Ingeniería e Investigación

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Removal of acetylsalicylic acid (ASA) in packed microcolumns with carbon xerogel modified with TiO₂ nanoparticles

ABSTRACT The adsorption capacity of acetylsalicylic acid was evaluated using carbon xerogel (CX) and carbon xerogel modified with TiO2 nanoparticles (CXM). These materials were characterized by different techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy. BET surface area measurements found values of 762 m2/g and 214 m2/g for CX and CXM, respectively. Batch experiments show that the Langmuir-Freundlich model best represents the experimental adsorption isotherm, in addition to show a maximum adsorption capacity of 17,48 mg/g. In continuous experiments, the effect of the inlet concentration and flow rate on the adsorption capacity of the micro-packed bed adsorber were evaluated. Breakthrough curves agree well with the axial dispersion model. In view of their adsorption capacity, carbon xerogels provide a potential material for the removal of emergent contaminants from the pharmaceutical industry. Besides, the incorporation of TiO2 nanoparticles allows the implementation of complementary techniques, e.g. photodegradation, as an alternative to achieve higher elimination of aqueous contaminants.

RESUMEN Se evaluo la capacidad de adsorción de acido acetil salicilico usando xerogel de carbon (XC) y xerogel de carbon modificado con nanopartículas de TiO2 (XCM). Estos materiales se caracterizaron mediante técnicas como la microscopía electrónica de barrido (SEM), difraccion de rayos X (DRX) y espectroscopia infrarroja (FTIR). Para el area superficial BET, se encontraron valores como 762 m2/g para XC y 214 m2/g para XCM. Los experimentos de adsorcion muestran que el modelo que mejor representa la isoterma es el de Langmuir-Freundlich, ya que mostro una capacidad de adsorción máxima de 17,48 mg/g. En los experimentos en continuo, se evaluó el efecto de la concentración de entrada y la velocidad del flujo sobre la capacidad de adsorción del adsorbente en el lecho microempacado. Las curvas de ruptura concuerdan bien con el modelo de dispersión axial. En vista de su capacidad de adsorción, los xerogeles de carbono son un posible material para la eliminación de contaminantes emergentes de la industria farmacéutica. Además, la incorporación de las nanopartículas de TiO2 permite la implementación de técnicas complementarias, por ejemplo, la fotodegradación, como una alternativa para lograr una mayor eliminación de contaminantes acuosos.

Effect of the presence of CuO_x on the catalytic behavior of bimetallic Au-Cu catalyst supported on Ce-Zr mixed oxide in CO preferential oxidation

ABSTRACT The effect of the presence of copper was evaluated on a bimetallic catalyst Au-Cu based on mixed oxide cerium-zirconium in the preferential oxidation of CO (CO-PROX). Six catalytic materials, based on mixed oxides, were prepared: (1) the support (CeZr); the monometallic catalysts, i.e. (2) gold (Au/CeZr), (3) impregnated copper oxide (CuOx/CeZr) and (4) incorporated copper (CuCeZr); and the bimetallic catalysts, i.e. (5) impregnated copper oxide and gold (Au-CuOx/CeZr), and (6) gold and incorporated copper (Au/CuCeZr). The catalysts were evaluated in the CO-PROX in the range 30-300 °C and atmospheric pressure, where the Au-CuOx/CeZr showed the best catalytic behavior. The influence of CO2 and H2O in the feed stream was evaluated on the catalytic performance of the Au-CuOx/CeZr. An inhibitory effect for the CO2 was observed, while the presence of H2O enhanced the performance. Additionally, the catalytic stability was evaluated, reaching CO conversion of 93 % and selectivity of 90% for 118 h. The catalytic materials were characterized by XRD, showing in all cases thefluorite cubic structure. The N2 adsorption-desorption analyses showed that synthesized materials were mesoporous and the TPR-H2 test reveals that the presence of the active phase increases the reducibility of Ce4+ to Ce +. Reduction peaks of the gold catalyst were present at lower temperatures than those of the copper catalyst, which is related to a hydrogen spillover phenomenon. Finally, the samples were analyzed by SEM and TEM, which confirmed the formation of nano-particles with a diameter of about 4 nm.

