unit operation and absorption of CO2 with aqueous solutions was evaluated, also addressed regarding the process simulation, is attempting to demonstrate the importance of using simulators in absorption processes and parameters can influence the need to maximize the amount of CO2 absorbed by a solution. The UniSimTM software, general simulation models and their applicability in practice was used. Comparisons and integrated into simulations based on the absorption of CO2 in aqueous solutions held in a plate column analyzes were performed. The simulated process was divided into two streams, one rich air CO2 and other NaOH solution both are fed to an absorption column dishes which two streams more emerge but this time the air is poor in CO2 and the other is the solution rich in CO2 NaOH latter is transported by means of a pump to a devastator tower with which sought to obtain pure CO2, the air stream with little CO2 percentage was recirculated. Palabras claves: absorción de gases, equipos de absorción, soluciones acuosas, simulación de procesos, programa para simular UNISIM

TM.

INTRODUCCIÓN La tendencia actual en el desarrollo e implementación de herramientas y sistemas computacionales para solucionar cuellos de botella que afectan el buen funcionamiento de un proceso y, que además estén relacionados directamente con la calidad en la formación de ingenieros afines, se ha incrementado en gran proporción de tal forma que gran parte de la población asociada a la Ingeniería Química es consciente de lo eficaz y eficiente que se hace una labor al momento de utilizar este tipo de herramientas. Siendo así, con el presente trabajo se busca motivar e incentivar a los lectores en el uso de éstas herramientas, mencionando las distintas ventajas que presentan y los beneficios obtenidos a la hora de desarrollar una simulación de ejercicios académicos o procesos de

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la realidad. Además, en esta monografía toda la recopilación de información relacionada con la simulación de torres para la absorción de CO2 en soluciones acuosas, se hizo con el fin de que los estudiantes, en primera medida, afiancen en su totalidad los conocimientos relacionados con esta operación unitaria y desarrollen las destrezas suficientes en simulación en estado estable de procesos utilizando Unisim Design SuiteTM.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se describe, en primera instancia, un cuerpo conceptual de la absorción como operación unitaria y la absorción de CO2 con soluciones acuosas. Luego se informa todo lo relacionado con un compuesto muy conocido en la actualidad (CO2), además presenta en un capitulo 3, la simulación de procesos de absorción en una herramienta altamente usada en este tipo de procesos (UniSimTM), modelos generales de simulaciones y su aplicabilidad en la práctica. Consta, seguido de análisis integrados a las simulaciones realizadas en base a la absorción de CO2 en soluciones acuosas llevada a cabo en una columna de platos Y, por último, presenta los resultados y conclusiones obtenidas mediante las simulaciones.

RESULTADOS La columna de absorción que se utilizó, para llevar a cabo la simulación del proceso de absorción de dióxido de carbono a partir de una solución acuosa de hidróxido de odio, se diseñó con datos similares a ejercicios académicos relacionados con esta operación unitaria y con valores de variables asumidos al momento de la simulación, siendo estos coherentes con la realidad. De esta simulación se llegó a obtener una eficiencia baja, siendo la cantidad absorbida de dióxido de carbono por parte de la solución, menor a la cantidad liberada de CO2 en la corriente de vapor saliente de la columna de absorción.

CONCLUSIONES

Gracias a la realización de la presente monografía de complicación, se logró de un todo el entendimiento del fenómeno físico de absorción de gases y además, se obtuvo suficientes destrezas a la hora de diseñar, modelar y simular dicho proceso. La simulación se ha vuelto para los estudiantes de ingeniería química e ingenieros químicos una herramienta demasiado útil, ya que con su ayuda se pueden hacer análisis muchos más profundos y bien enfocados, logrando así mejores soluciones al momento de resolver algún ejercicio académico o al tratar de buscar innovaciones y mejoras en procesos ya establecidos en una compañía. La concentración de CO2 absorbida por la solución acuosa depende directamente de las presiones manejadas por la columna; a medida que aumenta la presión en el fondo de la columna y al mismo tiempo permanece igual o disminuye la presión en la cima de la columna, la concentración de CO2 absorbida por la solución aumenta.

REFERENCIAS

OROZCO, MARTHA. Operaciones Unitarias. Balderas. LIMUSA, S.A., 1995. 200 p. ISBN 968-18-5518-3

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ESTADO DEL ARTE SOBRE LA OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO MOLECULAR A PARTIR DE ALGAS VERDES

AUTORES: CRISTO MARCELL AYALA MARTÍNEZ Y CÉSAR CAMILO GRANDETT CAMPO

DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE THOWINSON (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

En esta investigación se evaluó la posibilidad de producir Hidrógeno molecular a partir de algas verdes. Se realizó la revisión bibliográfica, la selección de los proceso y el medio de cultivo más adecuados para el desarrollo de los microorganismos y posteriormente la producción del Hidrógeno mediante el uso de microalgas fotoautótrofas. La producción biológica del gas Hidrógeno consta inicialmente de procesos como siembra de algas en un medio libres de azufre disuelto en forma de sulfato, luego del aislamiento de las especies de interés, seguidamente se controlan los parámetros fisicoquímicos y posteriormente la generación del Hidrógeno. Las investigaciones se han realizado a nivel de laboratorio y a escala piloto, obteniendo buenos resultados en la producción del gas en tres especies de algas verdes: Chlorella vulgaris, Chlamydomonas reinhardtii y Chlamydomonas angustae. En definitiva, se concluye que las microalgas verdes poseen un gran potencial para la producción de Hidrógeno por vía fotobiológica, estas permiten obtener el Hidrógeno de manera limpia y a costos inferiores a los que se tienen a nivel industrial. Cabe destacar que es un proceso que aún necesita mejorar su rendimiento y que aún es tema de muchas investigaciones en diferentes partes del mundo.

ABSTRACT

In this study the possibility of producing molecular hydrogen from green algae was evaluated. The literature review, selection of the process and the most suitable culture medium for growth of microorganisms and subsequent hydrogen production using fotoautótrofas microalgae. The biological production of hydrogen gas initially consists of processes as seeding of algae in a medium free of dissolved sulfur as sulfate, after the isolation of the species of interest, then the physicochemical parameters and then the generation of hydrogen are controlled. The investigations were performed at laboratory and pilot scale, obtaining good results in the production of gas in three species of green algae Chlorella vulgaris, Chlamydomonas reinhardtii and Chlamydomonas angustae. In short, it is concluded that green microalgae have great potential for hydrogen production via photobiological, these can obtain the hydrogen cleanly and lower costs that are taken at industrial level. Significantly, it is a process that still needs to improve its performance and that is still the subject of much research in different parts of the world. Palabras claves: Algas verdes, Biogás, Biotecnología, Cloroplastos, Hidrogenasa, Hidrógeno, Fotosíntesis, metabolismo, Tilacoides.

INTRODUCCIÓN La demanda energética mundial, estimada en unos 10.000 millones de toneladas equivalentes de petróleo, está conformada en el 87% por combustibles fósiles como el carbón, petróleo y gas natural. Esta dependencia tiene importantes repercusiones tanto económicas como ambientales. Desde el punto de vista ambiental, la combustión de combustibles fósiles, utilizados para la producción de energía térmica y eléctrica constituye el principal causante de la emisión de gases de efecto invernadero, casi un 80% de las emisiones de dióxido de carbono, responsables del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta, provienen del consumo y de la transformación de dichos

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combustibles en energía. La generación de energía a partir de combustibles fósiles ha sido una de las causa principales de contaminación al ambiente tanto del aire, como del agua y de los suelos. Durante los últimos tres siglos, los seres humanos han usado estas fuentes por su bajo costo y por su abundancia. Sin embargo debido a la crisis de la disminución del petróleo y el agotamiento de las reservas de carbón en muchos países, la generación de energía comenzó a impactar fuertemente en la economía mundial, especialmente en los países que no son productores de petróleo.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación se desarrolló a nivel descriptivo, con un enfoque cualitativo y con un diseño no experimental. El proyecto fue realizado teniendo en cuenta las investigaciones que se han dado a nivel mundial, mediante la utilización de herramientas Web, las cuales no permiten aborda de manera teórica e informativa aspectos relacionados al proceso de producción de Hidrógeno a partir de algas verdes, además el ámbito de las tecnologías que ha colaborado para el mejoramiento del proceso, así como su repercusión en la conservación de la energía y medio ambiente.

RESULTADOS Se realizó la revisión del estado del arte la obtención de hidrógeno molecular a partir de algas verdes. La generación de Hidrógeno a partir de los cultivos de algas, en los métodos consultados tuvo lugar en un intervalo de temperatura entre 25 y 32 °C y un pH entre 8 y 9. Se logró identificar un medio de cultivo que garantizó el crecimiento y desarrollo de las microalgas en el laboratorio, este fue el TAP (Tris-Acetato-Fosfato), recomendado también por la facilidad de preparación y obtención de sus componentes. Para poder generar 1 GW/h se necesitaría un área de fotobioreactores de 640.064 Km2, más los 200 Km2 de área de lagunas; bajo la tasa de producción descrita para escala de laboratorio, por lo que es necesario estimar las tasas de producción a escala piloto.

CONCLUSIONES

Gracias a la revisión bibliográfica se logró identificar tres especies de algas verdes con capacidad de fotoproducción de Hidrógeno en ausencia de Azufre, las cuales son Chlorella vulgaris, Chlamydomonas angustae, Chlamydomonas reinhardtii, todas presentes en cuerpos de agua naturales de países tropicales, lo cual facilita su obtención y manejo. Colombia es un país reconocido por su gran riqueza biológica y además cuenta con grandes fuentes hidrológicas que facilitan el crecimiento y la proliferación de muchas especies de algas verdes, entre ellas cabe destacar a la Chlorella vulgaris, Chlamydomonas reinhardtii y la Chlamydomonas angustae, bien conocidas por su potencial para la producción de Hidrógeno, por lo cual sería factible aplicar el proyecto de obtención de Hidrógeno molecular a partir de algas verdes en nuestro país.

RECOMENDACIONES Para la obtención de Biohidrógeno en el laboratorio, se recomienda usar la técnica de la Metagenómica, la cual es un campo nuevo en el que se persigue obtener secuencias del genoma de los diferentes microorganismos, algas en este caso, que componen una

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comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. La posibilidad de secuenciar directamente los genomas de algas, sin necesidad de cultivarlos abre nuevas posibilidades que suponen un cambio de rumbo en la Biotecnología. Este hecho es una revolución científica debido a su alto rendimiento y el bajo coste, además permite acceder al genoma sin ver a los microorganismos ni cultivarlos

REFERENCIAS

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OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE HOMOGENIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES CONTENIDAS EN LA PILETA DE NEUTRALIZACIÓN U1-2, QUE

PROVIENEN DE LA TINA U3 DE EMGESA S.A. E.S.P.

AUTORES: IVAN DARIO QUINTANA GRIJALBA Y LAILY MICHELLE ORTEGA DIRECTOR: JULIANA PUELLO MÉNDEZ (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

La planta de producción de agua desmineralizada maneja como subproducto de la regeneración de los lechos de intercambio iónico material particulado, que se precipita con mucha rapidez en las piletas de neutralización; razón por la cual, se desea optimizar el sistema de recirculación actual, evitando la sedimentación en las piletas. Para lograr este objetivo se recolectaron datos en un trabajo de campo: medición de cotas, tuberías, dimensionamiento de piletas, recolección de muestras, entre otros. Se elaboraron todos los cálculos necesarios para la el diseño de la optimización del sistema de recirculación, resultando la selección de un Jet Mixer talla 5-80, la disposición de 4 de estos en la mitad de la pileta, generando teóricamente la mayor turbulencia. En cuanto al material en que serán fabricados los Jet Mixers, es indispensable considerar el medio en que serán instalados, que para en este caso en particular es un medio abrasivo. Por otra parte, la selección de la bomba juega un papel importante porque garantiza el flujo minino y la caída de presión que se requieren este tipo de mezcladores.

ABSTRACT

A subproduct from the demineralized water plants is the particulate material that forms in the regeneration of ionic exchange beds. This particulate material has a rapid precipitation in the pools for neutralization. Then, it is desirable to have a recirculation system that avoids sedimentation in these pools.This work shows the proposal for a recirculation system consisting in an arrangement of four jet mixers, placed at the center of the bottom of the pool, in order to achieve the turbulence required, so no sedimentation of particulate material is minimized. The selected jet mixers have a 5-80 size, and their material is a key factor, due to the abrassive medium that they are going to be in contact with. Apart from this, the pump selection is another key factor, due to the requirements for flow and pressure for an acceptable operation of the recirculating system. Palabras claves: Optimización, recirculación, homogenización, precipitación, Jet Mixers.

INTRODUCCIÓN Para generar energía, Emgesa se encarga de hacer tratamiento a las aguas que provienen del canal del dique, sometiéndolas a un tratamiento químico para obtener agua filtrada que luego es desmineralizada mediante el intercambio iónico en contracorriente, utilizando como medio físico un lecho químico, que se encarga de remover todas las sales mineralizadas encontradas en el agua , para dejarla en las condiciones adecuadas para ser empleadas en las calderas que luego entregaran su trabajo en forma de energía. En la actualidad, las aguas residuales de la Planta unidad 3 (U3) de Emgesa que se encarga de generar agua limpia, contienen una alta cantidad de sólidos disueltos con pH elevado; por tal razón, no se pueden verter directamente a la bahía de Cartagena, debiendo ser sometidas a un proceso de recirculación para homogenizar la solución y luego ser enviadas a la pileta U1-2 para neutralizarse.

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MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Se recolectaron datos en un trabajo de campo: medición de cotas, tuberías, dimensionamiento de piletas, recolección de muestras, entre otros. Se elaboraron todos los cálculos necesarios para la el diseño de la optimización del sistema de recirculación, resultando la selección de un Jet Mixer talla 5-80, la disposición de 4 de estos en la mitad de la pileta, generando teóricamente la mayor turbulencia.

