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Seleccion de las Mejores Condiciones de Operacion para la Produccion de Bioetanol a Partir de Residuos Agricolas Pretratados con Liquidos IonicosStari Lazo, Leonardo Alfredo January 2011 (has links)
No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / El material lignocelulósico utilizado en el proceso de producción de bioetanol de segunda generación debe pasar por las siguientes etapas: molienda y tamizado, pretratamiento, sacarificación y fermentación, purificación del etanol producido. Resultados de estudios anteriores sugieren que el pretratamiento con líquidos iónicos (IL) aumentaría notablemente la liberación de azucares desde el dicho material. En consecuencia, el objetivo del presente trabajo fue determinar las mejores condiciones de pretratamiento con IL y sacarificación y fermentación simultánea (SSF) para la producción de bioetanol a partir de residuos de trigo y maíz provenientes de los campos de la zona central de Chile.
El estudio se dividió en 2 etapas principales: en una primera etapa se buscó encontrar las mejores condiciones de pretratamiento de este tipo de material con el líquido iónico [EMIM+][Cl-] usando las hidrólisis enzimática posterior como criterio para evaluar la calidad del pretratamiento. En la segunda etapa se estudió la fermentación y sacarificación simultánea (SSF) de las muestras de maíz y trigo previamente pretratadas con [emim+][Cl-].De la primera etapa se puede concluir que la variable que afecta de manera significativa el pretratamiento es el tiempo de contacto con el LI, siendo las mejores condiciones en el rango estudiado: un tiempo de pretratamiento de 60 [min]; razón de peso biomasa a peso LI de 1:3, temperatura 150 [ºC]. Al comparar con resultados de estudios anteriores se obtuvo que en el caso trigo este pretratamiento libera un 25% más de glucosa en la hidrólisis enzimática que el pretratamiento con ácido diluido y un 40% más que las mejores condiciones de pretratamiento con hongos de pudrición blanca, tanto para trigo como para maíz.
En la segunda etapa se realizó la SSF de muestras de maíz y trigo pretratado con hongos de pudrición blanca y con IL bajo distintas condiciones de operación, manteniendo constantes la temperatura de fermentación en 37 [ºC], el volumen de trabajo en 40 [ml], el microorganismo (M.O.) fermentador (Saccharomyces cerevisiae Red Star) y el tiempo de fermentación en 72-120 [h]. De estos experimentos se concluye que la concentración de material lignocelulósico fermentado afecta significativamente la producción de etanol producido en la fermentación SSF y que, cuando la concentración inicial de microorganismos es alta (1 [g.p.s./L]), la concentración de enzimas también produce diferencias significativas en la producción de etanol . Además, cuando la concentración inicial de enzimas es baja (5 [FPU de celulasa/g]), la concentración inicial de M.O. produce diferencias significativas en la producción de etanol. Las mejores condiciones de operación para la SSF son: pretratamiento con líquido iónico [EMIM+][Cl-] en razón 1:3 a 150 [ºC] durante 60 [min], concentración de sustrato: 1 [g/ 40 ml], concentración enzimas: 20 [FPU de celulasa/g], concentración inicial M.O: 1 [g.p.s./L]. Bajo estas condiciones se alcanza el rendimiento teórico de etanol en fermentaciones (0.511 [g etanol/g glucosa]), produciendo 313 [L etanol/ton de material pretratado].
En conclusión, la fermentación SSF de material pretratado con IL produce resultados alentadores por lo cual se sugiere continuar con este estudio. Se sugiere realizar estudios a mayor escala, utilizar M.Os. capaces de fermentar un mayor espectro de azúcares y realizar un estudio sobre el contenido de azúcares del material post pretratamiento.
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Diseño, fabricación y pruebas de un calentador de agua portátil a leña hecho con materiales reciclablesLayseca García, Richard 13 June 2011 (has links)
La tesis busca diseñar, fabricar y probar un dispositivo que permita calentar agua con
leña, para satisfacer las necesidades de pobladores ubicados en las zonas más frías
de nuestro territorio.
Disponer de este dispositivo permitirá disminuir la falta de higiene de estos pobladores,
atacará el problema de salud que se origina por la inhalación de gases de combustión
que se desprenden al usar la leña como elemento portador de energía.
En este trabajo de tesis se explica la metodología de diseño conceptual, el diseño
cumple con una lista de exigencias y deseos que sirven como parámetros en busca
del prototipo ideal, se analiza la estructura de funcionamiento y se descompone en
sus elementos esenciales, los cuales a través de una matriz morfológica encuentran
de forma rápida y creativa soluciones a sus problemas.
