Ingeniería Química
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Item Método para el reciclaje de las baterías Zinc-Manganeso AAA, AA y D y evaluación de la rentabilidad económica de este proceso(2019) Durán Díaz, María Gabriela; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Valoración de utilización de la fibra de rastrojo de piña como materia prima para la elaboración de un material textil no-tejido(2019) Zúñiga Arias, Débora; Casanova Treto, PedroItem Pre factibilidad técnica y financiera para la implementación de un sistema de recuperación de aceites de naranja disponibles en corrientes de desecho en una empresa productora de jugos y concentrados de naranja(2017) Viales Peraza, AlberthEl objetivo de este proyecto fue desarrollar una prefactibilidad técnica y financiera para la implementación de un sistema de recuperación de aceites de naranja disponible en corrientes de desecho en una empresa productora de jugos y concentrados de naranja. El trabajo abarca aspectos generales sobre el procesamiento de la naranja y los productos y subproductos obtenidos en las plantas procesadoras de jugos y concentrados de naranja, además de lo concerniente a los procesos de extracción de aceites de naranja, técnicas utilizadas, producción en Costa Rica, así como las aplicaciones, el manejo y el almacenamiento de dichos aceites. También se abordan los fundamentos teóricos de la evaluación de proyectos, donde se mencionan los términos más relevantes para la realización de una prefactibilidad técnica y financiera de proyectos. Se realiza una prefactibilidad técnica del proyecto donde se describe el sistema propuesto para la recuperación de aceites de naranja a partir de las corrientes de desecho involucradas, además de la determinación de la capacidad productiva del proyecto, balances de masa y energía, dimensionamiento de equipos, análisis de los servicios disponibles en la planta para el desarrollo del proyecto, distribución de planta y el tratamiento de los desechos. La prefactibilidad financiera realizada toma en cuenta la inversión de capital fijo, el capital de trabajo, la inversión de capital total, así como el costo total del producto, financiamiento del proyecto, evaluación de la rentabilidad del proyecto, indicadores económicos y el análisis de la sensibilidad. Dentro del desarrollo del proyecto se generan dos propuestas de inversión, una que incluye la construcción de una línea exclusiva para el sistema de recuperación de aceite de naranja, con una disponibilidad de tiempo del 100 % del proceso productivo; y otra propuesta que incluye el uso de los equipos disponibles en línea de extracción de piña...Item Aprovechamiento de residuos de palma para la producción de etanol de segunda generación por hidrólisis enzimática(2019) Charpentier Alfaro, Camila; Méndez Arias, JohannaEn Costa Rica la industria productora de aceite de palma genera alrededor de 100 toneladas de residuo de fibra de pinzote por día. El alto contenido de humedad del material restringe su uso como combustible, por lo que este se deja en plantación y ocupa grandes volúmenes de almacena- miento (Chinchilla, 2017). La fibra de pinzote es una biomasa lignocelulósica que puede ser aprovechada para la producción de bioetanol para su uso como combustible. El residuo de pinzote fue pretratado con H2SO4 al 1,09 % (v/v) a 121 °C en una relación sólido:líquido de 1:2,8 (m/v) por 27 min. El pretratamiendo ácido fue seguido por uno alcalino con NaOH al 4 % (m/v) a 121 °C y una relación sólido:líquido de 1:20 (m/v) por 30 min. El primer pretrata- miento redujo el porcentaje de hemicelulosa del material de 14,79 % a 8,55 %. Por otro lado, el pretratamiento alcalino no consiguió reducir el porcentaje de lignina en el material, que se mantuvo alrededor de un 16 %. Sin embargo, la fracción de lignina sufrió una reducción del 76,2 % en masa al final de ambos pretratamientos y la fracción de celulosa pasó de ser de un 24,53 % a un 43,16 %. El análisis de la superficie del material antes y después de los pretratamientos, por microscopía electrónica de barrido, permitió corroborar que estos favorecieron la desorganización de las fibras