RESULTADOS El mejor arreglo a instalar en la pileta de neutralización U1-2 es la serie 5-80, en material de PVC, a una distancia del fondo de 0,365 m y con un ángulo de inclinación de 56º. Los datos demuestran la viabilidad del nuevo sistema de recirculación, puesto que se demuestran el ahorro del 19.23% con respecto al sistema que ya está instalando. Que además en años venideros se supondría un aumento en este ahorro; puesto que, tiempo después, se eliminará el costo por mantenimiento de la empresa proveedora de los Jet Mixers, ya que este mantenimiento lo asumiría los empleados de Emgesa S.A. E.S.P.

CONCLUSIONES

Mediante la recolección de datos tales como: temperatura, pH, densidad, viscosidad, concentración, niveles de tuberías y determinación espacial de las piletas de neutralización, se logró una propuesta de optimización para el sistema actual de contención y expulsión de aguas residuales de la Planta de Aguas Unidad 3, acorde con las necesidades de la empresa, alcanzándose con la selección de los Jet Mixers. La expulsión de sólidos de los lechos de intercambio iónico, solo se genera en los primeros veinte minutos del enjuague; razón por la cual, durante todo el tiempo de duración de este procedimiento solo una parte genera sólidos y el resto la diluye. Se comprobó al tomar muestras al inicio, mitad y final del lavado, resultando concentraciones de sólidos solo en la muestra inicial y nula para las otras dos.

RECOMENDACIONES Se recomienda seleccionar el material adecuado en tuberías y accesorios dependiendo de las condiciones físicas y químicas del fluido que transporta. Dependiendo del material particulado que se manejaría en estas piletas, el diámetro del Jet Mixer debe ser seleccionado de tal manera que al sedimentarse las partículas no taponen el mezclador. La inclinación de los Jet Mixers determina la buena homogenización del contenido de la pileta; razón por la cual, se debe escoger con cuidado el ángulo en que son instaladas.

REFERENCIAS

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REVISIÓN DE HEURÍSTICAS Y CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DE EQUIPOS UTILIZADOS EN PROCESOS DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

AUTORES: JORGE ANDRÉS AMADOR FALCÓN Y KAREN JUIETH CHAVARRO HERNÁNDEZ

DIRECTOR: EDUARDO LUIS SÁNCHEZ TUIRÁN (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

En la refinación del petróleo se emplean una gran cantidad de equipos encargados de la transformación del crudo a sus respectivos derivados. Es una industria compleja pero sobre todo riesgosa, debido a sus elevadas temperaturas, presiones, manejo de compuestos volátiles e inflamables, lo cual requiere de una rigurosa seguridad desde el diseño. Es por esto que se debe acudir a la experiencia, es decir, a las heurísticas y conceptos empíricos, para partir de un diseño seguro hacia un diseño óptimo. El presente artículo contempla dichos conceptos y heurísticas que se deben tener en cuenta a la hora de realizar un diseño. Para esto es necesario conocer los procesos, las características y limitaciones de los equipos que los ejecutan, y las pautas que predominan para su diseño. Por lo tanto, es de gran importancia la experiencia en el diseño de equipos debido a que actualmente facilita la labor del ingeniero y garantiza la seguridad de los procesos y por ende de la planta.

ABSTRACT Several equipments are used in the oil refining to obtain its products. A refinery is a complex industry but especially risky because of the high temperatures, pressures, and handling of flammable volatile compounds, which requires rigorous safety design. This is why a Process Engineer should go to experience, to the heuristics, and empirical concepts, to finally obteain a safe and optimal design. This paper considers the concepts and heuristics that must be taken into account when making a design. This requires knowing the processes characteristics and the limitations of the equipments that make them possible and the prevailing guidelines for its design. Therefore, it is of great importance in the design of a process to take advantage of the experience because it makes easier the Process Engineer’s work and also ensures the process safety. Palabras claves: refinación, petróleo, diseño de equipos, heurísticas.

INTRODUCCIÓN El diseño de planta es una de las labores más importantes en la industria, de esta depende el éxito de la producción, ahorros energéticos, aumento en las ganancias y competitividad en el mercado. El éxito de un diseño, en su mayoría, es responsabilidad de la ingeniería ya que durante su desarrollo está involucrada la ingeniería civil, eléctrica, de proceso, de instrumentación, mecánica, entre otras disciplinas. Una planta es un conjunto de equipos y procesos que están encaminados a la obtención de un producto de interés comercial, el cual debe tener un alto valor agregado para poder ser competitivo ante industrias semejantes. El valor agregado al cual se hace referencia consiste en los requerimientos de calidad del producto que le dan aquellas ventajas que permiten su uso para una determinada labor. Son múltiples los procesos involucrados en una planta, con el fin de llevar a cabo una serie de cambios químicos o físicos, consistentes en la transporte de masa, de calor, de

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cantidad de movimiento y/o reacciones químicas. De la eficiencia de estos dependen las propiedades y características del producto final.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Para esta investigación se realizó la revisión de la información contenida en en libros, artículos científicos, revistas, tanto virtuales como físicas. Aunque una de las principales dificultades radicó en la obtención de la mayor parte de la información ya que ésta no fue de fácil acceso debido a la confidencialidad que ésta tiene por parte de las industrias petroleras. Adicionalmente se consultaron profesionales con experiencia en el diseño de equipos con el fin de hacer de este estudio una herramienta útil para el aprendizaje de conceptos importantes en esta área.

RESULTADOS Se realizó la revisión de las heurísticas y conceptos relevantes e importantes en equipos utilizados en los procesos de refinación del petróleo. El mayor contenido de información de heurísticas de diseño se le confiere a las torres de destilación, equipo principal en el proceso de refinación del petróleo. Esto se debe en gran parte a su complejidad de operación, interacción con los equipos auxiliares, retroflujo, entre otras. Ya que si alguna perturbación altera las condiciones de operación de los equipos auxiliares, toma tiempo detectar la fluctuación del proceso.

CONCLUSIONES

El desarrollo de un buen diseño se da a conocer luego de que la planta esté en funcionamiento. Cuando se diseña se establecen ciertos parámetros y bases en búsqueda del desarrollo de un proceso, dichas bases son desarrolladas a partir de la experiencia o heurísticas y cálculos. Las heurísticas se podrían considerar como una serie de estándares que son herramientas útiles a tener en cuenta durante las etapas del diseño, facilitando su ejecución. Las heurísticas son de vital importancia debido a que son establecidas a partir de experiencias en la industria a través de los años. Son útiles por el hecho de que podrían evitar la duplicación de errores del pasado.

RECOMENDACIONES A manera de recomendación se sugiere el desarrollo de prácticas en plantas piloto o simulación para corroborar las heurísticas de diseño de equipos contenidas en esta monografía, además, se sugiere consultar el material bibliográfico referenciado para profundizar en las variables y cálculos para el diseño de los equipos para refinación del petróleo.

REFERENCIAS

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SIMULACIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE NEGRO DE HUMO UTILIZANDO EL PROGRAMA UNISIMTM

AUTORES: JOSÉ DANIEL MENDIVIL BLANCO

DIRECTOR: EDUARDO LUIS SÁNCHEZ TUIRÁN (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

En esta investigación se presentaran los resultados obtenidos del estudio de la simulación de los procesos de producción que se llevan a cabo el producir negro de humo, dicha simulación fue desarrollada utilizando el software de simulación comercial conocido como UniSim o Hysys, de esta forma ejecutar un análisis técnico de dichos procesos en el simulador, y en base a ello plasmar sugerencias y mejoras como la implementación de redes de intercambio de calor, y producción de energía eléctrica a partir de una o más corrientes con la suficiente energía para mover los alabes de una turbina o compresor el cual se puede incluir en los procesos de producción utilizados hoy en día en la fabricación de negro de humo.

ABSTRACT In this research the results of the study of the simulation of production processes that are carried out on black produce smoke present, this simulation was developed using the commercial software simulation known as UniSim or Hysys, thus executing a technical analysis of these processes in the simulator, and on this basis suggestions and improvements translate as network deployment heat exchange and production of electrical energy from one or more streams with enough energy to move the vanes of a turbine or compressor which can be included in the production processes used today in manufacturing carbon black. Palabras claves: Negro de humo, simulación, redes de intercambio de calor, sugerencias, mejoras.

INTRODUCCIÓN El negro de humo u hollín es conocido a nivel mundial como un carbono químicamente puro; este producto es utilizado como materia prima para distintos fines de producción entre los que se resaltan: la producción de pinturas, llantas neumáticas, tintas chinas o para bolígrafos; es también utilizado para la producción de plásticos y compuestos, además de que posee aplicaciones especiales en la producción de adhesivos, sellantes, asfaltos, cuero, textiles, metalurgia y siderurgia. A lo largo de la historia han existido distintas formas de obtener negro de humo. En la actualidad se usan 3 distintos métodos para su producción: Proceso de canal, proceso de horno y proceso térmico. La diferencia básica entre los dos primeros procesos y el último es que los procesos de canal y de horno obtienen los productos quemando parcialmente los materiales usados como materia prima, mientras que el proceso térmico consiste en descomponer los productos por medio de calor.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Para esta investigación se utilizó un software académico denominado UniSim o Hysys, para simular el proceso de generación de negro de humo. Es de destacar que se desarrollaron dos casos de estudios con la intención de comparar el comportamiento en

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ambos a partir de las condiciones de operación dadas en la simulación. El recurso utilizado para la comparación del proceso es el de integración energética, la cual admite la utilización de corrientes que contengan alto poder calorífico para el calentamiento previo de algunas de las corrientes de entrada al proceso. Se presenta el proceso de producción de negro de humo de una forma sencilla y directa, en la que las corrientes de naftaleno, antraceno y oxígeno, son llevadas a las condiciones necesarias para la reacción mediante la utilización de un calentador, el cual utiliza recursos suministrados por el área de servicios industriales de empresa. Estas dos corrientes llevadas al reactor con la reacción previamente implantada en este, producen por la cima vapor de agua a temperatura y presión elevada con una porción aproximadamente del 10% de naftaleno y antraceno. Y por el fondo del reactor sale negro de humo puro a temperatura y presión elevadas. Esta corriente de negro de humo es enfriada y llevada a condiciones normales de presión y temperatura, mediante la implementación de un enfriador

RESULTADOS En ambos casos la obtención de negro de humo se lleva a cabo en las mismas proporciones, es decir que la misma cantidad de materia prima que es transformada en producto terminado en el proceso que no cuenta con integración energética, es la misma cantidad para el proceso que cuenta con esta herramienta de aprovechamiento de energía.

CONCLUSIONES

Debido a que la reacción es exotérmica en ambos procesos se obtiene una corriente de vapor de agua a una temperatura bastante elevada. Es necesario implementar redes de intercambio de calor en todos los procesos industriales, siempre y cuando estos procesos permitan esta implementación ya que si bien es cierto que al inicio de la implementación hay que asumir los costos por la compra de los intercambiadores de calor que se utilizarán, estos mismo a medida que el tiempo pasa se encargaran de pagar el precio por el cual fueron adquiridos y, además se encargaran de empezar a disminuir los costos de producción y por ende generarán mayores ganancias a la empresa que implemente esta técnica de optimización de procesos.

RECOMENDACIONES Es preciso anotar para futuras investigaciones en este mismo campo, que en lo posible obtengan la información de las composiciones de las corrientes de entrada al reactor, y las condiciones tanto de presión como de temperatura con las que se trabaja en las empresas encargadas de la producción de negro de humo, ya que la idea de las simulaciones es la representar en un programa de computación las situaciones que se presentan a diario en una planta industrial.

REFERENCIAS

Petroquímica, Procesos industriales. [cited; Available from: http://es.scribd.com/doc/97382481/Petroquimica-Original.

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ESTADO DEL ARTE DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR COMO TÉCNICA PARA LA REMOCIÓN DE EFLUENTES QUÍMICOS PROVENIENTES DE

LABORATORIOS

AUTORES: MARÍA CASTELLAR Y JENNY C. OSORIO UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

La idea básica del estudio es presentar la fotocatálisis solar como una tecnología simple, económica, eficaz e innovadora, para la remoción de efluentes químicos encontrados en los residuos líquidos de los laboratorios de formación académica, farmacéutica, petroquímica y joyería; determinando las condiciones óptimas de operación e identificando los distintos parámetros que rigen el proceso. A su vez se hace un estudio sobre la eficacia que tiene aplicar esta técnica para distintos compuestos químicos teniendo en cuenta variables como el pH, Características y

concentración de 𝑇𝑖𝑂2, temperatura, flujo de radiación, velocidad de onda, rendimiento cuántico, naturaleza y concentración del contaminante. Las mediciones químicas más utilizadas para determinar la eficiencia del proceso y establecer el índice de contaminación son: DQO, DBO y COT. Otro factor importante en el proceso es la radiación UV provenientes del sol o en muchos

casos de fuentes artificiales (lámparas UV) que se usa para activar el catalizador (𝑇𝑖𝑂2) y destruir los contaminantes. Los atractivos de esta tecnología radica en su rentabilidad, fácil implementación y uso, y la inversión requerida es mínima, en comparación con otras tecnologías.

