Ingeniería Química
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Item Caracterización de un proceso de unión térmica de polímeros en una empresa de dispositivos médicos(2019) Alfaro Quirós, Andrés Alonso; Briceño Mena, Luis AlejandroSe realizó una intervención al proceso de unión térmica entre un catéter de drenaje de diferentes materiales y una punta soluble. Se buscó una mejora en proceso debido a que la tecnología actual fue considerada poco confiable y los resultados de la prueba de tensión que se realiza durante el proceso no fueron de acorde a los requerimientos de los productos. Para sustituir el equipo actual se propuso utilizar la tecnología Vante, la cual permite tener un control de las variables de proceso como temperatura, presión y tiempo. Se ejecutó un proceso de caracterización con el que se encontraron los valores mínimos, máximos y nominales de cada variable de proceso. Este proceso se repitió para todas las combinaciones de material y diámetro externo del catéter que se procesan en la operación de unión térmica. Para el caso específico de esta investigación se centró en los materiales Flexima 12 Fr y White Percuflex 12 Fr debido a que históricamente presentan menores rendimientos en proceso, así como en valores de la prueba de tensión. La caracterización de proceso arrancó con un diseño de experimentos de cribado que permitió determinar cuáles de las variables son críticas para el proceso de unión térmica para cada uno de los materiales. Preliminarmente se evaluaron 8 variables de las cuales 5 fueron estudiadas dentro del Cribado. Con ayuda de la herramienta de software Design Expert se preparó un diseño factorial para cada material con cinco variables, dos niveles con seis puntos centrales. A partir de los datos experimentales se realizó un análisis estadístico y se determinaron 4 variables críticas por cada material: Para Flexima 12 Fr fueron temperatura, tiempo de calentamiento, tiempo de enfriamiento y presión, mientras que para White Percuflex 12 Fr fueron temperatura, tiempo de calentamiento, presión y retraso de ingreso. A partir de las variables críticas determinadas en el proceso de cribado se procedió...Item Evaluación del potencial de gasificación térmica del rastrojo de piña en un reactor de lecho fluidizado(2019) Rojas Chaves, Floria; Torres Quirós, Cindy MaríaItem Evaluación del efecto de la presión, la temperatura, la concentración de glicerol y el porcentaje de cobre en el catalizador utilizando un catalizador Cu/Al2O3 para la producción de hidrógeno(2019) Waterhouse Morales, Priscilla de Jesús; Ulate Brenes, Adolfo MauricioItem Síntesis y caracterización de espumas rígidas de poliuretano obtenidas a partir de preplímeros a base de polioles provenientes de fuentes renovables(2019) Mora Murillo, Luis Daniel; Miranda Morales, Bárbara CristinaEl consumo anual de los poliuretanos ha ido en incremento, por esta razón ha existido gran interés en la búsqueda de fuentes alternativas que permitan obtener materia prima para la producción de este tipo de plástico de una manera más amigable con el ambiente y ayudando a reducir las emisiones de efecto invernadero. El objetivo del proyecto fue determinar una formulación a base de polioles provenientes de fuentes renovables para la síntesis de prepolímeros de isocianato en la obtención de espumas rígidas de poliuretano, así como establecer las condiciones idóneas de la reacción. En la primera etapa, se sintetizó 5 prepolímeros con distinta formulación de poliol, agente entrecruzante y extensor de cadena. Los prepolímeros contienen un porcentaje teórico de grupos NCO de 31% y se prepararon a una temperatura de 60 °C con el uso de un baño maría durante 2 horas de reacción. El prepolímero con mayor viscosidad tiene un valor de 1728 ± 12 cP y el de menor viscosidad 156 ± 2 cP. Posterior a una semana de curado, se caracterizó cada una de las diferentes formulaciones obteniendo una espuma con un módulo elástico en compresión de 4,3 ± 0,3 MPa y un porcentaje de recuperación de 80,5%, valores bastante similares a los obtenidos en el ensayo de una espuma comercial a base de derivados del petróleo con valores de 4,3 ± 0,1 MPa y 85,2% respectivamente. La distribución del tamaño de celda para esta formulación se acerca al tamaño del material de referencia, con un valor menor a los 200 ¿m. En el ensayo de memoria de forma de la bio-espuma con las mejores propiedades, el porcentaje obtenido de forma fijada es de 91,6% y 90,5% para el porcentaje de forma recuperada. En la última etapa experimental se evaluó el efecto de la temperatura de reacción, el contenido de NCO y el método de síntesis de los bio-prepolímeros, mediante un diseño factorial 23 con el fin de determinar las condiciones de la reacción que permiten obtener...Item Mejora en el proceso productivo de una línea de manufactura de catéteres de ablación(2017) Arguedas Marenco, Jose Miguel; Solano Sánchez, Paula RaquelEsta práctica tuvo como objetivo la mejora del proceso productivo de una línea de manufactura de catéteres de ablación. Diariamente las líneas de producción presentan diferentes problemas debido a cambios en factores internos o externos. Es imperativo que las organizaciones encuentren