Semilleros: Formación Investigativa

Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/20.500.11839/463

La revista Semilleros: Formación Investigativa es una publicación anual editada por la Vicerrectoría Académica y de Posgrado de la Fundación Universidad de América. La revista se publica en el mes de diciembre. Su objetivo es publicar artículos académicos, resultado del trabajo de formación de los semilleros de investigación de los programas de pregrado de la Universidad, relacionados con los siguientes ejes temáticos: ingeniería química, ingeniería de petróleos, ingeniería mecánica, ingeniería industrial, ingeniería ambiental, arquitectura, economía, gestión y competitividad. La revista está dirigida a investigadores, docentes, estudiantes que estén interesados en conocer los resultados del trabajo de formación de los semilleros de la Institución. Para consultar la versión impresa de los volúmenes anteriores de la revista Semilleros: Formación Investigativa , debe comunicarse al correo revista@uamerica.edu.co.

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Análisis de sensibilidad para la destilación extractiva de etanol-agua empleando una mezcla de etilenglicol y CaCl2 como solvente
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Barrera Flórez, Natalia Andrea; Jaimes Baquero, Carlos Eduardo
El artículo toma como caso de estudio una mezcla etanol-agua que utilizó como solvente una mezcla de etilenglicol y CaCl2. La investigación presenta la metodología requerida para llevar a cabo un adecuado análisis de sensibilidad, con el fin de determinar unas condiciones de operación que permitan incrementar la pureza del etanol anhidro obtenido en el proceso de producción planteado. El análisis se realizó con las herramientas del simulador de procesos químicos Aspen HYSYS.
Análisis de una celda de pervaporación para el sistema IPA-agua
(Ediciones Universidad de América, 2016-11-16) Morales Hernández, Yovanny; Moreno Delgado, Lina Paola; Torres Tello, Daniel Felipe
La celda de pervaporación es el módulo donde ocurren los fenómenos de transferencia de masa, proceso que va desde el retentato en fase líquida, hasta el permeato en fase vapor. Este artículo analiza el comportamiento de la transferencia de materia para la mezcla binaria isopropil alcoholagua. Se calculó y comparó el flux de materia de cada componente para analizar la selectividad con la membrana sílica. El flux molar obtenido del agua fue de 0.0248 kmol/m2h para una mezcla con 15 % de agua, lo que permite establecer que la membrana inorgánica es selectiva al agua.
Análisis por distribución de cargas de exergía a un ciclo combinado regenerativo y con recalentamiento
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Fernández Ramírez, Juan Sebastián
El análisis de distribución de cargas de exergía se presenta como un método de cálculo que permite relacionar en una sola función las eficiencias locales de un proceso, las irreversibilidades termodinámicas de cada operación y el consumo de la exergía primaria y transformada del proceso. Para ilustrar la aplicabilidad de este método y considerando que en los últimos años el sector eléctrico colombiano ha tomado importancia en la estructura económica del país, se realiza un modelamiento de un ciclo de potencia combinado regenerativo y con recalentamiento con capacidad de 420MW mediante el software Aspen HyprotechSystems® V8.6 (HYSYS® V8.6), el cual permite conocer las propiedades termodinámicas involucradas en el ciclo de potencia. Se calcula, a partir de la spreadsheet de HYSYS, la exergía de flujo de cada corriente del proceso, teniendo en cuenta la exergía química de la turbina de gas del proceso. Una vez calculadas las exergías de flujo, se realiza el método de distribución de cargas de exergía, en el que se establece que hay tres cargas de exergía primaria y dos cargas de exergía transformada en el ciclo de gas del proceso. Asimismo, se identifica que hay diez cargas de exergía primaria y seis cargas de exergía transformada en el ciclo de vapor del proceso. A partir de esto se observa que la eficiencia global de la turbina de gas es 1.51 %, y la del ciclo de vapor, 72.05 %. Se conoce, además, que las unidades en las que hay una mayor carga de exergía primaria son la cámara de combustión y la turbina tres del ciclo de vapor.