ABSTRACT

The basic ideaof thestudy is to present solar photocatalysis simple technology, economic, efficient and innovative products to remove chemicals found in waste wáter run off from academic laboratories, pharmaceutical, petrochemical and jewelry, determining the optimal conditions operation and identifying the various parameters that govern the process. In turn we study the effectiveness that has applied this technique to different chemical compounds based on variables such as pH, concentrationandTiO2Features, temperature, radiation flux, wave speed, quantum yield, nature and concentration of contaminant. The most commonly used chemical measurements to determine the efficiency of the process and establis hthe level of contamination are: COD,BOD and TOC. Another important factor in the process is the UV radiation from the sun or artificial sources often (UV lamp) used to activate the catalyst (TiO_2) and destroy contaminants. The attraction of this technology is its cost, ease of implementation and use, and requires minimal investment compared to other technologies. Palabras claves: fotocatálisis, contaminación del agua, semiconductores.

INTRODUCCIÓN Existen varias tecnologías para la remoción de compuestos químicos provenientes de laboratorios de acuerdo a sus características fisicoquímicas. Los Procesos de Oxidación Avanzada (POA) son en la actualidad uno de los recursos tecnológicos más prometedores para el tratamiento de aguas contaminadas con sustancias no biodegradables. Entre los diferentes POA se destaca la fotocatálisis solar como ya que se enfoca en la absorción, de manera directa o indirecta, de energía radiante sobre un sólido, el cual genera reacciones químicas que conlleva a la remoción o destrucción de contaminantes. Esta investigación tiene como fin mostrar los conceptos teóricos y la eficiencia teórica de emplear la fotocatálisis solar (heterogénea) con TiO2 para la remoción de compuestos

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químicos más utilizados en los laboratorios y, a la vez, determinar los parámetros de diseño para el reactor fotocatalítico que se usa para dicho proceso.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS Para el desarrollo de la investigación se tuvo en cuenta fuentes de información como páginas y revistas en internet, libro y bases de datos que proporcionaron la información pertinente y correspondiente al tema.

RESULTADOS Se realizó el estudio sobre el estado del arte de investigaciones realizadas sobre la catálisis solar como una técnica empleada en la remoción de efluentes químicos provenientes de laboratorios. En base a ello se establece que la fotocatálisis solar es una técnica de depuración que consiste en aplicar la energía solar para conseguir la degradación de los contaminantes por oxidación. La energía del sol es absorbida por un catalizador sólido, en la región interracial entre el sólido excitado y la solución tienen lugar las reacciones de destrucción o de remoción de los contaminantes, sin que el catalizador sufra cambios químicos.

CONCLUSIONES

Los procesos de fotocatálisis solar para la degradación de contaminantes en agua suponen una aplicación altamente novedosa y prometedora con un importante campo potencial de aplicación, debido a que este tipo de procesos es una clara demostración de la sinergia existente entre la energía solar y la conservación del medio ambiente. Una de las principales ventajas de la fotocatálisis solar es que es un proceso no selectivo, lo que permite que contaminantes no biodegradables puedan ser tratados dentro de aguas residuales en las que aparecen otros muchos compuestos orgánicos. Los contaminantes peligrosos aparecen generalmente dentro de mezclas complejas y en concentraciones susceptibles para los tratamientos foto catalíticos.

REFERENCIAS

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DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NIVEL DE EFECTIVIDAD DE LA CAPSAICINA EN LA VARIACIÓN DE PESO CORPORAL

AUTORES: DAYANA DEL CARMEN CAMPO AMELL, JOHANA ANDREA GUZMÁN DUQUE Y

GLADIA ISABEL MEÑACA DÍAZ DIRECTOR: SONIA LILIANA GÓMEZ PRADA (Ingeniero de Alimentos)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012 En la presente investigación se realizó la determinación experimental del nivel de efectividad de la capsaicina en la variación del peso corporal. Como se mencionó anteriormente, se realizó a nivel experimental a través de bioensayos con hámsteres, adicionando en su dieta alimentaria diferentes concentraciones de capsaicina. Se recopilaron los datos de los porcentajes de pérdida de peso y se realizaron los respectivos análisis.

ABSTRACT

In the present investigation the experimental determination of the level of effectiveness of capsaicin was performed on the variation of body weight. As mentioned above, was performed experimentally by bioassays hamsters in their diet by adding different concentrations of capsaicin. Data weight loss percentages were collected and the respective analyzes were performed. Palabras claves: capsaicina, obesidad, concentración, variación del peso corporal.

INTRODUCCIÓN La obesidad es un problema de salud pública que está tomando fuerza y empieza a crear conciencia entre la gente del común sobre sus consecuencias. Esta enfermedad se relaciona con los tipos de alimentos que consumimos, especialmente los de preparación rápida; la inactividad física y a enfermedades médicas. Muchas investigaciones se han encaminado hacia la solución de esta enfermedad, pero, es de vital importancia la investigación científica de sustancias de origen natural que puedan ser aplicadas en la elaboración de alimentos que den respuesta a satisfacer las necesidades del consumidor y mejorar su salud.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación realizada es de orden correlacional-explicativa, experimental y con un enfoque cuantitativo. La población utilizada para llevar a cabo esta investigación y determinar el nivel de efectividad de la capsaicina en la variación de peso corporal fue de (8) ratones de tipo hámster; población determinada a través de la técnica número más probable (NMP). La muestra fue representada por 8 ratones de tipo hámster, divididos en cuatro grupos diferentes A, B, C y D, cada uno conformado por dos ratones. El tratamiento tuvo un periodo de 2 fases, ambas con una duración de 1 semana. Al grupo A asignado como muestra de control, no se le adicionó la capsaicina en la alimentación, Al grupo B se le suministró concentraciones de 0.1 gr; 0.2 gr al grupo C y 0.3 gr al grupo D. Los grupos se seleccionaron a través de la observación de los diferentes individuos que conforman la experimentación; se conformaron de acuerdo a la raza y tamaño de cada hámster.

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Cada ratón permaneció por individual en una jaula especial donde se les brindaron las condiciones de cuidado y alimentación que este tipo de animales requiere e inspección veterinaria.

RESULTADOS El nivel de efectividad de la capsaicina suministrado en dosis de 0.1, 0.2 y 0.3 gramos de capsaicina logró disminuir el peso corporal de los hámsteres con un promedio general de pérdida de peso de 6.04% en un tiempo de una semana.

CONCLUSIONES

Se comprobó que la ingesta diaria de capsaicina necesaria para producir una variación inicial en los niveles de peso corporal en ratones es de 0,1 gramo. Se estableció que con una semana del tratamiento se logran observar los primeros indicios de variación en el peso corporal. Los cambios en las características físicas y biológicas de los ratones antes y después del consumo de Capsaicina aparentemente se mantuvieron estables.

RECOMENDACIONES Conociendo que la obesidad se vincula a un exceso de energía alimentaria, cuya cantidad recomendada depende de la edad, el sexo, el tamaño corporal y el estilo de vida o nivel de actividad física. Para facilitar la comparación de los efectos de los diferentes tratamientos experimentales, el método debe ser nuevamente aplicado sobre un grupo de observación más homogéneo considerando que pertenezcan a una cepa pura, tengan el mismo sexo, raza y tamaño corporal y en lo posible permanezcan en la misma actividad física. Se recomienda la experimentación en un bioterio con ambientes estandarizados y control de factores como cantidad y calidad de luz, renovaciones de aire por hora, temperatura y humedad entre otros factores, acordes a las necesidades de la especie que allí se aloje. Además de las condiciones homogéneas, se puede asegurar la reproducción de cepas puras.

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ELABORACIÓN DE BLOQUES DE MORTERO TIPO ESTRUCTURAL MEDIANTE SECADO NATURAL EMPLEANDO LA CALAMINA PROCEDENTE

DE TENARIS TUBOCARIBE S.A. COMO ADITIVO

AUTORES: KELLY JOHANNA ORDOÑEZ MEJÍA Y LILIANA VILLANUEVA LÓPEZ DIRECTOR: ADALBERTO MATUTE (Ingeniero Químico) UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012

Se llevó a cabo la elaboración de bloques de mortero tipo estructural por medio de secado natural utilizando como aditivo la calamina procedente de Tenaris Tubocaribe, con la intención de recuperar la calamina residual. Se evaluaron las propiedades físicas y la composición química de la calamina para establecer el porcentaje que se debía adicionar en la de elaboración de bloques y luego determinarle la prueba de resistencia a compresión. El rango de porcentaje de calamina utilizada estuvo entre el 0 y 7% teniendo en cuenta que todo aditivo puede ser usado en cantidades hasta del 20% del agregado fino, puesto que este se encuentra en mayor proporción en la mezcla Arena-cemento.

ABSTRACT Held preparing mortar structural blocks through natural drying using as additive from Tenaris calamine Tubo Caribe intended to recover the residual calamine. Physical properties and chemical composition of calamine were evaluated for the percentage that would add to the processing blocks and then determine you test compressive strength. The percentage range used calamine was between 0 and 7% considering any additive can be used in amounts up to 20% of fine aggregate, since this is the most in the sand-cement mixture. Palabras claves: calamina, mortero estructural, secado natural.

INTRODUCCIÓN La acumulación de residuos en la zona industrial es uno de los problemas que ha persistido en la historia y que hasta hoy sigue causando consecuencias devastadoras para el medio ambiente, debido a que el hombre no se ha preocupado lo suficiente por solucionar este problema. El resultado de esa generación de residuos además de ser un problema para el medio ambiente, es un problema para toda empresa ya que para estas constituye gastos y pérdidas significativas de materia primas en sus procesos, puesto que son producciones a gran escala. Debido a esto se hace necesario generar ideas que permitan dar soluciones a este tipo de problema, como lo es el aprovechamiento de los residuos a través de la optimización de los procesos y de esta manera lograr incrementar las ganancias para estas organizaciones y minimizar los egresos asociados a perdidas.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS La investigación realizada es de tipo experimental-aplicada con un enfoque cuantitativo. La información obtenida de la empresa Tenaris TuboCaribe S.A fue recopilada y analizada por los investigadores con el propósito de evaluar las características fisicoquímicas para establecer qué valor agregado le puede proporcionar este residuo a la elaboración de los bloques de mortero.Teniendo en cuenta las propiedades fisicoquímicas y la composición química de la calamina, se produjeron los bloques estimando el

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porcentaje de calamina para establecer como interfiere esta variable en la calidad de los bloques de mortero. La calidad de los bloques fue evaluada a través de las pruebas de resistencia a la compresión. Los datos recolectados de las pruebas de resistencia a la compresión fueron organizados, tabulados y graficados para realizar un análisis detallado con el propósito de establecer el porcentaje optimo de calamina en la elaboración.

RESULTADOS

La textura obtenida mediante el análisis granulométrico arrojo como resultado que la arena de palmarito se encuentra en un rango de arena media con un módulo de finura de 3,07; lo que indica que es una arena recomendable para elaborar los bloques de mortero, ya que esta arena en la mezcla facilito el proceso de mezclado con las otras materias primas usadas debido a el tamaño de grano que esta poseía. El uso de cilindros permitió establecer el intervalo de porcentaje de calamina óptimo en la mezcla que varía entre 4% y 5%. Al evaluar la resistencia a la compresión de los bloques #4 y #6 los datos obtenidos fueron muy variantes debido a que la carga aplicada no era uniforme en todo el bloque, debido a esto no se obtuvieron los resultados esperados en comparación a los datos obtenidos para los cilindros, por lo tanto no se puede precisar que los bloques #4 y #6 garanticen utilidad como bloques tipos estructurales.

CONCLUSIONES

El análisis químico de la calamina arrojo en su composición que esta posee alto contenido de fuente de hierro lo que permitió su uso como aditivo en la fabricación de los bloques de mortero tipo estructurales ya que les ofrece a estos cierta resistencia. Las hipótesis planteadas no se cumplen, ya que en el intervalo del 5% al 7% no se aumenta el doble de resistencia por compresión con relación a los bloques de 0% de calamina, a pesar de que en el 5% si se duplica esa resistencia, es aquí donde se alcanza el punto máximo y a partir de ahí no se incrementa mas esta propiedad mecánica sino que tiende a disminuir.

RECOMENDACIONES La caracterización de arena es de gran importancia al momento de elaborar los bloques puesto que debe cumplir con una serie de parámetros: no debe contener ningún tipo de residuos que afecten el proceso de mezclado y consistencia de la mezcla. Es necesario verificar la calidad y la granulometría del agregado utilizado, ya que no siempre es constante y esto puede variar la uniformidad de los bloques. Para realizar la mezcla se debe seguir una serie de pasos tales como: Mezclar el mortero seco en conjunto con el agregado hasta obtener un color uniforme de esas materias primas y finalmente se adiciona el agua hasta lograr una buena consistencia. Si los bloques al momento del desmolde presentan fisuras, grietas y se astillan es necesario volver a hacerlos, ya que esto cambia notablemente su área, lo cual influye en la resistencia del bloque, ya que estos tienden a desmoronarse al cumplir el tiempo de secado y por lo tanto se deteriora significativamente la durabilidad y los valores de resistencia al realizar las pruebas mecánica de resistencia a la compresión. Para obtener bloques con una buena resistencia, es importante que estos constantemente se remojen durante el tiempo de secado estipulado.

