DSpace Comunidad: Trabajo de Integración Curricular
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/3636
Trabajo de Integración Curricular2024-03-29T05:50:58ZSíntesis y caracterización de ferritas por el método de combustión en solución usando solventes eutécticos profundos : Síntesis y caracterización de ferritas de hierro por el método de combustión, usando etalina (cloruro de colina + etilenglicol) como solvente eutéctico profundo.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25332
Título: Síntesis y caracterización de ferritas por el método de combustión en solución usando solventes eutécticos profundos : Síntesis y caracterización de ferritas de hierro por el método de combustión, usando etalina (cloruro de colina + etilenglicol) como solvente eutéctico profundo.
Autor: Villa Osorio, Yeny Faisuri
Director: Endara Dranichnikova, Diana
Resumen: Magnetite (Fe3O4) is a ferrite with inverse spinel cubic structure, composed of 72.4% Fe and 27.6% O2. This material exhibits magnetic properties, enabling various applications such as catalyzing reactions, forming ferrofluids, treating pollutants, among others. Therefore, the present study aimed to synthesize Fe3O4 through the combustion method in solution using the DES ethaline. To achieve this, the DES was prepared from a 2:1 ratio between C2H6O2 and ChCl. Subsequently, the synthesis was carried out by solution combustion using the Fe(NO3)2·6H2O precursor along with ethaline. The same methodology was applied at different temperatures (300, 400, and 500°C) in stoichiometric and 50% excess ethaline conditions. Samples were analyzed using X-ray diffraction (XRD), atomic absorption (AA), transmission electron microscopy (TEM), and nitrogen physisorption (BET method) techniques.. Synthesis at 300°C was found to be more efficient, yielding Fe3O4 contents of 34% and 30%. The sample with 50% excess ethaline at 300°C did not show a higher Fe3O4 content compared to stoichiometric synthesis. AA analysis yielded Fe contents similar to literature values and those obtained through XRD. TEM analysis revealed particle sizes smaller than 50 nm. Finally, BET surface areas were 48.13 and 13.67 m2/g for the tests conducted at 300°C stoichiometric and with 50% excess ethaline, respectively.
Descripción: La magnetita (Fe3O4) es una ferrita con estructura cúbica espinela inversa, la cual se compone por 72,4 y 27,6% de Fe y O2. Este material presenta propiedades magnéticas, lo que permite que tenga diversas aplicaciones como: catalizar reacciones, formar ferrofluidos, tratar contaminantes, entre otros. Entonces, el presente trabajo tuvo como objetivo sintetizar la Fe3O4 a través del método de combustión en solución con el uso del DES etalina. Para ello, se preparó el DES a partir de una relación 2:1 entre C2H6O2 y ChCl. Posteriormente, se realizó la síntesis por combustión en solución con el uso del precursor de Fe(NO3)2·6H2O junto con la etalina. Se realizó la misma metodología a diferentes temperaturas (300, 400 y 500°C) en relación estequiométrica y 50% en exceso de etalina. Se analizaron las muestras mediante las técnicas de difracción de rayos X (DRX), absorción atómica (AA), microscopía electrónica de transmisión (MET) y fisisorción de nitrógeno (método BET). La síntesis a 300°C fue más eficiente, obteniéndose contenidos de Fe3O4 de 34 y 30% . La muestra con el 50% de exceso de etalina a 300°C, no presentó un mayor contenido de Fe3O4 con respecto a la síntesis estequiométrica. Mediante el análisis de AA, se obtuvieron contenidos de Fe similar a bibliografía y respecto a los obtenidos mediante DRX. En relación con el análisis por MET, se presentaron tamaños de partículas menores a 50 nm . Finalmente, las áreas superficiales mediante BET fueron de 48,13 y 13,67 m2/g para los ensayos realizados a 300 °C estequiométrica y con el 50% de exceso de etalina, respectivamente.2024-03-27T00:00:00ZEstudio de concentración gravimétrica natural y centrifuga de minerales auríferos aluviales. Experimentación y simulación : Simulación del sistema de concentración gravimétrica natural mediante mesa vibratoria.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25331
Título: Estudio de concentración gravimétrica natural y centrifuga de minerales auríferos aluviales. Experimentación y simulación : Simulación del sistema de concentración gravimétrica natural mediante mesa vibratoria.
Autor: Rodríguez León, Fernando Paúl
Director: Pazmiño Ibarra, Eddy Fernando
Resumen: Gravimetric separation is a process widely used in the metallurgical industry since it takes advantage of the difference in weights in the matrix of a mineral. One of the most common pieces of equipment to carry out this process is the Wilfley table, for which there are mathematical models that allow saving time and resources. The objective of this work is to develop software capable of predicting the recovery of particulate matter in a gravimetric separation, using mathematical functions already established for this purpose. For this, the Manser and Fitzpatrick models were chosen. Afterwards, bibliographic data was extracted using graph vectorization with gravimetric separation information on a Wilfley table. With this data, an algorithm was built whose function is to linearly interpolate the parameters of the models according to the granulometry and density entered by the user. Afterwards, the algorithm was applied in the development of a user interface that facilitates its use. Finally, the effectiveness of the program was verified through experimental data. From the verification it was obtained that for densities close to 2.7 and 7.3 the prediction error is less than 10%. However, for materials with a density close to 3.4, the models are not calibrated. This last fact indicates the need to load more data into the algorithm so that the interpolation is in smaller intervals of density and granulometry. Finally, in the hematite separation results, it was obtained that the simulation presents errors of less than 10% and close to 1, respectively, for both models.
Descripción: La separación gravimétrica es un proceso ampliamente utilizado en la industria metalúrgica, ya que aprovecha la diferencia de pesos en la matriz de un mineral. Uno de los equipos más comunes para llevar a cabo este proceso es la mesa Wilfley, para la cual existen modelos matemáticos que permiten el ahorro de tiempo y recursos. El objetivo de este trabajo es desarrollar un software capaz de predecir la recuperación de material particulado en una separación gravimétrica, mediante funciones matemáticas ya establecidas para este fin. Para ello, se escogió los modelos de Manser y Fitzpatrick. Después, se extrajo datos bibliográficos mediante vectorización de gráficos con información de separación gravimétrica en mesa Wilfley. Con estos datos se construyó un algoritmo cuya función es interpolar linealmente los parámetros de los modelos de acuerdo con la granulometría y densidad que ingrese el usuario. Después, se aplicó el algoritmo en el desarrollo de una interfaz de usuario que facilite el uso de este. Finalmente, se comprobó la efectividad del programa mediante datos experimentales. De la comprobación se obtuvo que para densidades cercanas a 2.7 y 7.3 el error de la predicción es inferior a 10%. Sin embargo, para materiales de densidad cercana a 3.4, los modelos no están calibrados. Este último hecho indica la necesidad de cargar más datos al algoritmo para que la interpolación sea en intervalos más pequeños de densidad y granulometría. Finalmente, en los resultados de separación de hematita se obtuvo que la simulación presenta errores inferiores al 10% y cercanos a 1, respectivamente, para ambos modelos.2024-03-27T00:00:00ZSíntesis y caracterización de ferritas por el método de combustión en solución usando solventes eutécticos profundos : Síntesis y caracterización de ferritas de níquel por el método de combustión en solución, usando etalina (cloruro de colina + etilenglicol) como solvente eutéctico profundo.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25330
Título: Síntesis y caracterización de ferritas por el método de combustión en solución usando solventes eutécticos profundos : Síntesis y caracterización de ferritas de níquel por el método de combustión en solución, usando etalina (cloruro de colina + etilenglicol) como solvente eutéctico profundo.
Autor: Cordero Jiménez, Karla Lisbeth
Director: Endara Dranichnikova, Diana
Resumen: Nickel ferrites are ferrimagnetic materials recognized for their electrical, magnetic, optical, and chemical stability properties, thus used in catalytic processes, environmental remediation, and various devices. This study examines the influence of temperature and the amount of ethaline used in the synthesis of nickel ferrites by solution combustion. For the synthesis, tests were conducted at temperatures of 300, 400 and 500°C for two variants, one using stoichiometric ratios between the nickel salt and the fuel ethaline, and another with 25% excess of ethaline. Characterization included X-ray diffraction (XRD), nitrogen physisorption, atomic absorption (AA) and transmission electron microscopy (TEM) analyses. The analyses showed best results at 500°C, with samples of inverse spinel crystal structure and uniform crystals. Morphological and surface analysis revealed spherical structures with particle sizes between 14 and 34 nm and specific surface area (SBET) of 15.57 m2/g, for the sample synthesized with stoichiometric ratios, and cubic structures with sizes varying from 15 to 55 nm, and SBET of 26.58 m2/g, for the sample in which excess ethaline was used. However, the chemical analysis showed for both cases a nickel deficiency, so it is determined that the temperature and the amount of ethaline had significantly affected the obtained ferrites properties.
Descripción: Las ferritas de níquel son materiales ferrimagnéticos reconocidos por sus propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y estabilidad química lo que les permite ser empleados en procesos catalíticos, de remediación ambiental y en diversos dispositivos. El presente trabajo estudia la influencia de la temperatura y de la cantidad de etalina utilizada en la síntesis de ferritas de níquel por combustión en solución. Para la síntesis se realizaron ensayos a temperaturas de 300, 400 y 500° C para dos variantes, una utilizando relaciones estequiométricas entre la sal de níquel y el combustible etalina, y otra con 25% de exceso de etalina. La caracterización incluyó análisis de difracción de rayos X (DRX), fisisorción de nitrógeno, absorción atómica (AA) y microscopía electrónica de transmisión (MET). Los análisis mostraron mejores resultados a 500°C, con muestras de estructura cristalina de espinela inversa y cristales uniformes. Los análisis morfológicos y de superficie revelaron estructuras esféricas con tamaños de partícula entre 14 y 34 nm y superficie específica (SBET) de 15,57 m2/g, para la muestra sintetizada con relaciones estequiométricas, y estructuras cubicas con tamaños que varían desde 15 a 55 nm, y SBET de 26, 58 m2/g, para la muestra en la que se utilizó exceso de etalina. No obstante, el análisis químico demostró para ambos casos una deficiencia de níquel, por lo que se determina que la temperatura y la cantidad de etalina influyeron significativamente en las propiedades de las ferritas obtenidas.2024-03-26T00:00:00ZEstudio preliminar de la síntesis de ferrita de hierro por el método de combustión en solución con el solvente eutéctico profundo relina (cloruro de colina y urea).
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25329
Título: Estudio preliminar de la síntesis de ferrita de hierro por el método de combustión en solución con el solvente eutéctico profundo relina (cloruro de colina y urea).
Autor: Angos Quimbiulco, Jessica Viviana
Director: Manangón Perugachi, Lucía Eliana
Resumen: This study focused on the synthesis of magnetite by the solution combustion method (SCS), using the deep eutectic solvent (DES) reline as fuel. The SCS method is fast, simple and economical, and it is based on the exothermic reaction between metal oxide precursors and fuel. The use of reline as fuel in the SCS method offers an efficient and environmentally-friendly alternative for the synthesis of ferrites. This work investigated the influence of the synthesis temperature and the precursor to fuel ratio on the properties of the obtained materials. Several characterization techniques were applied, including X-ray diffraction (XRD), atomic absorption (AA), transmission electron microscopy (TEM) and nitrogen physisorption. The results revealed that the synthesis temperature significantly impacts the composition and properties of the SCS products. Synthesis temperatures between 300-500 °C favor mainly the formation of maghemite and hematite instead of magnetite. Furthermore, the precursor to fuel ratio also affects the composition, size distribution and specific surface area of the synthesized samples. TEM analysis confirmed that the SCS method with reline allows the synthesis of materials smaller than 100 nm in size. The atmosphere control during the magnetite synthesis was crucial since the nitrogen atmosphere prevented partially the oxidation of magnetite to maghemita and hematite.
Descripción: Este estudio se enfocó en la síntesis de magnetita mediante el método de combustión en solución (SCS), utilizando como combustible el disolvente eutéctico profundo (DES) relina. El método SCS es un método rápido, simple y económico que se basa en la reacción exotérmica entre los precursores de los óxidos metálicos y el combustible. La utilización de relina como combustible y solvente en el método SCS ofrece una alternativa eficiente y respetuosa con el medio ambiente para la síntesis de ferritas. Se investigó la influencia de la temperatura de síntesis y la relación molar precursor:combustible en las propiedades de los materiales obtenidos. Se aplicaron diversas técnicas de caracterización, incluyendo difracción de rayos X (DRX), absorción atómica (AA), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y fisisorción de nitrógeno. Los resultados revelaron que la temperatura de síntesis impacta significativamente sobre la composición y propiedades de las muestras obtenidas, mostrando que temperaturas entre 300-500 °C favorecen la formación de maghemita y hematita en lugar de magnetita. Además, se observó que la relación precursor:combustible influye sobre la composición de las muestras, su distribución de tamaño de partícula y su área superficial específica. Los análisis por TEM confirmaron que el método SCS con relina permite sintetizar materiales de tamaño menor a 100 nm. El control de la atmósfera durante la síntesis fue crucial para la síntesis de magnetita dado que una atmósfera de nitrógeno logró evitar parcialmente la oxidación de la magnetita sintetizada a maghemita y hematita.2024-03-26T00:00:00ZEstudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva: : estudio preliminar de la influencia de la relación molar de bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) CTAB/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24886
Título: Estudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva: : estudio preliminar de la influencia de la relación molar de bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) CTAB/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
Autor: Ruiz Andrade, Luis Francisco
Director: Manangón Perugachi, Lucía Eliana.
Resumen: Titanium silicalite catalysts are commonly used in olefin oxidation. One of the most utilized methods to obtain this type of material is the "sol-gel" approach, which involves the use of surfactants (e.g. CTAB) as templating agents. The aim of this study was to examine the influence of the molar ratio of hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) CTAB/(Ti+Si) on the synthesis of cobalt ferrites covered by a dense layer of silica and a mesoporous layer of titanium silicalite. The synthesis of the magnetic core, cobalt ferrite, was conducted via hydrothermal route using iron nitrate and cobalt nitrate as precursors. On the other hand, the mesoporous layer of titanium silicalite was synthesized through the sol-gel method, assisted by the hydrothermal route. In this process, along with titanium butoxide and silicon ethoxide, two different values of the CTAB molar ratio were employed. The two synthesized catalysts were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Atomic Absorption (AA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), and nitrogen physisorption. Furthermore, catalytic tests in the oxidation of styrene were conducted over a 6-hour period, and conversion was monitored using gas chromatography. The specific surface areas of the catalysts FCR_CTAB 0.31 and FCR_CTAB 0.35 were 327 and 568 m2/g, respectively. The catalyst synthesized with the CTAB molar ratio of 0.35 exhibited lower titanium content, explaining the decreased in styrene conversion despite having a higher specific surface area. In contrast, the catalyst with the CTAB molar ratio of 0.31 displayed the highest conversion of styrene (28 %). Although CTAB increased the surface area, it also negatively affected the titanium insertion into the silicalite framework. Consequently, the decline in the synthesized catalyst's catalytic activity was attributed to the elevated CTAB/(Ti+Si) ratio.
Descripción: Los catalizadores de silicallita de titanio se utilizan comúnmente en la oxidación de olefinas. Uno de los procedimientos de síntesis más empleados para obtener este tipo de material es el método "sol-gel", en el cual se emplean surfactantes (e.g. CTAB) como agentes de textura. El objetivo de este componente fue estudiar la influencia de la relación molar de bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) CTAB/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio. La síntesis del núcleo magnético de ferrita de cobalto se llevó a cabo mediante la vía hidrotermal, utilizando nitrato de hierro y nitrato de cobalto como precursores. Por otro lado, la capa mesoporosa de silicalita de titanio se sintetizó a través del método sol-gel, asistido por la vía hidrotermal. En este procedimiento, junto con butóxido de titanio y etóxido de silicio, se utilizaron dos valores de la relación molar CTAB/(Ti+Si). Los dos catalizadores obtenidos fueron sometidos a análisis para su caracterización mediante Difracción de rayos X (DRX), absorción atómica (AA), Microscopia electrónica de barrido, Espectroscopía Infrarroja con Transformadas de Fourier, (FTIR) espectrometría de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) y fisisorción de nitrógeno. Además, se llevaron a cabo pruebas catalíticas en la oxidación de estireno durante un período de 6 horas, durante el cual se monitoreó la conversión utilizando cromatografía de gases. Las áreas superficiales específicas de los catalizadores FCR_CTAB 0,31 y FCR_CTAB 0,35 fueron 327 y 568 m2g-1, respectivamente. El catalizador sintetizado con la relación molar de CTAB 0,35 reportó un menor contenido de titanio lo que explicó la menor conversión de estireno, a pesar de tener una mayor área superficial específica. En contraste, el catalizador con la relación de CTAB 0,31 alcanzó la mayor conversión de estireno (28%). A pesar de que el CTAB favoreció el aumento en el área superficial, también afectó negativamente la inserción de titanio en la red de silicalita. En consecuencia, la disminución en la actividad catalítica del catalizador sintetizado se atribuyó al incremento en la relación CTAB/(Ti+Si).2023-08-01T00:00:00ZEvaluación y rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del biorreactor liflus gx : rediseño del sistema de control automático de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado liflus gx.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24885
Título: Evaluación y rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del biorreactor liflus gx : rediseño del sistema de control automático de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado liflus gx.
Autor: Espinoza Aguilar, David Alexander
Director: Páez Lara, María Augusta
Resumen: The cooling system of LiFlus GX bioreactor comprises a U-tube with freshwater circulation and a pure proportional temperature controller that incorporates a solenoid valve. Heating is achieved by a metallic jacket, a solid-state relay (SSR) and an automatic ON/OFF control. An empty space between the jacket and the bioreactor tank is identified which becomes the main flaw. This hinders the heat transfer to the culture medium and compromises the integrity of the SSR. In this sense, this work targets the revamping of the automatic temperature control system without the jacket. Then, the mathematical model that describes the current behavior of the bioreactor was formulated and validated through fermentations with Saccharomyces cerevisiae in YPD at 5% glucose. Modifications in the revamping were incorporated into the mathematical model and the predictive results were compared with those obtained from the current behavior. Formulated model successfully describes current behavior with 0.67% and 2.78% deviations for culture medium and heating water temperature, respectively. The implementation of pure proportional controller and solenoid valve provides the decrease of temperature stabilization time (60 minutes), the SSR energy (162 J/min) and total water consumption (120.11 L). However, the original solenoid valve and SSR state oversized.
