Modelamiento y simulación de una serie de CSTRS con alimentación distribuida para la hidrólisis enzimática de bagazo de caña
Son presentadas consideraciones de diseño para la hidrólisis enzimática de bagazo de caña en una serie de reactores continuos de tanque agitado (CSTR?s) con alimentación distribuida de sustrato. Un modelo cinético previamente ajustado y validado es usado junto con los modelos de macrofluido y microfluido para describir el sistema de reacción. La alimentación distribuida de sustrato permite aumentar la concentración de sustrato superando los problemas de viscosidad y mezclado que se presentan en reacciones con concentraciones iniciales de sustrato mayores a 8-10% w/w. En la operación con alimentación distribuida se pueden obtener conversiones similares a las obtenidas en una serie con alimentación en el primer reactor.INTRODUCCIÓNLa hidrólisis enzimática de biomasa lignocelulósica ha recibido especial atención en la última década debido a su potencial para convertir la fracción celulósica de sustratos lignocelulósicos en azúcares reductores los cuales son materia prima para la producción de etanol y otros productos químicos. Para que el etanol producido a partir de la biomasa lignocelulósica pueda ser un substituto o un complemento de la gasolina, los costos de producción deben ser reducidos sustancialmente. En este contexto, el estudio de las condiciones y estrategias de operación de sistemas de reacción continuos para la hidrólisis enzimática es un punto central en la reducción de costos. Uno de los factores más importantes en el balance energético y en la economía global del proceso es la concentración de sustrato en la corriente de entrada del sistema de reacción.Las ventajas de operar a altas concentraciones de sustrato (>10% w/w) incluyen menor costo de capital debido a la reducción en el volumen de reacción, menor costo de operación como resultado de la reducción de los requerimientos de calentamiento, enfriamiento y potencia de mezclado, menor costo de procesamiento de efluentes debido a una mayor concentración de producto y menor consumo de agua. Sin embargo la hidrólisis enzimática a concentraciones iniciales de sustrato mayores a 10% w/w ha sido técnicamente difícil debido a que el sustrato puede absorber agua, la fase acuosa puede desaparecer y partes del sustrato pueden contener aire en vez de agua y comportarse como un material granular difícil de mezclar de manera uniforme.
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Comparación de las técnicas de reciclado de brackets metálicos por medio de mediciones electroquímicas
Las técnicas desarrolladas para realizar el reciclado de brackets metálicos deben garantizar su funcionalidad en el tratamiento de ortodoncia, además de no causar reacciones alérgicas. Esto último ha sido superado, sin embargo, el acero del cual se fabrica, es susceptible a algún tipo de corrosión. Realizando las técnicas comúnmente aplicadas para el reciclo, como arenado y flameado, además de un novedoso procedimiento propuesto, se pretende evaluar los procesos de corrosión a los cuales se ven expuestos, por medio de técnicas electroquímicas, utilizando como electrolito saliva artificial Afnor. Los resultados obtenidos en las pruebas corroboran que el arenado sigue siendo la técnica con los mejores resultados.INTRODUCCIÓNLos primeros tipos de brackets aparecieron en la década de los 30?s, más específicamente en 1935 denominados Rusell Lock, sin embargo, sólo hasta los años 70?s se empezaron a patentar las diferentes configuraciones existentes con respecto a éstos, haciendo énfasis en la base del bracket, sus aletas y el tipo de ligación. Junto con estas características, el tipo de material utilizado en la fabricación también fue un factor determinante, debido al tipo de ambiente intra-oral a los que son expuestos, es decir, la cavidad oral de los pacientes, por lo que su corrosión y desgaste son inevitables. La mayoría de los brackets son fabricados de acero inoxidable austenítico AISI 303, 304, 304L, 316, 316L y 317 (AmericanIron and Steel Institute), basándose en su dureza y su habilidad de resistir las cargas durante el tratamiento sin la deformación. Sin embargo, en la actualidad el más utilizado es el tipo 316L que tiene una composición nominal de (%wt): 0.017 C, 1,73 Mn, 0.023 P, 0.027 S, 0,065 Si, 17,33 Cr, 13,69 Ni, 2,34 Mo, con su respectivo balance de Fe.El proceso del reciclado de los brackets surgió esencialmente por la necesidad de reducir el costo de tratamientos en pacientes con problemas ortodóncicos, ante esto, se han buscado métodos de reciclado mediante los cuales se pueda mantener la misma funcionalidad de un bracket nuevo. El principal objetivo de su reciclaje, consiste en eliminar totalmente la resina del bracket sin debilitar o dañar la base de su enmallado, sin distorsionar las dimensiones de sus ranuras, las cuales le proveen adhesión.