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REFERENCIAS

ARRIETA FREYRE, JAVIER y otros. Fabricación de bloques de concreto con una mesa vibradora. Universidad Nacional de ingeniería, facultad de ingeniería civil. Lima-Perú, 2001.57p. BATIC O.R y otros. Influencia de la incorporación de escoria en las características de los cementos resultantes. Universidad tecnológica Nacional, 2006. BLOQUES DE CONCRETO. Consultado el mes de agosto de 2011, disponible en http://www.asocem.org.pe/bivi/RE/DT/CC/bloques_concreto.pdf BLOQUES PARA HACERLOS MEJOR. Consultado el mes de agosto de 2011, disponible en http://www.imcyc.com/ct2006/marzo06/POSIBILIDADES.pdf CEMENTO Y SU CLASIFICACIÓN. Consultado el mes de julio de 2011, disponible en http://www.arquba.com/monografias-de-arquitectura/cemento-portland-usos-y-aplicaciones/. CERDA GUTIÉRREZ, HUGO. Los elementos de la investigación, como reconocerlos, diseñarlos y construirlos. El búho editorial.46p COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTIFICO Y TECNOLOGIAS DE ESTADO DE CHIAPAS. Elaboración de bloques de concreto utilizando vibrobloquera. Austera de tarimas. Chiapas. 3-4p. ENSAYO DE GRANULOMETRÍA. Consultado el mes de julio de 2011, disponible en http://www.construaprende.com/Lab/19/Prac19_1.html ESCALANTE, J y otros. Adición e una escoria geotérmica ultra fina sobre morteros de escoria de alto hornos activadas por álcalis. España: Vol. 1, 2002. 541p. ESPINOZA, LESTER Y ESCALANTE, IVÁN. Comparación de las propiedades del concreto utilizando escoria de alto horno como reemplazo parcial y total del cemento Pórtland ordinario. HERRERA, ANGÉLICA Y MADRID, GERMÁN. Manual de construcción de mampostería de concreto. Instituto Colombiano productores de cemento. Medellín: ICPC, 2000. 90p. LA GRANULOMETRÍA. Consultado el mes de julio de 2011, disponible en http:// www.arqhys.com/granulometria.html.

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EVALUACIÓN DE RUTAS DE PRODUCCIÓN DE ETANOL DE SEGUNDA GENERACIÓN MEDIANTE EL ANÁLISIS ECONÓMICO E INTEGRACIÓN DE

PROCESOS

AUTORES: EYSLEN DE JESÚS MARRUGO BATISTA Y ANGIE LILIANA PALENCIA MOY DIRECTOR: KARINA ANGÉLICA OJEDA DELGADO (Ingeniero Químico)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA, AÑO 2012 Se desarrolló una evaluación de cuatro rutas de producción de etanol de segunda generación teniendo en cuenta un análisis económico así como la integración de procesos. La integración energética de las cuatro de producción de etanol a partir del bagazo de caña fue agrupada en dos etapas: como primer paso se aplicó la metodología de análisis Pinch con el objetivo de identificar los mínimos requerimientos energéticos para cada proceso. En una etapa posterior, se establecieron diferentes configuraciones energéticas mediante el diseño de redes de intercambio de calor que permitieran una apropiada integración energética para cada proceso. Cada una de estas etapas es descrita a continuación. Para la evaluación económica de las rutas de producción de etanol presentadas en el proyecto, se aplica una serie de criterios económicos como medida de valor, y factores no económicos e intangibles que arrojan la ruta con el costo global más bajo o la utilidad neta global más alta.

ABSTRACT

An evaluation of four paths ethanol production second generation was developed taking into account economic analysis and process integration. Energy integration of the four ethanol production from sugarcane bagasse was grouped into two stages: the first step Pinch analysis methodology was applied in order to identify the minimum energy requirements for each process. At a later stage, different energy configurations were established by designing heat exchange networks that allow an appropriate energy integration for each process. Each of these stages is described below. At a later stage, different energy configurations were established by designing heat exchange networks that allow an appropriate energy integration for each process. Each of these stages is described below. Palabras claves: etanol, bagazo de caña, integración energética, análisis económico.

INTRODUCCIÓN A nivel mundial, ha crecido notablemente el interés en el análisis y búsqueda de nuevas alternativas de combustibles, como una solución potencial a las diversas crisis energéticas que se han producido. El uso intensivo y prolongado de combustibles fósiles ha tenido consecuencias importantes: por una parte, las reservas de los mismos se agotan rápidamente, con el inherente aumento de precios, y segundo, el fuerte impacto en el calentamiento global ocasionado por los gases de invernadero emitidos en los procesos de combustión. Una alternativa que se ha consolidado en los últimos años, la ofrecen los biocombustibles de primera generación. Sin embargo, estos han generado una polémica mundial sobre la utilización de biomasa con fines alimenticios para su producción, como ha sucedido en algunos países donde se han presentado un alza de los precios en productos como el maíz o la cebada afectando la seguridad alimentaria de la población1. Debido a esto, las investigaciones en energías alternativas se han enfocado en la

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búsqueda de nuevas materias primas para su obtención, entre las cuales se destaca el uso de materiales lignocelulósicos residuales.

MÉTODOS Y MATERIALES USADOS El tipo de investigación realizada es aplicada con un enfoque cuantitativo. Para el procesamiento de la información se hizo uso de la herramienta Aspen Plus 2006.5 de donde fueron extraídos los datos de las cuatros simulaciones de las rutas tecnológicas estudiadas, de igual modo se hizo uso de esta herramienta para la realización del análisis energético, y la evaluación económica se realizó mediante el uso de asignaturas como estadística e ingeniería económica. Finalmente, para la presentación de la información se utilizaron distintas herramientas esquemáticas, tales como tablas, gráficos y cuadros, de modo que se haga más sencilla la compresión de la información, para la realización de dichos esquemas se usaron herramientas informáticas como Word, Power Point y Excel, que facilitan el análisis de la información presentada.

RESULTADOS

En la evaluación de producción de etanol de segunda generación se selecciona la mejor alternativa entre las rutas tecnológicas propuestas a través de la estimación de criterios como: rendimiento, condiciones de operación, consumo energético, disponibilidad tecnológica e impacto ambiental; seleccionando la ruta de agua líquida caliente como la alternativa que presenta las mejores características a nivel económico y a su vez a pesar de no ser la mejor desde el punto de vista energético nos presenta unos porcentajes de reducción del 83% y 23% suficientes para disminuir costos por requerimientos energéticos presentes en los servicios industriales.

CONCLUSIONES Después de aplicada la metodología Pinch e integración de procesos a las cuatro rutas simuladas en el proceso de producción de etanol a partir de bagazo de caña de azúcar se puede concluir que: la ruta 3, correspondiente al proceso que utiliza ácido diluido en el pretratamiento, la tecnología SSCF y destilación con tamices moleculares, presenta un diseño en el cual se disminuyen los requerimientos energéticos presentes en los servicios industriales, a partir de la integración energética, caso opuesto presentado en las otras rutas en donde se presentan mayores requerimientos en servicios industriales tales como lo son los vapores de alta y media presión.

RECOMENDACIONES Para este tipo de investigación es recomendable el empleo de la enzima Pectinex ultra, antes de usar la enzima alfa amilasa, para complementar y que haya una ataque oportuno sobre el almidón en la hidrolisis y así obtener mayores resultados y altas concentración en cuanto a la conversión de azucares reductores que garantizan mayor producción de alcohol. Se recomienda reducir el tiempo de residencia de la enzima alfa amilasa debido a que esta trabaja entre 88 a 95ºC el mantener esta temperatura por mucho tiempo implica altos costos de combustible. Para la cuantificación de etanol es importante emplear el

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método cromatografía de gases debido a que es un método más exacto y representa mayor confiabilidad en los resultados.

REFERENCIAS

Acto de Seguridad e Independencia Energética de los EUA (Energy Independence and Security Act of 2007). ÁLVAREZ ESCOBEDO, C. Síntesis Óptima y Minimización de Servicios Auxiliares para el Proceso de Hidrodealquilación de Tolueno. Tesis Licenciatura. Ingeniería Química con área en Ingeniería de Procesos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. 2004. ÁVILA, OMAR. SUÁREZ, JAIRO, Análisis de ciclo de vida e integración del proceso de producción de bioetanol de segunda generación a partir de bagazo de caña. Bucaramanga, 2010 Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Químico Universidad Industrial de Santander, Facultad de fisicoquímica. BRYANT. CYNTHIA, SMITH. MADS, Los biocombustibles de segunda generación están más cerca de lo que piensas, 2007. Disponible en www.bioenergy.novozymes.com. CAMPOS, JOSÉ, Permiten residuos lignocelulósicos obtención de productos sustentables, investigador de la UAM, Universitam, marzo 2010. http://universitam.com/academicos/?p=65. CARDONA, CARLOS A. AND SÁNCHEZ, OSCAR J. Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities. Bioresource Technology. Vol. 98 pág. 2415-2457. 2007. ESTEGHLALIAN, ALIREZA, et al. Modeling and optimization of the dilute sulfuric acid pretreatment of corn stover, poplar and Switchgrass. Bioresource Technology, 1997. Pág. 129- 136 FEDERACIÓN NACIONAL DE BIOCOMBUSTIBLES DE COLOMBIA. Resolución: Ministerio de Minas y Energía de Colombia N° 18 0256 del 28 de Febrero de 2012. Disponible en http://www.fedebiocombustibles.com/v2/. HAMELINCK, CARLO N., HOOIJDONK, GEERTJE VAN AND FAAIJ, ANDRÉ PC. Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middle- and long-term. Biomass and Bioenergy. Vol. 28 pág. 384-410. 2005 MONTOYA, MARÍA ISABEL. QUINTERO JULIÁN. Esquema tecnológico integral de la producción de bioetanol carburante. Manizales, 2005, Trabajo de grado, Universidad Nacional de Colombia sede Manizales. MURRAY DANIELLE – Earth Policy Institute. El potencial del etanol: mirando más allá del maíz. Última actualización 5 de julio de 2005.ttp:// www.terra.org/articulos/art01335.html

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OJEDA KARINA. Aplicación de análisis exergético para la evaluación de procesos de producción de bioetanol de segunda generación. Bucaramanga, 2011. Tesis doctoral. Universidad Industrial de Santander, Facultad de fisicoquímica. OJEDA, KARINA. et al., Evaluation of technological alternatives for process integration of sugarcane bagasse for sustainable biofuels production—Part 1.Chem Eng Res Des. 2010.

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4.2 ANÁLISIS DE LAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN, CAMPOS Y ÁREAS DE INTERÉS MÁS INVESTIGADAS EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA. El programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura Cartagena cuenta con tres líneas de investigación. Las características, campos de interés de cada una se muestran a continuación. 4.2.1 Bioprocesos y medio ambiente. Dentro de esta línea se encuentran campos de interés tales como bioprocesos, procesos de separación biotecnológicos, remediación, energías alternativas, producción de biopolímeros, tratamiento de aguas residuales y para proceso, control y manejo ambiental y bioprocesos Industriales. En esta línea de investigación se desarrollaron 28 trabajos de grado que equivalen a un 27% del total de trabajos analizados. 4.2.2 Ingeniería de procesos. La línea de investigación de ingeniería de procesos se encuentra compuesta por los siguientes campos de interés: optimización de procesos, estandarización de procesos, control y simulación de procesos, diseño de procesos para nuevos productos, petroquímica, carboquímica, producción y distribución de gas, corrosión, diseño de plantas y equipos, fluidos poliméricos, materiales plásticos de interés industrial, aditivación y formulación de plásticos. En esta línea de investigación se trabajaron 69 trabajos de grado que corresponden a un 67%. 4.2.3 Procesos agroindustriales. Esta línea de investigación está constituida por ejes temáticos como: industria de frutas y hortalizas, industria de carnes y mariscos, industria de grasas y cereales, industria de lácteos. El número de trabajos de grado que se encuentran dentro de esta categoría de línea de investigación es 6 correspondiente al 6% de todos los trabajos de grado utilizados en la investigación. 4.2.4 Trabajos de grado desarrollados por líneas de investigación. Dentro de este aparte se muestran una serie de cuadros los cuales están organizados por líneas de investigación, dentro de los que se dan a conocer los nombres de trabajos de grado desarrollados en cada línea. Cuadro 1. Títulos y cantidad de trabajos de grado de la línea de bioprocesos y medio ambiente.

LÍNEA DE BIOPROCESOS Y MEDIO AMBIENTE

1

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE BICARBONATO DE SODIO A PARTIR DE CO2 RESIDUAL DE ABOCOL – CARTAGENA

2

EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL USO DE CELULASA, ESTEARASA Y SODA CÁUSTICA EN EL RECICLAJE DE PAPELES DE EMPAQUE CON ALTOS CONTENIDOS DE GOMAS Y PEGANTES

3

EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE LA CORROSIÓN MICROBIOLÓGICA EN LAS TUBERÍAS DE ACERO AL CARBONO SAE

380

1020 EMPLEANDO EL MÉTODO DE LAS CURVAS POTENCIODINÁMICAS Y POTENCIOSTÁTICAS

4

DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS ENOLÓGICOS DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN VÍNICA DE LA EMPRESA LICORERA COLOMBIANA LTDA UBICADA EN CARTAGENA

5

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE BLANQUEO DE LA PULPA DE PAPEL KRAFT UTILIZANDO ENZIMA XILANASA

6

OPTIMIZACIÓN DEL FERTILIZANTE PRODUCIDO MEDIANTE EL COMPOSTAJE DE GALLINAZA PARA SU APLICACIÓN EN LA ZONA BANANERA DEL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA

7

EVALUACIÓN DE LA MEZCLA DE ENZIMAS CELULASAS-HEMICELULASAS EN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA OBTENCIÓN DE GLUCOSA

8

OBTENCIÓN DE COMPOST A ESCALA PILOTO A PARTIR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS PROVENIENTES DEL MERCADO DE BAZURTO (CARTAGENA) MEDIANTE LA ACELERACIÓN BIOTECNOLÓGICA DEL PROCESO EMPLEANDO UN SISTEMA DE PILAS

9

DISEÑO DE UN BIOREACTOR PARA LA OBTENCIÓN DE METANO A PARTIR DE POLLINAZA

10

DISPOSICIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS POR CEMENTACIÓN

11

DISEÑO DE UN BIORREACTOR ANAERÓBICO DE OBTENCIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE MATERIA ORGÁNICA, PARA EL LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

12

OBTENCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA, UTILIZANDO LA LEVADURA SACCHAROMYCE CEREVISIAE EN FERMENTACIÓN DE GLUCOSA A NIVEL DE LABORATORIO

13

DISEÑO DE UN BIORREACTOR DE FLUJO DISCONTINUO PARA EL LABORATORIO DE INGENIERÍAS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA.