RESUMEN El efecto de la presencia de cobre en catalizadores bimetálicos Au-Cu a base de óxidos mixtos de cerio-zirconio fue evaluado en la oxidación preferencial de CO (CO-PROX). Se prepararon seis materiales catalíticos: (1) el soporte (CeZr); los catalizadores monometálicos que fueron (2) oro (Au/CeZr), (3) cobre impregnado (CuOx/CeZr) y (4) cobre incorporado (CuCeZr); y los catalizadores bimetálicos que fueron (5) óxido de cobre impregnado y oro (Au-CuOx/CeZr), y (6) oro y cobre incorporado (Au/CuCeZr). Los catalizadores se evaluaron en el CO-PROX en un rango de temperaturas de 30-300 °C y presión atmosférica, donde el Au-CuOx/CeZr mostró el mejor desempeño catalítico. Se evaluó la influencia de CO2 y H2O en la mezcla de alimento sobre el desempeño del catalizador Au-CuOx/CeZr, donde se observó un efecto inhibitorio del CO2, mientras que la presencia del agua mejoró el desempeño. Adicionalmente, se evaluó la estabilidad catalítica, la cual alcanzó conversiones de CO de 93 % con una selectividad de 90 %, durante 118 h. Los materiales catalíticos se caracterizaron por DRX, presentando en todos los casos la estructura fluorita cúbica. Las pruebas de adsorción y desorción de N2 mostraron que los materiales sintetizados eran mesoporosos. Los ensayos de TPR-H2, mostraron que la presencia de la fase activa incrementó la reducibilidad de Ce4+ a Ce2+. Los picos de reducción del catalizador de oro se presentaron a temperaturas más bajas con respecto al catalizador de cobre, lo cual se relaciona con el fenómeno spillover para el hidrógeno. Finalmente, las muestras se analizaron por SEM y TEM, las cuales confirmaron la formación de nanopartículas con un diámetro alrededor de 4nm.

Comparison of biogas production obtained from samples of Mitú and Sibundoy municipal solid waste

ABSTRACT This study compares the calorific power of biogas obtained from the municipal solid waste (MSW) of two towns in Colombia, whose populations are affected by deficiencies in the supply of electricity. The production of biogas would represent an important opportunity to meet these needs, taking advantage of the solid waste generated, in whose composition organic material predominates (45%). For this purpose, MSW samples were taken from the municipalities of Mitú (Vaupes) and Sibundoy (Putumayo), in order to establish their relevance to produce biogas. For each sample, the organic waste was characterized in terms of its macroscopic composition, moisture content, ash, volatile and total solids. Subsequently, the composition of biogas obtained was determined from anaerobic digestion tests with biological sludge as inoculum in different proportions and the calorific value of the gas was calculated. It was found that organic waste from both municipalities is suitable to produce biogas due to the physicochemical characteristics of the samples, the high methane content generated and, therefore, the satisfactory calorific power for its use in the production of electrical energy.

RESUMEN En este trabajo, se realiza una comparación del poder calorífico del biogas obtenido a partir de residuos sólidos urbanos de dos municipios de Colombia, cuyas poblaciones son afectadas por deficiencias en el suministro de energía eléctrica. La producción de biogas representaría una oportunidad importante para suplir tales necesidades, aprovechando los residuos solidos que se generan, en cuya composición predomina el material orgánico (45 %). Por esto, se tomaron muestras de RSU de los municipios de Mitú (Vaupes) y Sibundoy (Putumayo), con el fin de establecer su pertinencia para la producción de biogas. En cada muestra se caracterizaron los residuos orgánicos en términos de su composición macroscópica, contenido de humedad, cenizas, solidos volatiles y totales. Posteriormente, se determinó la composición del biogas obtenido a partir de ensayos de digestión anaerobia con lodos biológicos como inoculo en diferentes proporciones y se calculó el poder calorífico del gas. Se encontro que los residuos orgánicos de ambos municipios son adecuados para la producción de biogas por las características fisicoquímicas de las muestras, el alto contenido de metano generado y, por tanto, un poder calorífico satisfactorio para su aprovechamiento en la producción de energía eléctrica.