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Desarrollo de un proceso para la recuperación del material volátil por arrastre de vapor de carbones metalúrgicos de la región de Samacá (Boyacá)
Se desarrolló un proceso de pirólisis con vapor para la recuperación del material volátil de carbones metalúrgicos y mezclas coquizantes. Para tal fin, se conceptualizó, diseñó, construyó y se puso en marcha una planta a escala piloto para la coquización de carbones. Esta nueva tecnología es una alternativa más limpia y eficiente para la producción de coque ya que permite la obtención de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, tales como: semicoque o coque, alquitrán, aceite liviano y gas de carbón o coquería con alto contenido de hidrógeno y metano; los cuales no se aprovechan en los procesos convencionales de producción de coque en Colombia, realizados en su mayoría en hornos tipo colmena y pampa. Para evaluar este nuevo proceso se utilizó el carbón de la mina Pescaderito ubicada en Samacá (Boyacá), el cual se caracterizó, al igual que todos los productos sólidos, líquidos y gaseosos, obtenidos mediante técnicas como Análisis Termogravimétricos (TGA y DTA) y Calorimétricos (DSC) y Cromatográficos entre otros, indicando que es un proceso factible tanto por los rendimientos, como por la calidad y cantidad de los productos.INTRODUCCIÓNColombia exporta 200 mil toneladas de coque al año y genera alrededor de 50 mil empleos, entre directos e indirectos, gracias a una industria basada en hornos. Hasta el año pasado aparecían registrados 150 hornos de pampa, 1.100 hornos de colmena y 20 hornos semisolera.En estas plantas se hace la coquización del carbón, es decir, se eliminan las materias volátiles para producir coque.Sin embargo, en estos procesos se usa como arrastre un flujo de gases de combustión calientes para transformar el carbón en coque y a pesar de la pequeña presencia de oxígeno (atmósfera reductora), una parte de los subproductos generados se descomponen formando H2 y CO. El resto no puede recuperarse porque se mezcla con los gases de combustión. Además, todos estos gases van a parar a la atmósfera y de acuerdo a la normatividad ambiental vigente ninguno de estos hornos cumple con los estándares de emisión establecidos.El uso racional y eficiente de la pirólisis del carbón implica el aprovechamiento de los derivados sólidos líquidos y gaseosos, pues la escasez de recursos energéticos y los altos precios de los combustibles los hace indispensables en muchos procesos de la industria moderna. Si bien se conocen los fenómenos físicos y químicos de la pirólisis del carbón en Colombia, este conocimiento no ha sido aplicado para solucionar los graves inconvenientes ambientales y técnicos existentes actualmente en la manufactura del coque.
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Implementación de diferentes técnicas analíticas para la determinación de biomasa bacteriana de cepas Pseudomonas putida biodegradadoras de fenol
El fenol es uno de los contaminantes que presenta mayor impacto ambiental, incluso a bajas concentraciones. Existen diferentes tecnologías para el tratamiento ambiental del fenol y sus derivados, siendo el tratamiento biológico con cepas como las Pseudomonas putida, una de las formas más prácticas para remediarlo. Este estudio tuvo por objeto la implementación de diversas metodologías, conducentes a la cuantificación de biomasa en unidad de concentración celular de cepas de un pool de Pseudomonas putida, empleadas en refinerías de petróleo en Colombia. Las técnicas utilizadas para dicho propósitos fueron: densitometría, cuantificación de proteínas celulares, cuantificación de biomasa seca (peso seco) y ATP por bioluminiscencia, éstas fueron correlacionados entre si y con el método de unidades formadoras de colonias por mililitro. Como resultado, se encontró correlaciones superiores al 98% (r>0.98), que comparadas con el método microbiológico, actualmente empleado en las refinerías de Barrancabermeja y Cartagena de Indias, muestra una eficiencia mayor.INTRODUCCIÓNLas aguas residuales de las refinerías de petróleo aportan gran cantidad de contaminantes al medio ambiente, siendo el fenol uno de las sustancias que presenta mayor impacto en ecosistemas acuáticos, debido a su efecto tóxico aún a bajas concentraciones. Por lo tanto, se hace necesaria su remoción para así mitigar su impacto en el medio ambiente, de tal forma que se disminuya su concentración a niveles aceptables antes que las aguas sean vertidas a cuerpos de agua naturales. Esta remoción se lleva a cabo mediante tratamiento biológico, con cepas bacterianas de Pseudomonas putida, las cuales lo toman como sustrato y biodegradan mediante la oxidación metabólica hasta CO2.La facilidad de crecer entre diferentes hidrocarburos aromáticos, benceno, tolueno, fenol, convierte a las P. putida en una especie fácilmente adaptable para la remoción de un compuesto en especial.La medición de la concentración de biomasa es una variable importante en el monitoreo y validación del proceso de biorremediación de fenol.