14

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA URBANA DE SINCELEJO-SUCRE

15

OBTENCIÓN DE ÁCIDOS HÚMICOS A PARTIR DEL LIXIVIADO DE BASURAS DEL RELLENO SANITARIO LA PAZ UBICADO EN TURBANA BOLÍVAR

16

DISEÑO DE UN PROCESO DE FERMENTACIÓN CON LACTOBACILLUS PLANTARUM, A ESCALA DE LABORATORIO PARA LA PRODUCCIÓN DE QUITINA, A PARTIR DE LAS CONCHAS Y CABEZAS DE CAMARÓN

17

OBTENCIÓN DE UN BIOPOLÍMERO EXTRACELULAR MEDIANTE RHIZOBIUM MELILOTI A PARTIR DE PULPA DE BANANO COMÚN, EN CULTIVO DISCONTINUO

18

ESTADO DEL ARTE SOBRE LA OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO MOLECULAR A PARTIR DE ALGAS VERDES

19

ESTADO DEL ARTE DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR COMO TÉCNICA PARA LA REMOCIÓN DE EFLUENTES QUÍMICOS PROVENIENTES DE LABORATORIOS

20

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NIVEL DE EFECTIVIDAD DE LA CAPSAICINA EN LA VARIACIÓN DE PESO CORPORAL

21

EFECTO DE LOS TANQUES SEPTICOS EN LA CALIDAD DEL SUELO DE PUERTO REY, COLOMBIA

22

DISEÑO DE UN PROCESO DE FITORREMEDIACION CON JACINTO DE AGUA A NIVEL DE LABORATORIO COMO ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO PRIMARIO O SECUNDARIO PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL LIXIVIADO DEL RELLENO SANITARIO PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS

23

VELOCIDAD TERMINAL DE SEDIMENTACIÓN DE LOS GRÁNULOS DE ANAMMOX EN UN BIORREACTOR A ESCALA PILOTO

24

EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LA ACTIVIDAD FERMENTATIVA DE CÉLULAS LIBRES E INMOVILIZADAS DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE SOBRE CÁSCARAS DE NARANJA Y GLUTEN

25

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN LOCALIZADA DE AIRE PARA EL CONTROL DE EMISIONES DE POLVILLO DE MADERA A LA ATMÓSFERA EN LA EMPRESA LAMITECH S.A.

26

ESTUDIO DEL IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIOECONÓMICO EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Y BIOETANOL EN COLOMBIA

27

FORMULACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN AMBIENTAL PARA LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SEDE CARTAGENA

28

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO MENOR DE 10 µM (PM10) SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA URBANA DE LA CIUDAD DE CARTAGENA BOLÍVAR

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño.

381

Cuadro 2. Títulos y cantidad de trabajos de grado de la línea ingeniería de procesos.

LÍNEA DE INGENIERÍA DE PROCESOS

1

DISEÑO DE UN REACTOR DE LECHO FIJO PARA LA OBTENCIÓN DE GASES DE SÍNTESIS (CO Y H2) A PARTIR DEL METANO

2

DISEÑO DE UN MODELO DE DATOS RELACIONAL PARA EL CONTROL AVANZADO DE LOS SISTEMAS DE MEZCLAS DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA

3

PROGRAMA DE CORRELACIONES PARA CALCULAR PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE FLUIDOS PUROS SATURADOS

4

PLAN UNIFICADO DE MANEJO DE EMERGENCIAS TECNOLÓGICAS EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL-CARTAGENA

5

DISEÑO DE UN REACTOR DE LABORATORIO DE LECHO CATALÍTICO PARA PRODUCIR METANOL A PARTIR DE GAS DE SÍNTESIS

6

DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SIMULADOR DEL PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA

7

EVALUACIÓN TÉRMICA Y TÉCNICA DEL SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO DE LA PLANTA LÍQUIDO CARBÓNICO COLOMBIANA S.A.

8

DISEÑO PRELIMINAR DE UNA PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE CRUDO DE PALMA Y ALMENDRA DE PALMA AFRICANA CON CAPACIDAD DE 15 TONELADAS DE RFF/HORA EN MARÍA LA BAJA BOLÍVAR

9

EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS INDUSTRIALES VAPOR, AGUA DE CALDERA, AIRE COMPRIMIDO Y GAS EN LA REFINERÍA DE CARTAGENA

10

DISEÑO DE UNA TORRE EMPACADA PARA EL DESPOJO DE ÓXIDOS NITROSOS (NOx), PRESENTE EN EL ÁCIDO NÍTRICO PRODUCIDO EN ABONOS DE COLOMBIA S.A., SECCIONAL CARTAGENA

11

ACTUALIZACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CON FINES DIDÁCTICOS

12

DEGRADACIÓN TÉRMICA DE DESECHOS DE POLIESTIRENO EN PRESENCIA DE CICLOHEXANO PARA LA OBTENCIÓN DE HIDROCARBUROS DE BAJO PESO MOLECULAR Y DE USO INDUSTRIAL

13

DISEÑO DE UN HIDRATADOR DE CAL VIVA PARA LA COOPERATIVA COOHORNICAL EN HORNITOS - DISTRACCIÓN (GUAJIRA)

14

DISEÑO DE UN REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE A TRAVÉS DE UN MANTO DE LODO (UASB) PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA.

15

GESTIÓN ENERGÉTICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y COMBUSTIBLE EN EL HORNO DE CLINKER # 1 DE LA COMPAÑÍA COLOMBIANA COLCLINKER S.A.

16

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SOFTWARE PARA EL CÁLCULO DE TORRES DE DESTILACIÓN BINARIA

17

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA PROLECA LTDA

18

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD PARA LA EMPRESA INGEQUÍMICA

19

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO FÍSICO-QUÍMICO DE EVAPORACIÓN DEL LIXIVIADO DEL RELLENO SANITARIO REGIONAL LA PAZ. (TURBANA, BOLÍVAR) EN EL PERIODO COMPRENDIDO DESDE DICIEMBRE 2004 HASTA ABRIL 2005

20

IMPLEMENTACIÓN DEL PROGRAMA DE EXCELENCIA AMBIENTAL PREA EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL

21

ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO PARA LA OPERACIÓN DE LOS REACTORES TUBULARES DE LA PLANTA DE POLIMERIZACIÓN DE ECOPETROL S.A. GERENCIA REFINERÍA DE CARTAGENA. (GRC)

22

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SOFTWARE PARA EL CALCULO DE PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS POLARES.

23

DISEÑO DE UN PROCESO TÉCNICO PARA LA OBTENCIÓN DE MANGUERAS INDUSTRIALES A PARTIR DE PLÁSTICO RECICLADO EN LA CIUDAD DE CARTAGENA

24

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE INTEGRACIÓN TÉRMICA DE LAS UNIDADES DE PROCESO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA DE ECOPETROL S.A UTILIZANDO LA METODOLOGÍA PINCH.

382

25 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS SUSCEPTIBLES DE ESCALAMIENTO PARA INCREMENTAR LA CONCENTRACIÓN DE ACIDO NÍTRICO (HNO3) MEDIANTE UN PROCESO DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA CON ACIDO SULFÚRICO (H2SO4) EN ABOCOL S.A

26

REDISEÑO DE UN SISTEMA DE ALIVIO TÉRMICO DE LAS FACILIDADES PARA EL RECIBO, ENTREGA Y MEZCLAS DE ACPM Y COMBUSTÓLEO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA-ECOPETROL S.A.

27

MEJORAMIENTO TECNOLÓGICO PARA EL ANÁLISIS QUÍMICO DE AGUA EN EL LABORATORIO DE LA UNIDAD DE SERVICIOS INDUSTRIALES DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA S.A

28

DISEÑO DE UN SISTEMA DE FILTRACIÓN PARA LA POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE TURBANA-BOLIVAR

29

DISEÑO DE UN SISTEMA DE REMOCIÓN DE CO2 Y H2S DEL BIOGÁS GENERADO EN EL RELLENO SANITARIO LA PAZ, MEDIANTE ABSORCIÓN QUÍMICA CON MONOETANOLAMINA (MEA).

30

DISEÑO DE UN EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO PARA EL LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS DE LA UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

31

DISEÑO DE UNA PLANTA DE POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE SAN BERNARDO DEL VIENTO CÓRDOBA

32

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL PARA EL MUESTREO DE CARBÓN EN LA FABRICA DE CEMENTOS ARGOS S.A. PLANTA CARTAGENA

33

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA DE MELAMINA, UREA Y FORMALDEHIDO

34

DISEÑO, MONTAJE Y PUESTA EN MARCHA, DE UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DEL PROPIONATO DE CALCIO EN LOS RESIDUOS SÓLIDOS PRODUCIDOS POR LA EMPRESA INDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A. CARTAGENA

35

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO PARA LA RECUPERACIÓN DE FINOS DE CLORURO DE SODIO EN BRINSA S.A. (CARTAGENA-BOLÍVAR)

36

PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA PUF A DIFERENTE RELACIONES MOLARES (FORMOL-PARAFORMOL)/(UREA-FENOL) EN UNA SOLA ETAPA

37

DISEÑO Y SIMULACIÓN DE EQUIPOS DE ABSORCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO EN UNA SOLUCIÓN ACUOSA DE HIDRÓXIDO DE SODIO

38

OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE HOMOGENIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES CONTENIDAS EN LA PILETA DE NEUTRALIZACIÓN U1-2, QUE PROVIENEN DE LA TINA U3 DE EMGESA S.A. E.S.P.

39

REVISIÓN DE HEURÍSTICAS Y CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DE EQUIPOS UTILIZADOS EN PROCESOS DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

40

SIMULACIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE NEGRO DE HUMO UTILIZANDO EL PROGRAMA UNISIM

TM

41

ELABORACIÓN DE BLOQUES DE MORTERO TIPO ESTRUCTURAL MEDIANTE SECADO NATURAL EMPLEANDO LA CALAMINA PROCEDENTE DE TENARIS TUBOCARIBE S.A. COMO ADITIVO

42

EVALUACIÓN DE RUTAS DE PRODUCCIÓN DE ETANOL DE SEGUNDA GENERACIÓN MEDIANTE EL ANÁLISIS ECONÓMICO E INTEGRACIÓN DE PROCESOS

43

ESTADO DEL ARTE SOBRE MANEJO E IMPACTO DE LAS INDUSTRIAS DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS

44

REDISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO DEL LABORATORIO DE OPERACIONES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA SECCIONAL CARTAGENA

45

BASES PARA EL DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO DE LOS GASES PROVENIENTES DEL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN DE PVC PARA SU INCINERACIÓN

46

ESTADO DEL ARTE SOBRE LAS TÉCNICAS ESPECIALES DE ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES POLIMÉRICOS

47

DISEÑO DE UN SECADOR DE TAMBOR ROTATORIO A ESCALA PILOTO PARA LA DESHIDRATACIÓN DEL COCO RALLADO

48

SIMULACIÓN DEL PROCESO DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE CRUDO POR MEDIO DEL PROGRAMA HYSYS Y CREACIÓN DE UNA MACRO EN EXCEL PARA SU USO REMOTO

49

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FILTRACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE POLIOL FLEXIBLE EN DOW QUIMICA DE COLOMBIA S.A.

50

PARTÍCULAS JANUS COMO ESTABILIZANTES DE EMULSIONES

51

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRA DE LOS ANALIZADORES EN LINEA DEL BLENDER DE GASOLINA DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA S.A.

383

52 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA ELABORACIÓN DE BOLSAS PLÁSTICAS BIODEGRADABLES EN LA EMPRESA PLASTICOS Y EMPAQUES CARTAGENA LTDA.

53

EVALUACIÓN ENERGÉTICA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE POLIESTIRENO EN DEXTON

54

ESTADO DEL ARTE SOBRE PROCESOS DE ADICIÓN DE ESCORIA SIDERÚRGICA EN LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO

55

POLIETILENO RETICULADO PARA AISLAMIENTO DE LÍNEAS DE MEDIA TENSIÓN

56

ANÁLISIS OPERACIONAL DEL HORNO UTILIZADO POR LA REFINERÍA TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA S.A. - TELBA S.A.

57

EVALUACIÓN DE LA OXO-DEGRADACIÓN EN PELÍCULAS DE POLIETILENO Y POLIPROPILENO

58

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DE JET Y ACPM PARA LA MEJORAS QUE PERMITAN LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS DE HIDROCARBUROS EN ECOPETROL REFINERÍA DE CARTAGENA

59

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN PARA EL SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE A LA PLANTA PILOTO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

60

EVALUACIÓN TÉCNICO-AMBIENTAL DEL PROCESO DE SECADO DE PROPIONATO DE CALCIO EN C.I IDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A CARTAGENA

61

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LA EMPRESA TERMINAL DE LIQUIDOS DE BARRANQUILLA, TELBA S.A.

62

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL PROGRAMA DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO DE LA REFINERIA DE CARTAGENA S.A

63

DISEÑO DE UN SISTEMA DE VAPOR Y DE CONDENSADO PARA UNA PLANTA TÍPICA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

64

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA-ECONÓMICA PARA EL MONTAJE DE UNA PLANTA CARBOQUIMICA EN EL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA

65

REDISEÑO DEL SISTEMA DE ALIVIO TÉRMICO PARA LAS LÍNEAS DE CRUDO, GLP Y BUTANO EN LA REFINERÍA DE ECOPETROL S.A. – CARTAGENA

66

REMOCIÓN DE METALES PESADOS CONTENIDOS EN LOS RESIDUOS LÍQUIDOS GENERADOS EN EL LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA DE LA CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUE CARDIQUE MEDIANTE EL MÉTODO DE LA PRECIPITACIÓN QUÍMICA

67

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE EVAPORACIÓN LIMPIO DE LOS LIXIVIADOS EN EL PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS

68

OPTIMIZACIÓN DE LA REFINERÍA DE CRUDO TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA TELBA S.A.

