Simulación del comportamiento de sistemas catalíticos Pt-Mo en reacciones simultáneas de hidrogenación e hidrodesulfuración, basada en la teoría del control a distancia
Este trabajo muestra un método determinista que se basa en la teoría del control a distancia. Esta teoría ha sido propuesta para explicar los efectos de sinergia observados en reacciones de hidrodesulfurización (HDS) e hidrogenación (HID) sobre catalizadores sulfurados. Se plantea un modelo de la microcinética del sistema catalítico Pt-Mo teniendo en cuenta la información disponible sobre HID y HDS de estos catalizadores. Este modelo se inserta en los balances de materia de un reactor continuamente agitado (CSTR) para simular el estado estacionario, así como las tendencias dinámicas de la HDS y la HID de una carga compuesta por una mezcla de moléculas modelo, tiofeno y ciclohexeno. Las curvas de tendencia son cualitativamente comparadas con las observaciones experimentales. Los resultados de la simulación utilizando los modelos basados en la teoría del control a distancia indican que es posible predecir el efecto de sinergia observado cuando se utilizan catalizadores MoS2+PtS/γ-Al2O3 en estas reacciones.INTRODUCCIÓNLos modelos que describen el comportamiento de catalizadores cobalto-molibdeno (Co-Mo) en hidrotratamiento (HDT) basados en la teoría del control a distancia propuesta por Delmon han demostrado una adecuada aproximación en la reproducción de la sinergia observada en las reacciones de HDT cuando se emplean estos catalizadores. En esta teoría se plantea la hipótesis de que una especie móvil de hidrógeno llamada hidrógeno ?spillover? (Hso) se genera sobre la fase llamada fase donora (en ese caso la fase con Co) y que migra hacia la fase aceptora (MoS2) modificando su superficie y generando los sitios activos de hidrogenación (HID) y de hidrodesulfuración (HDS) sobre el catalizador.En el trabajo con el CoMo efectuado por Li y Delmon las ecuaciones cinéticas planteadas van más allá de las clásicas de Langmuir-Hinshelwood, ya que considera la presencia y la acción del Hso y en donde la presencia de la fase con Co no tiene en estos catalizadores, otra función que la generación de la mencionada especie móvil. La necesidad de hacer una desulfurización profunda para el HDT de las fracciones más pesadas de petróleo ha forzado a utilizar otros sistemas catalíticos, específicamente aquellos que utilizan metales nobles los cuales en algunos casos, como sucede en el sistema Pt-Mo, su comportamiento es diferente al del CoMo. En este caso, a diferencia del Co, el Pt actúa como generador de Hso y a su vez tiene sus propios sitios activos para la hidrogenólisis del enlace C-S. Este hecho se ha demostrado en trabajos desarrollados en nuestro laboratorio.
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Modeling the distribution of solar radiation on a two-axis tracking plane for photovoltaic conversion
En este estudio se obtuvieron modelos matemáticos isotrópicos y anisotrópicos seleccionados para calcular la distribución de radiación solar sobre el módulo fotovoltaico con cualquier orientación espacial. Una comparación de modelos de radiación solar para Polonia está basada en datos medidos del Institute of Meteorology and Water Management. Se calculó la densidad de potencia de la radiación solar para distintas posiciones angulares, especialmente para días representativos de cada mes.
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Modelo y simulación de un sistema fotovoltaico portátil
Los sistemas fotovoltaicos autónomos son la integración de un conjunto de elementos básicos para la generación de electricidad únicamente a partir de la energía solar. En esta investigación se construyó un modelo de simulación en el entorno MATLAB/Simulink para una configuración de una célula de litio de alta capacidad junto con un panel fotovoltaico flexible para aplicaciones portátiles.