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Herramientas de simulación libres y abiertas para el diseño de unidades de procesamiento de potencia para sistemas fotovoltaicos
En este estudio se efectuó una comparación entre dos herramientas informáticas de simulación de sistemas dinámicos para determinar su utilidad en el proceso de diseño de sistemas fotovoltaicos, principalmente en lo que corresponde a las unidades de procesamiento de potencia. Utilizando como caso de estudio un sistema fotovoltaico para la carga de una batería, se estableció que Scicoslab es una alternativa atractiva para facilitar este tipo de simulaciones.
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Mathematical model for photovoltaic cells
El estudio eficiente de los sistemas fotovoltaicos exige un conocimiento preciso de las curvas características (I-V) y (P-V) de los módulos fotovoltaicos. El propósito de este artículo fue estimar tales características con base en distintas condiciones de operación. Se implementó un modelo matemático simple de diodo empleando MATLAB. Se generaron los valores numéricos de los parámetros del circuito equivalente.
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Sizing, design, and installation of an isolated wind-photovoltaic hybrid power system with battery storage for laboratory general illumination in afyonkarahisar, Turkey
En esta investigación se dimensionó e instaló un sistema de generación de energía híbrido eólico-fotovoltaico reforzado con baterías de un tamaño capaz de cumplir con los requerimientos energéticos para la iluminación general de un laboratorio de la Afyon Kocatepe University (Afyonkarahisar, Turquía). El potencial regional de energía eólica y fotovoltaica y la magnitud de la energía demandada fueron los factores más importantes.
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Modelado y simulación de un panel fotovoltaico empleando técnicas de inteligencia artificial
En esta investigación se modeló el comportamiento energético de un panel fotovoltaico y se determinaron los parámetros de su circuito equivalente mediante el empleo de técnicas de inteligencia artificial. Para tal efecto, se desarrolló en MATLAB un algoritmo genético que permite obtener los parámetros físicos no brindados por los fabricantes para la implementación de funciones matemáticas que se homologuen al comportamiento dinámico de un panel solar.
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Modeling integrated photovoltaic-electrochemical devices using steady-state equivalent circuits
En este artículo se describe un marco para acoplar de forma eficiente la corriente de salida de un arreglo conectado en serie de celdas solares de banda prohibida simple a un proceso electroquímico que produce combustibles almacenables. Se llevó a cabo un análisis de circuito equivalente para dicho dispositivo. Se demostró la utilidad predictiva del modelo en el caso de la oxidación de agua en la superficie de la celda solar de Si empleando un catalizador de borato de cobalto.
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Análisis electroquímico de la degradación de recubrimientos de PLA inmovilizados en cristales de cuarzo Au-Cr, mediante EQCM
Los biomateriales poliméricos degradables poseen un alto potencial para ser aplicados como recubrimientos en las prótesis para regeneración ósea. Por tal motivo se hace necesario estudiar las propiedades de biodegradación de estos materiales con el fin de determinar su estabilidad durante los procesos de osteointegración con el cuerpo humano en la rehabilitación de huesos fracturados o en los reemplazos por enfermedad ósea. En este trabajo se monitoreó la degradación de películas delgadas del polímero de ácido poliláctico (PLA) mediante una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM-Quartz Cristal Microblance) y la técnica de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE). Con los resultados obtenidos por EIE con las impedancias medidas con la QCM, se pudo concluir que existe una pérdida de masa en la superficie del material y no sólo un hinchamiento en la fracción superior de la película del polímero.INTRODUCCIÓNActualmente el campo de la biomedicina emplea polímeros sintéticos bioabsorbibles para la fabricación de implantes. Después de cierto tiempo de ser introducidos en el cuerpo humano, este tipo de polímeros, se degradan mediante reacciones de hidrólisis que ocurren bajo las condiciones fisiológicas dando lugar a productos que no son tóxicos y que pueden ser eliminados o metabolizados por el organismo. Gracias a su bioabsorbilidad estos materiales resultan atractivos para la elaboración de soportes en ingeniería de tejidos ya que ofrecen la posibilidad de crear tejidos completamente naturales dejando de lado los problemas de infecciones y formación de tejido fibroso, comúnmente asociados a los implantes permanentes.El PLA es un polímero sintético de la familia de los alfahidroxiácidos o poliésteres alifáticos y entre sus propiedades más importantes se encuentran la biocompatibilidad (no causa rechazo), la biodegradabilidad (se elimina naturalmente), la inercia inmunológica (no produce alergias), atoxicidad y reabsorbilidad. Las propiedades descritas anteriormente hacen del PLA un material opcionado para la fabricación de implante.
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