Aproximaciones experimentales al establecimiento de la cinética de secado para semillas de quinua
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-16) Vargas Pérez, Stefanny; Castillo Larrarte, Simón; Lozano Escorcia, Nicolás; Bernal Bustos, Claudio Raúl
Los efectos del contenido de humedad en las propiedades físicas de dos variedades de quinua, cGC y cTC, fueron estudiados a través de la elaboración de una cinética de secado. Las propiedades físicas analizadas incluyen magnitudes de densidad aparente aireada y empacada, esfericidad y dimensiones. Estas propiedades físicas se estudiaron a partir de condiciones iniciales de humedad entregadas por el proveedor, 7.0779 % y 13.4517 % para las variedades cGC y cTC, respectivamente. Se evidenció que el comportamiento de las dimensiones de la semilla a lo largo del tiempo de secado es diferente para cada magnitud. El estudio de estas propiedades con respecto al contenido de humedad es trascendental para la industria en los procesos de recolección, manejo y almacenamiento.
Aspectos teóricos de la extracción de carotenoides a partir de microalgas
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) Rubio Fernández, Diego; Barrera Flórez, Natalia Andrea; Fonseca Buitrago, Laura Angélica; Jaimes Baquero, Carlos Eduardo
De las microalgas se extraen diferentes compuestos de interés científico y comercial; entre estos compuestos se encuentran los carotenoides. La extracción de carotenoides se ha incrementado por sus propiedades antioxidantes y su uso en dietas, colorantes naturales y productos farmacéuticos. Este artículo de revisión estudia tres fases del proceso de extracción para la obtención de carotenoides a partir de microalgas: selección de la microalga, cultivo de la cepa en diferentes condiciones para inducir la generación del compuesto y separación del metabolito que se encuentra en la biomasa de forma intracelular.
Criterios de selección de reacciones químicas en un banco de reactores de planta piloto
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) González Chaves, Francisco Javier; Mora Quiroz, Elizabeth
El artículo propone ocho criterios para la selección de reacciones químicas para un banco de reactores de planta piloto, el cual tiene como propósito la educación universitaria. Este estudio considera los siguientes criterios: resistencia a la corrosión del material, consideraciones de seguridad para la manipulación de los reactivos, medición del grado de avance de la reacción, disposición de residuos, interés académico, interés industrial, interés en investigación de las reacciones y precio de experimentación. Con base en estos parámetros se sugieren las reacciones de saponificación de acetato de etilo, la hidrólisis de anhídrido acético y la descomposición de alcohol diacetona para un banco de reactores de acero inoxidable 304.
Criterios de selección para un agente material de separación en un proceso de deshidratación de etanol por destilación extractiva
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) López Navarro, Derly Lorena
Los procesos de separación no convencionales son implementados en las industrias para la comercialización de ciertos productos. Durante los últimos años ha aumentado el interés sobre fuentes combustibles renovables, debido a las preocupaciones ambientales con respecto a la emisión de gases contaminantes generados en la quema de combustibles fósiles. Actualmente, la deshidratación de etanol con fines carburantes es uno de los procesos más utilizados industrialmente, puesto que el etanol es un compuesto con bastante demanda en el mercado por sus propiedades fisicoquímicas y porque es un compuesto proveniente de materia prima biológica renovable que promete una sostenibilidad ambiental y económica. La destilación extractiva con solvente es usada comercialmente para la producción de etanol anhidro, que parte de una mezcla azeotrópica etanol-agua, en la que el solvente hace que la separación de la mezcla azeotrópica se pueda llevar a cabo en una columna de destilación. Por ello se debe tener en cuenta ciertos criterios de selección para elegir el agente material de separación adecuado para la mezcla que se quiere separar, que en este caso es la mezcla etanolagua. Este artículo presenta los criterios que se deben tener en cuenta a la hora de seleccionar un agente material de separación o entrainer para una mezcla especificada; igualmente, aquí se presenta por medio de una matriz de selección, en la que se tendrán en cuenta algunos de los criterios para la selección de un posible agente material de separación para la mezcla etanol-agua.