Descripción: El biorreactor LiFlus GX cuenta con un sistema de enfriamiento conformado por un tubo en U por el que circula agua fresca y un controlador proporcional puro de temperatura que incorpora una válvula solenoide. El calentamiento se logra mediante una chaqueta metálica que incorpora una niquelina y un control automático SI/NO. Entre la chaqueta y el tanque del equipo existe un espacio vacío que resulta la principal falencia ya que dificulta la transferencia de calor hacia el medio de cultivo y compromete la integridad de la niquelina. En este sentido, el presente trabajo propone el rediseño del sistema de control automático de temperatura sin usar la chaqueta y con el tubo en U únicamente. Para esto, se planteó el modelo matemático que describa el comportamiento actual del biorreactor y se validó mediante fermentaciones de Saccharomyces cerevisiae en YPD al 5% de glucosa. Los cambios propuestos del rediseño se incorporaron al modelo matemático y se compararon los resultados predictivos con los obtenidos del comportamiento actual. El modelo describe satisfactoriamente el comportamiento del control actual con desviaciones promedio de 0.67% y 2.78% para la temperatura del medio de cultivo y del agua de calentamiento, respectivamente. La incorporación de un controlador proporcional puro y una válvula solenoide en el rediseño permite la disminución del tiempo de estabilización de temperatura (60 minutos), de la energía entregada por la niquelina (162 J/min) y del consumo total de agua (120.11 L). Sin embargo, la válvula solenoide del control actual y la niquelina mantienen un sobredimensionamiento significativo.2023-09-01T00:00:00ZFortalecimiento de los procesos de elaboración de alcohol etílico de origen agrícola en ASOEMPRAC mediante el análisis de operaciones unitarias y productos de consumo para contribuir en el desarrollo tecnológico del cantón Pangua : Diseño de una planta para rectificación de etanol de origen artesanal para producir etanol de consumo humano en el cantón Pangua.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24861
Título: Fortalecimiento de los procesos de elaboración de alcohol etílico de origen agrícola en ASOEMPRAC mediante el análisis de operaciones unitarias y productos de consumo para contribuir en el desarrollo tecnológico del cantón Pangua : Diseño de una planta para rectificación de etanol de origen artesanal para producir etanol de consumo humano en el cantón Pangua.
Autor: Castañeda Cedeño, Amelia Carolina
Director: Guzmán Beckmann, Liliana
Resumen: The work presented below aimed to design an artisanal alcohol rectification plant to produce human-consumable ethanol in the Pangua canton, on land owned by ASOEMPRAC members, under environmental conditions of 0.86 atm and 25°C. The operational design considered a feed flow rate of 0.18 L/s of a non-ideal binary mixture of artisanal ethanol at 55% v/v, enabling an annual operation of 260 days, for 8 hours per day, ensuring compliance with the NTE INEN 362 regulations established for the quality of cane spirit for human consumption.
After analyzing the different options of unit operations that can be used and their advantages and disadvantages in achieving the process objectives, it was established that the rectification process begins when the stored alcohol is directed to a fractional distillation column with reflux, where the bottoms are heated in a concentric tube reboiler using steam from a water-tube boiler, generating upward vapor. The enriched vapor is cooled in the coil-type condenser, converting it back into liquid, obtaining distillate and reflux. After passing through a coil-type heat exchanger to reduce the temperature, the distillate is stored in a tank. The water used, both in the condenser and in the heat exchanger and boiler, is pretreated with an ion exchange water softener to remove minerals, ensuring optimal equipment performance and final product quality. Mass and energy balances were carried out based on fluid properties obtained at the specified ambient conditions and the energy gain or loss from each unit operation. This allowed for the development of the process block diagram (BPD) and process flow diagram (PFD), to which automatic pressure, flow, and level control systems were added for the proper operation of the equipment. Finally, the equipment for the various unit operations of the rectification process was sized for different operating conditions through engineering calculations that ensured the feasibility and effectiveness of the rectification process.
Descripción: El trabajo que se presenta a continuación tuvo como finalidad diseñar una planta de rectificación de alcohol artesanal para producir etanol de consumo humano en el cantón Pangua, en un predio perteneciente a los socios de ASOEMPRAC con condiciones ambientales de 0.86 atm y 25°C. El diseño operativo contempló un flujo de alimentación de 0.18 L/s de una mezcla binaria no ideal de etanol artesanal al 55% v/v, posibilitando una operación anual de 260 días, durante 8 horas al día, cuyo producto cumpla con la normativa NTE INEN 362 establecida para calidad de aguardiente de caña para el consumo humano.
El proceso de rectificación comprende un tanque de recepción de materia prima, una columna de destilación de platos perforados para incrementar la concentración de alcohol, y un intercambiador de calor en forma de serpentín para condensar el vapor concentrado del etanol, generando reflujo hacia la columna y el destilado. Para minimizar pérdidas por volatilización, el destilado se enfría adicionalmente en otro intercambiador de calor en forma de serpentín. Los fondos de la columna se evaporan en un intercambiador de calor de tubos y coraza, utilizando vapor sobrecalentado obtenido en una caldera acuotubular.
El agua a utilizar en el proceso se analizó en un laboratorio de aguas, y tras una comparación bibliográfica con normativa internacional, se optó por un equipo de ablandamiento de agua de tipo iónico para evitar incrustaciones y corrosión en los equipos. Se efectuaron balances de masa y energía que se plasmaron gráficamente en diagramas de bloques (BPD) y diagramas de flujo (FPD), incorporando sistemas de control automático para supervisar las diversas etapas operativas.2023-09-28T00:00:00ZEstudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva : Estudio preliminar de la influencia de la relación molar de titanio ti/(ti+si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24860
Título: Estudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva : Estudio preliminar de la influencia de la relación molar de titanio ti/(ti+si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
Autor: Toabanda Congacha, Christian David
Director: Manangón Perugachi, Lucía Eliana
Resumen: Titanium silicalites are catalysts commonly used in the selective oxidation of olefins. However, their recyclability is limited by their particle size, so the synthesis of catalysts with a magnetic core surrounded by a titanium silicalite shell is proposed as an alternative to this problem. In this work, cobalt ferrites coated with a dense silica layer and a mesoporous titanium silicalite layer were synthesized, varying the Ti/(Si+Ti) molar ratio from 2.5 to 3. The magnetic core was obtained from the hydrothermal synthesis of cobalt ferrite with iron nitrate and cobalt nitrate precursors at pH 10, using hexadecyltrimethylammonium bromide as nucleation agent. The dense silica layer was obtained from sol-gel synthesis using silicon tetraethoxide, distilled water, ammonium hydroxide and ethanol. The mesoporous titanium silicalite layer was synthesized by hydrothermally assisted sol-gel, employing silicon tetraethoxide, titanium butoxide, distilled water, tetrapropylammonium hydroxide, ethanol and hexadecyltrimethylammonium bromide. Two molar ratios of titanium butoxide were tested to obtain Ti/(Si+Ti) molar ratios of 2.5 and 3. The synthesized catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic absorption (AA), infrared spectroscopy (FTIR), Inductively Coupled Plasma Optical Emission spectroscopy ICP-OES, nitrogen physisorption and scanning electron microscopy (SEM). XRD results confirmed the formation of cobalt ferrite. SEM micrographs showed that the coating of the mesoporous layer was achieved. FTIR confirmed the formation of silica matrix and Si-O-Ti bonds related to the formation of Ti active sites. The specific surface area of both catalysts (FCR-Ti 2.5 and FCR-Ti 3) were 603 m2g-1. The pore size distribution (PSD) of FCR-Ti 2.5 catalyst was <3.5nm, while the PSD of FCR-Ti 3 was 3-4 nm. The total Ti content (ICP-OES) in FCR-Ti 2.5 was 0.78 mmol Ti g-1cat and in FCR-Ti 3 was 0.91 mmol Ti g-1cat. The conversions obtained with FCR-Ti 2.5 and FCR-Ti 3 catalysts were 20% and 18%, respectively. This catalytic activity was attributed to the fact that although the FCR-Ti 3 catalyst presented a higher Ti content, probably not all the Ti was in tetrahedral coordination.
Descripción: Las silicalitas de titanio son catalizadores comúnmente empleados en la oxidación selectiva de olefinas. Sin embargo, su reciclabilidad se ve limitada por su tamaño de partícula por lo que la síntesis de catalizadores con un núcleo magnético rodeado de una coraza de silicalita de titanio se propone como una alternativa a esta problemática. En este trabajo se sintetizaron ferritas de cobalto recubiertas de una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio, variando la relación molar Ti/(Si+Ti) de 2,5 a 3. El núcleo magnético se obtuvo a partir de la síntesis hidrotermal de ferrita de cobalto con precursores de nitrato de hierro y nitrato de cobalto a pH 10, empleando como agente de nucleación bromuro de hexadeciltrimetilamonio. La capa densa de sílice se obtuvo a partir de la síntesis sol-gel empleando tetraetóxido de silicio, agua destilada, hidróxido de amonio y etanol. La capa mesoporosa de silicalita de titanio se sintetizó por via sol-gel asistido por vía hidrotermal, empleando tetraetóxido de silicio, butóxido de titanio, agua destilada, hidróxido de tetrapropilamonio, etanol y bromuro de hexadeciltrimetilamonio. Se probaron dos relaciones molares de butóxido de titanio para obtener las relaciones molares Ti/(Si+Ti) de 2,5 y 3. Los catalizadores sintetizados se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), absorción atómica (AA), espectroscopía infrarroja (FTIR), espectroscopía de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-OES), fisisorción de nitrógeno y microscopía electrónica de barrido (MEB). Los resultados de DRX confirmaron la formación de ferrita de cobalto. Las micrografías por MEB mostraron que se logró el recubrimiento de la capa mesoporosa. FTIR confirmó la formación de la matriz de sílice y de los enlaces Si-O-Ti relacionados a la formación de sitios activos de Ti. El área superficial específica de ambos catalizadores (FCR-Ti 2,5 y FCR-Ti 3) fueron 603 m2g-1. La distribución de tamaño de poro (PSD) del catalizador FCR-Ti 2,5 fue <3,5 nm, mientras que la PSD de FCR-Ti 3 fue 3-4 nm. El contenido total de Ti (ICP-OES) en FCR-Ti 2,5 fue 0,78 mmol Ti g-1cat y en FCR-Ti 3 fue 0,91 mmol Ti g-1cat. Las conversiones obtenidas con los catalizadores FCR-Ti 2,5 y FCR-Ti 3 fueron 20% y 18%, respectivamente. Esta actividad catalítica se atribuyó a que a pesar de que el catalizador FCR-Ti 3 presentó un mayor contenido de Ti, probablemente no todo el Ti se encontraba en coordinación tetraédrica.2023-09-28T00:00:00ZRecuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando solventes eutécticos profundos (DES) : Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando el DES etalina (etilenglicol + cloruro de colina) como agente lixiviante.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24859
Título: Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando solventes eutécticos profundos (DES) : Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando el DES etalina (etilenglicol + cloruro de colina) como agente lixiviante.
Autor: Chusquillo Simancas, Janina Alexandra
Director: Endara Dranichnikova, Diana.
Resumen: Steel dusts are toxic waste from electric arc furnaces due to the presence of lead and cadmium, so their release into the atmosphere is harmful. Currently, they are processed by pyrometallurgical processes with recoveries greater than 90 % in the form of ZnO, while hydrometallurgical recoveries are greater than 75 %; however, most are laboratory-scale. To make the process of zinc recovery by hydrometallurgical route more environmentally friendly, it is proposed to use ethaline (EG:ChCl = 2:1) as a deep eutectic solvent for leaching. The present work seeks to evaluate the influence of temperature and the use of different oxidants in the recovery of zinc, as well as to assess electrodeposition. The highest recovery of zinc from zincite is 35.95 % at 90 °C because viscosity decreases and the interaction between DES and powders increases. The most effective oxidant is iodine with a recovery of 10.88 % due to its high solubility in ethaline. While, leaching kinetics follow the expression 1-(1-x)1/3=kt with an apparent velocity constant of 0.000868 h-1. Finally, from the electrodeposition, the cathode recovered zinc with a concentration of 69.33 % and an overall recovery of 0.039 % which can increase if the temperature and process time are increased.
Descripción: Los polvos de acería son residuos tóxicos de los hornos de arco eléctrico por la presencia de plomo y cadmio por lo que su liberación a la atmósfera es perjudicial. Actualmente los polvos se procesan mediante técnicas pirometalúrgicas con recuperaciones mayores al 90 % en forma de ZnO, mientras que por la vía hidrometalúrgica las recuperaciones son mayores al 75 %; no obstante, la mayoría son a escala laboratorio. Para que el proceso de recuperación de zinc por vía hidrometalúrgica sea más amigable con el ambiente se propone utilizar etalina (EG:ChCl = 2:1) como solvente eutéctico profundo para la lixiviación. El presente trabajo busca evaluar la influencia de la temperatura y el oxidante en la recuperación de zinc, así como valorar la electrodeposición. La recuperación más alta de zinc a partir de zincita es de 35,95 % a 90 °C a causa de que a la viscosidad disminuye y aumenta la interacción entre DES y polvos. El oxidante más efectivo es el yodo con una recuperación de 10,88 % debido a su alta solubilidad en etalina. En tanto que, la cinética de la lixiviación con aire sigue la expresión 1-(1-x)1/3=kt con una constante de velocidad aparente de 0,000868 h-1. Finalmente, en la electrodeposición, el cátodo recuperó zinc con una concentración de 69,33 % y una recuperación global de 0,039 % lo cual puede aumentar si se incrementa la temperatura y tiempo del proceso.2023-09-28T00:00:00ZRecuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando solventes eutécticos profundos (DES) : Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando como agente lixiviante el DES relina (Urea + Cloruro de colina).
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24858
Título: Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando solventes eutécticos profundos (DES) : Recuperación de zinc proveniente de polvos de acería usando como agente lixiviante el DES relina (Urea + Cloruro de colina).
Autor: Sempertegui Espejo, Luisa Andreina
Director: Endara Dranichnikova, Diana
Resumen: Steel mill dusts are hazardous residues generated in steel fusion and refining operations. These residues contain heavy metals such as zinc, lead, and cadmium, with zinc being the predominant component due to its corrosion-resistant properties. Although current methods exist for treating these residues, such as physicochemical, pyrometallurgical, or hydrometallurgical processes, most of them pose environmental challenges and are costly.
With the aim of identifying a more sustainable approach, this study focused on zinc recovery from steel mill dusts using a deep eutectic solvent (DES) known as reline. Unlike conventional acids, reline is non-corrosive and non-toxic. Experiments were conducted at different temperatures (30° C, 60° C, and 90° C) and using various oxidizing agents (iodine, potassium permanganate, and air). Subsequently, zinc recovery of the leaching was achieved through electrodeposition under optimized operational conditions.
The highest recovery achieved was 48.84 % at a temperature of 60°C using iodine as the oxidizing agent. Furthermore, it was observed that leaching efficiency depends on both the type of DES employed and the chemical and mineralogical composition of the steel mill dusts. Therefore, understanding the interaction between the involved compounds is pivotal before conducting any experiments.
During electrodeposition, 3.66 mg of zinc were deposited in the cathode, with a total recovery of 0.19% due to the slow kinetics in DES systems. In summary, this study explored an environmentally friendly approach to treat steel mill dust and achieve efficient zinc recovery.
Descripción: Los polvos de acería son residuos peligrosos que se originan en operaciones siderúrgicas de fusión o en operaciones de afino al acero. Estos contienen metales pesados como zinc, plomo y cadmio, siendo el zinc el principal componente, valioso por sus propiedades anticorrosivas. Si bien en la actualidad existen operaciones fisicoquímicas, pirometalúrgicas o hidrometalúrgicas para el tratamiento de estos residuos, la mayoría tienen inconvenientes ambientales y altos costos.
Con el propósito de encontrar un enfoque más sostenible, este estudio buscó recuperar zinc de los polvos de acería utilizando el solvente eutéctico profundo (DES) relina, que no es corrosivo ni tóxico, a diferencia de los ácidos convencionales. Los ensayos se realizaron a diferentes temperaturas (30º C, 60º C, y 90º C) y utilizando diferentes oxidantes (yodo, permanganato de potasio, aire). Luego, con las mejores variables de operación, se recuperó zinc electrolítico mediante electrodeposición.
La mayor recuperación fue del 48,84 % a una temperatura de 60º C utilizando yodo como agente oxidante. Además, se observó que la eficiencia de la lixiviación depende tanto del DES empleado como de la composición mineralógica y química de los polvos. Por lo tanto, comprender la interacción entre los compuestos involucrados es fundamental antes de cualquier ensayo.
Durante la electrodeposición, se depositaron 3,66 mg de zinc en el cátodo, con una recuperación total del 0,19 % debido a la cinética lenta en sistemas con DES. En resumen, este estudio exploró un enfoque ambientalmente amigable para tratar los polvos de acería y lograr una recuperación eficiente de zinc.2023-09-28T00:00:00ZFortalecimiento de los procesos de elaboración de alcohol etílico de origen agrícola en ASOEMPRAC mediante el análisis de operaciones unitarias y productos de consumo para contribuir en el desarrollo tecnológico del cantón Pangua : Simulación de una columna de destilación para la rectificación de arcohol artesanal de ASOEMPRAC. 60 páginas. Quito : EPN.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24857
Título: Fortalecimiento de los procesos de elaboración de alcohol etílico de origen agrícola en ASOEMPRAC mediante el análisis de operaciones unitarias y productos de consumo para contribuir en el desarrollo tecnológico del cantón Pangua : Simulación de una columna de destilación para la rectificación de arcohol artesanal de ASOEMPRAC. 60 páginas. Quito : EPN.
Autor: López Espinoza, Shiry Israel
Director: Guzmán Beckmann, Liliana
Resumen: This study is the simulation of a distillation column to rectify artisanal alcohol using Aspen Hysys software. The main goal is to size and optimize this equipment to purify ethanol through the rigorous application of thermodynamic and phase equilibrium models. Initially, Aspen Hysys computational tools were used to determine the thermodynamic method which best represents the liquid-vapor equilibrium of the ethanol-water system under a wide range of operating conditions. The correct selection of the thermodynamic method this allows to obtain better data in the results in the simulation.
Next, the shortcut model of the distillation column was parameterized by defining feed conditions, composition, and basic equipment specifications. The shortcut approach allows estimate of the preliminary column characteristics. These estimates were then refined through rigorous steady-state simulations of the detailed column model. This approach made possible to determine the optimum column design, including number of theoretical stages, feed tray location, operating conditions, and mechanical specifications. Finally, the distilled product from the rectification tower was compared with the quality requirements of the Ecuadorian technical standards for alcoholic beverages, the simulations showed that it is possible to reach the concentrations indicated by the quality standards for alcoholic beverages by applying the distillation process.
Descripción: En el presente Trabajo de Integración Curricular se realiza la Simulación de una Columna de Destilación para la rectificación de alcohol artesanal de ASOEMPRAC. El objetivo principal es el dimensionamiento y optimización de un equipo que se utilizará para purificar etanol de una mezcla multicomponente de etanol artesanal a través del uso del entorno de simulación Aspen Hysys. Para cumplir con el objetivo planteado, inicialmente se determina, el método termodinámico que mejor se ajuste a los datos experimentales de las curvas de equilibrio a distintas presiones atmosféricas predefinidas, para que, en conjunto con una selección adecuada de un conjunto de variables de la mezcla inicial, se obtenga un modelo que permita optimizar los resultados del proceso de simulación.
Posteriormente, se procede con la parametrización del entorno de simulación en Aspen Hysys, iniciando con el método corto (shortcut) definiendo condiciones y composición de la alimentación, además de los parámetros de operación del equipo, este proceso permite la obtención de estimaciones iniciales para la columna de destilación. Para la obtención de resultados más exactos se emplea el método riguroso de la columna de destilación, con lo cual se define el diseño final del equipo, para este método, se emplea los resultados que se obtuvieron de forma previa en el método corto. Finalmente, se obtendrán las condiciones óptimas de la operación de la columna de destilación, considerando el cumplimiento de las normas de calidad para bebidas alcohólicas NTE INEN 362 y NTE INEN 18372023-09-28T00:00:00ZEstudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva : Estudio preliminar de la influencia de la relación molar de hidróxido de tetrapropilamonio (TPAOH) TPAOH/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24853
Título: Estudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa mesoporosa de silicalita de titanio con potencial aplicación para reacciones de oxidación selectiva : Estudio preliminar de la influencia de la relación molar de hidróxido de tetrapropilamonio (TPAOH) TPAOH/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio.
Autor: Angamarca Ipiales, Angela Natalia
Director: Manangón Perugachi, Lucía Eliana.