Evaluation of internal curing effects on concrete

ABSTRACT The objective of the present research was the evaluation of some fresh and hardened-state properties of concretes, in which coarse aggregates were partially replaced by lightweight ones previously saturated, in percentages of 15% and 25%. The lightweight aggregates were calcined clays and crushed clay bricks. In parallel, the effect of an internal curing agent composed of superabsorbent polymers (SAP) was evaluated. The properties evaluated in the fresh and hardened-state of concretes with a/c of 0,30 were: slum, air content, density, compression resistance, modulus of elasticity, initial superficial absorption and chlorine resistance. Results showed the efficiency of crushed clay bricks as internal curing, as well as the need for deeper research on the use of the evaluated lightweight aggregate as internal curing aggregate in concrete. Results indicate that the crushed clay bricks and the internal curing agent fulfill the behavior expected, in terms of strength and durability. However, the evaluated lightweight aggregate produces a reduction in the resistance and durability of the concrete. The observed behavior in strength and durability is especially variable for the age of 180 days, compared with conventional concretes.

RESUMEN La presente investigación tuvo como objetivo la evaluación de algunas propiedades en estado fresco y endurecido de concretos, en los cuales se realizaron reemplazos parciales de agregado grueso por agregados ligeros previamente saturados, en porcentajes de 15 % y 25 %. Los agregados ligeros fueron arcillas calcinadas y ladrillos de arcilla triturados. Paralelamente, se evaluó el efecto de un agente de curado interno compuesto por polímeros super absorbentes (SAP). Las propiedades evaluadas en estado fresco y endurecido de los concretos con una relación a/c de 0,30 fueron: asentamiento, contenido de aire, densidad, resistencia a compresión, módulo de elasticidad, tasa de absorción superficial inicial y resistencia a cloruros. Los resultados mostraron la eficiencia de los ladrillos de arcilla triturados y del agente curador interno, así como también la necesidad de realizar investigación más profunda en la utilización del agregado ligero evaluado como agregado de curado interno en el concreto. La investigación prueba que La mampostería de arcilla triturada cumple el comportamiento esperado en un agente de curado interno desde el punto de vista de durabilidad y resistencia, mientras que el agregado ligero evaluado produjo una reducción en la resistencia y la durabilidad del concreto. El comportamiento observado en cuestión de resistencia y durabilidad es especialmente cambiante para la edad de 180 días, en comparacion con los concretos convencionales.

Strategic portfolio of IT projects at universities: A systematic and non-conventional literature review

ABSTRACT One of the most accepted review methods in the scientific community is the Systematic Literature Review (SLR). A SLR process allows determining the interest of the scientific community in the subject matter of the preliminary research, the type of research and the areas of knowledge to which the topic is more related, among other aspects. For our research, we need to determine the scientific basis of the portfolio of information technology (IT) project, as initial good practice for the implementation of an IT governance culture. Universities have been specifically selected as the type of organization in the communities that have developed formal processes and good practices for the implementation of IT governance. In addition to the SLR, a review was carried out based on non-conventional literature from repositories of prestigious professional organizations and universities. It is concluded that the portfolio of IT projects is a good practice of IT governance and that there is an interest from the scientific community. From this analysis, it is clear that there are works in both the area of Computer Science and the Administration of Organizations.