y la reducción del tamaño de partícula. Se ejecutó un diseño experimental de tipo central compuesto rotacional para optimizar las condiciones de carga de sólidos y carga de proteína en la hidrólisis enzimática realizada con enzima comercial Cellic CTec2. Esto con el objetivo de aumentar la liberación de glucosa y la eficiencia de hidrólisis. La condición óptima encontrada corresponde a una carga de sólidos de 243,4 g/L y una carga de proteína de 22 mg/g celulosa. La concentración de glucosa luego de transcurridas 48 h de hidrólisis bajo estas condiciones...Item Propuesta de minería de datos y análisis probabilístico para la estimación de variables de proceso utilizando series de tiempo en estado estacionario y algoritmos genéticos en un gasi cador de tiro descendente(2018) Urvina Savelli, Luis Andres; Torres Quirós, CindyLa pulpa de café es un residuo agroindustrial, que en la actualidad impacta negativamente a Costa Rica en lo económico, social y ambiental. El presente informe es parte de una serie, dentro del marco de otros proyectos sobre el aprovechamiento de la pulpa de café. En particular, de la gasificación de pulpa de café prensada y densificada, para la generación de energía eléctrica a escala piloto. A pesar de que la literatura sobre gasificación y gasificadores es abundante, es casi inexistente cuando se considera la gasificación de pulpa de café. Además, las metodologías de análisis corrientes tienden a ignorar aspectos como la robustez estadística, y las que sí los consideran, suelen basarse en suposiciones clásicas que no siempre se cumplen. El problema central que se abordó en este proyecto, fue la estimación probabilística de variables de proceso en la unidad gasificadora estudiada. Para esto el enfoque metodológico se basó en la adquisición de series de tiempo, las cuales se analizaron por medio de técnicas de minería de datos. Esto para generar indicadores de tendencia central, de dispersión y distribuciones de probabilidad empíricas. Finalmente se determinó que la metodología de cálculo propuesta es capaz de estimar la distribu- ción de probabilidad del flujo de syngas producido y de las demás variables de interés, sin embargo se recomienda la verificación del método por medio de la medición directa de otras variables antes de generalizarlo a otras plantas de proceso.Item Mejoramiento de la producción de inóculo para biotratamiento de pulpa de café, con fines de aprovechamiento energético(2018) Mora Rojas, Pablo Alberto; Torres Quirós, CindyEsta investigación se centró en mejorar aspectos esenciales en la implementación industrial de un proceso biotecnológico orientado hacia el acondicionamiento de la pulpa de café, con el fin de aumentar su aprovechamiento como materia prima en posteriores procesos termoquímicos. Concretamente, se buscó hallar condiciones de diseño favorables, en términos operativos y económicos, del proceso de producción de inóculo de hongos de putrefacción blanca, y evaluar el uso de éstos en un biotratamiento a escala de invernadero. La primera fase experimental consistió en la producción de un inóculo primario. Se analizó el efecto de la composición del sustrato semilla (arroz, aserrín, pulpa, papel, y sus mezclas) sobre su colonización por parte de Pleurotus ostreatus y Trametes versicolor, durante tres semanas. Se aplicó un análisis de varianza de un factor (ANOVA) como diseño de experimentos. En la segunda fase, buscó obtener un inóculo secundario a partir del primario. Se aplicó un diseño factorial 23 para evaluar el efecto del tipo de sustrato, cantidad aplicada de inóculo y tratamiento térmico (esterilización mediante autoclave o pasteurización) de la pulpa de café como sustrato, en la colonización por parte de los hongos mencionados. Para la tercera fase, se seleccionó un inóculo secundario, se aplicó a lotes de pulpa no estéril, y se comparó el efecto del biotratamiento con este hongo, ya fuera con o sin volteo del sustrato, con el efecto del biotratamiento con microorganismos de montaña (MM), y con pulpa sin biotratamiento, en las variables de respuesta seleccionadas, a saber: poblaciones totales de categorías específicas de