soluciones eficientes y en un corto plazo a tales problemas ya que pueden representar pérdidas millonarias para la misma. Esta práctica dirigida se enfocó en tres áreas que afectaron a una organización de dispositivos médicos. Primera parte de la práctica. Los catéteres de ablación presentaban un defecto en la unión de los 2 polímeros que formaban el cuerpo del mismo. Cuando dicho defecto era detectado en la inspección visual que se realizaba al final de la línea de producción, los catéteres eran desechados; este modo de fallo tenía un índice de riesgo de 2. Este defecto podía provocar el ingreso de fluidos al catéter, lo que podía provocar la oxidación de los componentes metálicos, lo que a su vez ocasionaría que el dispositivo fallara durante el procedimiento médico; de igual manera podía ocasionar cortos eléctricos o pérdida de torque. Si el dispositivo fallaba durante el procedimiento médico la integridad del paciente podía estar en riesgo. Para lograr la unión térmica de los polímeros se utilizaban unos mandriles de acero inoxidable como ayuda de manufactura. Durante del proceso de validación original del proceso no se consideró la permeabilidad magnética del mismo como un factor que afectara las salidas del proceso de unión térmica. Después de realizar pruebas con los equipos, parámetros, operarios, etc. Se concluyó que la permeabilidad magnética del mandril era un factor importante en la salida del proceso de unión térmica y se recomendó la segregación de los mismos de acuerdo a su permeabilidad magnética para lograr los resultados esperados. Segunda parte de la práctica. Durante una auditoría del ente regulatorio...Item Diseño, dimensionamiento y costeo de un reactor a escala de laboratorio para la obtención de hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa húmeda en agua a condiciones supercríticas(2019) Mata Monge, Orlando José; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Cuantificación del efecto de la glicerina en fermentaciones con miel de purga para la determinación del porcentaje de conversión de etanol aprovechando glicerina del proceso de producción de biodisel(2018) Valenciano Chinchilla, Andrés; Ulate Brenes, Adolfo MauricioEste proyecto tuvo el propósito de realizar una serie de fermentaciones de glicerina purificada resultante del proceso de biodiesel y miel de purga proveniente de una empresa para evaluar si es posible darles un uso mediante la producción de alcohol. Estos residuos se producen en grandes cantidades en nuestro país (más de 480 000 L de glicerina cruda por año y 148 000 toneladas métricas al año de miel de purga), ambos tienen usos, la glicerina sirve para la fabricación de jabones, así como para curar concreto, mientras que la miel de purga se utiliza como alimento para animales e inclusive se utiliza en producción de alcohol anhidro. Se realizó una caracterización de las materias primas, en las que se determinó que la miel de purga es calidad Substandard según la USDA, lo cual implica que es de baja calidad, reducida en sacarosa, con un porcentaje considerable de cenizas y no tiene ni el mínimo de sólidos en su composición. La glicerina cruda obtuvo un porcentaje de 32,6 % m/m, sumado a una gran cantidad de ácidos grasos y pocas sales y cenizas, sin embargo, esta cantidad tan baja de glicerina no hace posible que sirva para fermentar ya que presenta muchas impurezas que pueden afectar los resultados de producción de alcohol. Se purificó la glicerina cruda y cuantificó con la norma ASTM 7637 obteniendo como resultado un porcentaje de pureza de 91,1 % que fue satisfactorio ya que logra reducir en gran cantidad los ácidos grasos presentes que eran la mayor impureza. Saccharomyces cerevisiae y Klebsiella pneumoniae fueron seleccionados como microorganismos para realizar las fermentaciones, el primero por su capacidad conocida de producir alcohol y la segunda porque tiene capacidad para fermentar con glicerina. Estas fueron proporcionadas por la Micoteca y Bacterioteca de la Facultad de Microbiología de la Universidad de Costa Rica. Se desarrolló un diseño factorial 23 con dos niveles, tres réplicas y tres factores (microorganismo...Item Determinación del efecto de la variación de las fracciones másicas de los componentes en las propiedades mecánicas de la mezcla base de productos de fibrocemento(2016) Araya Castillo, Pedro José; Ulate Brenes, Adolfo MauricioEl objetivo general de este proyecto fue determinar el efecto de la variación de las fracciones másicas de los componentes en las propiedades mecánicas de la mezcla base de productos de fibrocemento. Primeramente se cubrió todo el análisis preliminar de un diseño de experimentos de mezclas. Se determinó el tipo de diseño a utilizar, la cantidad de mezclas a realizar y las fracciones másicas correspondientes para cada componente. Seguidamente se realizó la fabricación de las láminas de fibrocemento por medio de la mezcla de los componentes, así como la identificación, fraguado, horneado y acondicionamiento de las mismas. Como siguiente paso, se realizaron los ensayos en las láminas para determinar cuatro propiedades de las diferentes mezclas estudiadas: movimiento por humedad, resistencia a la flexión, contracción