RESUMEN Uno de los métodos de revision mas aceptados en la comunidad científica es la Systematic Literature Review (SLR). Un proceso de SLR permite determinar el interés de la comunidad científica en el tema objeto de la investigación preliminar, encontrar publicaciones existentes y establecer las areas del conocimiento con las que el tema a investigar se encuentra más relacionado, entre otros aspectos. Para nuestra investigación necesitamos determinar la trascendencia científica de la cartera de proyectos de tecnologías de la información (TI), como una buena práctica inicial para la implantación de una cultura de gobernanza de las TI. Se eligen las universidades en las cuales se han desarrollado procesos formales y de buenas prácticas de implantación de gobernanza de las TI. Adicionalmente al SLR, se realiza una revision sustentada en la literatura no convencional de repositorios de organizaciones profesionales de prestigio y de universidades. Se concluye que la cartera de proyectos de TI es una buena practica de la gobernanza de las TI y que existe interés en la comunidad científica. Del análisis se desprende que hay trabajos procedentes tanto del area de las Ciencias de la Computación como de la Administración de las Organizaciones.

The why of adaptive protections in modern electrical networks

ABSTRACT Electrical networks are evolving and taking on more challenges as the inclusion of renewable energy and distributed generation units increase, specially at distribution levels. Big trends of generating electricity with alternative and renewable resources has promoted the formation of distribution networks subsystems or micro grids, capable of supplying their own electric demand and to export energy to the interconnected system, if necessary. However, the effects of these generation units into the network and into the microgrid as well are many, as harmonic distortion, voltage flickers and especially in electrical protections. This paper provides an overview about implementation of renewable energy and distributed generation worldwide, as well as an introduction to microgrids concept and its main impacts and challenges into the electric systems. Finally, the main impacts of microgrid on protection equipments are presented at a distribution level, being adaptive protections one of the solutions to the dynamic changes of the electric system.

RESUMEN Las redes eléctricas están evolucionando y asumiendo más retos conforme incrementa la inclusión de energías renovables y unidades de generación distribuida, especialmente a niveles de distribución. La gran tendencia a generar electricidad con fuentes alternas y renovables ha impulsado la formación de subsistemas de distribución o micro redes, capaces de suplir su propia demanda eléctrica y exportar energía al sistema interconectado de ser necesario. Sin embargo, los efectos de la inclusión de estas unidades de generación sobre la red eléctrica y la misma micro red son varios, como distorsión armónica, oscilaciones de tensión y sobre todo, sobre las protecciones eléctricas. Este artículo brinda un panorama actual de la implementación de energías renovables y generación distribuida a nivel mundial, así como una introducción al concepto de micro redes y sus principales impactos y desafíos en el sistema eléctrico. Finalmente, se presentan los principales impactos de las micro redes sobre los equipos de protección a nivel de distribución, siendo las protecciones eléctricas adaptativas una de las soluciones a los cambios dinámicos del sistema eléctrico.

Estrategia óptima de vehículo-a-red para vehículos eléctricos considerando el envejecimiento de sus baterías

RESUMEN El uso de vehículos electricos para transporte publico es una practica que se ha extendido ampliamente en los ultimos años, en respuesta a las necesidades de reducir las emisiones globales de gases contaminantes y disminuir los vehículos de uso privado. Sin embargo, hoy en día es necesario superar algunos retos para proporcionar este tipo de servicios con vehículos electricos, como los margenes de baja ganancia que pueden tener los operadores de la flota. Este documento aborda este desafío, dando al EV publico la funcion de proporcionar energía a la red electrica. Por lo tanto, se propone un sistema de control basado en la optimizacion para realizar una gestion economicamente rentable de la carga y descarga de los EV que se utilizan para proporcionar servicios de transporte publico por parte de un operador, los cuales tambien tienen la posibilidad de entregar energía a la red electrica. Ademas, este sistema de control tambien tendra en cuenta el costo de desgaste de las baterías.

ABSTRACT The use of electric vehicles for public transportation is a practice that has spread widely in recent years, in response to the needs of reducing global polluting gases emissions and decrease vehicle ownership. However, nowadays some issues need to be addressed to provide this type of services with electric vehicles, such as the low-profit margins that can be achieved by the fleet operators. This paper addresses this issue giving to the public EVs the feature of providing power to the electrical network. Hence, a control system based on optimization is proposed to perform profitable management of the charge and discharge of the EVs that are used to provide public transport services by an operator, which also have the possibility of delivering power to the electrical network. Furthermore, this control system will also take into account the batteries wear cost.