microorganismos, humedad y pH del sustrato, contenido de lignina, y análisis termogravimétrico y simulación a escala de un proceso de gasificación. Todas las etapas fueron ejecutadas durante tres semanas. Como principal resultado de la primera etapa, se obtuvo la mayor colonización...Item Evaluación del efecto del tipo de catalizador, la temperatura de reacción y la relación de catalizador/parafinas, tomando como variable de respuesta la conversión a productos líquidos, utilizando las parafinas desechos de la pirólisis de plásticos a través de un proceso de craqueo catalítico(2018) Solís Herrera, José Ignacio; Miranda Morales, Bárbara CristinaCon el objetivo de evaluar el efecto del tipo de catalizador, la temperatura de reacción y la relación de catalizador/parafinas en la conversión de parafinas desechos de la pirólisis de plásticos a través de un proceso de craqueo catalítico se seleccionaron los catalizadores Zeolita Y y Zeolita ZSM-5, las relaciones catalizador/parafina de 0.4:1 y 0.20: 1 en relación de peso, y las temperaturas de reacción de 440 ºC y 400 ºC y se ejecutaron dos diseños experimentales distintos para evaluar si el efecto de estos factores afecta de manera significativa la conversión a productos líquidos. Para lograr este objetivo se diseñó un equipo experimental que permita modificar estos factores en los niveles seleccionados, y obtener productos líquidos que puedan ser analizados posteriormente. Por medio del análisis estadístico de estos diseños experimentales se determinó que el tipo de catalizador presenta el efecto más significativo al obtener una conversión promedio de 27.43 % utilizando el catalizador Zeolita ZSM-5 en contraste con el 13.10 % obtenido con la Zeolita Y. Además, se determinó que se obtiene 1.2 % mayor de conversión al utilizar la temperatura de 400 ºC. Además, se esperaría que de este producto líquido obtenido se puedan obtener productos similares al diésel, combustible de aviación Jet A-1 y gasolina regular. Se recomienda evaluar los productos obtenidos utilizando la norma ASTM D86 para obtener la curva de destilación del crudo obtenido y evaluar si el mismo puede ser destilado utilizando el equipo con el que ya cuenta dicha empresa. De igual manera, se recomienda no realizar posterior investigación en este equipo experimental ya que el mismo representa un riesgo para la salud y la seguridad de quienes lo utilicen.Item Estudio de la pirolisis como un proceso alternativo para el aprovechamiento de desechos solidos(1980) González Solano, Nazira; Valerín Aguilar, RicardoEste proyecto tiene como objetivo estudiar la Pirólisis como una alternativa de reutilización de desechos sólidas; motivado por a) problemas de contaminación ambiental, b) escasez de materias primas, y c) fundamentalmente la crisis energética mundial, que exige la búsqueda de nuevas fuentes de energéticos no convencionales. La Pirólisis utiliza materiales carbonáceos, y los mismos son calentados indirectamente en ausencia de oxígeno; descomponiéndose para producir carbón, líquidos- combustibles y gases combustibles, dependiendo la proporción de los mismos de las condiciones de operación. En contraste con otras técnicas, la obtención de combustibles a partir de los desechos sólidos, mediante la pirólisis, aún no ha sido muy desarrollada, y el diseño de equipos para este fin así como fijar las condiciones de operación, representa un enorme reto dadas las condiciones de heterogeneidad de los desechos. Con el fin de estudiar esta posibilidad se diseñó un equipo relativamente sencillo. El mismo está formado por tres cilindros concéntricos. El anillo formado por el externo y el intermedio constituyen una chaqueta de aislamiento en la que se usa diatomita como material aislante, la siguiente concha que se forma entre el intermedio y el interno funciona como cámara de combustión la cual se alimenta con una mezcla de aire y propano Por último el cilíndro interior constituye el sitio don de se lleva a cabo el tratamiento de los desechos; y está dividido en dos zonas, una destinada al secado del material fresco y otra de pirólisis propíamente dicha.Las pruebas realizadas muestran que la cantidad del