Resumen: The present work studies the influence of the molar ratio of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) TPAOH/(Ti+Si) on the synthesis of cobalt ferrites (CoFe2O4) covered by a dense layer of silica and a mesoporous layer of titanium silicalite with application in selective oxidation reactions. Titanium silicalites are heterogeneous catalysts difficult to recover due to their particle size. For this reason, the synthesis of catalysts consisting of a magnetic core covered by a mesoporous layer with titanium active sites in which the olefin oxidation occurs is proposed in this work. The cobalt ferrite was synthesized by the hydrothermal method. The coating was carried out by sol-gel, where tetraethoxysilane (TEOS) and titanium butoxide (TBOT) were used as Si and Ti precursors, in addition to TPAOH (structure directing agent), and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB, surfactant). Two catalysts FCR_TPAOH_0,48 and FCR_TPAOH_0,73 were obtained. X-Ray Diffraction analysis determined the presence of CoFe2O4. Scanning Electron Microscopy confirmed the presence of the mesoporous layer. Nitrogen Physisorption analysis determined specific surface areas of 411 m2g-1 and 399 m2g-1. The Ti content determined by ICP-OES analysis was 38.60 mg Ti g-1catalyst and 41.20 mg Ti g-1catalyst, respectively. FTIR confirmed the presence of the Si-O-Ti band in both samples, but FCR_TPAOH_0,48 displayed the highest intensity. Finally, the conversion reached was 20 % with FCR_TPAOH_0,48 and 14 % with FCR_TPAOH_0,73. An excess of TPAOH was not beneficial for the catalytic performance of the samples.
Descripción: En el presente trabajo se estudia la influencia de la relación molar de hidróxido de tetrapropilamonio (TPAOH) TPAOH/(Ti+Si) en la síntesis de ferritas de cobalto (CoFe2O4) cubiertas por una capa densa de sílice y una capa mesoporosa de silicalita de titanio. Las silicalitas de titanio son catalizadores heterogéneos de difícil recuperación, por lo que se propone la síntesis de catalizadores constituidos de un corazón magnético cubierto por una capa mesoporosa con sitios activos de titanio donde se lleva a cabo la reacción como la epoxidación de olefinas. La ferrita de cobalto se sintetizó por el método hidrotermal, posteriormente se realizó el recubrimiento por vía aerosol sol-gel, donde se emplearon tetraetoxisilano (TEOS) y butóxido de titanio (TBOT) como precursores de Si y Ti, además de TPAOH como agente director de estructura y cetiltrimetilamonio (CTAB) como surfactante. Se sintetizaron dos catalizadores FCR_TPAOH_0,48 y FCR_TPAOH_0,73. El análisis por Difracción de Rayos X determinó la presencia CoFe2O4 y la Microscopía Electrónica de Barrido confirmó la presencia de la capa mesoporosa. El análisis por Fisisorción de Nitrógeno determinó una superficie específica de 411 m2g-1 y 399 m2g-1 para FCR_TPAOH_0,48 y FCR_TPAOH_0,73, respectivamente. El contenido de titanio total (ICP-OES) fue 38,6 mg Ti g-1catalizador y 41,2 mg Ti g-1catalizador, respectivamente. Mediante el análisis FTIR se identificó la banda Si-O-Ti en las dos muestras, pero se detectó la mayor intensidad en FCR_TPAOH_0,48. Finalmente, las conversiones de estireno fueron de 20 % y 14 % para los catalizadores FCR_TPAOH_0,48 y FCR_TPAOH_0,73. Un exceso de TPAOH no fue beneficioso para el desempeño de los catalizadores sintetizados.2023-09-27T00:00:00ZSimulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase : Simulación de un intercambiador de calor de tubos y coraza para el almacenamiento de energía térmica de alta temperatura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24852
Título: Simulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase : Simulación de un intercambiador de calor de tubos y coraza para el almacenamiento de energía térmica de alta temperatura.
Autor: Zapata Yanez, María Salomé
Director: Riofrío Almeida, María Cristina
Resumen: Simulation has become a fundamental technique to reproduce and analyze behaviors without the need to bring them to reality. This is very useful in the engineering field. In the present work, the simulation of a shell and tube heat exchanger with potassium carbonate as phase change material (PCM) to store thermal energy from combustion gases (charge) with the objective of preheating air for the combustion process (discharge) was carried out, for which a computational fluid dynamics program was used, where ANSYS Fluent was selected as the simulation program through literature review and tests of use. Subsequently, the geometry of the heat exchanger was built based on the sizing performed in the curricular integration work presented by Quishpe (2022), the computational meshing was performed, the initial and boundary conditions were configured, and finally the simulation was started in the same program. The geometry of a shell and tube heat exchanger consisting of 24 tubes, 8 baffles and two passes through the shell was made, and an unstructured mesh consisting of 279233 nodes and a quality of 0.82 was obtained. With what was obtained in the unloading process a preheated air at 1203.2 K with a 75% phase change of solidification in 8 h. It was also determined that if the mass flow of the air is increased to triple the original value, a phase change of 88% of the PCM is obtained. For the loading process, a 99.7% melting phase change was obtained in 16 h, with a power yield of 35.80 kW. It was also determined that for the charging process the heat exchange time could be reduced to 12 h without significantly affecting the phase change. Both processes obtained residual values that make the simulation reliable. Experimental tests are recommended to verify the results.
Descripción: La simulación se ha convertido en una técnica fundamental para reproducir y analizar comportamientos sin necesidad de llevarlos a la realidad. Esto resulta muy útil dentro del campo de la ingeniería. En el presente trabajo se realizó la simulación de un intercambiador de calor de tubos y coraza con carbonato de potasio como material de cambio de fase (PCM) para almacenar energía térmica producto de gases de combustión (carga) con el objetivo de precalentar aire para el proceso de combustión (descarga), para lo cual se utilizó un programa de dinámica de fluidos computacional, en donde mediante revisión bibliográfica y pruebas de uso se seleccionó ANSYS Fluent como programa de simulación. Posteriormente, se construyó la geometría del intercambiador de calor la cual se basó en el dimensionamiento realizado en el trabajo de integración curricular presentado por Quishpe (2022), se realizó el mallado computacional, se configuraron las condiciones iniciales y de borde, finalmente se inició la simulación en el mismo programa. Se realizó la geometría de un intercambiador de calor de tubos y coraza que consta de 24 tubos, 8 deflectores y dos pasos por la coraza, así también se obtuvo una malla no estructurada que consta de 279233 nodos y una calidad de 0,82. Con lo que se obtuvo en el proceso de descarga un aire precalentado a 1203,2 K con un 75% de cambio de fase de solidificación en 8 h así también se determinó que si el flujo másico del aire se incrementa al triple del valor original, se obtiene un cambio de fase del PCM del 88%. Para el proceso de carga se obtuvo en 16 h un 99,7% de cambio de fase de fusión, con una potencia cedida de 35,80 kW. Se determinó así también que para el proceso de carga se podría reducir el tiempo de intercambio de calor a 12 h sin afectar de manera significativa el cambio de fase. Ambos procesos obtuvieron valores residuales que hacen de la simulación confiable. Se recomienda realizar pruebas experimentales para realizar la comprobación de resultados.2023-09-27T00:00:00ZEvaluación de la concentración de material radiactivo disperso en la atmósfera a través de la ecuación de difusión : Solución de la ecuación de advección para la liberación instantánea de contaminantes.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24851
Título: Evaluación de la concentración de material radiactivo disperso en la atmósfera a través de la ecuación de difusión : Solución de la ecuación de advección para la liberación instantánea de contaminantes.
Autor: Castro Torres, Carlos Paolo
Director: Santos Torres, Roque Antonio
Resumen: The study of toxic gas dispersion is a crucial topic due to its potentially dangerous impacts on human health and the environment. To understand how these gases disperse in the environment, various mathematical models have been developed, including the advection-diffusion equation. Simulation of these models is essential to predict air pollutant levels and make informed decisions. This study proposes the implementation of some codes in MATLAB to estimate the concentration of radioactive materials released in the form of a puff, using analytical and numerical solutions of the advection-diffusion equation in three and one dimension, respectively. To do this, three different analytical equations were used that modeled different release scenarios, where system parameters such as material release rate, wind speed, diffusion coefficient, chimney height, among others, were described. While the finite difference method and the Euler method were used to solve the advection-diffusion equation numerically. In addition, a graphical interface was developed in App Designer to facilitate manipulation by users and improve the interpretation of the results. The latter revealed that the wind speed and the diffusion coefficient influence the dispersion of the contaminant, an increase in these values results in a more accelerated dispersion of the contaminant throughout the domain, which in turn causes a more rapid reduction of the concentration on specific points.
Descripción: El estudio de la dispersión de gases tóxicos es un tema crucial debido a sus impactos potencialmente peligrosos en la salud humana y el medio ambiente. Para comprender cómo estos gases se dispersan en el entorno se han desarrollado diversos modelos matemáticos, incluyendo la ecuación de advección-difusión. La simulación de estos modelos es esencial para predecir niveles de contaminantes en el aire y tomar decisiones bien fundamentadas. En este estudio se propone la implementación de algunos códigos en MATLAB para estimar la concentración de materiales radioactivos liberados en forma de borla, usando soluciones analíticas y numéricas de la ecuación de advección-difusión en tres y una dimensión, respectivamente. Para ello, se utilizaron tres ecuaciones analíticas distintas que modelaban escenarios de liberación diferentes, donde se describieron parámetros del sistema como la tasa de liberación de material, la velocidad del viento, el coeficiente de difusión, la altura de la chimenea, entre otros. Mientras que se utilizó el método de diferencias finitas y el método de Euler para resolver la ecuación de advección-difusión de manera numérica. Además, se desarrolló una interfaz gráfica en App Designer para facilitar la manipulación por parte de los usuarios y mejorar la interpretación de los resultados. Estos últimos revelaron que la velocidad del viento y el coeficiente de difusión influyen en la dispersión del contaminante, un aumento en estos valores resulta en una dispersión más acelerada del contaminante en todo el dominio, lo que a su vez provoca una reducción más rápida de la concentración en puntos particulares.2023-09-26T00:00:00ZSíntesis y caracterización de microesferas poliméricas : Efecto del tipo y cantidad de iniciador en la obtención de microesferas de poliestireno por polimerización.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23773
Título: Síntesis y caracterización de microesferas poliméricas : Efecto del tipo y cantidad de iniciador en la obtención de microesferas de poliestireno por polimerización.
Autor: Rocha Chávez, Pedro Dennis
Resumen: Polystyrene is one of the main polymers used in the industry, so its synthesis is of high importance, there are multiple ways of obtaining where suspension polymerization is the easiest and cheapest to perform. The present curricular integration work aimed to determine the initiator effect on system performance, morphology, size and size distribution of polystyrene microspheres by suspended polymerization. With the determined reaction conditions, initiator concentration analysis was performed for Benzoyl Peroxide (PB) and Azobisisobutyrionitrile (AIBN). It was determined that the reaction performance is directly proportional to the initiator concentration and the AIBN had higher yield than PB because the reaction temperature was approximately 80°C and the thermal decomposition of the AIBN is close to that temperature. The granulometric analysis determined that the mesh with the highest microsphere retention was 600μm. Uniformity in the dispersion of microsphere sizes was increased for a higher initiator concentration by the Trommsdorff effect and the high level of nucleation at the start of the reaction. The polystyrene obtained is shaped like spheres, its only variation is the presence of pores, which occurs with the increase in initiator concentration.
Descripción: El poliestireno es uno de los principales polímeros empleados en la industria, por lo que su síntesis es de alta importancia, existen múltiples formas de obtención donde la polimerización por suspensión es el más fácil y barato de efectuar. El presente trabajo de integración curricular tuvo como objetivo determinar el efecto de iniciador en el rendimiento del sistema, morfología, tamaño y distribución de tamaño de microesferas de poliestireno por polimerización en suspensión. Con las condiciones de reacción determinadas se realizó análisis de concentración de iniciador para Peróxido de Benzoilo (PB) y Azobisisobutironitrilo (AIBN). Se determinó que el rendimiento de reacción es directamente proporcional a la concentración de iniciador y el AIBN tuvo mayor rendimiento que PB debido a que la temperatura de reacción fue aproximadamente 80°C y la descomposición térmica del AIBN es cercano a esa temperatura. El análisis granulométrico determinó que la malla con mayor retención de microesfera fue de 600μm. La uniformidad en la dispersión de tamaños de microesferas aumentó para una mayor concentración de iniciador por el efecto Trommsdorff y el alto nivel de nucleación al inicio de la reacción. El poliestireno obtenido tiene forma de esferas, su única variación es la presencia de poros, el cual se presenta con el aumento de concentración de iniciador.2023-04-01T00:00:00ZSimulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase: simulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica a baja temperatura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23772
Título: Simulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase: simulación de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica a baja temperatura.
Autor: Quinatoa Jami, Néstor Armando
Resumen: Thermal energy storage is one of the methods used to get the most out of an energy source, with the aim of reducing energy costs and reducing the carbon footprint. The means to store thermal energy are latent heat and sensible heat, in the case of latent heat a phase change material known as PCM is required, these compounds absorb and release large amounts of energy during its phase change. One of the equipment used for energy storage and transfer are heat exchangers due to their versatility. Based on this context, this work aims to perform a CFD simulation of a shell and tube heat exchanger that uses isopropyl palmetto as PCM inside the pipes and air as heating and cooling fluid. For generate the simulation, in the first instance, a bibliographic review of the different commercial software that allows CFD simulations was carried out, later the ANSYS FLUENT program was chosen to carry out the geometry of the shell and tube heat exchanger based on the established dimensions. In the curricular integration work carried out by Ortiz in 2022, the simulation of the PCM loading and unloading process was executed in this software. The PCM loading and unloading times were established, which are: 7700 seconds and 22000 seconds, respectively, the fluid pressure drops within the equipment, the air outlet temperatures during the charging process were also obtained from the simulation. and discharge, which are: 291.5 K and 281.5 K, respectively, and the total energy transferred from the PCM to the air and vice versa was determined, these energies are equal to 44012.5 kJ and 24787.84 kJ, respectively.
Descripción: El almacenamiento de energía térmica es uno de los métodos utilizados para obtener el máximo rendimiento de una fuente de energía, con el objetivo de reducir los costos energéticos y reducir la huella de carbono. Los medios para almacenar energía térmica son: el calor latente y el calor sensible, para el caso del calor latente se requiere de un material de cambio de fase conocido como PCM por sus siglas en inglés, estos compuestos absorben y liberan grandes cantidades de energía durante su cambio de fase. Uno los equipos utilizados para el almacenamiento y transferencia de energía son los intercambiadores de calor por su versatilidad. En base a esté contexto este trabajo tiene como objetivo realizar una simulación CFD de un intercambiador de calor tubos y coraza que utiliza isopropil palmito como PCM en el interior de las tuberías y aire como fluido de calentamiento y enfriamiento. Para generar la simulación, en primera instancia, se realizó una revisión bibliográfica de los diferentes softwares comerciales que permiten realizar simulaciones CFD, posteriormente se eligió el programa ANSYS FLUENT para realizar la geometría del intercambiador de calor de tubos y coraza con base a las dimensiones establecidas en el trabajo de integración curricular realizado por Ortiz en 2022, en este software se ejecutó la simulación del proceso de carga y descarga del PCM. Se establecieron los tiempos de carga y descarga del PCM, los cuales son: 7700 segundos y 22000 segundos, respectivamente, también se obtuvo de la simulación la caída de presión del fluido dentro del equipo, las temperaturas de salida del aire durante el proceso de carga y descarga, las cuales son: 291,5 K y 281,5 K, respectivamente y se determinó la energía total transferida del PCM al aire y viceversa, estas energías son iguales a 44012,5 kJ y 24787,84 kJ, respectivamente.2023-03-01T00:00:00ZEvaluación y rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del BIORREACTOR LiFlus GX : evaluación del desempeño del sistema de acondicionamiento de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23770
Título: Evaluación y rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del BIORREACTOR LiFlus GX : evaluación del desempeño del sistema de acondicionamiento de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX.
Autor: Panchi Puruncajas, Stephanie Gabriela
Resumen: The LiFlus GX stirred tank bioreactor located in the Bioprocess Laboratory has an inefficient temperature conditioning system, which prevents a microorganism from reaching its optimum growth temperature during the adaptation phase. In this work, the performance of the temperature conditioning system in the bioreactor is evaluated through mathematical modeling with the incorporation of heating water and a neoprene ring as insulation in the jacket.
The dimensions of the equipment were measured to establish operating parameters such as heat transfer area, work volume and stirring power. The behavior of nickeline as an actuator of the conditioning system was analyzed to establish its operational capacity. The mathematical model was formulated in the context of an aerobic fermentative process and validated through experimental tests with Saccharomyces cerevisiae brand DistilaMax® in a YPD medium at 5% glucose.
It was determined that without heating fluid, the space between the jacket and the glass container is an air reservoir that acts as a thermal insulator and exposes the resistance to overheating. The heating water allows the development of fermentations at optimum temperature with a duration of 450 min without interruptions and with operative nickeline with 0.21% of its capacity. The adaptation phase of the Saccharomyces cerevisiae yeast, where the effect of temperature is marked, is more closely described by the Hills and Wright model, with a deviation of only 4.25 % when neoprene packing was not used, and the 4.60% when it was used. In addition, the use of neoprene packing minimizes heat losses, and consequently reduces the lag phase time by 30 min.
Descripción: El biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX ubicado en el Laboratorio de Bioprocesos posee un sistema de acondicionamiento de temperatura ineficiente, lo que evita que durante la fase de adaptación un microorganismo alcance su temperatura óptima de crecimiento. En este trabajo se evalúa el desempeño del sistema de acondicionamiento de temperatura en el biorreactor mediante modelado matemático con la incorporación de agua de calentamiento y un aro de neopreno como aislante en la chaqueta.
Se midieron las dimensiones del equipo para establecer parámetros de operación como área de transferencia de calor, volumen de trabajo y potencia de agitación. Se analizó el comportamiento de la niquelina como actuador del sistema de acondicionamiento para establecer su capacidad operativa. El modelo matemático se formuló en el contexto de un proceso fermentativo aerobio y se validó mediante pruebas experimentales con Saccharomyces cerevisiae marca DistilaMax® en un medio de YPD al 5 % de glucosa.
Se determinó que sin fluido de calentamiento el espacio entre la chaqueta y el recipiente de vidrio es un reservorio de aire que actúa como aislante térmico y expone a la resistencia a sobrecalentamiento. El agua de calentamiento permite el desarrollo de fermentaciones a temperatura óptima con duración de 450 min sin interrupciones y con la niquelina operativa con 0,21 % de su capacidad. La fase de adaptación de la levadura Saccharomyces cerevisiae, donde el efecto de la temperatura es marcado, se describe con mayor aproximación mediante el modelo de Hills y Wright, con una desviación de apenas 4,25 % cuando no se utilizó empaque de neopreno y del 4,60 % cuando sí se lo utilizó. Además, el uso del empaque de neopreno minimiza las pérdidas de calor, y en consecuencia reduce el tiempo de la fase de latencia en 30 min.2023-04-01T00:00:00ZSimulación de un intercambiador de calor para el almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase: simulación de un intercambiador de calor para el almacenamiento de energía térmica a media temperatura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23769
Título: Simulación de un intercambiador de calor para el almacenamiento de energía térmica mediante el uso de materiales de cambio de fase: simulación de un intercambiador de calor para el almacenamiento de energía térmica a media temperatura.
