Ingeniería y Arquitectura
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Item Análisis de las propiedades fisicoquímicas y la tolerancia al agua, de mezclas con etanol de las gasolinas utilizadas en Costa Rica(2019) López Herrera, Irán Adonías; León Rojas, Carlos FernandoEste proyecto consistió en analizar las propiedades fisicoquímicas y la tolerancia al agua, de mezclas con etanol de las gasolinas utilizadas en Costa Rica. El proyecto se llevó a cabo en el Laboratorio de Electroquímica y Energía Química (CELEQ), que se encuentra ubicado en la Ciudad de La Investigación de la Universidad de Costa Rica, sede Rodrigo Facio, específicamente en el Laboratorio de Hidrocarburos; laboratorio en el que se analizan las gasolinas que se distribuyen en todo el país, tanto del plantel de RECOPE, como de las estaciones de servicio. Para la realización del mismo, se prepararon mezclas de gasolina regular y de superior al 1 %, 2,5 %, 5 %, 10 % y 15 % de etanol en volumen. Listas las mezclas se procedió a realizar las pruebas que pide el Reglamento Técnico Centroamericano y la INTE E1:2016, de acuerdo con las Normas ASTM que se utilizan en el laboratorio para cada análisis. En estas pruebas están, por ejemplo: presión de vapor, curva de destilación, número de octanos, entre otras. Además, se midió la tolerancia al agua de las mezclas como la temperatura de separación de fases, hasta la temperatura más baja posible que se pueda alcanzar en el país. También se realizó un diseño factorial 23, teniendo como factores el porcentaje de aromáticos, el porcentaje de etanol y la temperatura, y teniendo como variable respuesta, la cantidad máxima de agua que retiene cada mezcla. De este análisis se obtuvo que la gasolina al 15 % de etanol no cumple con la T50 de la curva de destilación, que el porcentaje de oxígeno aumenta con el aumento de etanol a tal grado que las gasolinas con un 10 % y 15 % de etanol en volumen no cumplen con los requerimientos de la Norma, esto se debe a la presencia de MTBE y el ETBE en las gasolinas base; sustancias que no deben estar presentes en las gasolinas al momento de la utilización de estas mezclas. Los demás parámetros se encontraron bajo especificación. También se encontró...Item Diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema para el estudio de reacciones de catálisis heterogénea(2019) Hodgson Cabezas, Jeyson Gabriel; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn el presente informe se describe el diseño, la construcción y la puesta en marcha de un sistema de reacción, a escala de laboratorio, que permita el estudio de reacciones catalíticas heterogéneas. Este sistema cuenta con la instrumentación necesaria para la medición de temperatura en el interior del reactor, así como de los diferentes flujos de gas que ingresan al sistema, alimentación de reactivos, fuente de calor estable y programable y un sistema de muestreo. Se presenta el diseño conceptual del sistema de reacción, tomando en cuenta el ingreso de reactantes mediante una bomba de jeringa, la vaporización de reactivos mediante un serpentín de cobre, el ingreso y medición del gas de arrastre, el reactor tubular de lecho fijo, el enfriamiento y condensación de productos y la toma de muestras. Se establece el diseño y funcionamiento de cada etapa por separado para posteriormente presentar su posicionamiento en el sistema completo. Se detalla el diseño del vaporizador y del reactor tubular de lecho fijo, tomando en cuenta las dimensiones del horno tubular que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo las reacciones, así como los materiales de construcción de cada una de las piezas. El diseño se presenta con una serie de diagramas y finalmente se ilustra el resultado mediante fotografías, así como la descripción de cada trabajo realizado. También se describe la puesta en marcha del sistema mediante el acople de todas las partes y las distintas pruebas realizadas para garantizar su buen funcionamiento. A partir de los resultados experimentales tras evaluar la reacción de producción de etileno a partir de etanol se determina que el etileno es el compuesto más abundante en los productos gaseosos, según el estudio de selectividad realizado, mostrando una selectividad promedio de 70,07 % para el etileno. En los productos líquidos se observa un alto porcentaje