Enzimas: algunas aplicaciones de “micromáquinas” como impulsoras de tecnología verde
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-16) Malagón Micán, Martha Lucía; Rodríguez Ladino, Jorge Andrés; Rodríguez Prieto, Luisa Fernanda
Las enzimas son utilizadas a nivel industrial por su amplia gama de aplicaciones, principalmente en alimentos y productos farmacéuticos; sin embargo, en Colombia no hay una tecnología que esté suficientemente desarrollada debido a factores económicos y falta de investigaciones. Los avances han ido creciendo, desde su uso para degradar colorantes en el agua, hasta su aplicación para descomponer el crudo del petróleo. En este artículo se describen algunos avances en las investigaciones que tienen como fin ayudar a reducir el impacto causado al ambiente, en un contexto en el que el mercado global de las enzimas se incrementa aceleradamente por su utilidad en varios procesos de la industria.
Estado del arte de métodos de gestión de residuos de llantas usadas en Colombia
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) Parra Landinez, Paula Alejandra; González Vera, Andrés Felipe; Sandoval Herrera, Juan Andrés
El Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial emitió la Resolución 1457 de 2010 con el fin de establecer el sistema de gestión de residuos de llantas usadas en Colombia. Sin embargo, el problema continúa: acumulación sin control, contaminación visual y atmosférica, proliferación de vectores y propagación de enfermedades. En este marco, se realizó la revisión bibliográfica de las alternativas que se están empleando en el país para el manejo de residuos de llantas usadas. Este estudio es la base para desarrollar otras opciones para el uso de estos residuos.
Gestión humana y cultura organizacional en el sector salud en bogotá 2016-2017
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) Castillo García, Angélica Paola; Ramírez Marín, Paula Alejandra; Sandoval Betancour, Gustavo Adolfo
En los últimos años Bogotá ha tenido un aumento significativo de su población, por ello se han creado diversas entidades prestadoras de servicios de salud para satisfacer la demanda de servicios del Sistema Nacional de Salud (SNS); sin embargo, la falta de organización, la corrupción administrativa y la gerencia inadecuada, principalmente, generan diferentes problemas para la prestación del servicio. Este artículo se orienta al estudio de la cultura organizacional y gestión humana del sector de la salud en Bogotá, por medio de un análisis cuantitativo y cualitativo realizado a través de encuestas virtuales a la población de la ciudad.
Incidencia del gasto público social en la reducción de la pobreza en colombia
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) García Garzón, Mauricio; Sandoval Betancour, Gustavo Adolfo; Aguilar Corredor, Natalia Ximena
En el artículo se presenta un avance preliminar de los resultados de un estudio acerca de la incidencia que ha tenido en Colombia el gasto público social sobre la reducción de la pobreza. Los resultados hasta ahora sugieren que diversos factores han influido en la estructura y distribución territorial de la pobreza en Colombia, entre los cuales se encuentra el gasto de los recursos públicos, que por mandato constitucional y legal debe estar orientado a mitigar los niveles de pobreza en el país.
Matriz de selección de completamientos múltiples
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Ríos González, Alberto; Jiménez Ortiz, Óscar; Rincón, Ángela Ximena
Las tecnologías desarrolladas para la administración de yacimientos en la industria del petróleo han permitido incrementar las reservas de las compañías operadoras. Algunas de estas tecnologías apuntan al desarrollo de yacimientos estratificados, ya que sus diferentes propiedades petrofísicas o sus restricciones para fluir en conjunto hacen muy poco rentable la producción del hidrocarburo de manera convencional. Por ello, la implementación de los completamientos múltiples (inteligentes, selectivos, duales, etc.) hace rentable la producción de varios yacimientos a través de un mismo pozo. Con el propósito de seleccionar pozos candidatos para obtener el máximo rendimiento se creó una matriz de selección de completamientos múltiples, la cual recomienda un tipo de completamiento con base en las respuestas a una serie de preguntas.