69

SIMULACIÓN POR MEDIO DEL PROGRAMA DE HYSYS DE LA SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA PROPANO-PROPILENO EN UN TREN DE DESTILACIÓN DEETANIZADORA-SPLITTER TIPO HEAT PUMP EN LA EMPRESA POLIPROPILENO DEL CARIBE S.A

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 3. Títulos y cantidad de trabajos de grado de la línea procesos agroindustriales

LÍNEA DE PROCESOS AGROINDUSTRIALES

1

PRODUCCIÓN DE BIOABONO TIPO “BOCASHI” POR COMPOSTAJE DE RESIDUOS DE JARDÍN GENERADOS EN LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA

2

FABRICACIÓN MANUAL DE PAPEL MEDIANTE EL PROCESO SEMIQUÍMICO A LA SODA FRÍA A PARTIR DE RESIDUOS VEGETALES DE BAMBÚ Y CAMAJURÚ GENERADOS EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA DE CARTAGENA

3

OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES VEGETALES USADOS

4

CINÉTICA ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA PRODUCCIÓN DE GLUCOSA UTILIZANDO LA ENZIMA TRICHODERMA LONGIBRACHIATUM

5

ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE LOS PRODUCTOS OLEAGINOSOS EXTRAÍDOS DE LA TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL PRIMARIA DE ACEITE DE PALMA PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL

6

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL ACEITE DE MORINGA (Moringa oleífera) UTILIZANDO EXTRACCIÓN

384

CON SOLVENTE

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño.

En base a los cuadros anteriores, se establece que la línea de investigación que ha sido más trabajada en el periodo comprendido entre los años 2004 y 2012, es la línea de Ingeniería de procesos con 69 trabajos de grado, luego sigue la línea de bioprocesos y medio ambiente con 28 trabajos de grado y finalmente la línea de procesos agroindustriales con 6 trabajos de grado desarrollados. En la tabla 1, se resumen el número de trabajos de grado desarrollados en cada línea de investigación y además el porcentaje correspondiente a cada una de ellas. Tabla 1. Porcentaje de trabajos de grado desarrollados en cada línea de investigación.

POR LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN FRECUENCIA %

Bioprocesos y medio ambiente 28 27%

Ingeniería de procesos 69 67%

Procesos agroindustriales 6 6%

TOTAL 103 100% Fuente: Autor.

A partir de la tabla 1, se puede establecer que la línea de investigación que más ha sido trabajada entre el periodo comprendido en los años 2004 a 2012, es la línea ingeniería de procesos con 67%. Esto se debe a los diversos campos de interés que esta línea ofrece y además al interés de los investigadores en mejorar u optimizar los procesos de tal manera que mejore las condiciones climáticas del ambiente y considerando el reconocimiento de la ciudad como industrial. 4.2.5 Trabajos de grado desarrollados por campo de interés de las líneas de investigación. Se realizó la estadística de trabajos de grado desarrollados pertenecientes a los campos de interés que constituyen las 3 líneas de investigación de la universidad de San Buenaventura Cartagena. 4.2.5.1 Línea de bioprocesos y medio ambiente. Dentro de los campos de interés que fueron trabajados en esta línea de investigación se encuentran: control y manejo ambiental, biopolímeros, bioprocesos industriales, procesos biotecnológicos y diseño de bioequipos.

385

Cuadro 4. Títulos y número de trabajos de grado en el eje de control y manejo ambiental.

Control y manejo ambiental

1

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE BICARBONATO DE SODIO A PARTIR DE CO2 RESIDUAL DE ABOCOL – CARTAGENA

2

DISPOSICIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS POR CEMENTACIÓN

3

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA URBANA DE SINCELEJO-SUCRE

4

EFECTO DE LOS TANQUES SÉPTICOS EN LA CALIDAD DEL SUELO DE PUERTO REY, COLOMBIA

5

DISEÑO DE UN PROCESO DE FITORREMEDIACION CON JACINTO DE AGUA A NIVEL DE LABORATORIO COMO ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO PRIMARIO O SECUNDARIO PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL LIXIVIADO DEL RELLENO SANITARIO PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS

6

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN LOCALIZADA DE AIRE PARA EL CONTROL DE EMISIONES DE POLVILLO DE MADERA A LA ATMÓSFERA EN LA EMPRESA LAMITECH S.A.

7

FORMULACIÓN DE UN SISTEMA DE GESTIÓN AMBIENTAL PARA LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SEDE CARTAGENA

8

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DE LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO MENOR DE 10 µM (PM10) SUSPENDIDO EN EL AIRE EN LA ZONA URBANA DE LA CIUDAD DE CARTAGENA BOLÍVAR

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 5. Títulos y número de trabajos de grado en el eje de biopolímeros.

Biopolímeros

1

EVALUACIÓN COMPARATIVA DEL USO DE CELULASA, ESTEARASA Y SODA CÁUSTICA EN EL RECICLAJE DE PAPELES DE EMPAQUE CON ALTOS CONTENIDOS DE GOMAS Y PEGANTES

2

OBTENCIÓN DE UN BIOPOLÍMERO EXTRACELULAR MEDIANTE RHIZOBIUM MELILOTI A PARTIR DE PULPA DE BANANO COMÚN, EN CULTIVO DISCONTINUO

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 6. Títulos y número de trabajos de grado en el eje de bioprocesos industriales

Bioprocesos industriales

1

EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE LA CORROSIÓN MICROBIOLÓGICA EN LAS TUBERÍAS DE ACERO AL CARBONO SAE 1020 EMPLEANDO EL MÉTODO DE LAS CURVAS POTENCIODINÁMICAS Y POTENCIOSTÁTICAS

2

DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS ENOLÓGICOS DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN VÍNICA DE LA EMPRESA LICORERA COLOMBIANA LTDA UBICADA EN CARTAGENA

3

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE BLANQUEO DE LA PULPA DE PAPEL KRAFT UTILIZANDO ENZIMA XILANASA

4

OBTENCIÓN DE ÁCIDOS HÚMICOS A PARTIR DEL LIXIVIADO DE BASURAS DEL RELLENO SANITARIO LA PAZ UBICADO EN TURBANA BOLÍVAR

5

ESTADO DEL ARTE DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR COMO TÉCNICA PARA LA REMOCIÓN DE EFLUENTES QUÍMICOS PROVENIENTES DE LABORATORIOS

6

VELOCIDAD TERMINAL DE SEDIMENTACIÓN DE LOS GRÁNULOS DE ANAMMOX EN UN BIORREACTOR A ESCALA PILOT

386

7

ESTUDIO DEL IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIOECONÓMICO EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Y BIOETANOL EN COLOMBIA

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 7. Títulos y número de trabajos de grado en el eje de bioprocesos industriales

Procesos biotecnológicos

1

OPTIMIZACIÓN DEL FERTILIZANTE PRODUCIDO MEDIANTE EL COMPOSTAJE DE GALLINAZA PARA SU APLICACIÓN EN LA ZONA BANANERA DEL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA

2

EVALUACIÓN DE LA MEZCLA DE ENZIMAS CELULASAS-HEMICELULASAS EN LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA OBTENCIÓN DE GLUCOSA

3

OBTENCIÓN DE COMPOST A ESCALA PILOTO A PARTIR DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS PROVENIENTES DEL MERCADO DE BAZURTO (CARTAGENA) MEDIANTE LA ACELERACIÓN BIOTECNOLÓGICA DEL PROCESO EMPLEANDO UN SISTEMA DE PILAS

4

OBTENCIÓN DE ETANOL A PARTIR DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA, UTILIZANDO LA LEVADURA SACCHAROMYCE CEREVISIAE EN FERMENTACIÓN DE GLUCOSA A NIVEL DE LABORATORIO

5

DISEÑO DE UN PROCESO DE FERMENTACIÓN CON LACTOBACILLUS PLANTARUM, A ESCALA DE LABORATORIO PARA LA PRODUCCIÓN DE QUITINA, A PARTIR DE LAS CONCHAS Y CABEZAS DE CAMARÓN

6

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NIVEL DE EFECTIVIDAD DE LA CAPSAICINA EN LA VARIACIÓN DE PESO CORPORAL

7

EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LA ACTIVIDAD FERMENTATIVA DE CÉLULAS LIBRES E INMOVILIZADAS DE SACCHAROMYCES CEREVISIAE SOBRE CÁSCARAS DE NARANJA Y GLUTEN

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 8. Títulos y número de trabajos de grado en el campo de diseño de bioequipos

Diseño de bioequipos

1

DISEÑO DE UN BIOREACTOR PARA LA OBTENCIÓN DE METANO A PARTIR DE POLLINAZA

2

DISEÑO DE UN BIORREACTOR ANAERÓBICO DE OBTENCIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE MATERIA ORGÁNICA, PARA EL LABORATORIO DE BIOTECNOLOGÍA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

3

DISEÑO DE UN BIORREACTOR DE FLUJO DISCONTINUO PARA EL LABORATORIO DE INGENIERÍAS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA.

4

ESTADO DEL ARTE SOBRE LA OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO MOLECULAR A PARTIR DE ALGAS VERDES

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. El campo de interés que más se trabajó dentro de la línea de investigación de bioprocesos y medio ambiente fue el control y manejo ambiental con 8 trabajos de grado, luego siguen procesos biotecnológicos y bioprocesos industriales ambas con 7 trabajos de grado, después se encuentra el campo de interés de diseño de bioequipos con 4 y finalmente el campo e biopolímeros con 2 trabajos de grado desarrollados.

387

4.2.5.2 Línea de ingeniería de procesos. En los cuadros 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15 se encuentran los nombres de los trabajos de grado que pertenecen a cada campo de interés de la línea de ingeniería de procesos. Cuadro 9. Títulos y número de trabajos de grado en el campo de diseño de plantas y equipos

Diseño de plantas y equipos

1

DISEÑO DE UN REACTOR DE LECHO FIJO PARA LA OBTENCIÓN DE GASES DE SÍNTESIS (CO Y H2) A PARTIR DEL METANO

2

DISEÑO DE UN REACTOR DE LABORATORIO DE LECHO CATALÍTICO PARA PRODUCIR METANOL A PARTIR DE GAS DE SÍNTESIS

3

DISEÑO PRELIMINAR DE UNA PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE CRUDO DE PALMA Y ALMENDRA DE PALMA AFRICANA CON CAPACIDAD DE 15 TONELADAS DE RFF/HORA EN MARÍA LA BAJA BOLÍVAR

4

DISEÑO DE UNA TORRE EMPACADA PARA EL DESPOJO DE ÓXIDOS NITROSOS (NOx), PRESENTE EN EL ÁCIDO NÍTRICO PRODUCIDO EN ABONOS DE COLOMBIA S.A., SECCIONAL CARTAGENA

5

DISEÑO DE UN HIDRATADOR DE CAL VIVA PARA LA COOPERATIVA COOHORNICAL EN HORNITOS - DISTRACCIÓN (GUAJIRA)

6

DISEÑO DE UN REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE A TRAVÉS DE UN MANTO DE LODO (UASB) PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA.

7

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO FÍSICO-QUÍMICO DE EVAPORACIÓN DEL LIXIVIADO DEL RELLENO SANITARIO REGIONAL LA PAZ. (TURBANA, BOLÍVAR) EN EL PERIODO COMPRENDIDO DESDE DICIEMBRE 2004 HASTA ABRIL 2005

8

DISEÑO DE UN SISTEMA DE FILTRACIÓN PARA LA POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE TURBANA-BOLIVAR

9

DISEÑO DE UN SISTEMA DE REMOCIÓN DE CO2 Y H2S DEL BIOGÁS GENERADO EN EL RELLENO SANITARIO LA PAZ, MEDIANTE ABSORCIÓN QUÍMICA CON MONOETANOLAMINA (MEA).

10

DISEÑO DE UN EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO PARA EL LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS DE LA UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

11

DISEÑO DE UNA PLANTA DE POTABILIZACIÓN DE AGUA EN EL MUNICIPIO DE SAN BERNARDO DEL VIENTO CÓRDOBA

12

DISEÑO, MONTAJE Y PUESTA EN MARCHA, DE UN SISTEMA DE RECUPERACIÓN DEL PROPIONATO DE CALCIO EN LOS RESIDUOS SÓLIDOS PRODUCIDOS POR LA EMPRESA INDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A. CARTAGENA

13

DISEÑO Y SIMULACIÓN DE EQUIPOS DE ABSORCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO EN UNA SOLUCIÓN ACUOSA DE HIDRÓXIDO DE SODIO

14

REDISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE TUBO DEL LABORATORIO DE OPERACIONES DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA SECCIONAL CARTAGENA

15

BASES PARA EL DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO DE LOS GASES PROVENIENTES DEL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN DE PVC PARA SU INCINERACIÓN

16

DISEÑO DE UN SECADOR DE TAMBOR ROTATORIO A ESCALA PILOTO PARA LA DESHIDRATACIÓN DEL COCO RALLADO

17

REDISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRA DE LOS ANALIZADORES EN LINEA DEL BLENDER DE GASOLINA DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA S.A.

18

ANÁLISIS OPERACIONAL DEL HORNO UTILIZADO POR LA REFINERÍA TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA S.A. - TELBA S.A.

19

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN PARA EL SUMINISTRO DE AGUA CALIENTE A LA PLANTA PILOTO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

20

DISEÑO DE UN SISTEMA DE VAPOR Y DE CONDENSADO PARA UNA PLANTA TÍPICA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

21

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SISTEMA DE EVAPORACIÓN LIMPIO DE LOS LIXIVIADOS EN EL PARQUE AMBIENTAL LOMA DE LOS COCOS

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño.