de etanol sin reaccionar. Se concluye que el sistema...Item Evaluación preliminar del desempeño de un catalizador de níquel-cobre para la conversión de bio-etanol a etileno(2018) Ceciliano Alvarado, Chris; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn la investigación presente se evaluó un catalizador bi-funcional de níquel-cobre en la conversión de bio-etanol a etileno. El catalizador consistió en alúmina impregnada con níquel y cobre (10 % de metal total). Para esto se sintetizó alúmina a partir de una precipitación entre nitrato de aluminio e hidróxido de sodio, con un rendimiento entre el 50 % y 70 %. La calcinación fue llevada a cabo a 500 °C por 4 horas. La impregnación de los metales se llevó a cabo por el método incipiente. En la caracterización de los materiales se obtuvo un área superficial de 190 m2/g para el soporte de alúmina, 129 m2/g para el catalizador con la proporción Ni:Cu 1:8 y 155.9072 m2/g para el catalizador con la proporción Ni:Cu 1:2. Las partículas de los catalizadores contaban con un tamaño entre los 212 ¿m y 300 ¿m, con morfología irregular y superficies muy porosas. Se realizaron varias pruebas previas para evaluar el funcionamiento mecánico del sistema, a través de las cuales se definió un flujo del gas de arrastre de 55 ml/min, un flujo de la bomba de 0.1 ml/min) y la masa de catalizador de 0.15 g, y se trabajó en un rango de temperaturas entre los 300 °C y 450 °C y concentraciones de etanol entre el 20 % y 100 %. Con la técnica de cromatografía de gases utilizando la columna Carboxen-1010 PLOT (Porous Layer Open Tubular) (30 m x 0.53 mm ID) se identificó claramente el etileno con un tiempo de retención de 6 minutos. De igual forma, bajo la técnica de cromatografía de gases utilizando la columna SH- Rtx-5 (30 m x 0.25 mm ID x 0.25 ¿m df) se logró identificar el acetaldehído a 2.3 minutos y el ácido acético a 7.3 minutos, sin embargo, no fue posible la adecuada separación de los analitos éter etílico y etanol. A raíz de ésto se desarrolló un método de deconvolución para estos picos traslapados, bajo el modelo de gaussiano, obteniendo un R-cuadrado mayor a 0.9. A 400 °C utilizando el catalizador Ni:Cu 1:8 y un 20%...Item Determinación de la viscosidad y los parámetros termodinámicos de mezclas de aceite de ricino, etanol y glicerina para su uso como combustible(2015) Obando Amador, Mary; Mata Segreda, Julio FranciscoEn este proyecto se determinó la viscosidad y los parámetros termodinámicos de mezclas de aceite de ricino, etanol y glicerina para su uso como combustible. Se realizó una curva de mutua solubilidad para las mezclas de aceite de ricino, etanol y glicerina, a partir de esta se escogieron dos mezclas, una mezcla A con porcentajes de 65,3% de aceite de ricino, 29,6% de etanol y 5,1% glicerina, la mezcla B presenta la siguiente composición 53,9% de aceite de ricino, 36,1% de etanol y 10,0% de glicerina, estos porcentajes son en fracción masa. Se determinó la variación de la densidad de las mezclas con temperaturas entre 18 ºC a 30 ºC aproximadamente, esto se llevó a cabo en el Laboratorio de Biomasa de la Escuela de Química y se determinó la viscosidad de las mezclas desde 35 ºC hasta 80 ºC, para las viscosidad los experimentos se llevaron a cabo en el Laboratorio de Físico-Química de la Escuela de Química. A partir de la variación de la densidad de las mezclas respecto a la temperatura se determinó el coeficiente de expansión térmica, para la mezcla A se obtuvo un valor de 7,6x10-4 K-1 y para la mezcla B de 8,1x10-4 K-1, se puede comparar este valor con los correspondientes de diesel (7,7x10-4 K)-, gasolina (9,0 x10-4 K)- y búnker 7,1x10-4 K-. Los valores son comparables con los de los combustibles tomados como referencia lo cual señala la potencialidad de consideración de estas mezclas como parte de la matriz energética para sistemas estacionarios. A partir del coeficiente de expansión térmica utilizando el modelo del sólido blando se determinaron los demás parámetros termodinámicos para las mezclas. La entalpía de vaporización para la mezcla A es 65 kJ/mol y para la mezcla de B de 59 kJ/mol, estos valores de entalpía están por encima de la entalpía de vaporización de la gasolina (47,8 kJ/mol) y por debajo del diesel y el búnker. (101,8 kJ/mol a 192,6 kJ/mol. El coeficiente de compresibilidad isotérmica...