Método ISR para la simulación de cascadas de extracción líquido-líquido: un enfoque práctico con MATLAB®
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) Gómez Páez, Sebastián
En el modelamiento matemático de cascadas de extracción líquido-líquido, una de las primeras aproximaciones corresponde a la seguida por el método ISR. Este artículo aborda las suposiciones, limitaciones, ventajas y desventajas del método, haciendo énfasis en su implementación en el lenguaje de programación Maltab®. La validación se realizó mediante la simulación de una cascada de extracción para la separación de una mezcla de benceno y heptano llevada a cabo con dimetilformamida y agua, en la que se obtuvo una desviación promedio menor al 5 %.
Obtención de bioetanol a partir de residuos lignocelulósicos
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-17) Malagón Micán, Martha Lucía; Garay Hernández, Carlos Andrés; Peña Peña, Natalia
Las investigaciones realizadas muestran que se han tratado residuos de frutas, hojas y tallos de plantas como material lignocelulósico, además de almidones, con el fin de producir un combustible renovable. Dichos residuos se pretrataron para separar la lignina y a partir de la celulosa y hemicelulosa se obtuvo azúcares reductores por medio de una hidrólisis, que puede ser ácida, básica o enzimática. Posteriormente, los azúcares se llevan a un proceso de fermentación con cepas de levaduras, las cuales se encargan de transformar los azúcares en bioetanol. En la actualidad la biomasa lignocelulósica es un sustrato importante que se sigue evaluando para incrementar la producción de bioetanol. La mayor cantidad de bioetanol obtenida fue de 200 mL/Kg de cáscaras de naranja.
Optimización de una torre de destilación reactiva para la producción de etilenglicol con base a una función de carácter térmico
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Castañeda Vargas, Juan Diego
Este artículo presenta la importancia y la aplicación de un modelo de optimización para el diseño y simulación de procesos químicos, conocido como programación secuencial cuadrática (SQP), el cual es una extensión de los multiplicadores de Lagrange asistido con condiciones Karush Kuhn Tukker (KKT). Inicialmente se explican los modelos disponibles en el simulador Aspen Plus® y se escoge por un criterio de convergencia el modelo SQP. Asimismo, con base en un caso de estudio, se realiza un análisis centrado en la formulación de la función objetivo, las restricciones para el sistema de optimización y la solución de este mediante el simulador de procesos mencionado. Para aplicar los conceptos se toma como caso de estudio una torre de destilación reactiva para la producción de etilenglicol con múltiple alimentación y una zona reaccionante ubicada en las primeras cinco etapas, que es modelada en el simulador Aspen Plus® versión 9.0. Para la verificación de la solución se utilizan dos análisis posoptimización, el cálculo del costo anual totalizado (TAC) y las superficies de respuesta, para encontrar el comportamiento de las restricciones y la función objetivo con respecto a las variables independientes del sistema. La función objetivo es tomada como la relación del calor del rehervidor y el producto de fondos, teniendo en cuenta que el coste de calentamiento de la mezcla es significativo en la operación de la torre, el cual está restringido a la obtención de una composición de óxido de etileno en cimas del 95 % y una composición de etilenglicol en fondos mayor a 90 %. Como resultado de la optimización, disminuye el calor utilizado por el rehervidor y el condensador, en otras palabras, la cantidad de servicios de enfriamiento realizadas con agua y las de calentamiento efectuadas con vapor de alta presión son minimizadas.
Posibilidad de inserción de microalgas en el sector cárnico
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-16) Malagón Micán, Martha Lucía; Canaria Pérez, Johanna Catalina; Ruiz Cubillos, Cindy Tatiana
Las microalgas son un alimento con un alto valor nutricional, puesto que aportan vitaminas (A, B, C, E y K), minerales, aminoácidos esenciales, polisacáridos y lípidos (omega-3 y omega-6), así como complementan alimentos indispensables de la dieta diaria. Este artículo analiza el uso y producción de las microalgas como complemento nutricional y como sustituto de la carne animal, en la medida en que pueden generar compuestos bioactivos de naturaleza proteica. Entre las variedades de microalgas, las especies de los géneros Chlorella y Spirulina son las más usadas para la producción de cultivos industriales, ya que su fácil adquisición genera ventajas productivas e industriales.