La tesis cuenta con instrucciones de fabricación que permiten construirla de forma
sencilla, tiene una breve descripción de las partes del calentador de agua, también
cuenta con parámetros de soldadura, prueba hidrostática y evaluación económica.
La máquina es un calentador de agua de forma cilíndrica, que por medio de la
transferencia de calor que se produce entre el agua, las paredes del cilindro y la
cámara de combustión donde se quema la leña, el agua eleva su temperatura.
El calentador es versátil sirve también para calentar bañeras, piscinas o jacuzzis pues
al elevar la temperatura del agua, esta circula por el calentador por medio del efecto
físico que se produce al cambiar su densidad. (Efecto Termosifón)
El dispositivo es seguro, tiene una eficiencia del 33.74% la cual es muy alta para este
tipo de máquinas.
El tiro de la chimenea minimiza la emisión de gases de combustión al ambiente,
contribuyendo a disminuir las enfermedades que se originan por aspiración de gases
contaminantes.
En la actualidad no se disponen comercialmente de este tipo de máquinas en nuestro
país, mucho menos hechas con materiales reciclados, este diseño logrará un impacto
positivo al despertar la curiosidad por la inventiva en las personas demandantes de
tecnología, al ver que en su mayoría el calentador esta hecho de materiales de
segundo uso y que puede ser desarrollado por ellos.
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Estudio de cocinas mejoradas empleando leña y bosta como combustibleAlvarez Pablo, Harold Javier 13 June 2011 (has links)
El presente trabajo de tipo teórico – experimental es el estudio del funcionamiento y
rendimiento de las cocinas mejoradas domésticas localizadas en zonas rurales que
emplean biomasa como combustible siendo principalmente la leña y en menor
proporción la bosta de vaca. Se tiene el objetivo de desarrollar un modelo de cocina
mejorada que sea energéticamente eficiente, socialmente aceptada y de una baja
emisión de gases contaminantes.
El trabajo realizado comprendió la construcción de 5 prototipos de cocinas
mejoradas de adobe; la evaluación de rendimientos en los 5 prototipos de cocinas
mejoradas mediante el Test Estándar de Ebullición de Agua obteniéndose
resultados de: eficiencia térmica, potencia promedio y ahorro de combustible; la
evaluación del nivel de contaminación de aire mediante el monitoreo de monóxido
de carbono (ppm) presente en el ambiente interior donde se cocina durante la
cocción.
Después de una primera etapa de evaluación de los cinco prototipos iniciales se
seleccionó uno en base a los índices de rendimientos obtenidos, posteriormente al
prototipo seleccionado se le realizaron modificaciones en sus dimensiones con el
objetivo de mejorar la transferencia de calor por radiación y convección esto se
verificó en la segunda etapa de evaluación.
Se logró un modelo de cocina mejorada que cumplió con los requerimientos
establecidos en base a la encuesta realizada, alcanzando una eficiencia térmica de
30%, una potencia promedio de 2.93 kW y un ahorro de combustible de 42%
respecto a una cocina tradicional. Además se logró reducir el nivel de
contaminación de aire interior a un valor promedio de emisión de monóxido de
carbono de 3.9 ppm.
El modelo seleccionado se compone de una cámara de combustión tipo Rocket o
“L”, tiene una distancia entre el lecho de combustible – base de la olla principal de
220 mm y una distancia radial olla – pared interior de la cocina de 10 mm esto tanto
para la olla principal y secundaria.
El balance final de energía del modelo seleccionado mostró una gran pérdida de
energía a través de las paredes interiores de la cocina y a través de los gases
calientes que escapan por la chimenea, representando aproximadamente el 40.6 %
(4.03 kW) y el 29.4% (2.90 kW) de la energía entregada por la llama
respectivamente.
Se deja para un estudio posterior la influencia de los rendimientos de la cocina
mejorada a causa del aislamiento de la cámara de combustión además de adecuar
sistemas de aprovechamiento de la energía de los gases calientes que escapan por
la chimenea.
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Estudio de la influencia del porcentaje de arcilla en la calidad de las briquetas de hojas de caña de azúcar mediante ensayos físicos y térmicosVicente Vargas, Jan Braulio 08 April 2017 (has links)
En el presente trabajo se muestran los resultados de la calificación en la calidad de
briquetas de hojas de caña de azúcar (HCA) por medio de ensayos físicos y
térmicos, para distintas formulaciones elaboradas, siendo la variable el porcentaje
de arcilla en un rango de [0-15%].
