Examinando por Materia "Combustión"

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    Aportes a la enseñanza de la quimica a partir de un estudio histórico filosófico de la experimentación asociada a la combustión para profesores en formación inicial.
    (2016-08-24) Cabrera Castillo, Henry Giovany; García Arteaga, Edwin Germán
    Esta tesis avanzó hacia el diseño de una propuesta programática alterna de enseñanza de la química a nivel universitario, estructurada en objetivos o finalidades, núcleos temáticos, criterios para conectar con otros conocimientos y procesos de justificación o procesos epistemológicos. Todos y cada uno de estos elementos adquirió sentido en la medida que articulaba aspectos como los episodios históricos, la descripción experimental, y el diseño y uso de instrumentos científicos lo cual fue obtenido por medio del uso de la historia y la filosofía de la experimentación de la química, y del conocimiento (científico y cotidiano), lenguaje (verbal, gráfico, de fórmulas y cotidiano) y experiencia (descripción experimental, uso instrumental, describe el funcionamiento de instrumentos e imaginativa) caracterizados en los cuestionarios que fueron aplicados a los profesores en formación inicial de ciencias. Dentro de la revisión de la literatura especializada y enfocada a las investigaciones en el campo de la didáctica de las ciencias en general y de la química en particular, se logró identificar retos y necesidades relacionados con la enseñanza del conocimiento de la química a nivel universitario y específicamente sobre la importancia de asumir la combustión como objeto de estudio educativo útil e ineludible para los profesores en formación inicial de ciencias naturales. Para otorgar una coherencia investigativa con rigurosidad científica, se seleccionó la metodología de investigación cualitativa con un enfoque interpretativo (Flick, 2004; Hernández, Fernández-Collado, & Baptista, 2008). Los datos que se recolectaron provinieron de: 1. Los Textos Científico – Históricos elaborados por científicos como Boyle, Mayow, Scheele, Prietsley, Cavendish y Lavoisier, a los que se les realizó un Análisis Histórico Crítico para establecer un diálogo que permita identificar aportes útiles para la enseñanza de la química. 2. Estudiantes de un programa de Licenciatura en Educación Básica en Ciencias Naturales y Educación Ambiental a quienes se les aplicó un cuestionario y se realizó un análisis para caracterizar cómo el conocimiento, la experiencia y el lenguaje hacían parte de las respuestas que elaboraron. Al finalizar, se elaboran conclusiones sobre el estudio histórico filosófico de la experimentación, las explicaciones de los profesores en formación inicial en ciencias naturales, la metodología de investigación, el diseño de una propuesta alterna de programación para la enseñanza de la química y las perspectivas para investigación futuras.
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    Caracterización de los residuos de materiales utilizados como transportadores solidos de oxígeno en un proceso de combustión avanzada (Chemical Looping Combustion)
    (Universidad del Valle, 2017) Carrillo Hormaza, Adriana Lucia; Forero Amortegui, Carmen Rosa
    Una tecnología que se enmarca en la captura y almacenamiento de CO2, es la combustión con transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion¿CLC,), la cual está considerada como una alternativa eficiente energéticamente, ya que es una tecnología con separación inherente del mismo mediante el uso de transportadores sólidos de oxígeno (TSO), con la ventaja de no requerir energía adicional para dicha separación. La clave en el desempeño de los sistemas CLC es el material transportador del oxígeno, siendo la mayoría de sólidos empleados de origen sintético, sin embargo, son pocas las investigaciones sobre materiales de bajo costo, es decir minerales naturales, desechos y subproductos de la industria los cuales podrían utilizarse como transportadores de oxígeno. En diversas zonas de la geografía colombiana se pueden encontrar óxidos metálicos en su forma natural o como residuos de las industrias y la minería los cuales podrían llegar a utilizarse en la tecnología CLC, sin embargo, estos materiales pueden contener trazas de elementos tóxicos solubles u otras características que los conviertan en residuos peligrosos. En el presente proyecto se caracterizaron fisicoquímicamente los residuos de seis diferentes materiales potenciales utilizados como TSO de bajo costo en un sistema CLC provenientes de diferentes partes del país, evaluados con dos gases reductores. Adicionalmente se analizó la viabilidad ambiental del