carbón obtenido como combustible es mayor cuanto menor sea la humedad del material, variando también con la composición del mismo. Por otra parte estos factores afectan también el tiempo de residencia, así como el gasto el gasto de combustible empleado en el calentamiento. Además es recomendable seguir investigando esta técnica...Item Dimensionamiento de un equipo de gasificación para el aprovechamiento de broza de café(2010) Mairena Calvo, Benjamín; Camacho Soto, HernánEl objetivo de este trabajo es dimensionar un equipo de gasificación para el aprovechamiento de los residuos de broza de café y a partir de ellos producir gases combustibles que serán usados para suplir de energía a un secador. Los materiales biomásicos deben ser secados previamente para ello se usara energía solar con la cual se logra reducir la humedad hasta un 12 o 15%, luego serán alimentados por la parte superior al equipo de gasificación que consiste en un gasificador de tipo downdraft, los gases combustibles producidos saldrán del equipo por la parte inferior para luego ser quemados y suplir de energía al secador. El equipo deberá soportar temperaturas de hasta 1000 ºC por lo que los materiales de construcción deben ser resistentes a altas temperaturas, para ello se usara acero de 1/4 de pulgada de espesor para las zonas más calientes y de 1/8 para el resto del equipo. Además se debe usar material refractario para reducir las pérdidas de calor y así aumentar la eficiencia térmica, esto se lograra usando arcilla refractaria. Una vez que se tiene dimensionado el equipo y la lista de todos los materiales a usar, se procedió a estimar el costo total para la construcción del equipo. La gasificación de biomasa permite no solo la producción de energía sino también la disposición de residuos biomásicos agroindustriales. En este proyecto el gasificador fue diseñado para el tratamiento de broza de café, sin embargo es fácilmente adaptable para el tratamiento de otros residuos biomásicos agroindustriales.Item Obtención de un producto comercial de madera plástica a partir de una formulación de resina post consumo con material lignocelulósico(2010) Solano Sanabria, María Fernanda; Alvarado Aguilar, PatriciaEl objetivo principal de este proyecto, es obtener un producto comercial de madera plástica a partir de una formulación de resina post consumo con material lignocelulósico y compararlo con un producto similar de madera pura. El proyecto está comprendido por una investigación teórica, y una etapa experimental. Como parte de los aspectos teóricos se explica un poco sobre las investigaciones que anteceden este proyecto, generalidades sobre los plásticos, fibras naturales y materiales compuestos. También se trata el tema del reciclaje de plásticos en Costa Rica, se explica lo que es la madera plástica, las resinas y fibras utilizadas en su fabricación y los distintos productos que se fabrican a partir de este tipo de material. La etapa experimental consiste de dos etapas, la primera en la cual se obtiene un producto de madera plástica a partir de una formulación de una resina y material lignocelulósico, y otra etapa en la que se realizan pruebas de laboratorio tanto a este producto como a otro que no contiene material lignocelulósico y otro de madera pura para evaluar sus propiedades mecánicas y físicas como flexión, contenido de humedad, y gravedad específica. Adicional a estas pruebas se realiza un estudio potencial de factibilidad para el producto de madera plástica con material lignocelulósico para determinar si es viable económicamente la puesta en marcha de una planta para este tipo de productos. De acuerdo con los resultados de la primera etapa se obtiene un producto comercial de madera plástica a partir de una resina virgen y post consumo de polietileno de alta densidad, reforzada con rastrojo de piña (como material lignocelulósico) con una composición de: 67,5 % de polietileno de alta densidad virgen, 30 % de polietileno de alta densidad reciclado y 2,5% de rastrojo de piña y con las dimensiones: 1,91 cm de espesor, 15,24 cm de ancho y 120,00 cm de largo. Para la segunda etapa experimental se realizan pruebas mecánicas...