Autor: Costales Espinosa, Jenny Dámaris.
Resumen: Solar energy is one of the most widely used energy alternatives, but there are problems for its use such as the intermittency between its periods of availability. which is why energy storage is a key factor for its application. There are three types of thermal energy storage: sensible heat, thermochemical or latent heat, in which the material changes phase. Phase change systems can be studied with computational fluid dynamics (CFD) that uses numerical methods to solve these problems. There are several CFD simulation programs, some examples are Ansys and COMSOL with friendly graphical interfaces and free student versions and OpenFoam with a free version, but without a graphical interface. 5 preliminary tests were carried out in COMSOL on the transfer of heat in solids and fluids; and 5 preliminary tests in Ansys. The complete initial exchanger geometries were done first in SolidWorks and then in Inventor; however, the final geometry was generated and simulated in the Ansys program. The phase change could not be simulated in COMSOL, which is why it was decided to change the program to Ansys where all the preliminary tests were successful. The final heat exchanger simulation lasted 4 hours and a water outlet temperature of 314 K and a final liquid fraction of the phase change material of 0.0586 were obtained. Convergence of energy, velocity, and continuity curves is achieved after 2400 seconds with a residual value of 1x10-3 or less.
Descripción: La energía solar es una de las alternativas energéticas más empleadas, sin embargo, el problema de su implementación es la intermitencia entre sus períodos de disponibilidad. Por lo que el almacenamiento de energía es un aspecto clave para su aplicación. Existen tres principales tipos de almacenamiento de energía térmica: por calor sensible, termoquímico o por calor latente, este último involucra el cambio de fase del material. Los sistemas con cambio de fase se pueden estudiar con la dinámica de fluidos computacional (CFD) que emplea métodos numéricos para la resolución de estos problemas. Los programas para realizar simulaciones CFD son Ansys y COMSOL con interfaces gráficas amigables y versiones estudiantiles gratis y OpenFoam con versión gratuita, pero sin interfaz gráfica. Se realizaron 5 pruebas preliminares en COMSOL analizando la transferencia de calor en sólidos y fluidos; y 5 pruebas preliminares en Ansys. Las geometrías se realizaron primero en SolidWorks y en Inventor; sin embargo, la geometría definitiva se generó y se simuló en el programa Ansys. El cambio de fase no fue posible simular en COMSOL razón por la cual se decidió cambiar de programa a Ansys donde todas las pruebas preliminares resultaron exitosas. La simulación del intercambiador de calor definitivo duró 4 horas y se obtuvo una temperatura de salida del agua de 314 K y una fracción líquida final del material de cambio de fase de 0,0586. Las curvas de energía, velocidad y continuidad llegan a converger después de 2400 segundos con un valor de residuales de 1x10-3 o inferiores.2023-03-01T00:00:00ZEvaluación de la concentración de material radiactivo disperso en la atmósfera a través de la ecuación de difusión: solución de la ecuación de advección para liberación continua de contaminantes.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23767
Título: Evaluación de la concentración de material radiactivo disperso en la atmósfera a través de la ecuación de difusión: solución de la ecuación de advección para liberación continua de contaminantes.
Autor: Guzmán Pérez, Daniela Stephanie
Resumen: La contaminación por radiación ocurre cuando sustancias radioactivas se depositan en un objeto o persona en diferentes medios tales como: agua, aire o suelo. Las consecuencias de este tipo de contaminación engloban el desarrollo de enfermedades, la infertilidad del suelo y el daño celular. Por ello, como una medida de protección y seguridad radiológica; este estudio tuvo como objetivo implementar un código en la plataforma de programación MATLAB que posibilite la determinación de las soluciones analíticas y numéricas relacionados a la ecuación de advección del material radiactivo de forma continua por medio de una interfaz gráfica. Para ello, se tomaron dos escenarios de bibliografía para analizar la dispersión de contaminantes radioactivos en el espacio para la solución analítica. Mientras que para la solución numérica se implementó dos métodos de resolución: por derivadas parciales (función integrada de MATLAB-“pdepe”) y por diferencias finitas y Euler. Para ambas soluciones se integró una interfaz gráfica que interactúa con el usuario donde se ingresa información de entrada tal como: cantidad de material radiactivo, velocidad del viento, tiempo, condiciones de ambiente, entre otros. De la solución analítica se observó que, al aumentar la altura de la chimenea, la concentración de los contaminantes radioactivos disminuye. Mientras que la disminución de la radiación solar afectó en el aumento de la concentración del material radioactivo al nivel del suelo. Por otro lado, en la solución numérica la concentración del material radioactivo disminuyó a medida que la distancia y el tiempo aumentaron.
Descripción: La contaminación por radiación ocurre cuando sustancias radioactivas se depositan en un objeto o persona en diferentes medios tales como: agua, aire o suelo. Las consecuencias de este tipo de contaminación engloban el desarrollo de enfermedades, la infertilidad del suelo y el daño celular. Por ello, como una medida de protección y seguridad radiológica; este estudio tuvo como objetivo implementar un código en la plataforma de programación MATLAB que posibilite la determinación de las soluciones analíticas y numéricas relacionados a la ecuación de advección del material radiactivo de forma continua por medio de una interfaz gráfica. Para ello, se tomaron dos escenarios de bibliografía para analizar la dispersión de contaminantes radioactivos en el espacio para la solución analítica. Mientras que para la solución numérica se implementó dos métodos de resolución: por derivadas parciales (función integrada de MATLAB-“pdepe”) y por diferencias finitas y Euler. Para ambas soluciones se integró una interfaz gráfica que interactúa con el usuario donde se ingresa información de entrada tal como: cantidad de material radiactivo, velocidad del viento, tiempo, condiciones de ambiente, entre otros. De la solución analítica se observó que, al aumentar la altura de la chimenea, la concentración de los contaminantes radioactivos disminuye. Mientras que la disminución de la radiación solar afectó en el aumento de la concentración del material radioactivo al nivel del suelo. Por otro lado, en la solución numérica la concentración del material radioactivo disminuyó a medida que la distancia y el tiempo aumentaron.2023-03-01T00:00:00ZDesarrollo de software académico para simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : Desarrollo de un software para la simulación de un sistema de trituración y clasificación en una trituradora de cono.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23762
Título: Desarrollo de software académico para simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : Desarrollo de un software para la simulación de un sistema de trituración y clasificación en una trituradora de cono.
Autor: Cadena Encalada, Salma Fabiana
Resumen: Comminution covers the various processes that can be applied to an ore to reduce its particle size and, thus, convert it into a more usable product and/or prepare it for subsequent processes that allow the liberation of a given element. Cone crushers are usually used in the secondary and tertiary crushing stages with hard and abrasive materials and have a reduction ratio in the range of 3:1 to 6:1. The objective of the present work was to develop a software for the simulation of a crushing and classification system in a cone crusher, which allows knowing the particle size distribution of the product from feed data and operational parameters. For this purpose, a model was defined which describes the comminution process as a repetitive cycle of classification and breakage. The particle size distribution of the product was determined from operational parameters of the equipment such as the discharge opening in the closed position of the crusher or Close Side Setting (CSS) and the inlet material flow (TPH), as well as the feed particle size. The model was validated by comparing the results obtained with existing data in the literature, from which mean deviation values of 1.24% and 2.06% were obtained for the first two scenarios analyzed. Finally, a graphical interface was developed with MATLAB App Designer, which allowed obtaining and visualizing the particle size distribution of the product for typical comminution systems or by entering the operating parameters.
Descripción: La conminución abarca los diferentes procesos que pueden ser aplicados en un mineral con el fin de reducir su tamaño de partícula, y, así, convertirlo en un producto más aprovechable y/o prepararlo para procesos posteriores que permitan la liberación de un elemento determinado. Las trituradoras de cono suelen emplearse en las fases de trituración secundaria y terciaria con materiales duros y abrasivos, y presentan una razón de reducción en el rango de 3:1 a 6:1. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un software para la simulación de un sistema de trituración y clasificación en una trituradora de cono, que permita conocer la distribución del tamaño de partícula del producto a partir de datos de la alimentación y parámetros operacionales. Para ello, se definió un modelo el cual describe al proceso de conminución como un ciclo repetitivo de clasificación y ruptura. Se determinó la distribución del tamaño de partícula del producto a partir de parámetros operacionales del equipo como la abertura de descarga en posición cerrada de la trituradora o Close Side Setting (CSS) y el flujo de material de ingreso (TPH), así como la granulometría de la alimentación. Se validó el modelo planteado mediante la compración de los resultados obtenidos con datos existentes en bibliografía, a partir de lo cual se obtuvieron valores de desviación media de 1,24% y 2,06% para los dos primeros escenarios analizados. Finalmente, se desarrolló una interfaz fráfica con MATLAB App Designer, la cual permitió obtener y visualizar la distribución del tamaño de partícula del proudcto para sistemas de conminución típicos o mediante el ingreso manual de los parámetros de operación.2023-01-01T00:00:00ZRediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del biorreactor LiFlus GX : evaluación del funcionamiento del control automático si/no de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23761
Título: Rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento del biorreactor LiFlus GX : evaluación del funcionamiento del control automático si/no de temperatura del biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX.
Autor: Portilla Vaca, Christian Fabricio
Resumen: The STR bioreactor located in Bioprocess Laboratory at EPN has 2,5 litters capacity. It consists of glass container and stainless-steel head to assembly pH, dissolved oxygen, and temperature sensors. Mixing is achieved through a triple agitation system and air is supplied through a ring-type sparger. In accordance with the manufacturer, temperature can be regulated from 8 °C to 80 °C by means of an ON/OFF controller, but it has failed repeatedly. This work evaluates the performance of the LiFlus GX temperature control through mathematical modelling of the culture medium, cooling water and free jacket space dynamic response. It is proposed to fill free jacket space with heating water and cover it with a neoprene ring seal. The model was validated in the context of aerobic fermentations with Saccharomyces cerevisiae commercial brand at 30 °C, and it was solved in MatLab R2022a software.
The intended modifications to the original bioreactor configuration allow satisfactory fermentation performance over 450 minutes under the safe response of the nickeline relay. Outcomes related to biomass profiles exhibited whole microbial growth phases. Finally, the agreeable approximation of the model with 20 % maximum deviation enables to determine that nickeline operates at 21 % of its full capacity.
Descripción: El biorreactor tipo tanque agitado LiFlus GX de 2,5 litros, ubicado en el Laboratorio de Bioprocesos de la EPN, se compone de un recipiente de vidrio y un cabezal de acero inoxidable con puertos para la incorporación de sensores de pH, oxígeno disuelto y temperatura. La agitación se logra mediante un sistema triple y el suministro de aire a través de un aspersor tipo anillo con orificios. De acuerdo con el manual del fabricante, la temperatura se puede regular entre 8 °C y 80 °C mediante un controlador SI/NO, pero ha presentado repetidas fallas durante su operación. Este trabajo pretende evaluar el funcionamiento del control automático de temperatura del biorreactor LiFlus GX mediante modelado matemático del comportamiento dinámico del medio de cultivo, agua de enfriamiento y espacio libre en la chaqueta donde se propone utilizar agua de calentamiento y un sello con empaque de neopreno. El modelo se validó en el contexto de fermentaciones aerobias con Saccharomyces cerevisiae marca comercial a 30 °C y se resolvió con el soporte del software MatLab R2022a.
Las modificaciones propuestas a la configuración del original del biorreactor permiten realizar fermentaciones durante 450 minutos interrumpidamente con perfiles de biomasa que exhiben todas las fases de crecimiento microbiano, además del comportamiento seguro del relé de la niquelina. Finalmente, con la aproximación satisfactoria del modelo al tener una desviación máxima de 20 %, se determinó que la niquelina entrega tan solo el 21 % de su capacidad máxima.2023-01-01T00:00:00ZDesarrollo de software académico para la simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : Desarrollo de un software académico para la simulación de un sistema de molienda.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23759
Título: Desarrollo de software académico para la simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : Desarrollo de un software académico para la simulación de un sistema de molienda.
Autor: Vásquez Lincango, Jorge Daniel
Resumen: Ball mill is an equipment for size reduction of minerals from millimeters to microns. Grinding follows a fracture kinetics where minerals are broken by impact fracture or abrasion fracture. The general grinding model is a differential equation that expresses how a fraction of the mother particles disappear by breaking and new daughter particles are created from larger sizes. The breaking of the particles continues until the breaking energy has been completely dissipated. To know how the particles break inside the mill the selection and fracture parameters must be estimated. The objective is the development of software for the simulation of a ball mill system. An application was created in AppDesigner of the Matlab program where sections were designed for the alpha and beta constants of the selection and fracture function, the granulometric analysis, the specific energy consumption and the results. The program expresses the results by means of a graph of the accumulated past vs opening, for example, data of a copper ore was introduced, and the program determined that the curve of simulated accumulated past has a similar trend to experimental accumulated past which is reflected in an coefficient of determination of 0.989. Therefore, ball mill simulator fulfil the expected scope because it allows validating the parameters of the selection and fracture function based on the differential equation of the grinding model.
Descripción: El molino de bolas es un equipo de reducción de tamaño de minerales desde milímetros hasta micras. La molienda sigue una cinética de fractura donde los minerales se rompen por fractura de impacto o abrasión. El modelo general de molienda es una ecuación diferencial que expresa como una fracción de las partículas madres desaparecen por la ruptura y se crean nuevas partículas hijas provenientes de tamaños superiores. El rompimiento de las partículas continúa hasta que la energía de ruptura se haya disipado por completo. Para conocer como se rompen las partículas dentro del molino se deben estimar los parámetros de selección y fractura. El objetivo del trabajo es el desarrollo de un software para la simulación de un sistema de molino de bolas. Se creó una aplicación en AppDesigner del programa Matlab donde se diseñaron secciones para las constantes alfa y beta de la función selección y fractura, el análisis granulométrico, el consumo especifico de energía y los resultados. El programa expresa los resultados mediante una gráfica del pasado acumulado vs abertura, como por ejemplo, se ingresaron los datos de un mineral cuprífero y el programa determinó que la curva del pasado acumulado simulado tiene una tendencia similar al pasado acumulado experimental lo que se refleja en un coefiente de determinación de 0.989. Por lo tanto, el simulador del molino de bolas cumple con el alcance esperado debido a que permite validar los parámetros de la función de selección y fractura en base a la ecuación diferencial del modelo de molienda.2023-01-01T00:00:00ZDesarrollo de software académico para simulación de procesos metelúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : desarrollo de software académico para simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño con una trituradora de mandíbulas de doble efecto.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23758
Título: Desarrollo de software académico para simulación de procesos metelúrgicos de reducción y clasificación de tamaño : desarrollo de software académico para simulación de procesos metalúrgicos de reducción y clasificación de tamaño con una trituradora de mandíbulas de doble efecto.
Autor: Salazar Sarmiento, Fernanda Mishell
Resumen: Simulation programs are a useful tool for decision making in an industry. In mining, primary crushing is the first stage of mineral processing, jaw crushers are used whose operating principle is compression. Given the high rate of energy consumed in crushing, it is important to properly select the equipment that best suits the operational needs to reduce energy cost and increase the performance of downstream processes. Therefore, the objective of this work is to develop a software in MATLAB together with the AppDesigner tool that provides the operating conditions of jaw crushers from different suppliers that best fit the user’s requirements. For the simulation of the particle size distribution of the crushed product, a model has been used that describes the comminution process as a repetitive cycle of classification and fracture. In addition, the algorithm used allows the calculation of the crusher’s closed side setting that meets the desired product particle size conditions and, together with information on the crusher’s hourly feed, generates a report with the crushers that best meet these requirements. Finally, validation of the model was performed with experimental data reported in the literature where it was verified that the modeled particle size distribution graph follows similar patterns and the average error of the experimental d80 with the calculated d80 is 2.51%.
Descripción: Los programas de simulación son una herramienta útil para la toma de decisiones en una industria. En la minería, la trituración primaria es la primera etapa de procesamiento de un mineral, se utilizan trituradoras de mandíbulas cuyo principio de funcionamiento es la compresión. Dado la alta tasa de energía que se consume en la trituración es importante seleccionar adecuadamente los equipos que mejor se ajusten a las necesidades de operación para disminuir gastos energéticos e incrementar el rendimiento de procesos posteriores. Por lo cual, el objetivo de este trabajo es desarrollar un software en MATLAB junto con la herramienta AppDesigner que provea las condiciones de operación de trituradoras de mandíbulas de diferentes proveedores que mejor se ajustan a los requerimientos del usuario. Para la simulación de la distribución granulométrica del producto triturado se utilizó un modelo que describe al proceso de conminución como un ciclo repetitivo de clasificación y fractura. Además, el algoritmo empleado permite calcular la abertura de descarga en posición cerrada de la trituradora o close side setting que cumple con las condiciones de tamaño de partícula deseado del producto y junto con información de la alimentación horaria a la trituradora genera un reporte con las trituradoras que mejor se ajustan a dichos requerimientos. Finalmente, se realizó la validación del modelo con datos experimentales reportados en literatura donde se comprobó que la gráfica de distribución granulométrica modelada sigue patrones similares y el error promedio del d80 experimental con el d80 calculado es 2.51%.2023-01-01T00:00:00ZEstudio de concentración gravimétrica de sedimentos aluviales del Río Nambija mediante concentrador KNELSON : Concentración gravimétrica de aluviales.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23371
Título: Estudio de concentración gravimétrica de sedimentos aluviales del Río Nambija mediante concentrador KNELSON : Concentración gravimétrica de aluviales.
Autor: Varela Zambrano, Óscar Roberto
Resumen: The present work focused on the study of gravimetric concentration of alluvial minerals deposits of the Nambija River in a KNELSON concentrator. In Ecuador, artisanal mining is a growing activity. There are several alluvial gold recovery methods, most of them use the difference in specific gravity between gold and its gangue for its separation. In artisanal mining, mercury is used for the recovery of gold through amalgamation. However, the use of mercury is restricted as it is a toxic metal. The alternative to gravimetric concentration is centrifugal concentration. Centrifugation allows to recover fine gold (between 38 to 2 μm) by varying the gravitational force (G). The gravity recoverable gold (GRG) assay was applied to the component. The assay consists of three mineral processing stages where conditions such as equipment flow and alluvial material or particle size were evaluated. The products of the IBC test were ore concentrate and tailings from each stage; Fire assay and atomic absorption analyzes were performed to determine the gold content in the products. In stages 1, 2 and 3, concentrations in g Au/t mineral of 0.91, 4.35 and 0.36, respectively, were obtained. 1.36 mg of gold (50.19%) were recovered in the three stages, the stage with the highest gold recovery was stage 2 with 0.85 mg of gold. The main conditions of stage 2 were: d50 less than 75 μm and percentage of solids in the feed of 40%.