y densidad. Los resultados de los ensayos realizados se analizaron a partir de un análisis de mezclas, en las que se determinaron las ecuaciones que mejor modelan las propiedades a partir de las fracciones másicas de los componentes de la mezcla. Durante todo el procedimiento descrito anteriormente se utilizó la versión prueba gratuita de la herramienta estadística de Minitab 17. Dichas ecuaciones obtuvieron coeficientes de correlación ajustados de 51,56 % para el movimiento por humedad, 78,35 % para la resistencia a la flexión en seco, 64,64 % para la resistencia a la flexión en húmedo, 79,35 % para la contracción total, 55,63 % para la contracción irreversible y 88,05 % para la densidad. Se recomienda determinar alternativas de formación de láminas de fibrocemento a escala de laboratorio que tengan una mayor estabilidad con respecto al espesor y un sentido de fibras que asemeje la producción a gran escala. Desde el punto de vista de diseño de experimentos se recomienda realizar un análisis de mezcla combinado con un análisis factorial que involucre la presión de formado y el tiempo de fraguado de las láminas...Item Correlación entre las variables críticas del mezclado de caucho y su impacto en la vulcanización incipiente(2016) Acuña Ballestero, Wayner; Torres Quirós, CindyEn el presente proyecto se realizó un diseño de experimentos para caracterizar el proceso de mezclado de caucho y detallar su influencia sobre el punto de prevulcanización. Se estudió el nivel de dispersión de los componentes en el hule con el fin de dar respuesta a la eficiencia de la operación y a la posible formación de granos por alta acumulación de pigmentos vulcanizantes en zonas específicas. Primeramente, se caracterizó la operación mediante el estudio de todos sus componentes: almacenamiento, mezclado, laminado y enfriado. Se realizó una profundización sobre las variables que impactan al hule significativamente. Se determinaron las variables fijas del experimento como la ruta de mezclado y el hule a utilizar, mediante un análisis del proceso en la planta de la empresa. Se definió un diseño factorial 23 aleatorio con dos repeticiones a partir de un estudio de disponibilidad de operadores, equipos de medición y productividad de los mezcladores, asimismo se evaluaron los tiempos de duración para no influir sobre proceso normal de la empresa. El principal factor de ruido es el hule natural utilizado como materia prima. Se fijó empleando un único lote que garantiza una misma viscosidad para todo el material, no obstante se incorporó como covariable para determinar con exactitud su influencia. Los factores de estudio definidos los constituyen: energía de descarga, factor de relleno y velocidad de rotores. Estos fueron escogidos mediante una matriz de selección evaluada por un comité asesor. Los tres conforman variables de control del proceso y pueden ser modificados en planta. La variable de respuesta es el tiempo que demora en alcanzar el 10% de la vulcanización del hule, por tanto representa el inicio de la reacción. Su cálculo es realizado tomando los parámetros, final e inicial, de la resistencia ejercida por el hule durante la reacción química y el valor es el 10% de la diferencia del tiempo entre ambos. Asimismo...Item Caracterización del efecto del tiempo 1 y tiempo 2 en el proceso de adherencia de un polímero a un cable de nitinol(2016) Prado Villeda, Marcela; Chacón Valle, GerardoEl presente proyecto tiene como fin primordial, caracterizar el efecto de dos tiempos diferentes en el proceso de adherencia de un polímero a un cable de Nitinol. Para realizar dicha caracterización, se escoge el diseño de experimentos ¿k x m¿, (donde k y m son los niveles de los factores) como la herramienta estadística a utilizar tomando los tiempos 1 y 2 como los dos factores de estudio a controlar (Factor B y A, respectivamente); cada uno con tres niveles. Para la parte experimental, se realizaron entonces nueve tratamientos con quince repeticiones cada uno variando los diferentes niveles y midiendo la fuerza de adhesión como variable de respuesta. Dicha variable se mide mediante una prueba de adhesión destructiva, que se le hace a la punta de polímero utilizando una máquina de tensión. Todos los resultados obtenidos se encontraron por encima de la especificación mínima permitida (10 lb) y no se encontraron defectos cosméticos en las unidades. Seguidamente, se realiza un análisis estadístico y de capacidad a los datos obtenidos. Después de analizar los efectos e interacciones, se determina que conforme los tiempos aumentan, disminuye la fuerza de adhesión del polímero al cable de Nitinol. Por ende, se concluye que los tiempos pueden eliminarse, lo cual genera ahorros de veinte mil dólares al año al reducirse la cantidad de personas necesarias para la línea de 25 a 24. También, la eficiencia mejora en un 4% y el tiempo de ciclo para una unidad pasa de 332 a 313 segundos. El Ppk (análisis de capacidad) obtenido es de 4,17 y es mayor al requerido de 1,02. Por último, se recomienda evaluar el resto del proceso de manufactura del cable guía para determinar si existen más variables con efecto significativo en la variable de respuesta (fuerza de adhesión).