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Influencia del tiempo de agitación en el proceso de modificación con quitosano de una arcilla colombiana tipo montmorillonita
En este trabajo se presentan los resultados de la modificación de una arcilla tipo montmorillonita con un biopolímero policatiónico ? quitosano- y la evaluación del efecto del tiempo de contacto entre arcilla y agente modificador sobre efectividad del tratamiento. Siguiendo una metodología propia, diseñada especialmente para tal fin, se obtuvieron arcillas modificadas con quitosano de alto peso molecular, empleando tiempos de agitación de 3, 6 y 12 horas. La efectividad del tratamiento de modificación fue evaluado a través de la medición del incremento en la distancia interlaminar de la arcilla, y la detección mediante FTIR de grupos funcionales característicos del quitosano en la estructura de la arcilla. En los espectros de DRX se observó que el espaciamiento interlaminar aumenta al incrementar el tiempo de contacto entre la arcilla y el modificante, conduciendo a un pronunciado desplazamiento y disminución en intensidad del pico característico correspondiente al plano (d001) de la montmorillonita. La existencia de grupos activos del quitosano en la estructura de la arcilla modificada se hizo evidente por la presencia en los espectros FTIR de bandas de absorción correspondientes a los grupos CH, NH3+, CH2 y NH2.INTRODUCCIÓNEn la actualidad está en auge la utilización de polímeros biodegradables como materia prima en productos como empaques, películas para uso agrícola, utensilios desechables, material biomédico y textiles entre muchos otros. Uno de los recursos que más interés ha generado en este tipo de aplicaciones es el almidón, el cual es una sustancia abundante, económica y completamente biodegradable en el agua y el suelo.Se han realizado estudios para obtener materiales poliméricos a partir de almidones mediante procesos como extrusión, prensado en caliente y vertido en solución (?solvent casting?). Sin embargo, los resultados obtenidos a partir de estos polímeros, denominados almidones termoplásticos (TPS, por su sigla en inglés ?Thermoplastic Starch?), presentan pobres propiedades mecánicas, fragilidad y sensibilidad a la humedad debido a su naturaleza hidrofílica, lo cual hace que su periodo de vida útil sea muy corto y sus aplicaciones sean limitadas.
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Modelo matemático de sistemas fotovoltaicos para búsqueda distribuida del punto de máxima potencia
En este artículo se muestra un modelo para sistemas de generación fotovoltaica orientado a evaluar el desempeño de algoritmos distribuidos de búsqueda del punto de máxima potencia. El modelo considera la conexión en serie de n conjuntos módulo-convertidor que pueden dimensionarse dependiendo de la aplicación en particular. Está compuesto por un conjunto de ecuaciones que pueden ser implementadas en cualquier software de cálculo matemático o en un lenguaje de programación que solucionen este tipo de ecuaciones.
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Estudio electroquímico de la adsorción superficial de fosfatos sobre mezclas de ácido poliláctico con vidrio bioactivo y ácido poliláctico con hidroxiapatita
Se evaluó la interacción entre hidroxiapatita, vidrio bioactivo y ácido poliláctico, los cuales fueron sintetizados por métodos de precipitación acuosa, sol ? gel y policondensación, respectivamente; y caracterizados mediante FTIR, DRX, DSC. Se obtuvieron probetas con diferentes porcentajes de polímero - cerámico para estudiar su capacidad de adsorber fosfatos, y de esta manera reconocer cuál de estas mezclas presenta una mejor respuesta a la oseointegración en presencia de fluido corporal simulado. Las probetas fueron sumergidas en el medio con diferentes relaciones de Ca/P y su capacidad de adsorción fue evaluada mediante EIS. Los parámetros electroquímicos obtenidos permitieron estimar los elementos resistivos y capacitivos de un circuito equivalente que relacionan los parámetros termodinámicos asociados al fenómeno de adsorción experimentado. Finalmente se determinó la cantidad de iones adsorbidos mediante AAS.INTRODUCCIÓNLos biomateriales que pueden ser definidos como cualquier sustancia o combinación de sustancias, de origen natural o sintético; pueden ser usados por algún periodo, como todo o como parte de un sistema que trata, aumenta, o reemplaza algún tejido, órgano o función del cuerpo, se han convertido en la mejor alternativa en diferentes investigaciones y avances médicos relacionados con la regeneración ósea. Algunos de los más empleados son metales, aleaciones, cerámicos, vidrios bioactivos, polímeros naturales y sintéticos y la combinación de éstos.Dentro de esta variedad de materiales se decidió emplear en este estudio, un polímero, un cerámico y un vidrio bioactivo, el primero, es un biopolímero termoplástico semicristalino cuya molécula precursora es el ácido láctico que tiene la capacidad de formación controlada de tejidos biológicos durante su biodegradación, así como un módulo de Young elevado, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que tienen que soportar carga, como son las suturas y fijaciones ortopédicas; los dos siguientes tienen propiedades similares y ocupan un lugar muy importante como materiales sustitutos de tejido óseo, tienen aplicaciones en tejido duro, regeneración y restauración de huesos y dientes, según el tipo de respuesta que inducen en el tejido circundante pueden ser clasificadas en diferentes grupos.