Descripción: El presente Trabajo de Integración Curricular comprendió el estudio de concentración gravimétrica de sedimentos aluviales del Río Nambija mediante concentrador KNELSON. En Ecuador, la minería artesanal es una actividad en crecimiento, se emplean diferentes métodos para la recuperación de oro aluvial basados principalmente en la diferencia de gravedad específica entre el oro y la ganga para su separación. En la minería artesanal, se usa mercurio para la recuperación de oro grueso mediante amalgamación, sin embargo, el uso de mercurio está restringido por su toxicidad. La alternativa a la concentración gravimétrica es la concentración centrífuga, para recuperar oro fino (entre 38 a 2 μm) al variar la fuerza gravitacional (G). Para el componente se aplicó el ensayo de oro recuperable por gravedad (GRG), el ensayo consiste en tres etapas de procesamiento de mineral donde se evaluaron condiciones como flujo de equipo y material aluvial o tamaño de partícula. Los productos del ensayo GRG fueron concentrado de mineral y relave de cada etapa; se realizaron análisis de ensayo al fuego y absorción atómica para determinar el contenido de oro en los productos. En las etapas 1, 2 y 3 se obtuvieron concentraciones en g Au/t mineral de 0.91, 4.35 y 0.36 respectivamente. Se recuperaron 1.36 mg de oro (50,19%) en las tres etapas, la etapa con mayor recuperación de oro fue la etapa 2 con 0.85 mg de oro, las condiciones más importantes de la etapa 2 fueron: d50 menor a 75 μm y porcentaje de sólidos en la alimentación del 40%.2022-10-01T00:00:00ZSíntesis y caracterización de microesferas poliméricas: estudio del efecto de los estabilizantes inorgánicos sobre la morfología, tamaño y distribución de tamaños de microesferas de poliestireno obtenidas por polimerización en suspensión.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23148
Título: Síntesis y caracterización de microesferas poliméricas: estudio del efecto de los estabilizantes inorgánicos sobre la morfología, tamaño y distribución de tamaños de microesferas de poliestireno obtenidas por polimerización en suspensión.
Autor: Túquerres Guerrero, Elsa Gabriela
Resumen: Polystyrene (PS) microspheres are polymers of technological interest that are synthesized by suspension polymerization, in which a dispersion of an organic in a continuous phase is formed in the presence of controlled agitation and stabilizing agents, which prevent coalescence and promote the dispersion. The certainty of droplets in this type of polymerization has been studied over the years, mostly with the use of polymeric stabilizers, such as polyvinyl alcohol (PVA). The objective of the current is to study the influence of the addition of inorganic particles on the shape, size, and size distribution of polystyrene (PS) microspheres obtained by suspension polymerization. The specific methodology, dissolution rate, formulation and reaction time were determined experimentally. The synthesis was carried out with ferrous sulfate (FeSO4), titanium dioxide nano (TiO2) and monobasic calcium phosphate monohydrate (Ca(H2PO4)2H2O) particles used as stabilizing agent individually and in mixture composed of 90% PVA and 10% of the inorganic compound. The products obtained were characterized by granulometry and microscopy. The formulation in percentage by weight for polymerization was St/Water/Initiator/Stabilizer= 14.49%/84.96%/0.15%/0.4%, while the speed and reaction time was 300 rpm. and 3h30 min. respectively. The individual use of the organic compounds does not lead to obtain PS microspheres. On the other hand, when added in a mixture with PVA, PS spheres would be found that differ in shape, size, and size distribution according to the inorganic compound used. The product/monomer yield in all syntheses with mixed stabilizers was greater than 90%. The salt with promove a narrower particle size distribution and higher yield (94.66%) was Ca(H2PO4)2H2O, in PVA:salt ratio corresponding to 80:20.
Descripción: Las microesferas de poliestireno (PS) son polímeros de interés tecnológico que por lo general se sintetizan mediante polimerización en suspensión, en la que se forma una dispersión de una fase orgánica formada por un monómero y un iniciador en una fase continua, mediante agitación controlada y la presencia de agentes estabilizantes de gota, que evitan la coalescencia y favorecen la dispersión. La estabilización de las gotas en este tipo de polimerización ha sido estudiada a lo largo de los años, en su mayoría con el uso de estabilizantes poliméricos, como el polivinil alcohol (PVA). El presente trabajo tiene como objetivo analizar la influencia de la adición de partículas inorgánicas en la forma, tamaño y distribución de tamaño de microesferas de poliestireno (PS) obtenidas por polimerización en suspensión. La metodología específica, la velocidad de agitación, formulación y tiempo de reacción fueron determinados de manera experimental. Una vez establecidas estas condiciones y el producto de referencia, se realizaron síntesis en las que se emplearon de manera individual partículas de sulfato ferroso (FeSO4), dióxido de titanio nano particulado (TiO2) y fosfato de calcio monobásico monohidratado (Ca(H2PO4)2H2O) como agente estabilizante y por otro lado mezclas estabilizantes compuestas por un 90% de PVA y 10% del compuesto inorgánico. Los productos obtenidos fueron caracterizados por granulometría y mediante microscopía. La formulación en porcentaje en peso para la polimerización fue St/Agua/Iniciador/Estabilizante= 14,49%/84,96%/0,15%/0,4%, mientras que la velocidad y tiempo de reacción fue de 300 rpm y 3h30 respectivamente. Se determinó que el uso individual de los compuestos orgánicos no conduce a la obtención de microesferas de PS. Por otro lado, cuando se añade en una mezcla con PVA, se obtuvieron esferas de PS que difieren en forma, tamaño y distribución de tamaño según el compuesto inorgánico utilizado. El rendimiento de producto/monómero en todas las síntesis con estabilizadores mixtos fue superior al 90%. La sal con la que se modificó una distribución de tamaño de partícula más estrecha y con mayor rendimiento (94,66%) fue Ca(H2PO4)2H2O, en relación PVA: sal y 80:20.2022-10-01T00:00:00ZRecuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES) : Evaluación del lixiviante Relina (Urea+Cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23140
Título: Recuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES) : Evaluación del lixiviante Relina (Urea+Cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
Autor: Mora Cruz, César Martín
Resumen: Lead recycling is an alternative process for obtaining this metal in the production of batteries, but it is normally recovered by pyrometallurgical process, which produces a lot of pollution. On the other hand, the hydrometallurgical route uses polluting solvents consisting of strong acids and bases. This is the reason for the investigation of green solvents known as “DES” (Deep Eutectic Solvents). The objective of this work was to evaluate the application of the deep eutectic solvent (DES): reline for the recovery of lead from the slag obtained from the automotive battery recycling process at the “Baterias Ecuador FABRIBAT CIA LTDA plant”. The experimentation was divided into 3 parts, which considered 3 important variables: time, temperature and pressure, in addition to this, the tests were carried out in duplicate to verify the influence of calcination. The leaching solution was prepared with 107.5mg of iodine and 10g of reline, then the corresponding tests were carried out at 30, 50 and 80 °C. An extra test was carried out in a hydrothermal reactor at 120°C. The amount of sample taken was 200mg. Aliquots of 0.1 mL were taken every hour up to 8 hours. A spray pre-treatment was performed on the sample. Finally, the aliquots were analyzed by atomic absorption for lead measurement. As a result, a maximum lead recovery of 29,6% was obtained. The optimal conditions for battery slag leaching were: temperature: 120°C, time: 3h, pressured and calcination pretreatment.
Descripción: El reciclaje de plomo es un proceso alternativo para la obtención de dicho metal en la producción de baterías, pero normalmente se recupera por vía pirometalúrgica que produce mucha contaminación. Por otro lado, la vía hidrometalúrgica utiliza solventes contaminantes que consisten en ácidos y bases fuertes. Estas son las razones para plantear la investigación de utilizar solventes verdes conocidos como “DES” (Deep Eutectic Solvents), en el presente trabajo. Se evaluó la aplicación del solvente eutéctico profundo (DES): relina para lixiviación de plomo de las escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices de la planta Baterías Ecuador FABRIBAT CIA LTDA. La experimentación se dividió en 3 partes, en las cuales se tomaron en cuenta 3 variables importantes: tiempo, temperatura y presión. Adicionalmente a esto se realizaron por duplicado los ensayos para verificar la influencia de calcinación. Se preparó la solución lixiviante con 107,5 mg de yodo y 10 g de relina, después se realizaron los ensayos correspondientes a 30, 50 y 80 °C. Se realizó un ensayo extra en un reactor hidrotermal a 120 °C. La cantidad de muestra tomada fue de 200 mg. Se tomaron alícuotas de 0,1 mL cada hora hasta las 8 horas. Se realizó un tratamiento previo de pulverización a la muestra. Finalmente, se analizaron las alícuotas mediante absorción atómica para medición de plomo. Como resultado se obtuvo una máxima recuperación de plomo de 29,6 %. Las mejores condiciones para la lixiviación de escorias de baterías fueron: temperatura 120 °C, tiempo 3h, presión y pretratamiento de calcinación.2022-10-01T00:00:00ZCaracterización de materiales compuestos elaborados a partir de residuos lignocelulósicos y resina vinil-acrílica : Caracterización mecánica a tracción de composites elaborados a partir de residuos lignocelulósicos y resina vinil-acrílica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23139
Título: Caracterización de materiales compuestos elaborados a partir de residuos lignocelulósicos y resina vinil-acrílica : Caracterización mecánica a tracción de composites elaborados a partir de residuos lignocelulósicos y resina vinil-acrílica.
Autor: Tenemaza Portillo, Daysi Katherine
Resumen: In view of the depletion of petrochemical resources and the concern for the management of agricultural residues, the revaluation of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) as a raw material has been an interesting approach for manufacturing of sustainable composite materials. This study evaluated the influence of processing temperature on tensile parameters: tensile strength, modulus of elasticity and elongation at break in composite materials made from vinyl-acrylic resin and OPEFB fiber. For this purpose, the OPEFB wastes were dried under ambient conditions, then reduced their particle size in a blade mill and dried for 1 h and 103° C. Subsequently, the fiber was embedded in the resin according to the proportion 35 % wt. and 65 % wt., respectively. Then, it was processed by compression molding at three processing temperatures (75, 100 and 125° C). Tensile mechanical characterization was carried out on a universal testing machine with a speed of 20 mm/min and type IV specimens. The findings obtained in the tensile tests determined that temperature didn’t significantly influence the mechanical parameters, but it did have an impact on the increase in the dispersion of both tensile strength and modulus of elasticity and elongation at break. In addition, other factors such as the hydrophilic nature of the OPEFB, the length, diameter and orientation of the fiber, as well as the presence of impurities, caused significant changes in these parameters.
Descripción: A partir del agotamiento de los recursos petroquímicos y la preocupación por el manejo de los residuos agrícolas, la revalorización del raquis como materia prima ha sido un enfoque interesante para la elaboración de materiales compuestos sustentables. En este estudio se evaluó la influencia de la temperatura de procesamiento sobre los parámetros de tracción: resistencia a la tracción, módulo de elasticidad y elongación a la rotura en materiales compuestos elaborados a partir de resina vinil-acrílica y fibra de raquis de palma africana. Para ello, los residuos de raquis se secaron a condiciones ambientales, luego se redujo su tamaño en un molino de cuchillas y se secó durante 1 h y 103° C. Posteriormente, se embebió la fibra en la resina de acuerdo con la proporción 35 % y 65 %, respectivamente. A continuación, se procesó mediante moldeo por compresión a tres temperaturas de procesamiento (75, 100 y 125° C). La caracterización mecánica a tracción se llevó a cabo en una máquina universal de ensayos, con velocidad de 20 mm/min y probetas tipo IV. Los hallazgos obtenidos en los ensayos a tracción determinaron que la temperatura no influyó significativamente sobre los parámetros mecánicos, pero sí repercutió en el incremento de la dispersión tanto de la resistencia a la tracción como del módulo de elasticidad y elongación a la rotura. Además, otros factores como la naturaleza hidrofílica del raquis, la longitud, diámetro y orientación de la fibra, así como también la presencia de impurezas, provocaron cambios importantes en dichos parámetros.2022-10-01T00:00:00ZSíntesis y caracterización de microesferas poliméricas : Efecto de la fracción de monómero sobre la morfología, tamaño y distribución de tamaños de microesferas de poliestireno obtenidas por polimerización en suspensión.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23118
Título: Síntesis y caracterización de microesferas poliméricas : Efecto de la fracción de monómero sobre la morfología, tamaño y distribución de tamaños de microesferas de poliestireno obtenidas por polimerización en suspensión.
Autor: Cisneros Reyes, Karla de los Angeles
Resumen: Suspension polymerization is a technique that employs a two-phase system with an aqueous phase and a dispersed phase. The aqueous phase is the one containing water or any medium insoluble in the monomer and a stabilizer to avoid coalescence of the polymer during its formation. On the contrary, the dispersed phase is the one containing the monomer and the initiator. In this type of systems there are different variables that affect the quality of the final product. In general, they can be divided into two components: those associated with the process such as: the agitation system, temperature control, etc. and those generated by the influences of the components such as types of initiators and stabilizer, aqueous medium, type of monomer, monomer concentration, etc. But one of the most influential is the relationship between the dispersed phase (monomer) and the continuous phase (water). The relation between the dispersed phase and the aqueous phase, in general, is altered by the increase or decrease of the monomer in the water since it generates the coalescence of the monomer droplets in the water is not stable, but if the agitation system, temperature and mechanical processes are better controlled, this type of effects will occur less frequently, thus obtaining a more homogeneous product and a better performance.
Descripción: La polimerización en suspensión es una técnica que emplea un sistema bifásico con una fase acuosa y una fase dispersa. La fase acuosa es la que contiene agua o cualquier medio insoluble en el monómero y un estabilizante para evitar la coalescencia del polímero durante su formación. En cambio, la fase dispersa es la que contiene el monómero y el iniciador. En este tipo de sistemas existen distintas variables que afectan la calidad del producto final de manera general pueden dividirse en dos componentes las que están asociadas al proceso como: el sistema de agitación, el control de temperatura, etc. y, las generadas por las influencias de los componentes como tipos de iniciador y estabilizante, medio acuoso, tipo de monómero, concentración de monómero, etc. Pero una de las que más influye es la relación que existe entre la fase dispersa (monómero) y la fase continua (agua). La relación entre la fase dispersa y la fase acuosa, de manera general, se ve alterada por al aumento o disminución el monómero en el agua ya que genera la coalescencia de las gotas de monómero en el agua no sea estable, pero si se adecua el sistema de agitación, temperatura y se controla mejor los procesos mecánicos este tipo de efectos se van a presentar con menos frecuencia obteniendo así un producto más homogéneo y un mejor rendimiento.2022-10-01T00:00:00ZRemoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro : Determinación de las mejores condiciones para la remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro mediante un proceso fotocatalítico con radiación UV y peróxido de hidrógeno.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23117
Título: Remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro : Determinación de las mejores condiciones para la remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro mediante un proceso fotocatalítico con radiación UV y peróxido de hidrógeno.
Autor: Garzón Casanova, Ivanna Marina
Resumen: Contamination problems associated with organic contaminants, which are being released into the environment through wastewater from gold separation, are permanently observed. One of the most important contaminants are compounds called xanthates, which show a high toxicity to biota, therefore, appropriate alternatives of liquid effluent treatments are required to avoid environmental damage. The objective of this study was to remove the pollutant load from synthetic water that simulates the liquid effluents of the gold flotation process, by means of photocatalysis with UV radiation and hydrogen peroxide, for which two UV-C irradiation systems were designed and built. System 1 has four levels of height, separated by three centimeters between each level, to allow experiments with different irradiances, while system 2 has the radiation source fixed at the top. Four experiments were performed: a sodium isopropyl xanthate solution combined with the application of UV-C light, photocatalysis, addition of H2O2 solution [439 mg L-1] and a hybrid treatment. The photocatalysis allowed a better removal of the contaminant (98%), while the addition of hydrogen peroxide [439 mg L-1] recorded the lowest percentage of degradation of sodium isopropyl xanthate concentration (49%). The hybrid experiment showed that it is not necessary to keep the lamp on for the whole treatment time, since the UV-C radiation would act as a "boost" to facilitate the degradation promoted by the hydrogen peroxide.
Descripción: Permanentemente, se observan problemas de contaminación asociados a contaminantes orgánicos, que están siendo liberados al ambiente a través de las aguas residuales provenientes de la separación del oro. Uno de los contaminantes más importantes son los compuestos llamados xantatos, que muestran una alta toxicidad para la biota, por tanto, se requieren alternativas apropiadas de tratamientos de efluentes líquidos para evitar daños ambientales. Este estudio tuvo como objetivo remover la carga contaminante de agua sintética que simula los efluentes líquidos del proceso de flotación de oro, mediante fotocatálisis con radiación UV y peróxido de hidrógeno, para lo cual se diseñó y construyó dos sistemas de irradiación UV-C. El sistema 1 tiene cuatro niveles de altura, separados a tres centímetros entre cada nivel, para permitir la realización de experimentos con distintas irradiancias, mientras que el sistema 2 tiene la fuente de radiación fija en la parte superior. Se realizaron cuatro experimentos: una solución de xantato isopropílico de sodio combinada con la aplicación de luz UV-C, fotocatálisis, adición de la solución de H2O2 [439mg L-1] y un tratamiento híbrido. La fotocatálisis permitió una mejor remoción del contaminante (98%), mientras que la adición de peróxido de hidrógeno [439 mg L-1] registró el menor porcentaje de degradación de la concentración del xantato isopropílico de sodio (49%). El experimento híbrido mostró que no es necesario mantener encendida la lámpara todo el tiempo de tratamiento, ya que la radiación UV-C actuaría a manera de “impulso” para facilitar la degradación promovida por el peróxido de hidrógeno.2022-10-01T00:00:00ZRemoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro: determinación de las mejores condiciones para la remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluente líquidos del proceso de flotación de oro mediante el proceso Fenton convencional.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23116
Título: Remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro: determinación de las mejores condiciones para la remoción de la carga contaminante de un agua sintética que simula efluente líquidos del proceso de flotación de oro mediante el proceso Fenton convencional.
Autor: Castro Garcés, Kevin Orlando
Resumen: Under certain circumstances, activities related to metallic mining could release toxic organic substances affecting the environment, mainly from flotation processes where collectors such as sodium isopropyl xanthate (XIS) are used. This has led to the need to investigate treatments for its degradation, such as the Fenton process. In the present work, the conventional Fenton process and, as an alternative, the heterogeneous Fenton process (with corroded iron wires of XIS) were studied. Different molar ratios [Fe2+]:[H2O2] were tested to determine which one allowed the greatest degradation of XIS by the conventional Fenton process at pH 3 and with a reaction time of 30 min. The Fe2+ concentration was kept constant. The best [Fe2+]:[H2O2] ratio was determined to be 1:60. For the heterogeneous Fenton process tests, soluble iron was replaced by an insoluble iron source (corroded iron wires). The XIS degradations achieved with the conventional and heterogeneous Fenton processes, both at pH 3, were 76.11 and 36.88%, respectively. The application of the heterogeneous Fenton process at pH 5 allowed to achieve a removal of XIS of 58.57%. This shows that the heterogeneous Fenton process has great potential since it would allow significant removal of the contaminant at more moderate pH values.