uso de estos materiales como transportadores de oxígeno teniendo en cuenta la concentración de metales potencialmente peligrosos en sus lixiviados. Son varios los objetivos de caracterizar los residuos: predecir las reacciones de óxido reducción llevadas a cabo en el proceso, determinar el efecto del tiempo de operación sobre las propiedades mecánicas de los TSO y establecer la posible peligrosidad de los residuos debido a la presencia de metales potencialmente peligrosos. Lo anterior se llevó a cabo dentro del grupo de Ciencia y tecnología del Carbón, a través de la Unión temporal Incombustion, conformada por grupos de investigación de la Universidad de Antioquia, Nacional de Colombia (sede Medellín), Universidad del Valle y del Instituto Tecnológico Metropolitano. Los estudios realizados fueron distribución granulométrica, análisis de resistencia a la rotura, análisis semicuantitativo elemental y de morfología por medio del uso del microscopio electrónico de barrido EDS/SEM, identificación de fases cristalinas mediante la difracción de rayos X, análisis elemental mediante fluorescencia de rayos X y presencia de metales peligrosos en los lixiviados mediante absorción atómica. El principal aporte de este trabajo se basó en la determinación de metales potencialmente peligrosos en los lixiviados, encontrando que de acuerdo a la normatividad Colombiana (decreto 4741 de 2005 del Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible), ninguno de los residuos se clasifica como tóxico ya que no excede los valores límites permisibles de metales, por lo anterior se considera que los residuos de TSO de bajo costo evaluados en el presente proyecto generados en un sistema CLC, no ejercerían un impacto negativo sobre el medio ambiente al ser dispuestos en un relleno sanitario, por lo cual se concluye de manera preliminar que en términos ambientales es viable la utilización de CRSI003, FEMA004, FEMA011, ILME007, OXMN009 y OXMN010 como transportadores de oxígeno a escala industrial. Sin embargo, es necesario en futuros estudios, descartar que no presenten otras características, tales como inflamable, reactivo o explosivo que los conviertan en residuos peligrosos.
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    Caracterización de materiales sólidos como posibles transportadores de oxígeno para un sistema de combustión avanzada
    (Universidad del Valle, 2014) Herrera Vivas, Gustavo Adolfo; Forero Amortegui, Carmen Rosa; Acuña Polanco, Jaime José
    En los últimos años se han venido desarrollando tecnologías que contribuyen a que se minimice el llamado efecto de gases invernadero responsables del cambio climático actual (Edenhofer et al., 2014), gases que en su mayoría son productos de operaciones para la obtención de energía mediante la incineración de combustibles fósiles en contacto con aire. El sistema de combustión con transportadores sólidos conocido como ChemicalLooping Combustion o CLC por sus siglas en inglés, la cual se distingue por su facilidad para separar y capturar el dióxido de carbono presente en las emisiones resultantes del proceso, sin necesidad de una etapa costosa posterior de separación del CO2 de la corriente de gases de combustión obtenida (Adánez et al., 2012a). El proceso CLC consiste en llevar a cabo la reacción de combustión mediante el uso de materiales sólidos transportadores de oxígeno (TO) en remplazo del aire en la combustión convencional, los cuales están compuestos de óxidos metálicos y un inerte que actúa como soporte con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del transportador de oxígeno para luego ser reformados en otra cámara (Dufour y Rodríguez, 2011), donde la selección del transportador sólido es considerada como una parte esencial del diseño y funcionamiento del proceso(Hossain y de Lasa, 2008). Entre otros factores importantes en la elección del transportador se considera su costo y su impacto medioambiental, actualmente se considera prometedor el uso de minerales naturales y desechos de la industria (Adánez et al., 2012a) como es el caso de la Ilmenita (Cuadrat, 2012). En este proyecto se planteó la obtención de minerales en Colombia y la realización de su caracterización para la implementación en el proceso CLC, los estudios constaron en la distribución granulométrica por tamizaje, análisis de resistencia a la rotura, análisis semicuantitativo elemental y de morfología por medio del uso del microscopio electrónico MEB/EDS, la identificación de fases cristalinas mediante la difracción de rayos X o DRX y por último el análisis de área superficial y tamaño de poros mediante el método BrunauerEmmett-Teller a las muestras obtenidas.