Principios básicos de la cromatografía líquida de alto rendimiento para la separación y análisis de mezclas
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Suarez Ospina, Daniela; Morales Hernández, Yovanny
La cromatografía líquida de alto rendimiento es uno de métodos más usados actualmente debido a que emplea técnicas que antes no estaban disponibles, como las cromatografías de adsorción, partición, exclusión molecular y afinidad. Este artículo da a conocer los conceptos básicos del método y las formas como se puede abordar de manera satisfactoria la separación y/o análisis de una muestra.
Procesos bioquímicos utilizados para la producción de bioetanol, biodiésel y biogás y su estado en Colombia
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-10) Andrade Gordillo, Angie Carolina; Corredor Rivera, Andrea Carolina; Buitrago Fajardo, Laura Camila; Lache Muñoz, Andrea
En la actualidad existe un creciente interés por mitigar el impacto ambiental que han generado los combustibles fósiles, por lo que biocombustibles como bioetanol, biodiésel y biogás han cobrado un papel relevante como alternativas derivadas de energías renovables con menor generación de emisiones atmosféricas, especialmente asociadas con el transporte. Es por esto que en este artículo se abordan temáticas claves para el entendimiento y conceptualización de la biomasa utilizada, los procesos bioquímicos, las etapas de producción y las ventajas y desventajas de los biocombustibles mencionados. De igual forma, se hace un acercamiento al progreso de la implementación de dichos biocombustibles en Colombia y a las investigaciones realizadas para la producción de bioetanol y biodiésel a partir de materias primas que no comprometan el área de cultivos para alimentación, así como a los desafíos que tiene el país para lograr la producción de biogás a gran escala.
Recuperación de residuos líquidos en la industria de impresión flexográfica
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Castro León, Jhoan Steven; Correa Mahecha, Felipe
La industria de impresión gráfica en Colombia se encuentra en crecimiento; no obstante, este mayor desarrollo implica una alta generación de residuos peligrosos asociados a las operaciones de impresión. La mayoría de estos residuos no son aprovechados, lo que genera gastos adicionales, pues se requiere la contratación de terceros para su manejo, tratamiento y disposición final; incluso, en algunos casos, no son dispuestos adecuadamente y generan contaminación. Se hace indispensable desarrollar procesos que permitan la recuperación de los constituyentes de estos residuos, de tal forma que se prevengan impactos ambientales y se obtengan productos que puedan ser reutilizados en el sector de tintas de impresión u otro tipo de productos con valor agregado. Se ha planteado la recuperación de los solventes, que representan alrededor del 93 % del residuo total, por medio de una destilación simple; proceso en el que se obtiene recuperación aproximada del 95 %. Sin embargo, el residuo de fondo sigue sin ser aprovechado. Al respecto, el grupo de investigación Procesos de Separación no Convencionales (GPS), de la Fundación Universidad de América, está adelantando una investigación relacionada con la recuperación de pigmentos, ya que son componentes con un alto costo económico y su disposición en celdas de seguridad es costosa. Este artículo se enfoca en la revisión de estudios sobre la industria de impresión, sus residuos y las tecnologías utilizadas para el tratamiento de residuos de tinta o similares.
Selección de modelos termodinámicos electrolíticos y su aplicación para sistemas de mezclas de solventes y sales inorgánicas disueltas
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Valoyes Escobar, Reinaldo; Nieto Cortés, Laura Alexandra
Este artículo presenta una descripción cualitativa de las curvas de composición pseudobinaria, que son una herramienta topológica termodinámica utilizada para determinar el grado de alteración del equilibrio de fases de un sistema de dos componentes causado por la adición de una tercera sustancia. Los casos de estudio corresponden a los sistemas ternarios agua-etanol-sal inorgánica (cloruro de calcio, yoduro de potasio y cloruro de calcio). El uso de sustancias iónicas sugiere la aplicación de un modelo termodinámico electrolítico, el cual fue seleccionado mediante un árbol de decisión y cuyo desarrollo matemático fue llevado a cabo por medio del simulador comercial Aspen Plus 8.6® y el software Microsoft Office Excel 2013®.

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