Descripción: En ciertos contextos, actividades de la minería metálica pueden provocar la liberación de sustancias orgánicas tóxicas que afectan al ambiente, principalmente de los procesos de flotación donde se utilizan colectores como el xantato isopropílico de sodio (XIS). Esto ha derivado en la necesidad de investigar tratamientos para su degradación, como el proceso Fenton. En el presente trabajo se estudió el proceso Fenton convencional y, como alternativa, el proceso Fenton heterogéneo (con alambres de hierro corroído de XIS). Se ensayaron distintas relaciones molares [Fe2+]:[H2O2] para determinar cuál permitía la mayor degradación de XIS por el proceso Fenton convencional a pH 3 y con un tiempo de reacción de 30 min. La concentración de Fe2+ se mantuvo constante. Se determinó que la mejor relación [Fe2+]:[H2O2] era 1:60. Para los ensayos del proceso Fenton heterogéneo, se reemplazó el hierro soluble por una fuente de hierro insoluble (alambres de hierro corroído). Las degradaciones de XIS alcanzadas con los procesos Fenton convencional y heterogéneo, ambos a pH 3, fueron 76,11 y 36,88%, respectivamente. La aplicación del proceso Fenton heterogéneo a pH 5 se permitió alcanzar una remoción de XIS de 58,57%. Esto demuestra que el proceso Fenton heterogéneo tiene un gran potencial, pues permitiría lograr importantes remociones del contaminante a valores de pH más moderados.2022-10-01T00:00:00ZRecuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES) : Evaluación del lixiviante glicelina (glicerina + cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23111
Título: Recuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES) : Evaluación del lixiviante glicelina (glicerina + cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
Autor: Bautista Toapanta, María Fernanda
Resumen: The most common treatment in the recycling of lead acid batteries (LABs) is melting, which releases gases and solid residues (slags with approximately 2-6 % of Pb), which are potential sources of contamination. Within hydrometallurgy, deep eutectic solvent leaching (DES) is presented as an alternative to lead recovery due to its environmental and cost advantages. Therefore, the objective of the present work is to evaluate the application of (DES) glyceline for the leaching of Pb from slags obtained from the LABs recycling process. For this purpose, glyceline was prepared in a 1:2 molar ratio of choline chloride-glycerin with a concentration of 0.1 N iodine (Gly-I). The leaching tests were performed by adding 10 g of Gly-I and 0.2 g of sample, then the system was regulated at different temperatures (30, 50 and 80 ° C) and constant agitation for each test. Once the temperature was reached, time intervals were allowed to pass to obtain each aliquot, which was subsequently analyzed by atomic absorption. With the Pb readings obtained, recovery plots were made as a function of time for the different experimental stages, which showed that the increase in pressure and temperature influences the amount of lead leached. When comparing the results, it was determined that the best experimental conditions were obtained with the calcined sample leached in Gly-I at 50 °C for 2 h with a recovery of 39.74 % of leached Pb.
Descripción: El tratamiento más común en el reciclaje de baterías de plomo ácido (BPA) es la fusión, en la cual se desprende gases y residuos sólidos (escorias con aproximadamente 2-6 % de Pb), que son potenciales fuentes de contaminación. Dentro de la hidrometalurgia, la lixiviación con disolvente eutécticos profundos (DES por sus siglas en inglés) se presenta como una alternativa a la recuperación de plomo debido a sus ventajas en el ámbito ambiental y costos. Por lo cual, el objetivo del presente trabajo es evaluar la aplicación del (DES) glicelina, para la lixiviación del Pb proveniente de las escorias obtenidas del proceso de reciclaje de BPA. Para esto se preparó glicelina en relación molar de 1:2 de cloruro de colina-glicerina con concentración de 0,1 N de yodo (Gly-I). Los ensayos de lixiviación se realizaron añadiendo 10 g de Gly-I y 0,2 g de muestra, posteriormente se reguló el sistema a diferentes temperaturas (30, 50 y 80 ° C) y agitación constante para cada ensayo. Una vez alcanzada la temperatura se dejó pasar intervalos de tiempo para obtener cada alícuota, que posteriormente fue analizada por absorción atómica. Con las lecturas de Pb obtenidas se realizaron graficas de recuperación en función del tiempo para las diferentes etapas experimentales, con las cuales, se evidenció que el aumento de la presión y temperatura influyen en la cantidad de plomo lixiviado. Al comparar los resultados se determinó que las mejores condiciones experimentales se obtuvieron con la muestra calcinada lixiviada en Gly-I a 50 °C durante 2 h con recuperación de 39,74 % de Pb lixiviado.2022-10-01T00:00:00ZRemoción de la carga contaminante de un aguas sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro: estudio exploratorio del uso de una planta Cyperus alternifolius para remover la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23073
Título: Remoción de la carga contaminante de un aguas sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro: estudio exploratorio del uso de una planta Cyperus alternifolius para remover la carga contaminante de un agua sintética que simula efluentes líquidos del proceso de flotación de oro.
Autor: Pillajo Cueva, Kevin Alexander
Resumen: During the development of the project "Alternatives for the treatment of water pollution by artisanal mining: Río Siete case, Cantón Ponce Enríquez, Azuay", the presence of Cyperus alternifolius plants was evidenced in bodies of water contaminated by xanthates from flotation processes. This would indicate that the plant would have some resistance to xanthates with a potential use in effluent phytoremediation. For this reason, the present work aims to study the capacity of the Cyperus alternifolius plant to remove xanthates from water, which simulate liquid effluents from the gold flotation process. For this, the construction of artificial wetlands was carried out on a laboratory scale, which were irrigated with solutions of sodium isopropyl xanthate (SIPX) for 33 days. The results of the study found that experimental plants were able to tolerate an accumulated SIPX mass of 2100 mg, 2275 mg and 2424 mg. It was also determined that by measuring COD it is not possible to quantify the removal of the contaminant due to interference by dissolved organic matter, however, using spectrophotometric methods, SIPX removal was estimated at 98%, 95% and 96% for each experimental wetland. In addition, the sand used as substrate would contribute with about 50% of the contaminant removal due to adsorption. The results indicate that the use of Cyperus alternifolius plants used in this work have potential for phytoremediation of xanthates on a larger scale.
Descripción: Durante el desarrollo del proyecto “Alternativas para el tratamiento de la contaminación de agua por minería artesanal: caso Río Siete, Cantón Ponce Enríquez, Azuay”, se evidenció la presencia de plantas Cyperus alternifolius en cuerpos de agua contaminados por xantatos provenientes de procesos de flotación. Esto indicaría que la planta tendría cierta resistencia a los xantatos con uso potencial en la fitorremediación de efluentes. Por tal razón, el presente trabajo estudia la capacidad que tiene la planta Cyperus alternifolius para remover xantatos de agua, que simulan efluentes líquidos provenientes del proceso de flotación del oro. Para el efecto, se realizó la construcción de humedales artificiales a escala laboratorio, que fueron regados con soluciones de xantato isopropílico de sodio (SIPX) durante 33 días. En los resultados del estudio se destacan que las plantas sometidas a experimentación fueron capaces de tolerar una masa acumulada SIPX de 2100 mg, 2275 mg y 2424 mg. Se determinó también, que mediante la medición de DQO no es posible cuantificar la remoción del contaminante debido a interferencias por materia orgánica disuelta, sin embargo, mediante métodos espectrofotométricos se estimó la remoción de SIPX en 98 %, 95 % y 96 % para cada humedal experimental. Además, la arena usada como sustrato aportaría con alrededor del 50 % de la remoción del contaminante debido a fenómenos de adsorción. Los resultados indican que el uso de plantas Cyperus alternifolius usadas en este trabajo tienen potencial para fitorremediación de xantatos a mayor escala.2022-10-01T00:00:00ZRecuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES): evaluación del lixiviante Etalina (Etanol + cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23072
Título: Recuperación de plomo de escorias usando solventes eutécticos profundos (DES): evaluación del lixiviante Etalina (Etanol + cloruro de colina) en la lixiviación de plomo de escorias obtenidas del proceso de reciclaje de baterías automotrices.
Autor: Correa Defaz, Carlos Iván
Resumen: This study evaluated the use of DES Ethaline in the recovery of lead from secondary slag derived from automotive batteries recycling. To this end, chemical characterization of the slags was performed and subsequently atmospheric leaching tests, with iodine as oxidizing agent, were carried out with varying time, temperature, and calcination pretreatment. A hydrothermal leaching test was also included. Mineralogical analysis demonstrated the presence of anglesite and hematite in calcined sample, but it was no possible to quantify the species due to the large amount of amorphous material. For the non-calcined sample, amorphous material made it impossible to identify and quantify mineral species. Through leaching tests, it was demonstrated that the variable with greatest influence on recovery was the calcination pretreatment, with a maximum variation of 31,11% compared to the non-calcined sample at 80 °C. It was noted that for calcined and non-calcined samples, the recovery decreased with temperature increase from 50 to 80 °C, which was attributed to the generation of precipitates as lead and iron sulfates. As for hydrothermal leaching, it resulted in a drastic decrease in recovery due to precipitates generation and solvent degradation. Thus, optimal conditions correspond to atmospheric leaching of calcined sample at 50 °C for 8 hours, with a final recovery of 49,23%.
Descripción: En este trabajo se evaluó el uso del DES Etalina en la lixiviación de plomo de escorias secundarias derivadas del reciclaje de baterías automotrices. Para ello se realizó la caracterización química de las escorias y posteriormente se ejecutaron ensayos de lixiviación atmosférica empleando yodo como agente oxidante, con variación de tiempo, temperatura y pretratamiento de calcinación. Se incluyó además un ensayo de lixiviación hidrotermal. El análisis mineralógico señalo la presencia de anglesita y hematita en la muestra calcinada, pero no fue posible cuantificar las especies debido a la gran cantidad de material amorfo. En la muestra sin calcinar el material amorfo imposibilito la identificación y cuantificación de especies minerales. A través de los ensayos de lixiviación se demostró que la variable de mayor influencia en la recuperación fue el pretratamiento de calcinación, con una variación máxima del 31,11 % respecto a la muestra sin calcinar a 80 °C. Se observó además que para las muestras calcinadas y sin calcinar la recuperación disminuyó con el incremento de temperatura de 50 a 80 °C, lo que se atribuyó a la generación de precipitados en forma de sulfatos de plomo y hierro. En cuanto a la lixiviación hidrotermal, esta resultó en una disminución drástica de la recuperación debido a la generación de precipitados y a la degradación del solvente. Finalmente, las mejores condiciones corresponden a la lixiviación atmosférica a 50 °C de escorias calcinadas durante un periodo de 8 horas. A estas condiciones la recuperación final de plomo fue de 49,23 %.2022-10-01T00:00:00ZEstudio de concentración gravimétrica de sedimentos aluviales del río nambija mediante concentrador knelson : concentración gravimétrica de aluviales previa molienda.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23067
Título: Estudio de concentración gravimétrica de sedimentos aluviales del río nambija mediante concentrador knelson : concentración gravimétrica de aluviales previa molienda.
Autor: Toapanta Ramos, Diana Carolina
Resumen: In Ecuador, artisanal mining and small-scale mining use Z-type gravimetric concentrators, together with mercury amalgamation for the recovery of gold in alluvial sediments, a method considered inefficient due to its low recovery of fine god, it also generates contamination of nearby water sources. to the processing site. For this reason, the aim of this work was to study the effectiveness of tailings reprocessing in a manual discharge Knelson Laboratory Centrifugal Concentrator (KC-MD3), as an alternative for the treatment of alluvial sediments from the Nambija River, which were previously ground. For this, the optimal particle size to improve recovery was initially determined by means of valued mesh analysis. Next, five stages were carried out in series in the KC-MD3, in such a way that the tailings from the previous stage were processed again in the concentrator. A constant pulp feed was maintained, at 40% solids with a flow of 400 g of dry ore/min and a centrifugal force of 60G. The manipulated variable was the fluidization pressure, in such a way that the first three stages were carried out with a water flow of 2.5 l/min, while the last two with 3.5 l/min. Thus, in the first concentration stage, 58% of gold was recovered, so 42% was lost in the tailings. A recovery greater than 65% was estimated by carrying out two concentration stages in series, and an operating fluidization of 3.5 l/min was established, since with this, 13% more is recovered in fourth stage, than what it recovered in third stage.
Descripción: En el Ecuador la minería artesanal y pequeña minería emplea concentradores gravimétricos tipo “Z”, junto con amalgamación con mercurio para la recuperación de oro en sedimentos aluviales, método considerado ineficiente por su baja recuperación de oro fino, además genera contaminación de las fuentes hídricas aledañas al sitio de procesamiento. Por este motivo, el objetivo del presente trabajo fue estudiar la efectividad de reprocesamiento de relaves en un concentrador centrífugo Knelson de laboratorio de descarga manual (KC-MD3), como alternativa para el tratamiento de sedimentos aluviales del Río Nambija, que fueron previamente molidos. Para ello, inicialmente se determinó el tamaño de partícula óptimo para una mejor recuperación, mediante análisis de malla valorada. A continuación, se realizaron cinco etapas en serie en el KC-MD3, de tal forma que los relaves de la etapa anterior se procesaron nuevamente en el concentrador. Se mantuvo una alimentación de pulpa constante, al 40% de sólidos con un flujo de 400 g de mineral seco/min y una fuerza centrífuga de 60G. La variable manipulada fue la presión de fluidización, de tal forma que las tres primeras etapas se realizaron con un flujo de agua de 2,5 l/min, mientras que las dos últimas con 3,5 l/min. De esta manera, en la primera etapa de concentración se recuperó el 58% de oro, por lo que en el relave se perdió el 42%. Se estimó una recuperación mayor al 65% al realizar dos etapas de concentración en serie, y se estableció una fluidización de operación de 3,5 l/min, ya que con ello se recuperó en la cuarta etapa un 13% más, de lo que se recuperó en la tercera etapa.2022-10-01T00:00:00ZDimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22595
Título: Dimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica.
Autor: Ortiz Dávila, Consuelo de Lourdes
Resumen: Research about the use of renewable natural resources has been increased, since in the past the use of energy was not efficient because it presented some problems such as: the low energy density of the materials, the mismatch between supply and demand, and above all the loss of energy to the environment, etc. Therefore, based on these criteria, research shows, as an alternative, the use of thermal energy storage mechanisms, specifically latent heat thermal storage (solid to liquid), through the use of phase change materials or PCM. The objectives of this research are to select a low temperature PCM for thermal storage applications and to design a shell and tube heat exchanger. To achieve these objectives, an extensive literature review of PCM and heat exchangers was carried out, then the PCM and the heat exchanger were selected according to criteria and conditions corresponding to the cooling application and finally a shell and tube heat exchanger was sized. This resulted in a heat exchanger for storage 10 kW of power with the efficiency of 83% and the following dimensions: 2.4 m length and 1.7 m shell diameter, with 50 tubes of nominal diameter 6", for a cooling application for 8 hours with 1730,75 kg of isopropyl palmitate as the selected PCM.
Descripción: El estudio del aprovechamiento de los recursos naturales disponibles, ha aumentado, ya que antiguamente la utilización de la energía no era eficiente, es decir presentaba algunos problemas como: la baja densidad energética de los materiales, el desfasamiento de la oferta y la demanda, y sobre todo la pérdida al ambiente de la energía, etc. Por tanto, en base a estos criterios existen estudios que presentan como alternativa el aprovechamiento de los mecanismos de almacenamiento de energía térmica específicamente el calor latente (sólido a líquido), mediante el uso de materiales de cambio de fase o PCM, por sus siglas en inglés. Los objetivos de esta investigación son seleccionar un PCM para aplicaciones de almacenamiento térmico de baja temperatura y dimensionar un intercambiador de calor de tubos y coraza con PCM integrado en elsistema. Para lograr estos objetivosse realizó una extensa revisión bibliografía tanto de materiales de cambio de fase, como de intercambiadores de calor, luego se seleccionó el PCM y el intercambiador de calor de acuerdo a criterios y condiciones correspondientes a la aplicación de enfriamiento y por último se dimensionó un intercambiador de calor de tubos y coraza. Con lo que se obtuvo un intercambiador de calor con 10060 de potencia y una eficiencia del 83%, con las siguientes dimensiones: 2,4 m de longitud y 1,7 m de diámetro de la coraza, con 50 tubos de diámetro nominal de 6”, para una aplicación de enfriamiento para 8 horas con 1730, 75 kg de isopropil palmitato como PCM seleccionado.2022-03-01T00:00:00ZEvaluación de la calidad ambiental en zonas inluenciadas por la minería de oro en el sur de Ecuador.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22592
Título: Evaluación de la calidad ambiental en zonas inluenciadas por la minería de oro en el sur de Ecuador.
Autor: Paredes Damian, Lizbeth Marisol
Resumen: The aim of this study was to identify areas of the Zamora Chinchipe and El Oro provinces that show contamination by heavy metals, both in soils and in plants (food). Zones (from 1 to 15 for El Oro’s province, and 1 to 6 for Zamora Chinchipe’s province) were differentiated to facilitate the interpretation of the analytical results. Heavy metals concentrations (with emphasis on toxic heavy metals) were compared with the maximum permissible limits established by Ecuadorian and international regulations. Additionally, metal enrichment factors for soils and sediments were calculated. The bioconcentration factor was calculated to evaluate the metals bioaccumulation degree in some fishes captured in bodies of water in the study areas. The concentration of metals in non-food native plants was measured to determine their potential as applicable plant organisms for soil phytoremediation tasks. It was determined that zones 1, 3, 4, 9 and 13 in the province of El Oro, together with zones 5 and 6 in the province of Zamora, present concentrations of certain metals in food and soil that allow indicating contamination by heavy metals in these zones. The non-food plants analyzed in both provinces have bioaccumulation factor values >1, which indicates that they are very suitable for phytoremediation of contaminated soils.
Descripción: El presente estudio tuvo como objetivo identificar zonas de las provincias de Zamora Chinchipe y El Oro que manifiesten contaminación por metales pesados, tanto en suelos como en plantas (alimentos). Se diferenciaron zonas (numeradas de 1 a 15 para la provincia de El Oro, y 1 a 6 para la provincia de Zamora Chinchipe) con la finalidad de facilitar la interpretación de los resultados analíticos. Se compararon las concentraciones de metales pesados (con énfasis en los metales pesados tóxicos) con límites máximos permisibles establecidos por la normativa ecuatoriana e internacional. Adicionalmente, se calculó los factores de enriquecimiento de los metales para suelos y sedimentos. El factor de bioconcentración fue calculado para evaluar el grado de bioacumulación de metales por parte de peces capturados en cuerpos de agua de las zonas de estudio. Se midió la concentración de metales en plantas nativas no alimenticias para determinar su potencial como organismos vegetales aplicables para tareas de fitorremediación de suelos. Se determino que las zonas 1, 3, 4, 9 y 13 en la provincia de El Oro junto con la zona 5 y 6 de la provincia de Zamora presentan concentraciones de ciertos metales en alimentos y suelo que permiten señalar la contaminación por metales pesados en estas zonas. Las plantas no alimenticias analizadas en ambas provincias presentan valores del factor de bioacumulación >1, lo que indica que son potencialmente aptas para fitorremediación de suelos contaminados.2022-03-01T00:00:00ZModelado y simulación de procesos involucrados en la producción de bioetanol a partir de suero de leche.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22588
Título: Modelado y simulación de procesos involucrados en la producción de bioetanol a partir de suero de leche.
Autor: Martínez Benavides, Grace Kerly
Resumen: Simple distillation is a purification process based on volatilities difference, and is mainly applied to binary or multicomponent mixtures whose boiling temperatures differ by at least 10°C. The distillation of alcoholic fermentation products has become a conventional process due to the low concentration of ethanol, which can be envisaged as non-ideal system as it presents an azeotrope at the 88% mole fraction. In this context, the liquid-vapor equilibrium analysis requires the incorporation of activity coefficients. The thermodynamic models NRTL and UNIQUAC are the likely alternative to describe the real behavior of these kind of mixtures. This project aims to simulate the simple distillation of whey fermentation product to achieve an 88 % mol ethanol by means of NRTL and UNIQUAC models. For this purpose, the number of theoretical plates and the feeding plate were determined through McCabe Thiele graphical method. A distillation simulation was carried out in Aspen HYSYS V12.1 process software. It was found that NRTL model is the most suitable for the fermented whey since product purity and recovery percentage are like those experimentally attained. In addition, the reflux ratio influence levels were established, since it was demonstrated that an increase in reflux promotes higher purity product and higher percentage of recovery.