388

Cuadro 10. Títulos y número de trabajos de grado en el campo de procesos químicos e industriales y optimización.

Procesos químicos e industriales y optimización

1

ACTUALIZACIÓN Y PUESTA EN SERVICIO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CON FINES DIDÁCTICOS

2

GESTIÓN ENERGÉTICA PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Y COMBUSTIBLE EN EL HORNO DE CLINKER # 1 DE LA COMPAÑÍA COLOMBIANA COLCLINKER S.A.

3

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA EMPRESA PROLECA LTDA

4

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE INTEGRACIÓN TÉRMICA DE LAS UNIDADES DE PROCESO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA DE ECOPETROL S.A UTILIZANDO LA METODOLOGÍA PINCH.

5

DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS SUSCEPTIBLES DE ESCALAMIENTO PARA INCREMENTAR LA CONCENTRACIÓN DE ACIDO NÍTRICO (HNO3) MEDIANTE UN PROCESO DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA CON ACIDO SULFÚRICO (H2SO4) EN ABOCOL S.A

6

REDISEÑO DE UN SISTEMA DE ALIVIO TÉRMICO DE LAS FACILIDADES PARA EL RECIBO, ENTREGA Y MEZCLAS DE ACPM Y COMBUSTÓLEO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA-ECOPETROL S.A.

7

MEJORAMIENTO TECNOLÓGICO PARA EL ANÁLISIS QUÍMICO DE AGUA EN EL LABORATORIO DE LA UNIDAD DE SERVICIOS INDUSTRIALES DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA S.A

8

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA DE MELAMINA, UREA Y FORMALDEHIDO

9

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO PARA LA RECUPERACIÓN DE FINOS DE CLORURO DE SODIO EN BRINSA S.A. (CARTAGENA-BOLÍVAR)

10

OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE HOMOGENIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES CONTENIDAS EN LA PILETA DE NEUTRALIZACIÓN U1-2, QUE PROVIENEN DE LA TINA U3 DE EMGESA S.A. E.S.P.

11

REVISIÓN DE HEURÍSTICAS Y CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DE EQUIPOS UTILIZADOS EN PROCESOS DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

12

ELABORACIÓN DE BLOQUES DE MORTERO TIPO ESTRUCTURAL MEDIANTE SECADO NATURAL EMPLEANDO LA CALAMINA PROCEDENTE DE TENARIS TUBOCARIBE S.A. COMO ADITIVO

13

EVALUACIÓN DE RUTAS DE PRODUCCIÓN DE ETANOL DE SEGUNDA GENERACIÓN MEDIANTE EL ANÁLISIS ECONÓMICO E INTEGRACIÓN DE PROCESOS

14

ESTADO DEL ARTE SOBRE MANEJO E IMPACTO DE LAS INDUSTRIAS DE LOS FERTILIZANTES NITROGENADOS

15

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FILTRACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE POLIOL FLEXIBLE EN DOW QUÍMICA DE COLOMBIA S.A.

16

PARTÍCULAS JANUS COMO ESTABILIZANTES DE EMULSIONES

17

ESTADO DEL ARTE SOBRE PROCESOS DE ADICIÓN DE ESCORIA SIDERÚRGICA EN LA FABRICACIÓN DEL CEMENTO

18

EVALUACIÓN TÉCNICO-AMBIENTAL DEL PROCESO DE SECADO DE PROPIONATO DE CALCIO EN C.I INDUSTRIAS QUÍMICAS REAL S.A CARTAGENA

19

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE LA EMPRESA TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA, TELBA S.A.

20

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL PROGRAMA DE GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA S.A

21

REMOCIÓN DE METALES PESADOS CONTENIDOS EN LOS RESIDUOS LÍQUIDOS GENERADOS EN EL LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA DE LA CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CANAL DEL DIQUE CARDIQUE MEDIANTE EL MÉTODO DE LA PRECIPITACIÓN QUÍMICA

22

OPTIMIZACIÓN DE LA REFINERÍA DE CRUDO TERMINAL DE LÍQUIDOS DE BARRANQUILLA TELBA S.A.

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño.

389

Cuadro 11. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de simulación y control de procesos

Simulación y control de procesos

1

DISEÑO DE UN MODELO DE DATOS RELACIONAL PARA EL CONTROL AVANZADO DE LOS SISTEMAS DE MEZCLAS DE LA REFINERÍA DE CARTAGENA

2

PROGRAMA DE CORRELACIONES PARA CALCULAR PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE FLUIDOS PUROS SATURADOS

3

DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN SIMULADOR DEL PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA

4

DISEÑO Y MONTAJE DE UN SOFTWARE PARA EL CÁLCULO DE TORRES DE DESTILACIÓN BINARIA

5

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SOFTWARE PARA EL CALCULO DE PROPIEDADES TERMOFÍSICAS DE SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS POLARES.

6

SIMULACIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE NEGRO DE HUMO UTILIZANDO EL PROGRAMA UNISIM

TM

7

SIMULACIÓN DEL PROCESO DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE CRUDO POR MEDIO DEL PROGRAMA HYSYS Y CREACIÓN DE UNA MACRO EN EXCEL PARA SU USO REMOTO

8

SIMULACIÓN POR MEDIO DEL PROGRAMA DE HYSYS DE LA SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA PROPANO-PROPILENO EN UN TREN DE DESTILACIÓN DEETANIZADORA-SPLITTER TIPO HEAT PUMP EN LA EMPRESA POLIPROPILENO DEL CARIBE S.A

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño.

Cuadro 12. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de petroquímica

Petroquímica

1

DEGRADACIÓN TÉRMICA DE DESECHOS DE POLIESTIRENO EN PRESENCIA DE CICLOHEXANO PARA LA OBTENCIÓN DE HIDROCARBUROS DE BAJO PESO MOLECULAR Y DE USO INDUSTRIAL

2

ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO PARA LA OPERACIÓN DE LOS REACTORES TUBULARES DE LA PLANTA DE POLIMERIZACIÓN DE ECOPETROL S.A. GERENCIA REFINERÍA DE CARTAGENA. (GRC)

3

DISEÑO DE UN PROCESO TÉCNICO PARA LA OBTENCIÓN DE MANGUERAS INDUSTRIALES A PARTIR DE PLÁSTICO RECICLADO EN LA CIUDAD DE CARTAGENA

4

EVALUACIÓN ENERGÉTICA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE POLIESTIRENO EN DEXTON

5

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTOS DE JET Y ACPM PARA LA MEJORAS QUE PERMITAN LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS DE HIDROCARBUROS EN ECOPETROL REFINERÍA DE CARTAGENA

6

REDISEÑO DEL SISTEMA DE ALIVIO TÉRMICO PARA LAS LÍNEAS DE CRUDO, GLP Y BUTANO EN LA REFINERÍA DE ECOPETROL S.A. – CARTAGENA

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 13. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de materiales plásticos de interés industrial

Materiales plásticos de interés industrial

1

PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA RESINA PUF A DIFERENTE RELACIONES MOLARES (FORMOL-PARAFORMOL)/(UREA-FENOL) EN UNA SOLA ETAPA

2

ESTADO DEL ARTE SOBRE LAS TÉCNICAS ESPECIALES DE ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES POLIMÉRICOS

3

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA ELABORACIÓN DE BOLSAS PLÁSTICAS BIODEGRADABLES EN LA EMPRESA PLÁSTICOS Y EMPAQUES CARTAGENA LTDA.

4

POLIETILENO RETICULADO PARA AISLAMIENTO DE LÍNEAS DE MEDIA TENSIÓN

390

5

EVALUACIÓN DE LA OXO-DEGRADACIÓN EN PELÍCULAS DE POLIETILENO Y POLIPROPILENO

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 14. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de seguridad de procesos

Seguridad de procesos

1

PLAN UNIFICADO DE MANEJO DE EMERGENCIAS TECNOLÓGICAS EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL-CARTAGENA

2

EVALUACIÓN TÉRMICA Y TÉCNICA DEL SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO DE LA PLANTA LÍQUIDO CARBÓNICO COLOMBIANA S.A.

3

EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SERVICIOS INDUSTRIALES VAPOR, AGUA DE CALDERA, AIRE COMPRIMIDO Y GAS EN LA REFINERÍA DE CARTAGENA

4

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD PARA LA EMPRESA INGEQUÍMICA

5

IMPLEMENTACIÓN DEL PROGRAMA DE EXCELENCIA AMBIENTAL PREA EN LA ZONA INDUSTRIAL DE MAMONAL

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 15. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de carboquímica

Carboquímica

1

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL PARA EL MUESTREO DE CARBÓN EN LA FABRICA DE CEMENTOS ARGOS S.A. PLANTA

CARTAGENA

2

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA-ECONÓMICA PARA EL MONTAJE DE UNA PLANTA CARBOQUÍMICA EN EL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. En la línea de ingeniería de procesos hubo dos campos de interés que han sido más trabajados, estos son el de diseño de plantas y equipos y el de procesos químicos e industriales y optimización, con 21 y 22 trabajos desarrollados, respectivamente. El campo de interés que menos se ha trabajado es el de carboquímica, el cual solo presenta 2 investigaciones. 4.2.5.3 Línea de procesos agroindustriales. Los campos de interés desarrollados en esta línea de investigación son recuperación de residuos orgánicos y extracción de sustancias. Cuadro 16. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de recuperación de residuos orgánicos

Recuperación de residuos orgánicos

1

PRODUCCIÓN DE BIOABONO TIPO “BOCASHI” POR COMPOSTAJE DE RESIDUOS DE JARDÍN GENERADOS EN LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA

2

FABRICACIÓN MANUAL DE PAPEL MEDIANTE EL PROCESO SEMIQUÍMICO A LA SODA FRÍA A PARTIR DE RESIDUOS

VEGETALES DE BAMBÚ Y CAMAJURÚ GENERADOS EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA DE CARTAGENA

3

CINÉTICA ENZIMÁTICA DEL BAGAZO DE CAÑA PARA LA PRODUCCIÓN DE GLUCOSA UTILIZANDO LA ENZIMA TRICHODERMA LONGIBRACHIATUM

391

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. Cuadro 17. Títulos y cantidad de trabajos de grado en el campo de extracción de sustancias

Extracción de sustancias

1

OBTENCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE ACEITES VEGETALES USADOS

2

ANÁLISIS DE EFICIENCIA DE LOS PRODUCTOS OLEAGINOSOS EXTRAÍDOS DE LA TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL PRIMARIA DE ACEITE DE PALMA PARA LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL

3

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL ACEITE DE MORINGA (Moringa oleífera) UTILIZANDO EXTRACCIÓN CON SOLVENTE

Fuente: Decanatura Facultad de Ingeniería, arquitectura, artes y diseño. En la línea de investigación de procesos agroindustriales en ambos campos de interés se trabajó el mismo número de trabajos de grado (3). Cabe destacar que esta línea de investigación es la que me menos trabajos de grado presenta. En la tabla 2 se indican los porcentajes de todos los campos de interés que fueron trabajados en cada una de las líneas de investigación. Tabla 2. Porcentaje de trabajos de grado desarrollados por campos de interés.

Línea de investigación Campo de interés Frecuencia %

Bioprocesos y medio ambiente

Control y manejo ambiental 8 29%

Biopolímeros 2 7%

Bioprocesos industriales 7 25%

Procesos biotecnológicos 7 25%

Diseño de bio-equipos 4 14%

SUMA 28 27%

Ingeniería de procesos

Diseño de plantas y equipos 21 30%

Procesos químicos e industriales y optimización 22 32%

Simulación y control de procesos 8 12%

Petroquímica 6 9%

Materiales plásticos de interés industrial 5 7%

Seguridad de procesos 5 7%

Carboquímica 2 3%

SUMA 69 67%

Procesos agroindustriales

Recuperación de residuos orgánicos 3 50%

Extracción de sustancias 3 50%

SUMA 6 6%

TOTAL 103 100% Fuente: Autor.

392

4.3. TIPO DE EPISTEMOLOGÍA Y METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN DESARROLLADA EN LOS TRABAJOS DE GRADO ESTUDIADOS Las investigaciones, para llevar a cabo los procedimientos que se requieren para obtener los resultados esperados, deben adoptar un diseño metodológico el cual está definido por el tipo de investigación, enfoque y diseño, los cuales deben ir acorde con el problema que se trata. En este aparte, se indica el porcentaje de trabajos de grado que se han desarrollado en el programa de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena en los años comprendidos entre 2004 y 2012, teniendo en cuenta la metodología de investigación adquirida. Tabla 3. Porcentaje de trabajos de grado por diseño de investigación.

