Artículos de Revistas Institucionales - Ingeniería Química

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Variables influyentes en el proceso de lixiviación para la recuperación de metales contenidos en lodos galvánicos
(Ediciones Universidad de América, 2018-12) Lombana Torres, Laura Milena
En artículo presenta una revisión bibliográfica referente a las variables de operación involucradas en del proceso de lixiviación, lo cual permitió identificar los efectos que tienen estas variables sobre el porcentaje de recuperación de metales contenidos en residuos galvánicos. El estudio identificó sietes variables determinantes: método de lixiviación, agentes lixiviantes (y su concentración), uso de un agente oxidante, granulometría del sólido, concentración del mineral, temperatura y velocidad de agitación. Adicionalmente, tal como lo demuestra la revisión bibliográfica, la mayoría de los resultados obtenidos en las investigaciones conducen a una recuperación superior al 90 % del metal de interés.
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.
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.
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.
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.
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®.
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.
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.
Emulsiones tipo pickering a base de almidones modificados como agentes emulsificantes. artículo de revisión
(Ediciones Universidad de América, 2018-05-18) Páez Álvarez, Ana María; Bernal Bustos, Claudio Raúl; Hernández, Lina; Muñoz, Lina
Este artículo de revisión propone una alternativa natural respecto a los agentes emulsificantes convencionales utilizados en los productos cosméticos, comparando las propiedades fisicoquímicas de los diferentes almidones utilizados en emulsiones tipo Pickering. Como resultado se elaboraron tres matrices conceptuales que generan información concluyente sobre las propiedades que debe tener un almidón para ser escogido como emulsificante, junto con las modificaciones químicas que le proporcionan un carácter anfifílico a dicha molécula, para finalmente encontrar las condiciones de elaboración de una emulsión Pickering.
Evaluación de la adhesión de un pegante realizado con almidón nativo de yuca (Manihot Sculenta Crantz) variedad M-Tai
(Ediciones Universidad de América, 2018-04-23) Vergara N., Andrés; Hernández R., Moisés; Ramírez-Díaz, Roberto
En este estudio se evaluó las fuerzas de adhesividad y de cáscara de un pegante. El pegante se realizó con almidón nativo de yuca (Manihot sculenta Crantz) variedad M-Tai y se usó hidróxido de sodio como agente hidrolizante. En la elaboración del pegante se evaluaron cinco soluciones de almidón nativo de yuca (10, 20, 30, 40 y 50% p/v) y cuatro concentraciones de NaOH (0, 0.66, 1.33 y 2 % p/p). Los resultados indicaron que las uniones papel-papel, cartón-cartón y papel- vidrio, realizadas con los pegantes hechos con 40 %-2 %, 40 %-0 % y 50 %-0 % p/v-p/p de almidón de yuca y NaOH, respectivamente, presentaron mayor fuerza de adhesión. Las uniones papel-papel, cartón-cartón y papel-vidrio que mostraron mayor fuerza de fricción, como un indicativo de mayor durabilidad del pegamento, fueron los pegantes realizados con 50 %-2 %, 50 %-1.33 % y 50 %-2 % p/v-p/p de almidón y NaOH, respectivamente. El pegante a base de almidón de yuca no presentó diferencias significativas (p < 0.05) con tres adhesivos comerciales (Colbocol, Supertack y Pegajoso), teniendo mejor adhesividad y durabilidad en las uniones hechas con los sustratos papel-papel y papel-vidrio.
Caracterización de aguas subterráneas en el municipio Buchivacoa (Venezuela) con fines de tratamiento
(Ediciones Universidad de América, 2018-05-18) Acacio Chirino, Noel; Cancino Camperos, Jonnattan; Molina Céspedes, Manuel
Se realizó una caracterización fisicoquímica y microbiológica para clasificar las aguas subterráneas de tres zonas del municipio Buchivacoa con el fin de proponer un esquema de tratamiento. Se realizaron muestreos por bombeo en 32 pozos y análisis de laboratorio para determinar las características fisicoquímicas y microbiológicas del agua, que se compararon con las normas vigentes para agua potable. Los análisis indican que algunos pozos tienen contenidos de dureza, hierro y manganeso que están sobre el tope permitido por las normas venezolanas. Igualmente, el estudio determinó que el agua de los pozos es salobre. Los resultados para coliformes, Escherichia coli, Salmonella y esporas de bacterias formadoras de viscosidad fueron negativos. Las aguas se pueden clasificar en los subtipos 1B y 1C. El esquema de tratamiento sugerido lo conforman procesos de filtración, ablandamiento, aireación, ósmosis inversa y cloración.
Síntesis de bioplásticos a partir de microorganismos
(Ediciones Universidad de América, 2017-10-04) Malagón Micán, Martha Lucía; López López, Sonia Marcela; Martínez Hernández, Ángela Tatiana
El artículo analiza el panorama general de la producción de bioplásticos, así como las propiedades de los polihidroxialcanoatos (PHA) y las condiciones para su producción: temperatura, pH, tiempo, agitación, sustrato, medios de cultivo y microorganismo. La investigación plantea que la producción de bioplásticos derivados de microrganismos es una alternativa ante la problemática ambiental generada por el uso de plásticos producidos por la industria petroquímica. Este estudio describe la síntesis del biopolímero según dos tipos de bacterias: las que necesitan de la limitación de algún nutriente esencial para la producción de metabolitos secundarios y las que no requieren limitación de nutrientes porque producen el biopolímero durante la fase de crecimiento. El estudio concluye que es necesario evaluar otros tipos de microorganismos para obtener un mejor rendimiento y una mayor producción de bioplástico.
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.
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.
Uso potencial de fitoquímicos derivados de microalgas para la obtención de nutracéuticos
(Ediciones Universidad de América, 2017-11-10) Malagón Micán, Martha Lucía; Corzo Piñeros, Ruth Juliana; Manrique Ruiz, Ingrid Geraldin
El objetivo de este artículo es dar a conocer los beneficios comerciales y nutricionales que trae la producción industrial de compuestos bioactivos derivados de microalgas. Según la literatura consultada para este estudio, estos compuestos (denominados fitoquímicos) después de un proceso de aislamiento y purificación pueden ser comercializados como alimentos funcionales, es decir, alimentos que ayudan a prevenir enfermedades o a reducir factores de riesgo en la salud. Si bien se han comprobado los beneficios de los fitoquímicos derivados de las microalgas y su valor como nutracéuticos, las investigaciones sobre este tema no son suficientes. Se concluye que la mayoría de las investigaciones se han quedado relegadas a nivel de laboratorio, puesto que llevar estas ideas a una producción industrial requiere de un apoyo financiero significativo.
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.
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.
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.
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.
Test de consistencia termodinámica para equilibrios líquido-vapor isobáricos de mezclas binarias
(Ediciones Universidad de América, 2017-09-12) Parra Medina, María Angélica; Morales Hernández, Yovanny
El artículo evalúa la consistencia termodinámica de los datos de equilibrio líquido-vapor del sistema binario isobárico benceno-2 propanol propuestos y calculados por Nagata en “Vapor-Liquid Equilibrium Data”. El test de consistencia usado, propuesto por Fredenslud y conocido como test de punto, es desarrollado a partir de la ecuación de Gibbs-Duhem. Para la función de Gibbs se utilizó la expansión polinomial de Redlich-Kister, modificada con los polinomios de Legendre y minimizada por el algoritmo de Gauss-Newton. Los datos fueron consistentes termodinámicamente y coinciden con los resultados propuestos en la literatura.

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