Descripción: La destilación simple es un proceso de purificación que se basa en la diferencia de volatilidades y se aplica principalmente a mezclas binarias o multicomponentes cuyas temperaturas de ebullición difieren de al menos 10°C. La destilación de mezclas provenientes de fermentaciones alcohólicas es un proceso convencional, en el cual la presencia de etanol-agua lo convierte en un sistema no ideal. Como mezcla binaria etanol- agua, el sistema presenta un azeótropo cuando la composición molar es del 88 %, lo que refleja la necesidad de un análisis del equilibrio líquido-vapor considerando los coeficientes de actividad. Para ello, los modelos termodinámicos NRTL y UNIQUAC son la mejor alternativa pues se describen con alta precisión el comportamiento real de estas mezclas. El presente proyecto tiene por objetivo realizar la simulación de la destilación simple del fermentado de suero de leche para obtener etanol azeotrópico mediante la utilización de los modelos NRTL y UNIQUAC. Para ello, se determinó el número de platos teóricos y el plato de alimentación mediante el método gráfico de McCabe Thiele. Se realizó la simulación de la destilación mediante el software de procesos Aspen HYSYS V12.1. Se determinó que el modelo NRTL es el más idóneo para la destilación del fermentado de lactosuero debido a que se logra un porcentaje de recuperación y una pureza más cercanas a valores reportados experimentalmente. Además, se estableció el nivel de influencia de la relación de reflujo, pues un incremento de reflujo genera un destilado de mayor pureza y un mayor porcentaje de recuperación.2022-03-01T00:00:00ZSíntesis de catalizadores Co-Mo en varios soportes.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22513
Título: Síntesis de catalizadores Co-Mo en varios soportes.
Autor: Parco Guamarica, Danny Israel
Resumen: Gamma alumina has been widely used as a catalyst support, adsorbent and ion exchanger due to its textural and catalytic properties, which can be adjusted by varying the synthesis parameters such as the hydrothermal treatment temperature. The decrease of the textural properties of gamma alumina when using structure-directing agents (SDA) during its synthesis has been widely reported, which has a significant impact on the catalytic active species. In the following work, a cobalt and molybdenum catalyst supported on gamma alumina was synthesized. In order to do the synthesis, first, three supports were synthesized via sol-gel in the absence of SDA at hydrothermal treatment temperatures (HT) of 45℃, 65℃ and 85℃, out of the three supports one was selected to be impregnated with Co and Mo. The results obtained suggest that the increase in HT temperature causes an increase in the internal order of the gamma alumina unit cell, which favored obtaining a catalyst with compact spheroidal morphology, a Mo density of 3.67 atMo/nm2, a specific surface area of 225.30 m2/g, a pore volume of 0.64 cm3/g, and a pore diameter of 7.12 nm, this results did not vary significantly compared to the original support and fitted the values recommended by literature, according to this, active catalytic species were obtained.
Descripción: La gamma alúmina ha sido utilizada ampliamente como soporte de catalizadores, adsorbente e intercambiador iónico debido a sus propiedades texturales y catalíticas, las cuales se pueden ajustar variando los parámetros de síntesis, entre estos la temperatura de tratamiento hidrotermal. Se ha reportado ampliamente la disminución de las propiedades texturales de la gamma alúmina al utilizar agentes directores de estructura (ADE) durante su síntesis, lo que tiene un impacto significativo sobre las especies catalíticamente activas. En este trabajo se sintetizó un catalizador de cobalto y molibdeno soportado sobre gama alúmina, para lo cual primero se fabrican tres soportes por vía sol gel en ausencia de ADE, a temperaturas de tratamiento hidrotermal (TH) de 45℃, 65 ℃ y 85℃, de los cuales se seleccionó uno para ser impregnado con Co y Mo. Los resultados obtenidos sugieren que el aumento de temperatura de TH provoca un incremento del orden interno de la celda unitaria de gamma alúmina, lo que favoreció la obtención de un catalizador con morfología esferoidal compacta, una densidad de Mo de 3,67 atMo/nm2, superficie especifica de 225,30 m2/g, volumen de poro de 0,64 cm3/g y diámetro de poro de 7,12 nm, que no variaron significativamente en comparación con el soporte original y se ajustaron a los valores recomendados en literatura, lo que permitió obtener especies catalíticas activas.2022-02-01T00:00:00ZDesarrollo de software para la simulación de flujo monofásico en régimen laminar y geometrías 2d simples mediante métodos de diferencias finita.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22480
Título: Desarrollo de software para la simulación de flujo monofásico en régimen laminar y geometrías 2d simples mediante métodos de diferencias finita.
Autor: Ruiz Espin, Wilson Fabian
Resumen: Abstract.- CFD is an area that relates fluid mechanics and numerical calculation, it has a general equation composed of 4 terms which are time, advection, diffusion, and source, these will be simplified according to the problem. For this case, the simplified Navier-Stokes equation is used for incompressible fluids, laminar regime, and steady-state, also the boundary conditions used are inlet, a fluid outlet, and wall. This project was carried out in Matlab ®, it started with the triangular meshing of the geometries, the algorithm of Koko (2015) was adopted, which used the Meshgrid, Deleanay Triangulation, and Triplot functions. In addition, a probabilistic rejection was performed for the distances of the vertices created, if they are greater than those established, iterated until the correct distance was found. Once a uniform unstructured mesh was obtained, the edge conditions were set with a logic function algorithm that checked the distances to a point and introduced the corresponding edge values. Finally, the QuickerSim (2022) velocity algorithm was adapted, which assembled a matrix with the initial velocity and took into consideration simplifications to the Navier-Stokes equation. The edge assignment algorithm was verified to perform its function by means of a graphical algorithm and the velocity profile obtained from the simulation was found to be equal to an analytical one with an error rate of less than 5%, which validated the simulation.
Descripción: El CFD es un área que relaciona la mecánica de fluidos y el cálculo numérico, tiene una ecuación general compuesta por 4 términos que son el tiempo, la advección, la difusión y la fuente, estos se simplificaran de acuerdo con el problema. Para este caso se utiliza la ecuación de Navier-Stokes simplificada para fluidos incompresibles, régimen laminar y estado estacionario, las condiciones de borde que se utilizó son de entrada, salida del fluido y pared. Este proyecto se realizó en Matlab ®, se inició con el mallado triangular de las geometrías, se adaptó el algoritmo de Koko (2015) el cual utilizó las funciones Meshgrid, Deleanay Triangulation y Triplot. Además, se realizó un rechazo probabilístico para las distancias de los vértices creados, si son mayores a las establecidas se iteró hasta encontrar la distancia correcta. Una vez obtenido un mallado no estructurado uniforme, se colocó las condiciones de bordes con un algoritmo de funciones lógicas que verificó las distancias a un punto e introdujo los valores de bordes correspondiente. Finalmente, se adaptó el algoritmo para la velocidad de QuickerSim (2022), el cual ensambló una matriz con la velocidad inicial y puso en consideración las simplificaciones a la ecuación NavierStokes. Se comprobó que el algoritmo de asignación de bordes cumpla su función mediante un algoritmo gráfico y se comprobó que el perfil de velocidad obtenido de la simulación fue igual a un analítico con un porcentaje de error menor al 5% lo cual validó la simulación.2022-02-01T00:00:00ZPrevención y control de contaminación de recursos hídricos de la mancomunidad del Chochó Andino : Análisis de tecnologías sostenibles en el tratamiento de aguas residuales contaminantes de las subcuencas de los ríos Alambi y Chirape.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22479
Título: Prevención y control de contaminación de recursos hídricos de la mancomunidad del Chochó Andino : Análisis de tecnologías sostenibles en el tratamiento de aguas residuales contaminantes de las subcuencas de los ríos Alambi y Chirape.
Autor: Andachi Lliquin, Andres Geovanny
Resumen: Abstract.-The present investigation was carried out in localized sections of the sub-basins of the Alambi and Chirape rivers of the Mancomunidad del Chocó Andino. Water quality was determined using the following parameters: dissolved oxygen, pH, conductivity, turbidity, dissolved solids, BOD₅, COD, fecal coliforms, surfactants and cyanide during the rainy season. The water quality parameters were compared with data from academic research conducted in this area and also with the quality criteria established in the national environmental legislation, according to the use of the resource. Then, with the calculation of the water quality index, it was found that in the analyzed points of the Chirape River, the water quality is regular and its possible use is agricultural. On the other hand, for the Alambi River, water quality is poor and cannot be used unless it is treated. Next, the activities causing pollution and the most important environmental aspects were identified: sewage, gray water, solid waste, agrochemical waste, organic waste, bad odors and vectors. Based on the information obtained, significant environmental impacts were determined: water contamination, soil contamination, depletion of natural resources, and atmospheric contamination. Sustainable technologies for wastewater treatment were analyzed, according to the characteristics of this territory, using environmental and social indicators. It was determined that the peat bed is appropriate for this type of wastewater because it consumes less energy during its operation, due to its low odor emission and high elimination of biochemical oxygen demand, dissolved solids and pathogens. Finally, the results achieved were presented to social actors of the Mancomunidad involved in the integrated management of water resources, after identifying them.
Descripción: La presente investigación se desarrolló en tramos localizados de las sub cuencas de los ríos Alambi y Chirape de la Mancomunidad del Chocó Andino. Se determinó la calidad de agua mediante los parámetros: Oxígeno disuelto, pH, Conductividad, Turbidez, Sólidos Disueltos, DBO₅, DQO, Coliformes fecales, Tensoactivos y Cianuro; en época lluviosa. Los parámetros de calidad de agua fueron comparados con datos de investigaciones académicas realizadas en esta zona y también con los criterios de calidad establecidos en la legislación ambiental nacional, según el uso del recurso. Después, con el cálculo del índice de calidad de agua se encontró que en los puntos analizados del río Chirape, la calidad de agua es regular y su posible uso es agrícola. En cambio, para el río Alambi la calidad del agua es mala y no puede ser aprovechada a menos que sea tratada. Luego, se identificaron las actividades causantes de la contaminación y los aspectos ambientales más importantes: aguas negras, aguas grises, desechos sólidos, desechos agroquímicos, residuos orgánicos, malos olores y vectores. Con base en la información obtenida, se determinaron los impactos ambientales significativos: contaminación al agua, contaminación al suelo, agotamiento de recursos naturales y contaminación atmosférica. Se analizaron tecnologías sostenibles para el tratamiento de aguas residuales, acordes a las características de este territorio, mediante indicadores ambientales y sociales. Se determinó que el lecho de turba es apropiado para este tipo de aguas residuales debido a que: consume menor energía durante su operación, por su baja emisión de olores y alta eliminación de la demanda bioquímica de oxígeno, sólidos disueltos y patógenos. Finalmente, se expuso los resultados alcanzados a actores sociales de la Mancomunidad, involucrados en la gestión integral de los recursos hídricos, previa identificación de los mismos.2022-02-01T00:00:00ZEvaluación de la calidad ambiental en zonas influenciadas por la minería de oro en el sur de Ecuador.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22478
Título: Evaluación de la calidad ambiental en zonas influenciadas por la minería de oro en el sur de Ecuador.
Autor: Vélez Peñafiel, Cristhian Andrés
Resumen: The present work aims to identify heavy metals that are found in hair samples from people who live in areas under metal mining influence in the provinces of Zamora Chinchipe and El Oro. The presence of metals in hair can be attributed to the consumption of contaminated water or food. Based on information of eating habits and water consumption, which are available from surveys carried out, and the concentrations of metals in human hair, the possible impact on the health of the population was evaluated. The concentrations of metals in human hair were compared with reference values (literature) and the concentrations of metals in the hair of a control group, to determine if people are exposed to heavy metal contamination or it already affected their health. It was evidenced by the information from the surveys that most of the population obtains water by extracting it underground, which presents visual, stomach, and nervous discomfort because the metal with the highest frequency of appearance in hair samples was manganese, this metal causes alterations to the brain and affections to the respiratory system. Finally, the abundance of metals in the hair samples for the province of Zamora was Mn>Cd>Pb>Hg and for the province of El Oro was Mn>Cd>Hg, Pb>As.
Descripción: El presente trabajo tiene como objetivo identificar metales pesados que son hallados en muestras de cabello de personas que viven en áreas bajo influencia de la minería en provincias de Zamora Chinchipe y El Oro. La presencia metales en el cabello puede ser atribuida al consumo de alimentos y/o agua contaminados. Con base a información sobre hábitos alimenticios y consumo de agua, que están disponibles a partir de encuestas realizadas, y las concentraciones de metales en cabello humano, se evaluó el posible impacto en la salud de la población. Se compararon las concentraciones de metales en cabello humano con valores de referencia (literatura) y las concentraciones de metales en el cabello de un grupo de control, esto para determinar si las personas están expuestas a contaminación que pueda o ya haya afectado su salud. Se evidenció mediante la información de las encuestas que la mayor parte de la población obtiene agua mediante la extracción de un pozo, los cuales presentan molestias visuales, estomacales y nerviosas debido a que el metal con mayor frecuencia de aparición en muestras de cabello fue el manganeso, este metal ocasiona alteraciones al cerebro y afecciones al sistema respiratorio. Finalmente, la abundancia de los metales en las muestras de cabello para la provincia de Zamora Chinchipe fue Mn>Cd>Pb>Hg y para la provincia de El Oro fue Mn>Cd>Hg, Pb>As.2022-02-01T00:00:00ZCaracterización de materiales compuestos formulados con residuos de la industria aceitera y resina acrílica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22466
Título: Caracterización de materiales compuestos formulados con residuos de la industria aceitera y resina acrílica.
Autor: Camacho Jácome, María Sol
Resumen: The present project focused on the mechanical characterization of the composite material based on industrial waste of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) empty fruit bunch and water-based
thermoplastic acrylic resin. In a first stage, the average value of reinforcement length was determined (based on data provided previously) by means of descriptive statistical methods.
Subsequently, the main mechanical properties (tensile strength, modulus of elasticity and percentage of elongation) were determined on the basis of the data previously provided. The
average length determined was 728.8 µm, which was obtained by Tukey's statistical method. The results of mechanical behaviour showed that before weathering, the values of tensile
strength, modulus of elasticity and percentage of elongation were low due to limitations in the adhesion between the fiber and the matrix. On the other hand, the strength and modulus of
elasticity before weathering decreased as manufacturing temperature of the material increased; however, after weathering the opposite behavior was observed; these values increased as the
manufacturing temperature of the composite increased. Regarding to percentage of elongation, before and after weathering, from 120°C this value increased with the increase of the
manufacturing temperature of the material.
Descripción: El presente proyecto se enfocó en la caracterización mecánica del material compuesto elaborado con residuos industriales de raquis de palma africana (Elaeis guineensis Jacq.) y resina
acrílica termoplástica base acuosa. En una primera etapa, y a partir de los datos proporcionados de longitud de fibra, se determinó el valor promedio de longitud de refuerzo, por medio de
métodos estadísticos descriptivos. Posteriormente, se determinó las principales propiedades mecánicas (resistencia a tracción, módulo de elasticidad y porcentaje de elongación) sobre la
base de los datos proporcionados previamente. La longitud promedio determinada fue de 728,8 µm, la cual se obtuvo por medio del método estadístico de Tukey. Los resultados del
compostamiento mecánico evidenciaron que antes del intemperismo los valores de resistencia a la tracción, módulo de elasticidad y porcentaje de elongación fueron bajos debido a la
limitaciones en la adhesión entre la fibra y la matriz. Por otro lado, la resistencia y el módulo de elasticidad antes del intemperismo disminuyeron conforme aumentó la temperatura de
fabricación del material; sin embargo, después del intemperismo se presentó el comportamiento contrario, estos valores aumentaron conforme se incrementó la temperatura de fabricación
del composite. Con respecto al porcentaje de elongación, antes y después del intemperismo, a partir de 120°C este valor se incrementó con el aumento de la temperatura de fabricación del
material.2022-02-01T00:00:00ZCaracterización de materiales compuestos formulados con residuos de la industria aceitera y resina acrílica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22460
Título: Caracterización de materiales compuestos formulados con residuos de la industria aceitera y resina acrílica.
Autor: Trujillo Oyana, Vanessa Lizeth
Resumen: The difficulties of wastes disposal in oil palm industry have promoted initiatives to convert thoses wastes into products with a higher added value, which is important in research and development of composite materials reinforced with lignocellulosic wastes. For this reason, the objective of this study is the characterization of composite materials based on oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) empty fruit bunch and water-based thermoplastic acrylic resin by using Fourier transform infrared spectrophotometry. In doing so, data regarding to size fiber and infrarred spectra were previously supplied at five processing temperatures (80 °C, 100 °C, 120 °C, 140 °C and 160 °C) and subjected to weathering test in saline atmosphere for 330 hours. The spectrophotometric identification evidenced the presence of functional groups pertaining components of lignocellulosic fibers and acrylic resin matrix. Regarding the influence of temperature in processing, the characteristic bands of the functional groups that make up the composite material were observed to increase in intensity along with the increase in temperature. However, the characteristic bands of the functional groups showed greater changes in intensity and broadening with the decrease in processing temperature (80 °C, 100 °C and 120 °C) when subjected to salt weathering.
Descripción: Las dificultades de eliminación de desechos en la industria aceitera de palma han generado iniciativas para convertir estos desechos en productos de mayor valor agregado, lo cual es de gran interés para la investigación y desarrollo de materiales compuestos reforzados con residuos lignocelulósicos. Por tal razón, el presente estudio tiene como objetivo la caracterización del material compuesto elaborado con residuos industriales de raquis de palma africana (Elaeis guineensis Jacq.) y resina acrílica termoplástica base acuosa, mediante la técnica de espectrofotometría infrarrojo por transformadas de Fourier (FTIR). Para el efecto, se dispuso de los resultados de medición de fibra+A41 y caracterización infrarroja del material a cinco temperaturas de procesamiento (80 °C, 100 °C, 120 °C, 140 °C y 160 °C) y sometido a intemperismo en atmósfera salina por 330 horas. El estudio espectrofotométrico del material compuesto evidenció, con base en la identificación de las bandas de los grupos funcionales, la presencia de los principales componentes de fibra lignocelulósica, además de los grupos funcionales que son parte de la matriz de resina acrílica. Respecto a la influencia de la temperatura de procesamiento, se evidenció que, en la estructura química se mantienen las bandas características de los grupos funcionales que conforman el material compuesto con un aumento en la intensidad a medida del incremento de temperatura. Sin embargo, las bandas características de los grupos funcionales presentaron mayores cambios de intensidad y ensanchamiento con la disminución de temperatura de procesamiento (80 °C, 100 °C y 120 °C) al someterse a prueba de intemperismo salino.; PALMA AFRICANA2022-02-01T00:00:00ZEstudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto con potencial aplicación para la oxidación catalítica de efluentes cianurados.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22459
Título: Estudio preliminar de la síntesis de ferritas de cobalto con potencial aplicación para la oxidación catalítica de efluentes cianurados.
Autor: Gaibor Lalaleo, Johana Carolina
Resumen: Cobalt ferrites have become an innovative catalyst due to their high performance in oxidative processes. In this study, cobalt ferrite was synthesized by hydrothermal method with precursors of iron and cobalt chlorides and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and was used as catalyst for cyanide oxidation. The cobalt ferrite samples were synthesized with CoCl2·6H2O and FeCl3·6H2O in a Fe/Co molar ratio of 2. Two precipitating agents were tested (NH4OH at pH 10 and NaOH at pH 9 and 12). The reaction time tested were 18 and 24 h, and the reaction temperaturas were 150 °C and 180 °C. The solid obtained was filtered, washed and dried. Additionally, some simples were synthesized with the addition of CTAB in a Fe/CTAB molar ratio of 10:1. The samples were characterized by XRD, demonstrating the cubic structure of the ferrite at conditions of pH 12, precipitating agent NaOH, 18 h and 180°C. The addition of CTAB caused a slight decrease in particle size from 18,6 to 16,6 nm. The synthesis of CoFe2O4 with CTAB at 150 °C affected the formation of pure cobalt ferrite. The specific surface area was 55 m2/g and the Fe/Co molar ratio was 2,09, which was explained by the presence of hematite in the synthesized material. With this last material, a cyanide ion oxidation of 38% was accomplished after 8 h of stirring and aeration, with a reaction constant of 0,054 h-1. The material was stable in the cyanide solution since negligible leaching of Co (0,07%) and Fe (0,01%) was measured.