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Análisis del ciclo de vida para la producción de biodiesel a base de aceite de higuerilla empleando la metodología ?de la cuna a la cuna? escenario Sabana de Torres, Santander
En el presente estudio se aplica la metodología Análisis de Ciclo de Vida (ACV) con el enfoque denominado ?de la cuna a la cuna? a la producción de Biodiesel de higuerilla con el objetivo de identificar las etapas del ciclo de vida que afectan más al medio ambiente y elaborar el respectivo perfil ambiental. El enfoque ?de la cuna a la cuna? permitió conocer el tiempo necesario de recuperación del terreno, considerando que un porcentaje de los residuos vertidos al medio ambiente, son fijados en la naturaleza gracias a los diferentes ciclos biogeoquímicos. Las etapas contempladas en el ACV son: cultivo e integración de los ciclos biogeoquímicos, extracción del aceite, trasformaciones industriales, uso y disposición de residuos. Se estudiaron las siguientes categorías de impacto: Cambio climático, acidificación, eutrofización, formación de oxidantes fotoquímicos, efectos respiratorios y energía no renovable, identificando las etapas relevantes relacionadas al consumo de energía y emisiones al medio ambiente.INTRODUCCIÓNLa actual situación ambiental hace que el hombre tenga que tomar medidas urgentes debido al gran deterioro del medio ambiente. Aunque los problemas ambientales se dan en diferentes ámbitos, la mayoría de veces poseen un factor común: los combustibles fósiles; los subproductos originados durante la combustión, han causado gran daño al medio ambiente, pero lastimosamente son combustibles de gran importancia debido a la incesante demanda energética mundial. Es necesaria una estrategia que permita seguir aprovechando este recurso no renovable pero que a la vez reduzca impactos medioambientales como la alteración de hábitats, la degradación de suelos, el uso de agroquímicos y la contaminación de efluentes. Con esta idea en mente, viramos hacia el uso de combustibles ecoeficientes, tomando mayor relevancia la utilización de mezclas con biocombustibles, como el etanol y el biodiesel.El biodiesel ha tenido como principal materia prima los aceites provenientes de semillas oleaginosas, que si bien son utilizadas para consumo humano este es mínimo. La producción a gran escala de oleaginosas compite con el uso de tierras para la producción de alimentos y es por ello que se buscan para la producción de biocombustibles aceites que posean alta productividad y que a la vez satisfagan las demandas existentes. Se apunta entonces a reducir el área sembrada para su producción dando uso óptimo a las tierras, intentando a la vez reducir el impacto que pueda tenerse sobre la biodiversidad y biomasa de las tierras de cultivo.
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Evaluación del efecto corrosivo de los crudos pesados sobre el acero 5Cr-1/2Mo utilizado en las unidades de destilación
Los crudos pesados contienen un alto porcentaje de ácidos orgánicos y azufre, que a altas temperaturas y velocidades de flujo, resultan corrosivos en hornos, torres y líneas de transferencia de unidades de destilación. En este trabajo se evaluó el efecto corrosivo de dos crudos pesados con diferente TAN (número de acidez total) sobre el acero inoxidable 5Cr-1Mo, a tres diferentes temperaturas, manteniendo una velocidad de agitación y presión constante. Las pruebas se desarrollaron en un autoclave dinámico adecuado para alta temperatura, utilizando análisis gravimétrico para determinar la velocidad de corrosión. Se evaluó la dependencia de la corrosión con el número de acidez total (TAN) y el contenido de compuestos de sulfuro. Posteriormente, las muestras se caracterizaron por SEM y EDX encontrándose compuestos de sulfuro en la capa formada.INTRODUCCIÓNEn Colombia, el crudo pesado está presente en las reservas de Castilla y Jazmín entre otras zonas del país. Al procesar los crudos pesados es importante tener en cuenta los efectos altamente corrosivos producidos por las elevadas concentraciones de azufre y ácidos orgánicos, presentes en ellos, los cuales, junto a las elevadas temperaturas y el tipo de material de fabricación, deterioran los equipos de refinación al generar incrustaciones y productos corrosivos que provocan que la capacidad de fraccionamiento del crudo disminuya y que su transporte se vuelva muy complejo. Los problemas más críticos de corrosión aparecen en los fondos de la torre de destilación atmosférica, en la torre de destilación al vacío, en los hornos y en las líneas de transferencia de las unidades de destilación, ya que en estos sitios se produce una disminución de la eficiencia térmica, se generan pérdidas de energía y taponamientos por acumulación de residuos, lo que conlleva a la pérdida total del equipo. De igual forma, los sitios más propensos al ataque por ácido nafténico y H2S son: la cima y el fondo de las torres de destilación atmosférica, los platos superiores, la parte inferior de las torres de destilación al vacío, los hornos y las líneas de transferencia.Adicionalmente, las refinerías presentan limitantes en los volúmenes del crudo pesado que pueden procesar debido a las grandes cantidades de productos de fondo que se generan con un alto contenido de azufre, nitrógeno, metales y ácidos generando otro grave problema de corrosión.