TIPO DE INVESTIGACIÓN ENFOQUE DISEÑO Frecuencia %

Experimental Cuantitativo Experimental 13 13%

Explicativa Cuantitativo Experimental 14 14%

Aplicada Cuantitativo Experimental 9 9%

Aplicada Cuantitativo No experimental 4 4%

Experimental aplicada Cuantitativo Experimental 1 1%

Descriptiva Cuantitativo No experimental 6 6%

Aplicada Cualitativo No experimental 4 4%

Descriptiva Cualitativo No experimental 5 5%

Aplicada explicativa Cuantitativo Experimental 4 4%

Proyectiva Cualitativo No experimental 1 1%

Experimental comparativa Cuantitativo Experimental 1 1%

Evaluativa descriptiva Cuantitativo No experimental 1 1%

Aplicada Mixto Experimental 1 1%

Aplicada Cualitativo Experimental 1 1%

Proyectiva explicativa Cuantitativo Experimental 1 1%

Descriptiva proyectiva Cuantitativo Experimental 1 1%

Experimental Cualitativo Experimental 1 1%

Aplicada proyectiva Cuantitativo Experimental 2 2%

Descriptiva experimental Cuantitativo Experimental 1 1%

Evaluativa Comparativo No experimental 1 1%

Descriptiva correlacional Cuantitativo No experimental 1 1%

Descriptiva Mixto No experimental 1 1%

Longitudinal Cualitativo No experimental 1 1%

Interactiva proyectiva Cuantitativo No experimental 1 1%

Descriptiva explicativa Mixto Experimental 1 1%

Longitudinal aplicada Cuantitativo No experimental 1 1%

Explicativa Mixto Experimental 3 3%

393

Descriptiva-Analítica-Aplicada Cuantitativo Experimental 1 1%

Descriptiva aplicada Mixto Experimental 1 1%

Correlacional explicativa Cuantitativo Experimental 1 1%

Comparativa aplicada Cuantitativo Experimental 1 1%

Longitudinal Mixto Experimental 1 1%

Descriptiva Cuantitativo Experimental 3 3%

Exploratoria Cuantitativo Experimental 1 1%

Aplicada Cuantitativo Cuasi-Experimental 2 2%

Transversal Cuantitativo Experimental 1 1%

TOTAL 93 90% Fuente: Autor A partir de la tabla 3, se puede establecer que los tres primeros diseños metodológicos más utilizados fueron: la investigación experimental con enfoque cuantitativo y diseño experimental con un 13%, la investigación explicativa con enfoque cuantitativo y diseño experimental con un 14% y la investigación aplicada con enfoque cuantitativo y diseño experimental con un 9%. En las tablas 4 y 5 se indican los porcentajes obtenidos teniendo en cuenta los enfoques y diseños adoptados, respectivamente. Tabla 4. Porcentaje de trabajos de grado por enfoque.

TRABAJOS DE GRADO POR TIPO DE ENFOQUE

Tipo de enfoque Frecuencia %

Cuantitativo 71 69%

Cualitativo 13 13%

Comparativo 1 1%

Mixto 8 8%

TOTAL 90% Fuente: Autor Tabla 5. Porcentaje de trabajos de grado por diseño.

TRABAJOS DE GRADO POR TIPO DE DISEÑO

Tipo de diseño Frecuencia Porcentaje

No experimental 27 26%

Experimental 64 62%

Cuasi-experimental 2 2%

TOTAL 90% Fuente: Autor Es importante destacar que, 10 trabajos de grado que no presentan enfoque, diseño, ni tipo de investigación las cuales constituyen el 10%, dentro de todos los trabajos de grado desarrollados. De ahí que los porcentajes no sumen 100% sino

394

90, porque el restante lo constituyen aquellos trabajos de grado que no mostraron un diseño metodológico con tipo de investigación, diseño ni enfoque. En los gráficos 1 y 2 se indica el comportamiento que ha tenido la investigación por parte de los estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, estableciendo en cada año la cantidad de trabajos de grado desarrollados por año incluyendo también los obtenidos en el Tomo I.

Gráfica 1. Frecuencia de los trabajos de grado desarrollados por año, Tomo I.

Para el desarrollo del Tomo I se estudiaron 109 trabajos de grado en total. Con base a la gráfica 1 se puede establecer que durante el año 2000 se desarrollaron 28 trabajos de grado teniendo este año el máximo número de trabajos realizados, seguido de los años 2001 y 2003 con 20 trabajos para cada uno. La tendencia del periodo comprendido entre los años 1998 y 2003 indica que la investigación en los estudiantes se fue fomentando con el paso del tiempo, es decir, se observa una tendencia positiva en pro del desarrollo de proyectos de investigación como modalidad de grado.

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Frecuencia de los trabajos de grado desarrollados por año TOMO I

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Gráfica 2. Frecuencia de los trabajos de grado desarrollados por año, Tomo II

En el Tomo II se analizaron 103 trabajos de grado. Por medio de la gráfica 2 se puede evidenciar que la tendencia de la investigación en el periodo compredido entre los años 2004 y 2012 es negativa. A pesar de que en el Tomo I se tuvo en cuenta menos años, se estudió mayor cantidad de trabajos de grado en comparación con el presente Tomo en el que se tuvo en cuenta más años pero no hay una diferencia significativa en la cantidad de trabajos de grado desarrollados. Como se mencionó en el capítulo 2 en su sección 2.2, la epistemología es la doctrina de los fundamentos y métodos del conocimiento científico, proporcionándole al autor los métodos en la construcción del conocimiento científico, por medio de esta ciencia se permite al ser humano la construcción de un nuevo conocimiento en un área específica. Con base a la definición de epistemología y su papel dentro de la investigación, se puede establecer que la mayoría de los trabajos de grado realizados por los estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena entre los años de 2004 y 2012, no han sido constructores de una nueva teoría o conocimiento, contrario a ello, han sido desarrollados con base a conceptos y teorías existentes de los diversos procesos, exceptuando dos en los cuales se trabajó con tecnología de punta, como lo fue el trabajo de Hayder Ramiro Rincón Ruiz con el proceso Anammox de remoción de nitrógeno de las aguas residuales y el trabajo de grado de Beatriz Elena Beltrán Potro y Laura

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Frecuencia de los trabajos de grado desarrollados por año TOMO II

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Margarita Neira Hazime que se refirió a la utilización de partículas Janus como estabilizantes de emulsiones. El ámbito que más se destaca de las investigaciones realizadas radica en que estas han estado orientadas a la optimización de procesos, recuperación de residuos y procesos biotecnológicos. Por su parte, en lo que respecta a la metodología de los trabajos de grado en todos se desarrollaron adecuadamente los objetivos de las investigaciones planteamiento del problema y el marco referencial. Sin embargo se evidenciaron diversas discrepancias en el diseño metodológico puesto que en algunos de los trabajos de grado no se definían claramente el enfoque, tipo de investigación y diseño adoptado. Además, dentro de los trabajos de grado del año 2012, hubo 5 que no presentaron los tres aspectos de investigación antes mencionados. 4.4 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Las investigaciones de hoy en día están enfocadas principalmente hacia el mejoramiento de la calidad de vida de la sociedad, siempre direccionándose hacia la disminución de la contaminación ambiental así como el establecimiento de sistemas que faciliten diversos problemas que se presenten. La ingeniería química es una carrera profesional que está estructurada alrededor de paradigmas los cuales han venido cambiando respecto a la evolución de la sociedad. El primer paradigma de esta disciplina se basó en el concepto de operaciones unitarias, el cual fue establecido por Arthur D. Little en 1915. Fue desarrollado en respuesta a la necesidad de producción económica a gran escala de productos primarios. El concepto establecía que todo proceso de manufactura química se puede desarrollar a través operaciones coordinadas dentro de las que se encuentran la pulverización, desecación, calcinación, cristalización, filtración, evaporación, destilación, electrolisis, entre otras22. El segundo paradigma de la ingeniería química se inicia con el avance de la ingeniería científica, está constituido dentro de una publicación en 1960 del libro Fenómenos de Transporte, de Bird y Lightfoot. Ésta publicación ofrecía una lógica distinta para el análisis y estudio de los fenómenos físico-químicos, poniendo más énfasis en la comprensión de los principios físicos básicos que eran ignorados u oscurecidos por los métodos empíricos.23 Teniendo en cuenta los dos paradigmas antes mencionados y haciendo relación con los proyectos de investigación que han desarrollado los estudiantes de ingeniería química, se puede establecer que éstos se encuentran dentro de los

22

ZUNINO M. Ingeniería Química: notas sobre su origen y evolución [en línea]. Consultado el día 04 de Diciembre de 2014. Disponible en: www.aiqu.org.uy/historia/evolucion. 23

Ibíd. ZUNINO M.

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paradigmas en los que se enmarca dicha disciplina. Sin embargo, hubo investigaciones las cuales además evidenciaban nuevos enfoques y temas de interés que traen consigo nuevos paradigmas de la ingeniería química. En lo que respecta a los nuevos paradigmas, se establece que puede nacer uno considerando como una teoría generalizada del segundo paradigma mencionado, el cual ampliará el conocimiento y comprensión de los fundamentos científicos de los fenómenos y procesos que se explotan en las unidades de transformación de las plantas de procesos químicos24. Este paradigma analizaría y estudiaría los fenómenos y procesos biológicos en la elaboración de sustancias químicas y materiales, además esta alternativa de producción, la planta de procesos biológicos - con biorreactores y bioseparadores -en la que las transformaciones físicas y químicas son derivadas o resultan de procesos biológicos, entre otras ventajas permitiría la producción limpia y sostenible ambientalmente de sustancias y materiales biodegradables, intensivos en información y ahorradores de energía.25 Con base a los paradigmas antes mencionados y considerando el escenario de las investigaciones realizadas por los estudiantes de ingeniería química de la Universidad de San Buenaventura seccional Cartagena, se establece que estas investigaciones se han desarrollado tanto dentro de los antiguos como dentro de los nuevos paradigmas. Con ello, se determina que las investigaciones han estado contextualizadas, están muy bien enfocadas y por medio del desarrollo de estas se pueden ir rompiendo paradigmas de tal manera que se avance en el saber y en el conocimiento.

24

TAPIAS H. Ingeniería Química: escenario futuro y dos nuevos paradigmas [en línea]. Consultado el día 04 de Diciembre de 2014.Disponible en: www.jaibana.udea.edu.co/producciones/heberto_t/ingenieria_quimica 25

Ibíd. TAPIAS H.

398

CONCLUSIONES Con base en el estudio y diagnóstico realizado y los resultados obtenidos se puede concluir que: De acuerdo con los objetivos planteados al inicio de esta investigación se realizó el análisis de los Trabajos de Grado en el programa de ingeniería química de la Universidad de San Buenaventura, seccional Cartagena, durante el periodo comprendido entre los años 2004 y 2012, en donde de se observan las líneas y tendencias de investigación sobre cuales los estudiantes han desarrollado sus trabajos de grado. Teniendo en cuenta lo establecido, esta investigación permitirá a los investigadores, profesores y estudiantes, llevar a cabo la recuperación y análisis de la información de una manera ágil y exacta. Además se elaboraron 103 abstracts de todos los trabajos de grado recopilados. La línea de investigación más adoptada es la línea de ingeniería de procesos ocupando el 67% de las investigaciones, el campo de interés más trabajado fue el de procesos químicos e industriales y optimización, mientras que el de carboquímica menos fue el que menos se desarrolló. El tipo de investigación que más se empleó fue la investigación experimental con enfoque cuantitativo y diseño experimental, la cual representó el 14% de los datos. Seguida de la investigación explicativa, con enfoque cuantitativo y diseño experimental con el 13%. De todas las investigaciones realizadas se observó que existe una clara tendencia de los trabajos del programa hacia la optimización de procesos y recuperación de residuos, ratificando el compromiso de este por aprovechar al máximo la materia y minimizar los costos de producción teniendo siempre productos de calidad. En comparación con el Tomo I, la tendencia de investigación en el Tomo II fue negativa puesto que se desarrolló menor cantidad de trabajos de grado, esto debido a que en la Universidad en años posteriores a los comprendidos en el Tomo I, se adoptaron nuevas modalidades de grado generándose de esta manera una disminución en la investigación. La tendencia negativa de investigación perjudica el avance de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño puesto que la mejora en la calidad investigativa contribuye directamente con la adquisición del un registro calificado para el programa de Ingeniería Química. Con respecto a otras facultades del país la facultad de ingeniería química de la Universidad de San Buenaventura está adiestrada en cuanto a desarrollo

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tecnológico, laboratorios de operaciones unitarias y manejos de software que permitan la inclusión de nuevos campos de investigación. La elaboración de los resúmenes de los trabajos de grado en el programa de ingeniería química es importante, porque estos cumplen con las características y parámetros requeridos por quienes desarrollan investigaciones, como lo son principalmente el resumen, la introducción y la metodología desarrollada.

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RECOMENDACIONES

Con base al estudio desarrollado se establecen las siguientes recomendaciones: A la facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño de la Universidad de San Buenaventura Cartagena, se le recomienda continuar con el tomo 3 de los trabajos de grado que se han venido desarrollando en los años posteriores a esta investigación. Ademas, se recomienda incluir en este tomo los trabajos realizados dentro de las otras modalidades de grado que ofrece la universidad, como lo son la creación de una empresa, diplomados y pasantías. Se recomienda a los estudiantes del programa de Ingeniería Química orientar sus investigaciones hacia campos actuales que busquen solucionar y mejorar los problemas de la actualidad, así como continuar con investigaciones hechas que ameriten su concatenación, con la finalidad de fortalecer el conocimiento. A la facultad se le recomienda incentivar en los estudiantes el espíritu investigativo y también el orientar las investigaciones en los nuevos paradigmas de la ingeniería química, de tal manera que sean temas de vanguardia y nuevos. Se recomienda a la facultad de Ingeniería, Arquitectura, Artes y Diseño de la Universidad de San Buenaventura Cartagena, fortalecer la investigación en la línea de procesos agroindustriales, puesto que es un ámbito de gran interés en el sentido en que este contribuye al mejoramiento los problemas medio ambientales y proporciona un campo de aplicación bastante amplio e innovador. Al desarrollar trabajos de grado posteriores, se recomienda a los investigadores que definan correctamente el tipo de investigación realizada así como su tipo de enfoque y diseño, es decir, su metodología puesto que ello permite constatar la claridad que tiene el autor sobre el problema que se está abordando y la solución que le pretende dar. Se recomienda el desarrollo de una base de datos en la que se compilen los tomos I y II y con ello permitir una búsqueda mas didáctica. Para el desarrollo del Tomo III se recomienda utilizar software de estadística por medio del se permita predecir el comportamiento de la investigación en años posteriores.

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REFERENCIAS

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