Descripción: Las ferritas de cobalto se han convertido en un catalizador innovador por su alto rendimiento en procesos oxidativos, por tal motivo el presente trabajo tiene como objetivo sintetizar ferritas de cobalto por vía hidrotermal con precursores de cloruros de hierro y cobalto, y bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) para ser empleados en la remediación de efluentes cianurados. Las ferritas se sintetizaron utilizando precursores de cloruro de Fe y Co en relación molar Fe/Co de 2. Se emplearon dos agentes reguladores de pH (NH4OH y NaOH) y se varió el pH de 9 a 12, durante tiempos de reacción hidrotermal de 18 y 24 h y temperaturas de reacción de 150 °C y 180 °C. Las partículas obtenidas fueron filtradas, lavadas y secadas. Adicionalmente, se sintetizó ferrita de cobalto con adición de CTAB en relación molar Fe/CTAB de 10:1. Las muestras fueron caracterizadas por DRX y demostraron encontrarse en estructura cúbica a condiciones de pH 12, agente precipitante NaOH, 18 h y 180°C. Al adicionar surfactante existió una leve disminución del tamaño de partícula de 18,6 a 16,6 nm. La síntesis de CoFe2O4 con CTAB a 150 °C ocasionó la formación incompleta de ferrita pura. Este último catalizador tiene una área superficial específica de 55 m2 /g y se obtuvo una relación molar Fe/Co de 2,09 explicada por la presencia de hematita en el material sintetizado. Se alcanzó una oxidación de ion cianuro del 38% después de 8 h de agitación y aireación, con una constante de reacción de 0,054 h-1 y escasa lixiviación de Co (0,07%) y Fe (0,01%), lo que confirmó la estabilidad química de la ferrita de cobalto en soluciones cianuradas.2022-02-01T00:00:00ZSíntesis de Catalizadores Co-Mo en Varios Soportes.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22455
Título: Síntesis de Catalizadores Co-Mo en Varios Soportes.
Autor: Ñacato Arias, Irina Michelle
Resumen: Heterogeneous catalysis is the most applied industrially, it is based on the use of metals, oxides or salts dispersed on the internal surface of a porous support, hydroprocessing in refineries use catalysts such as Molybdenum and Cobalt metal sulfides. The objective of the present work is to synthesize and characterize activated carbon catalysts with Cobalt and Molybdenum, for which, 3 methods of impregnation of the active phase were proposed, 2 direct methods and one successive. By means of a morphological and quantitative analysis of the active phase, successive impregnation was selected to avoid agglomerations and support preference. The FTIR spectrum revealed differences between the activated carbon without impregnation and after the addition of Co and Mo, while the diffractogram of the catalyst confirmed the presence of the MoO3 phase necessary to promote MoS2. The surface area of the supported catalyst obtained by BET analysis decreased by 5.55 %, which represents a good applicability for the development of reactions on the surface.
Descripción: La catálisis heterogénea es la más aplicada industrialmente, se fundamenta en el uso de metales, óxidos o sales dispersas en la superficie interna de un soporte poroso. Los hidroprocesamientos en refinerías emplean catalizadores tipo sulfuros metálicos con Molibdeno y Cobalto. El objetivo del presente trabajo es sintetizar y caracterizar catlizadores de carbón activado con Cobalto y Molibdeno, para lo cual, se plantearon 3 métodos de impregnación de la fase activa, 2 métodos directos y uno sucesivo. Mediante un análisis morfológico y cuantitativo de la fase activa fue seleccionada la impregnación sucesiva con la finalidad de evitar aglomeraciones y las preferencia en el soporte. El espectro FTIR permitió señalar diferencias entre el carbón activado sin impregnación y posterior a la adición de Co Y Mo, mientras que el difractograma del catalizador confirmó la rpesencia de la fase MoO3 necesaria para promover la formación de la fase MoS2. El área superficial del catalizador soportado obtenido por un análisis BET disminuyó en 5,55% lo que representa una buena aplicabilidad para el desarrollo de reacciones en la superficie.2022-02-01T00:00:00ZDimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22433
Título: Dimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica.
Autor: Quisphe Quisphe, Yadira Valeria
Resumen: This research aims to design a shell-and-tube heat exchanger for latent thermal energy storage using a high-temperature phase change material (PCM). First, a literature review on hightemperature PCMs and their applications was made. Then, the heat exchanger design was oriented towards the storage of residual heat from the combustion gases of an industrial furnace with the objective of preheating a combustion air stream from 600 to 850°C. Potassium carbonate was selected as high-temperature PCM because it exhibits suitable thermophysical properties for the application. The storage capacity was determined, and the dimensions and design parameters for both the tube and the shell sides of the heat exchanger were calculated. For preheating combustion air, 39.95 kW of power must be stored, for which 3579 kg of potassium carbonate were used and distributed inside 22 tubes of 202.74 mm of inner diameter and 2.40 m of length. The inner diameter of the shell was 1.54 m and the obtained heat-exchanger efficiency was 81%. The dominant heat-transfer mechanism inside the tubes was conduction because of the solidification of the PCM during the discharging of the stored energy stage, while natural convection was considered negligible.
Descripción: El presente trabajo tuvo como objetivo dimensionar un intercambiador de calor de tubos y coraza para el almacenamiento de energía térmica a través de materiales de cambio de fase, PCM, de alta temperatura. Inicialmente, se realizó una revisión bibliográfica acerca de los PCM de alta temperatura y sus aplicaciones. A partir de la bibliografía, se orientó el dimensionamiento del intercambiador de calor hacia el almacenamiento del calor residual de los gases de combustión de un horno industrial, para el precalentamiento de una corriente de aire, de combustión, de 600 a 850 °C. Para este requerimiento, se seleccionó al carbonato de potasio como material de cambio de fase por presentar propiedades termofísicas adecuadas para la aplicación, se determinó la potencia de almacenamiento, se calcularon las dimensiones y parámetros de diseño por el lado de los tubos y por el lado de la coraza del intercambiador. Se determinó que para el precalentamiento del aire de combustión se deben almacenar 39,95 kW de potencia, para lo cual, se emplearon 3579 kg de carbonato de potasio que fueron distribuidos en el interior de 22 tubos de 202,74 mm de diámetro y 2,40 m de longitud. El diámetro interno de la coraza fue de 1,54 m y la eficiencia del intercambiador de calor fue de 81 %. La conducción fue el mecanismo de transferencia de calor dominante en el interior de los tubos, debido a la solidificación del PCM durante la etapa de descarga de la energía almacenada, mientras que la convección natural se consideró despreciable.2022-02-01T00:00:00ZModelado y simulación de procesos involucrados en la producción de bioetanol a partir de suero de leche.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22432
Título: Modelado y simulación de procesos involucrados en la producción de bioetanol a partir de suero de leche.
Autor: Loyola Toaza, Odalys Karina
Resumen: The present work studies the behavior of the fermentation process to obtain ethanol from pretreated whey with Saccharomyces cerevisiae, by the simulation in SuperPro Designer V8.5. The potential of this dairy residue as a carbon source is described, as well as the importance of evaluating its behavior against a commercial yeast strain. The fermentative and kinetic parameters selected for the base line simulation were compiled from experimental studies and investigations focused on determining optimal fermentation conditions. By changing variables such as glucose concentration for enrichment medium, microbial kinetics models, and temperature modality, a one-way sensitivity analysis was performed for the execution of various simulation runs. In the line, under conditions of pH 4.5, 36 [°C] and 200 [rpm], a maximum ethanol production of 19.9 [g/L] was obtained in a medium with 50 [g/L] of glucose after 71[h]. From the sensitivity analyses, favorable responses were obtained to changes in the concentration of the medium, since a favored ethanol production was evidenced in media enriched with glucose due to the affinity that the yeast possesses for its consumption. On the other hand, the parallel consumption of carbon sources and their yield in ethanol production were compared and was reported the influence of the change in both the kinetic model and the substrate inhibition model, and the isothermal process for the adiabatic model.
Descripción: El presente trabajo estudia el comportamiento del proceso fermentativo para la obtención de etanol a partir de suero de leche pretratado con Saccharomyces cerevisae , mediante la simulación en SuperPro Designer V8.5. Se describe el potencial que posee este residuo lácteo como fuente de carbono, y la importancia de evaluar su comportamiento ante una cepa de lavadura comercial. Los parámetros fermentativos y cinéticos seleccionados para la simulación de línea base se recopilaron de estudios experimentales e investigaciones enfocadas en determinar las condiciones óptimas de fermentación. Mediante el cambio de variables como la concentración de glucosa para el enriquecimiento del medio, modelos de cinética microbiana y la modalidad de la temperatura, se realizó un análisis de sensibilidad de una sola vía para la ejecución de diversas corridas de simulación. En la línea base, bajo condiciones de pH 4,5, 36 [°C] y 200 [rpm], se obtuvo una producción máxima de etanol de 19,9 [g/L] en un medio con 50 [g/L] de glucosa transcurridas 71[h]. De los análisis de sensibilidad, se obtuvieron respuestas favorables ante los cambios de concentración del medio ya que se evidenció una producción de etanol favorecida en medios enriquecidos con glucosa debido a la afinidad que posee la levadura por su consumo. Por otra parte, se comparó el consumo en paralelo de las fuentes de carbono, su rendimiento en la producción de etanol, y se reportó la influencia del cambio tanto del modelo cinético por el de inhibición por sustrato, como del proceso isotérmico por el adiabático.2022-02-01T00:00:00ZPrevención y control de contaminación de recursos hídricos en la Mancomunidad del Chocó Andino : Diseño de un Plan de Acción Ambiental para microempresas queseras de la parroquia Nanegalito.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22431
Título: Prevención y control de contaminación de recursos hídricos en la Mancomunidad del Chocó Andino : Diseño de un Plan de Acción Ambiental para microempresas queseras de la parroquia Nanegalito.
Autor: Rivilla Ruiz, Josselyn Valeria
Resumen: The Commonwealth of Chocó Andino faces multiple environmental problems, the main ones being caused by mining, hydroelectric and microenterprise projects in the area, including micro-cheese enterprises. The parish of Nanegalito was selected because it has the largest number of dairy centers, as did the parish of Nono. For the evaluation of environmental impacts of the cheese-making process, the prior identification of the environmental aspects and factors of a case study was required and a map of social actors of the Nanegalito Parish was elaborated. Through a cause-and-effect matrix, it was determined that flora, fauna, and water quality are the most affected environmental characteristics. Also, it was observed that the processes that generate highly significant impacts are: coagulation, treatment of curd, cleaning and maintenance. A sample of wastewater from a cheese microenterprise was characterized using the parameters: BOD5, COD and oils and fats and the compliance with the applicable and current regulations was analyzed, for the approach of prevention and control measures through an action plan. Based on the information on the daily volume of whey generated in the Nanegalito Parish, a mass balance was carried out and it was concluded that the amount obtained from whey, of 4 400 l/day, is not sufficient for the project to obtain citric acid by fermentative route to generate utility; for the project to be profitable, 42 500 l/day of whey is required. Based on the analysis of the regulations and the case study checklist, 15 non-compliances were established related to: environmental regularization, wastewater monitoring, pre-discharge treatment and solid waste management. A cause analysis was carried out for the approach of 18 corrective measures with which the environmental action plan was formulated. This plan contains: short, mediumand long-term execution timelines, estimated costs for implementation, monitoring indicators and possible means of verification.
Descripción: La Mancomunidad del Chocó Andino enfrenta múltiples problemáticas ambientales, las principales son causadas por proyectos mineros, hidroeléctricos y microempresas de la zona, entre ellas, las microempresas queseras. Se seleccionó la parroquia de Nanegalito porque tiene el mayor número de centros lácteos, al igual que la parroquia de Nono. Para la evaluación de impactos ambientales del proceso de elaboración de quesos, se requirió la identificación previa de los aspectos y factores ambientales de un estudio de caso y se elaboró un mapa de actores sociales de la Parroquia Nanegalito. Por medio de una matriz causa-efecto, se determinó que la flora, fauna, y calidad de agua son las características del ambiente mayormente afectadas. También, se observó que los procesos que generan impactos altamente significativos son: coagulación, tratamiento de la cuajada, limpieza y mantenimiento. Se caracterizó una muestra de agua residual de una microempresa quesera mediante los parámetros: DBO5, DQO y aceites y grasas y se analizó el cumplimiento de la normativa aplicable y vigente, para el planteamiento de medidas de prevención y control por medio de un plan de acción. A partir de la información del volumen diario de suero de leche generado en la Parroquia Nanegalito, se realizó un balance de masa y se concluyó que la cantidad obtenida de lactosuero, de 4 400 l/día, no es suficiente para que el proyecto de obtención de ácido cítrico por vía fermentativa genere utilidad; para que el proyecto sea rentable, es necesario 42 500 l/día de lactosuero. Sobre la base del análisis de la normativa y la lista de verificación del caso de estudio, se establecieron 15 incumplimientos relacionados con: regularización ambiental, monitoreo de aguas residuales, tratamiento previo a su descarga y gestión de desechos sólidos. Se realizó un análisis de causa para el planteamiento de 18 medidas correctivas con las cuales se formuló el plan de acción ambiental. Este plan contiene: plazos de ejecución a corto, mediano y largo plazo, costos estimados para la implementación, indicadores de seguimiento y posibles medios de verificación.2022-02-01T00:00:00ZDesarrollo de software académico para simulación de fenómenos de transporte mediante métodos numéricos.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22428
Título: Desarrollo de software académico para simulación de fenómenos de transporte mediante métodos numéricos.
Autor: Zambrano Moya, Eduardo Gustavo
Resumen: In the pyrometallurgical industry, the processes are carried out at high temperatures. Therefore, it is important to characterize the heat transfer phenomena, to reduce heat losses and costs in production lines. In addition, to guarantee the industrial safety of the process. process. Mathematical modeling and simulation allow to understand the phenomena of heat transfer and predict the behavior of the system under established conditions. The aim of this academic paper was to develop a software for the simulation of heat transfer by conduction in simple 2D geometries using finites differences method. First, simple discretized 2D geometries were defined in control elements for numerical simulation of heat transfer. Once the geometries were defined, the model and the graphical user interface were applied with similar conditions of a pyrometallurgical furnace. Characteristic temperature profiles of conduction heat transfer phenomena were obtained for the conditions and materials examined. In addition, the results determined by the software were validated by comparing them with results calculated by analytical methods, obtaining error percentages of less than 0.2%. Finally, a graphical interface was developed to make the model accessible as free software for engineering students and teachers. Diseño y simulación de controladores pid no lineales con esquemas duales aplicados a procesos químicos aproximables a modelos de primer orden con retardo (FOPDT).
Descripción: En la industria pirometalúrgica, los procesos se llevan a cabo a altas temperaturas, por lo tanto, es importante caracterizar el fenómeno de transferencia de calor, con el fin de reducir perdidas de calor y costes en líneas de producción, además de salvaguardar la seguridad industrial del proceso. El modelado matemático y simulación permiten entender el fenómeno de trasferencia de calor, y predecir el comportamiento del sistema bajo condiciones establecidas. Bajo este contexto, el objetivo del presente trabajo fue desarrollar de un software para la simulación de transferencia de calor por conducción en geometrías simples 2D mediante métodos de diferencias finitas. Con este fin, en primer lugar, se definió geometrías simples en 2D discretizadas en elementos de control para simulación numérica de transferencia de calor. Una vez definida las geometrías, se aplicó el modelo y la interfaz gráfica de usuario con condiciones semejantes a las de un horno pirometalúrgico, obteniendo perfiles y distribuciones de temperatura característicos del fenómeno de transferencia de calor por conducción para las condiciones y materiales examinados. Además, los resultados determinados por el software se validaron mediante la comparación con resultados calculados por métodos analíticos, obteniéndose errores menores al 0.2%. Finalmente, se desarrolló una interfaz gráfica para que el modelo sea accesible como software libre para estudiantes y profesores de ingeniería.2022-02-01T00:00:00ZDimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica a media temperatura.
http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22427
Título: Dimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica a media temperatura.
Autor: Porras Checa, Marbelle Karolina
Resumen: Energy is an indispensable element for development and subsistence of human beings, in industrial, public services and transport sectors. The main energy sources are obtained from limited resources such as fossil fuels (oil, coal, natural gas), causing a considerable CO2 emissions being one of the main environmental problems. Currently, it is important to take advance of renewable resources such as the energy provided by the sun, water, air or as a residual heat to transform it into thermal energy. These sustainable energy systems have the advantage of reducing CO2 emissions. Thermal Energy Storage (TES) can be obtained by sensible heat, latent heat and thermochemical heat. This work aims to design a heat exchanger for latent thermal energy storage for a medium temperature application, focus on residential hot water. For this type of storage, Phase Change Materials (PCM) are used, which are under constant study to improve the ability to store energy. For this reason, a literature review was carried out to know the PCMs that have the best properties for solar energy storage to heat water. Paraffin wax was then selected as PCM with a melting temperature of 56 °C to heat water from 10 to 36 °C. Finally, by means of calculations, a tube and shell heat exchanger were designed with 226 tubes of 0.05248 m of the diameter, thickness of 0.00391 m and 1.65 m length, inside of which the PCM was placed. Water flows through the shell with a diameter of 1.21 m.
Descripción: La energía es un elemento indispensable para el desarrollo y la subsistencia de los seres humanos, en sectores industriales, servicios públicos y de transporte. Las principales fuentes de energía provienen de recursos limitados como combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural), los cuales provocan emisiones considerables de CO2 siendo uno de los principales problemas ambientales. En la actualidad, se quiere aprovechar recursos renovables como la energía proporcionada por el sol, agua, aire o el calor residual para transformarla en energía térmica. Estos sistemas energéticos sostenibles tienen la ventaja de reducir las emisiones de CO2 . El almacenamiento de energía térmica (TES, Thermal Energy Storage) se puede obtener por calor sensible, calor latente y termoquímico. Este trabajo tiene como objetivo dimensionar un intercambiador de calor para el almacenamiento de energía térmica para una aplicación a media temperatura a nivel doméstico. Se concentra en el sistema de almacenamiento de energía por calor latente siendo más común el de fusión (cambio de fase sólido-líquido). Para este tipo de almacenamiento se emplean materiales de cambio de fase (PCM, Phase Change Materials) los cuales se encuentran en constante estudio para mejorar la capacidad de almacenar energía. Por esta razón, se realizó una revisión bibliográfica para conocer los PCMs que tengan las mejores propiedades para el almacenamiento de energía solar para calentar agua. Luego, se seleccionó cera de parafina como PCM con una temperatura de fusión de 56 °C para calentar agua de 10 a 36 °C. Finalmente, mediante cálculos se realizó el dimensionamiento de un intercambiador de calor de tubos y coraza que posee 226 tubos con un diámetro de 0,05248 m, espesor de 0,00391 m y longitud de 1,65 m, donde se colocó el PCM. El diámetro de coraza fue de 1,21 m, la cual contiene a los tubos y es por donde fluye el agua.2022-02-01T00:00:00Z