Ingeniería y Arquitectura
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Item Diseño, dimensionamiento y costeo de un sistema de limpieza para la eliminación de alquitranes de gas de síntesis proveniente de la gasificación a partir de la pulpa de café(2022) Vargas Cárdenas, María Gabriela; Torres Quirós, Cindy MaríaItem Producción de un biocrudo mediante licuefacción hidrotérmica usando residuos de broza de café como biomasa, pretratada mediante ozonólisis(2022) Santamaría Chinchilla, Leonardo Antonio; Durán Herrera, EstebanItem Caracterización del proceso de compostaje y aprovechamiento del calor generado en un reactor bajo aireación forzada(2016) Fallas Conejo, Diego Alberto; Solís Ramírez, Kattia de los ÁngelesLa pulpa o broza de café es uno de los principales residuos agroindustriales en Costa Rica y en los distintos países productores. Este residuo generalmente se utiliza para la creación de abono orgánico mediante un proceso de compostaje o se seca para utilizarlo como materia para alimentar hornos en industrias. En Costa Rica el sistema más utilizado para realizar el proceso de compostaje es mediante pilas horizontales que son volteadas cada cierto tiempo manualmente o utilizando algún equipo mecánico. El compostaje es un proceso aeróbico por lo que los microorganismos que descomponen la materia requieren de oxígeno. Estos microorganismos al respirar liberan calor que generalmente se disipa en el aire y se pierde pudiéndose utilizar para algún proceso. Esta investigación se centra en la caracterización del proceso de compostaje de la broza de café y la determinación de la razón de transferencia de calor entre la materia orgánica y el aire que la atraviesa en un sistema tipo reactor con aireación forzada. Entre los principales factores que afectan el proceso de compostaje se encuentran la temperatura, la concentración de oxígeno, la relación C/N, el tamaño de partícula y el contenido de humedad. Se construyó un sistema de compostaje tipo reactor para evaluar estos factores y mantenerlos en los rangos recomendados para el proceso de compostaje. Se evaluaron tres tasas de aireación recomendadas por la literatura (0,18, 0,44, 0,70 1 min-1 kgmateria seca-1 ) obteniendo una concentración de oxígeno pobre (< 10 %) en la materia orgánica. Se evaluó una tasa de aireación mayor de 2,2 1 min-1 kgmateria seca-1 que mantuvo a lo largo del experimento una concentración de oxígeno mayor al 1 O % y llevó la materia orgánica hasta una fase termófila (> 40 ºC). La razón de transferencia de calor para la tasa de aireación de 2,2 1 min-1 kgmateria seca-1 se mantuvo en un rango entre 6 y 30 kJ/h con algunos picos obtenidos cuando...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 desempeño de un gasificador comercial de lecho descendente utilizando broza de café como combustible(2017) Benavides Rodríguez, Juliana; Torres Quirós, CindyEl presente proyecto consiste en la evaluación del desempeño de un gasificador comercial de tiro descendente, el cual se trabaja utilizando broza de café como combustible. Los distintos requerimientos necesarios para la correcta operación del sistema de gasificación, así como la preparación requerida por la biomasa, se desarrollaron a través de investigación bibliográfica, cursos en línea y experiencia adquirida al participar en corridas preliminares con el equipo de gasificación, en las que se utilizó chips de madera y distintas configuraciones de broza y cascarilla de café como combustible. Como parte del esfuerzo realizado para lograr un mayor entendimiento y difusión sobre el funcionamiento de la tecnología de gasificación en el país, se elaboró además un manual en español sobre el uso y operación del sistema piloto utilizado, el cual se puede observar en el Anexo 1 de este documento. En este se explica el funcionamiento del equipo, protocolos de arranque, apagado y operación, aspectos de seguridad ocupacional y limpieza del módulo. Por otra parte, se explican los cambios realizados al sistema original, basándose en los resultados observados durante las corridas preliminares y según los requerimientos que muestra la biomasa utilizada, todo esto dentro del marco del proyecto 325-B5-513, propio de la escuela de Ingeniería Química, en el cual se trabajó. Sobre la misma línea, se describe el proceso de preparación y densificación de la biomasa a pellets 100 % broza de café y se determina un porcentaje de humedad para su uso en la corrida de evaluación, de 16 % en base seca. La corrida de evaluación se realiza finalmente en las instalaciones del ICAFE, en Barva de Heredia. En esta se utilizan 45 kg de pellets 100 % broza y tiene una duración de 2.14 h. A partir de esta se obtienen los perfiles operacionales mostrados en el Capítulo 5, de los cuales se concluye una potencia real entregada por el equipo de 6 kW...Item Diseño de un snack saludable a partir de la pulpa del café del beneficio Bellavista para su producción y comercialización(2018) André Espinoza, Javier; Suchar Ponte, Nathan; Gamboa Hernández, PaolaDespués de tener indicios acerca de los aspectos positivos para la salud que podría tener la pulpa residual del proceso de beneficiado de café, surge la idea de diseñar un snack saludable utilizando este residuo del beneficio Bellavista como materia prima. Posterior a varios análisis, se logra diseñar un alimento sano a partir de este ingrediente, con el propósito de producirlo y comercializarlo como una alternativa alimenticia saludable, por lo que se considera cumplido el objetivo general del proyecto. Inicialmente se elabora un estudio sobre la materia prima y se logra determinar que la pulpa de café del beneficio Bellavista sí