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    Combustión de metano en un lecho fluidizado discontinuo con minerales basados en óxidos de hierro y manganeso como transportadores sólidos de oxígeno
    (Universidad del Valle, 2017) Montenegro Rosero, Andrea Lizeth; Narváez Legarda, Maira Alejandra; Forero Amortegui, Carmen Rosa
    La combustión con transportadores sólidos de oxígeno CLC es una tecnología que utiliza óxidos metálicos capaces de aportar oxígeno en la combustión, produciendo una corriente concentrada de CO2 y H2O fácil de separar para su captura. Esta tecnología consta de un reactor de oxidación (RO) y otro de reducción (RR). Se realizó el estudio de minerales a base de Fe y Mn en un reactor de lecho fluidizado con el fin de identificar si son viables como TSO en la tecnología CLC, exponiéndolos a 30 ciclos de reducción-oxidación utilizando CH4 (20 %vol diluido en N2) como gas reductor y aire como gas oxidante a 750, 850 y 950ºC. Se estudió el comportamiento de los minerales con respecto a los productos gaseosos de las reacciones, eficacia de combustión, deposición de carbono, conversión del mineral durante la reducción, velocidad de atrición, aglomeración y su caracterización antes y después de los experimentos multiciclo. En los experimentos multiciclo el CH4 no reaccionó por completo a las tres temperaturas de operación, obteniendo la eficacia de combustión más alta de 81% a 950°C y 72% a 850°C para FEMA011 y OXMN010 respectivamente. La conversión de reducción más alta fue 16% a 950°C para FEMA011 y 28% a 850°C para OXMN010. La velocidad de atrición con respecto al tiempo presentó un comportamiento similar a las tres temperaturas, 0,09, 0,05 y 0,08 %p/h a 750, 850 y 950°C para FEMA011; así como 0,02, 2E-3 y 7E-3 %p/h a 750, 850 y 950 °C para OXMN010. Las muestras usadas de los minerales no presentaron una variación de tamaño o forma importante con respecto a las frescas, pero se evidencia que sufrieron desgaste, característica que fue más evidente conforme se incrementó la temperatura. La deposición de carbono fue baja para la FEMA011 a las tres temperaturas y el OXMN010 a 950°C lo afectó su reactividad y se presentó una leve aglomeración para el OXMN010 a 950°C. Se concluye que sólo el mineral OXMN010 es un TSO viable para la tecnología CLC y se recomienda realizar un tratamiento previo de impregnación a la FEMA011 para mejorar su comportamiento en LFd
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    Comportamiento a alta temperatura de transportadores sólidos de oxígeno de base cobre para el proceso “chemical looping combustion”.
    (2015-05-06) Forero, Carmen R.
    El “Chemical Looping Combustion” (CLC) es una tecnología de combustión con separación inherente del CO2. Para escalar el proceso se necesitan materiales aptos para trabajar a alta temperatura. Se ha probado que los transportadores de base cobre cumplen los requerimientos, sin embargo se ha recomendado su trabajo a temperaturas menores de 1073 K. En este trabajo, se han desarrollado, por impregnación en diferentes soportes, dos transportadores basados en Cu. Se estudió su comportamiento a temperaturas por encima de 1073K en una unidad de CLC de 500 Wth teniendo en cuenta aspectos como: eficiencia de combustión, resistencia al desgaste, aglomeración, mantenimiento de la capacidad de transporte de oxígeno y reactividad. Problemas de aglomeración o desactivación de las partículas no se detectaron con ninguno de los TOs. Fue posible la operación estable durante más de 67 horas sólo con el TO modificado con la adición de NiO como soporte. Esta es la primera vez que un TO de base cobre, preparado por un método de fabricación comercial, se utiliza a 1173 K de temperatura en el reactor de reducción (TRR) y 1223 K en el de oxidación (TRO) y presenta buenas propiedades, abriendo nuevas posibilidades para la aplicación de materiales a base de cobre en los procesos de CLC a escala industrial. Abstract Chemical-Looping Combustion (CLC) is a combustion technology with inherent CO2 separation. To scale up the CLC process materials suitable to work at high temperatures are needed. Cu-based oxygen carriers had been proved to fulfil the requirements although temperatures lower than 1073 K has been recommended. In this work, two Cu-based OCs have been developed by impregnation on different supports. The behaviour of the OCs was studied at temperatures above 1073K in a CLC continuous unit of 500 Wth taking into account aspects such as combustion efficiency, attrition, agglomeration and maintenance of the oxygen transport capacity and reactivity. Agglomeration or deactivation of the particles was never detected with neither of the oxygen carriers used. At these high temperatures, stable operation for more than 67 h was feasible only using an OC with γAl2O3 modified with NiO addition as support. This is the first time that a Cu-based OC, prepared by a commercial manufacturing method, and used at 1173 K of fuel reactor temperature (TFR) and 1223 K of air reactor temperature (TAR) exhibits such a good properties. This result opens new possibilities for the application of Cu-based materials in industrial-scale CLC processes.
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    Diseño de un combustor para el estudio del proceso de combustión combinada de biomasa y carbón (bagazo de caña de azúcar)
    (Universidad del Valle, 2017) Aranda Hurtado, Kevin Arnold; Gomez Perlaza, Adolfo Leon
    Se presenta el diseño de una unidad de combustión a escala de laboratorio “combustor”, el cual tiene como fin estudiar los factores que favorecen la formación de depósitos de ceniza en las superficies de intercambio de calor durante la combustión de mezclas de biomasa-carbón. Los depósitos de cenizas formados en la superficie de intercambio de la caldera son de dos tipos: ensuciamiento (Fouling) y escorificación (slagging). Cada tipo de depósito se forma en un sitio estratégico de la caldera. Para este diseño se considera evaluar la formación en la zona de intercambio por convección, esto incluye el sobre-calentador, recalentadores y banco principal. Para la medición de los depósitos se dispone de una sonda refrigerada por aire, la cual se somete a las condiciones que normalmente está expuesto un equipo en la zona de convección.