En primer lugar se procedió a clasificar las HCA dentro de la biomasa, para de esta
manera estimar sus características físico-químicas, con el fin de predecir su
comportamiento como combustible en un proceso de conversión energética. Luego
se identificaron las técnicas y procesos para la elaboración de densificados a baja
presión, realizando una breve descripción de los densificados y los factores que
intervienen en su proceso. Seguidamente se relaciona la densificación con el
proceso de aglomeración, ya que en este se evalúan y se relacionan los enlaces
formados por los aglutinantes (arcilla y fécula), con los resultados obtenidos en la
caracterización de las distintas formulaciones. Además, se mencionan los ensayos
de evaluación de briquetas, los cuales permiten evaluar la calidad de las briquetas
elaboradas.
En el desarrollo de la parte experimental, se realizó tanto una caracterización física
y química de la HCA, lo que permitió establecer una serie de pre-tratamientos, los
cuales consistían en la reducción granulométrica de la HCA y un proceso
intermedio de lavado el cual permitió reducir los índices de álcalis de las HCA y
evitar problemas operacionales como la corrosión, incrustaciones (fouling) y las
escorias (slagging).
Una vez finalizado los pre-tratamientos, se procedió a realizar las 4 formulaciones
de briquetas, siendo la estructura la siguiente: 75% HCA y 25% aglutinante (arcilla y
fécula), del cual se varió el porcentaje de arcilla en [0 – 5 – 10 – 15%]. Para ello se
realizó el proceso de densificado a baja presión utilizando una briqueteadora
manual con una presión de trabajo de 150 bares. Una vez obtenida la briqueta se
realizó el secado de la misma durante 4 horas utilizando un horno eléctrico a 90ºC.
Por último, se realizaron los ensayos de resistencia a la compresión, impacto,
esponjamiento y de combustión. De los cuales se obtuvo como resultado final, un
promedio de las características que presentaba cada formulación en los ensayos
descritos. A medida que se incrementa el porcentaje de arcilla como aglutinante en
la mezcla, la calidad de la briqueta disminuye, obteniéndose como resultado
briquetas con menor calidad y resistencia.
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Estudio experimental de la efectividad del proceso de lavado en la remoción de metales alcalinos respecto de variables del tiempo y temperatura de lavado aplicado a las hojas de caña de azúcar picadas con miras a su empleo en procesos de combustiónTirado Ramos, Alejandro Manuel 01 July 2016 (has links)
En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos acerca de la mejora de las
propiedades físicas y químicas de las hojas de caña de azúcar (HCA) a partir del
lavado o lixiviación (pre-tratamiento físico), con miras a su uso en procesos de
aprovechamiento energético como lo es la combustión.
En primer lugar se procedió con la clasificación de la HCA con el objetivo de poder
determinar su comportamiento en un proceso de combustión. Dentro de las
características favorables resaltan su gran porcentaje de materia volátil y bajo
contenido de nitrógeno (menores emisiones de óxidos nitrosos). Sin embargo, estas
presentaron ciertas desventajas como, por ejemplo, su baja densidad (31.18 kg/m3);
un tamaño de partícula en el orden de los centímetros; y por sobre todo, su alto
contenido de álcalis (potasio, sodio, cloro, azufre), los cuales acarrean problemas
operacionales como es la corrosión, ensuciamiento (fouling) y las escorificación
(slagging). Se procedió a caracterizar las HCA vírgenes para establecer parámetros de
partida previa al pre-tratamiento al cual iban a ser sometidas.
Como parte del proyecto FINCYT (fondo para la innovación, ciencia y tecnología) se
determinó que el método de pre-tratamiento de lavado o lixiviación sería el más
efectivo debido a ensayos previos elaborados en la PUCP los cuales dieron resultados
positivos, además de no afectar las propiedades químicas de la HCA. Luego de haber
elegido el método, se fijaron parámetros de la temperatura del lavado a 80°C, 40ºC y
20ºC, un tiempo de residencia de 10 y 20 minutos, y las velocidades de agitación V1,
V2, V3 manteniendo una variable constante de concentración líquido/sólido de 3,33%.
De los ensayos se concluyó que al aumentar la temperatura de trabajo se generó una
mayor reducción de alcális; lo mismo ocurrió al aumentar la velocidad de agitación y el
tiempo pero en una menor escala de efectividad. De acuerdo a las curvas de los
ensayos se concluyó que la mejor combinación de parámetros sería el ensayo a 20
minutos, 80ºC y a una velocidad de agitación V2. Finalmente, se comprobó que hubo
una reducción de 62% en cuanto al índice de alcális, una reducción de 12% de
contenido de Cloro, una reducción de 65% del radio de contenido, un aumento del 4%
del índice de viscosidad y una reducción de 70% en cuanto al índice de incrustaciones
(fouling).
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