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Uso integral del gas de los campos del Putumayo para recuperación de condensados y autogeneración
En este artículo se muestran los resultados de un estudio que pretende aprovechar el gas producido en los campos de Ecopetrol localizados en el departamento del Putumayo (Colombia), que comprende los campos de Orito y Área Sur y se evalúan las oportunidades para su aprovechamiento en recuperación de condensados que mezclados con el crudo, incrementarán la producción de estos campos, a la vez que se acondiciona el gas remanente para ser utilizado como combustible en autogeneración eléctrica. Actualmente el costo de adquirir energía eléctrica directamente de la red nacional en el Putumayo resulta 3 veces mayor que para departamentos ubicados en la zona central del país debido a su ubicación geográfica, mientras que el gas producido en los campos del Putumayo debido a su composición del 70% en volumen de CO2, desde el origen de su explotación, se envía a tea para su disposición. En consecuencia, para cubrir las necesidades energéticas de los campos de Orito y Área Sur y aprovechar integralmente el gas producido, se plantea un modelo dividido en dos fases: una comprende el completamiento de la tercera etapa de compresión del sistema de gas lift y la otra, tiene que ver con. la instalación de una planta de tratamiento de gas. Para el Área Sur se considera la instalación de una estación compresora y una planta de tratamiento de gas natural.El estudio ha sido estructurado en cuatro secciones para su mejor comprensión. En la sección uno se presenta los aspectos relacionados con la calidad del gas y tipos de contaminantes, en especial aquellos que por su naturaleza agria ó ácida, como el CO2, afectan el manejo y la utilización del gas como combustible; en la sección dos se describen los procesos disponibles a nivel comercial para la remoción de estos contaminantes en altas concentraciones, los aspectos a tener en cuenta para la selección y dimensionamiento de los mismos; en la sección tres se presenta la información necesaria para el modelamiento y la definición del modelo de simulación numérica en estado estacionario del procesamiento del gas; y en la sección cuatro se dan los resultados de mayor relevancia a tener en cuenta con el desarrollo de un proyecto.
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Size optimization of shoulder filleted shafts with relief grooves for improving their fatigue life
Aun cuando en la literatura científica se puede hallar artículos sobre la inclusión de ranuras de alivio para disminuir el nivel de concentración de esfuerzo en flechas escalonadas, la incorporación de algoritmos de optimización capaces de determinar su geometría de manera paramétrica permanece sin explorarse. En este artículo se presenta un enfoque al problema de optimización de tamaño de flechas escalonadas con ranuras de alivio, sujetas a cargas axiales. El objetivo de la optimización es minimizar el valor máximo del esfuerzo, tanto en la raíz del escalón como en la raíz de la ranura, disminuyendo la concentración de esfuerzo y mejorando la vida a la fatiga de tales elementos mecánicos. Bajo esta metodología, se alcanzan diversos porcentajes de reducción del esfuerzo al comparar las flechas ranuradas con las flechas no ranuradas. El enfoque aporta la incorporación de un algoritmo para la determinación de la geometría óptima de las ranuras de alivio.IntroducciónLa mayoría de las piezas de las máquinas tienen secciones transversales variables, y los ejes suelen incluir escalones o hombros para alojar rodamientos, engranajes y otros elementos mecánicos. Estos cambios en la geometría de la sección transversal provocan una concentración local de tensiones y, aunque no es práctico eliminar estas características, es necesario minimizar sus efectos, dado que el grado de concentración de tensiones es un factor en la evaluación de la resistencia a la fatiga y la vida útil a la fatiga.Autores como Norton (2006) y Stephens et al. (1980) sugieren el uso de modificaciones de diseño como las ranuras de alivio para reducir cualitativamente la concentración de tensiones en ejes escalonados, sin dar detalles cuantitativos sobre la geometría de dichas ranuras. Otros autores han estudiado sus efectos con y sin algoritmos de optimización, en estructuras mecánicas como recipientes o barras.Shin et al. (2014) señalaron la eficacia de las ranuras de alivio como medio para reducir la concentración de tensiones en los ejes escalonados, aunque también mencionaron que la geometría detallada de dichas ranuras sigue siendo objeto de debate.
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