puede ser utilizada en la elaboración de un alimento, esto por medio de varios análisis: el estudio de coliformes resulta negativo, indicando que no hay contaminación por materia fecal; el análisis de micotoxinas también indica que no se encuentran presentes ninguno de estos elementos tóxicos, y el análisis de químicos confirma que no existen residuos plaguicidas que podrían ser dañinos para el consumo humano. Además, se confirma que el sistema digestivo del ser humano es capaz de digerir esta materia. Aunado a esto, al considerar el auge importante en el concepto de cuidar el medio ambiente, la utilización de la pulpa de café para producir un alimento y revalorizar un residuo del proceso de beneficiado de café para aprovechar sus valores nutricionales es un concepto alineado con la tendencias culturales del público meta. El mercado de snacks representa una buena oportunidad para ingresar con un nuevo negocio ya que se encuentra en crecimiento y hay una oportunidad para captar un porcentaje de personas que adquieren estos productos. Se propone una estrategia de competición para comercializar el alimento, en la que debe haber integración vertical y/u horizontal. Debido al tipo de cliente meta en cuestión, se desea comercializar el producto en...Item Determinación de parámetros fisicoquímicos y cinéticos de la degradación térmica de broza y cascarilla de café para ser utilizados en simulaciones computacionales del proceso de gasificación(2014) Castillo Benavides, José Alberto,; Torres Quirós, CindyEl presente proyecto consiste en una caracterización fisicoquímica y cinética de la broza de café y la cascarilla de café para evaluar su uso como combustible en procesos de gasificación. La determinación de los diferentes parámetros se realizó mediante la investigación bibliográfica y la experimentación en laboratorio. El creciente interés por generar energía de forma renovable ha llevado al estudio de estos residuos agroindustriales. Su potencial aprovechamiento como combustible en hornos o sistemas de reacción como los gasificadores, presenta una gran oportunidad para el sector cafetalero con mira en una producción auto sostenible y neutra en emisiones de carbono. Debido a su naturaleza heterogénea se han reportado diferentes valores de composición estructural tanto de la broza como de la cascarilla de café, lo cual lleva a la necesidad de realizar una caracterización de diferentes muestras de estos materiales biomásicos a lo largo del país. El análisis último y próximo de estos materiales permite el cálculo de condiciones clave en el proceso de gasificación, tales como la razón de equivalencia y capacidad calórica. Tal es el caso del cálculo de la cantidad de aire requerida por el sistema a partir de la razón de equivalencia; para el caso de la broza y cascarilla de café, para una razón de equivalencia de 0,25, este valor es aproximadamente de 1,5 kg de aire seco por kilogramo de biomasa. Las características físicas como la densidad real y aparente de los materiales, permiten conocer la densidad energética del material, de donde se evalúan aspectos clave del proceso como el transporte y almacenamiento del combustible. La cascarilla de café presentó una densidad real de 1212 kg/m 3 y una densidad aparente de 314 kg/m 3. Estos valores son mayores a los correspondientes a la broza de café de 958kg/m 3 y124 kg/m 3 respectivamente. Debido a su estructura plana y su baja resistencia mecánica la cascarilla de café...Item Evaluación de las propiedades fisicoquímicas de la broza del café al ser sometida a un tratamiento biológico y su impacto potencial como materia prima en posteriores procesos biológicos o termoquímicos(2014) Valverde Camacho, Edgar; Torres Quirós, CindySe realizó una investigación utilizando hongos de putrefacción blanca en pulpa de café para estudiar el impacto en sus propiedades fisicoquímicas y evaluar el posterior uso de esta broza en procesos termoquímicos y/o bioquímicos para obtención de energía o de algún producto con valor agregado. Se seleccionó de cepa mediante crecimiento en placas de Petri, y posteriormente se inoculó pulpa fresca con una cepa de Trametes versicolor y una de Pleurotus ostreatus. Cada tratamiento se mantuvo durante siete semanas en crecimiento. Posteriormente se realizó la medición de cada una de las variables de respuesta que se utilizaron para caracterizar la pulpa fresca, estas incluyeron concentración de celulosa, hemicelulosa, lignina, polifenoles totales extraíbles, cenizas totales, humedad, calor de combustión y análisis termogravimétrico. Las mediciones se realizaron tanto en la pulpa fresca como en la matriz broza-hongos al final del tratamiento. Se obtuvo un impacto sobre la concentración de polifenoles totales extraíbles con una reducción aparente de 87,7% en la pulpa tratada con Trwnetes versicolor y un 80,5% en la tratada con Pleurotus ostreatus, con respecto a la broza fresca. La concentración de lignina también se vio afectada, no obstante, se encontraron errores en el método analítico asociados presencia del hongo en los análisis, lo que llevó a lecturas erróneas en este parámetro. Sin embargo, gracias a los análisis termogravimétricos se puede observar un cambio en la matriz completa microorganismo-broza. El tratamiento biológico generó un impacto positivo en la región de pirólisis a temperaturas en el rango de 150 ºC a 400 ºC, mejorando los procesos de descomposición. Ambos tratamientos presentaron una estabilización de la termólisis en la región de temperaturas mayores a 400 ºC. Para evaluar el impacto a una escala mayor del pretratamiento sobre el proceso gasificación, específicamente sobre la producción...