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    Dynamic model of the value stream in a power.
    (2013-10-18) Rubiano Ovalle, Oscar; Peláez De Lee, Alejandro
    Los sistemas generadores de energía térmica son comúnmente empleados en la industria de procesos químicos, mecánicos y eléctricos. La cadena de valor en la cual subyacen estos procesos térmicos, se fundamenta en la generación de la energía a partir de vapor. El vapor requerido en el caso objeto de estudio de esta investigación se obtiene usando carbón como insumo. Esta investigación permitió construir un modelo dinámico que sirva como instrumento de análisis del sistema de generación de energía como un todo, así como de sus elementos. El objetivo fue estudiar el desempeño del sistema de generación de energía que suministra trabajo termodinámico. Los resultados muestran que la simulación con Dinámica de Sistemas es una poderosa herramienta de estudio de los sistemas de generación de energía. La investigación muestra el alto impacto de la oxidación del carbón en la cadena de valor de los sistemas de generación de energía. El poder calorífico del carbón utilizado en la producción del vapor depende del inventario de carbón, es decir, de su tiempo de almacenamiento.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Environmental impact study by life cycle assessment of the use of alumina nanoparticles as an additive in biodiesel/diesel blends
    (Universidad del Valle, 2015-06-19) Ojeda, Karina A.; Herrera, Adriana P.; Sierra, María J.; Tamayo, Katherine
    (Eng) Life cycle assessment (LCA) considers the whole life cycle of a product or process, from the origin of the raw materials up to the final disposition of the wastes. In this work, LCA methodology was applied in the evaluation of the environmental impact that is caused by the use of alumina nanoparticles as an additive in biodiesel/diesel blends, considering the synthesis of the alumina nanoparticles through sol-gel method. SIMAPRO software (CML method) was used to evaluate the potential impacts of each stage of the process. Although the use of the nanoparticles caused a reduction in the emissions of CO2, SO2 and particulate material (PM); an increase in most of the impact categories (acidification, eutrophication and marine eco-toxicity) was observed during combustion. This can be attributed to the increasing emissions of NOx and the toxic effect related to the synthesis of the nanoparticles, when compared to combustion without nano-additive. These results indicated that there is a need to carry further research on the use of nanoadditives in biofuels, to verify the renewability of these alternatives regarding the sustainability of the process.
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    Reactividad a la combustión carbón biomasa en una caldera de generación de vapor a nivel industrial.
    (Universidad del Valle, 2020-02-04) Barraza, Juan Manuel; Trujillo, María Patricia; Guerrero, Juan Sebastián; Rodríguez, Billy; Lester, Edward; Palencia, Gerardo; García, Edward; Chavés, Deysi; Grupo de investigación Ciencia y Tecnología del Carbón; Grupo de investigación Multimedia y Visión
    El proyecto se enfocó en resolver la siguiente pregunta: ¿las mezclas de carbon - bagazo son reactivas a la combustión produciendo bajos niveles de carbono no quemado en las cenizas volantes y de fondo de las calderas, lo cual afecta su eficiencia? La respuesta a la pregunta es: la eficiencia de las calderas en los procesos de combustión de combustibles sólidos está estrechamente relacionada con la morfología de los carbonizados producidos, que representa a etapa dominante de la combustión. En el caso de las mezclas carbón-bomasa, nos e ha realizado una caracterización del proceso de carbonización y por lo tanto, se desconoce el rol de cada componente de la mezcla en la morfología de los carbonizados y sobre su reactividad a la combustión. De igual manera, no se tiene información de la influencia de las impurezas del carbón sobre la reactividad de las mezclas. la material mineral asociada al carbón participa como un componente de la mezcla carbón-biomasa, que puede afectar de forma directa la morfología de los carbonizados y en consecuencia, la eficiencia de la combustión
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    Remoción de carbón inquemado en cenizas de fondo de caldera mediante flotación por lotes.
    (2015-02-20) Navarro Espinosa, Iván Ricardo; Barraza Burgos, Juan Manuel
    En este trabajo se encontró la materia mineral de cenizas de fondo de caldera empleando un proceso de flotación por lotes. Las cenizas de fondo utilizadas son producto de la combustión de la caldera de una empresa de la región del Valle del Cauca, el cual posee un contenido de cenizas de 92%. En el estudio se analizaron los efectos del tipo y cantidad de colector y espumante, densidad de la pulpa y velocidad de agitación sobre el rendimiento y el grado de separación del carbón inquemado y materia mineral.