CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

Provenance and diagenesis from two stratigraphic sections of the lower cretaceous Caballos Formation in the upper Magdalena Valley: geological and reservoir quality implications

ABSTRACT The Aptian-Albian Caballos Formation is a proven reservoir in the oil producing basins of the Upper Magdalena Valley and Putumayo (Colombia), characterized by wide variation in its petrophysical properties. Integrated provenance, diagenetic and basic petrophysical analyses are presented from two stratigraphic sections of the Caballos Formation in the Upper Magdalena Valley (Ocal and Cobre creeks) in order to test regional geological models, and to relate compositional and diagenetic factors with the reservoir quality. Sandstones from the Caballos Formation document a change from texturally immature- subarkoses, litharenites to quartz arenites. High quartz contents, the presence of feldspar, sedimentary, metamorphic and volcanic lithic suggest mixed provenance, with a major contribution from sedimentary sources. U-Pb dating of detrital zircons reveals age populations that include contributions from Precambrian, Permian, Triassic and Jurassic rocks. These data, together with the compositional trends, suggest that source areas likely include adjacent massifs from the eastern segment of the Upper Magdalena Valley with similar compositional and temporal characteristics (Garzón and Macarena Massifs for the southeastern Ocal Section, and the Upper Magdalena Valley massifs and the eastern flank of the Central Cordillera; Ocal Section). The changes in compositional features and detrital geochronology between the upper and lower members of both sections suggest a change in source areas, associated with the erosion and depletion of adjacent uplifts, and the increasing dominance of more distal eastern and western sources, which reflect the end of tectonic instability and the deepening of the basin. The presence of quartz, feldspar, and lithic rock fragments have a major impact on the porosity and permeability of Caballos Formation sandstones. Porosity values are lower in the lower member of the Caballos Formation where diagenesis has altered abundant feldspar and lithic rock fragments to authigenic pore-filling clays. Higher porosity and permeability values found in the upper member of the Caballos correspond to a combination of higher quartz contents and the dissolution of meta-stable components during late diagenesis.

RESUMEN La Formación Caballos hace parte de la cuenca del Cretácico Inferior que caracteriza el Oriente Colombiano, y es un almacenador probado en las cuencas productoras del Valle Superior del Magdalena y el Putumayo (Colombia), que se caracteriza por una amplia variación en sus propiedades petrofísicas. En el presente artículo se presentan análisis de petrografía, minerales pesados, geocronología en circones detríticos, SEM y DRX, integrados con análisis petrofísicos básicos de porosidad y permeabilidad en los miembros inferior y superior de dos secciones de la Formación Caballos en el Valle Superior del Magdalena (Quebrada el Ocal y el Cobre), con el fin de reconstruir su procedencia y diagénesis aportando a la comprensión de la historia de la cuenca y evaluando los factores composicionales y diagenéticos que afectan la calidad del reservorio. Las areniscas de la Formación Caballos varían entre subarcosas, litoarenitas y cuarzoarenitas. Los altos contenidos de cuarzo, la presencia de feldespato, líticos sedimentarios, líticos metamórficos y volcánicos sugieren una fuente mixta. Las poblaciones de circones detríticos con edades Precámbricas, Pérmicas y Triásicas y las características composicionales de las areniscas sugieren que las áreas fuentes podrían incluir macizos adyacentes con características composicionales y temporales semejantes a los actuales incluidos en Valle Superior, Macizo de Garzón y Macarena (Sección El Ocal), y el Valle Superior del Magdalena y la Cordillera Central (Sección El Cobre). Los cambios en las características composicionales y la geocronología en circones detríticos entre los miembros superior e inferior de ambas secciones, sugieren un cambio en áreas fuentes, asociado al agotamiento de los altos de basamento adyacentes, a cambios a lo largo de la componente de rumbo en el estilo estructural entre zonas adyacentes y la aparición de fuentes cada vez más orientales y occidentales, que reflejan el fin de la inestabilidad tectónica y la profundización de la cuenca. Al comparar los análisis de porosidad y permeabilidad con las características texturales, composicionales y la historia diagenética en las dos secciones estudiadas, se sugiere que la presencia de cuarzo, feldespato y líticos son un factor condicionante de la porosidad. En el miembro inferior donde son más abundantes estos dos últimos, los valores de porosidad son menores, ya que fueron transformados en arcilla y generan altos contenidos de pseudo-matriz. Ya para el miembro superior de la Formación Caballos la alta porosidad y los mejores valores de permeabilidad estarían relacionada con mayores contenidos de cuarzo y una mayor disolución de partículas del armazón durante las fases diagenéticas tardías. Estos resultados en conjunto con los trabajos anteriores; indican que la heterogeneidad en las propiedades petrofísicas de la Formación Caballos, además de ser consecuencia de las características ambientales, está controlada por la composición y la historia diagenética.

Fluid inclusions and rare earth elements (REE) analysis in calcite veins: tectonic - diagenesis interaction in the Rosablanca Formation, Mesa de Los Santos sector, Eastern Cordillera, Colombia

ABSTRACT Studies conducted by means of petrography, cathodoluminescence, SEM, fluid inclusion and REE geochemistry in core samples from the Rosablanca Formation in the Mesa de Los Santos sector, identified two types of material: the host rock classified as Packstones and Grainstones, and veins that texturally expose three types of filling (blocky texture, blocky elongate texture, fibrous texture). Diagenesis is characterized by dissolution, carbonate cement precipitation, compaction, fracturing and fluid circulation through fractures during at least three episodes; these diagenetic processes were contemporaneous with the distensive and compressive tectonic regimes regionally dominant during the Cretaceous, Paleogene and Neogene in the study area. The fluids that generated the different types of texture inside the veins were brines that belonged to the H2O - NaCl - CaCl2 system, with salinities between 0.03 - 12.96 % wt eq NaCl, derived from the Rosablanca Formation that was deposited under oxic conditions, retaining their marine character and implying an autochthonous origin for the REE present in the veins. The conditions of entrapment for fluid inclusions during the early event were heterogeneous, arising from an immiscible mixture of brines and hydrocarbons, while in the second, they were homogeneous with later post-entrapment processes.

RESUMEN Los estudios mediante petrografía, catodoluminiscencia, SEM, inclusiones fluidas y geoquímicos de tierras raras (REE) en muestras de núcleo de la Formación Rosablanca en el sector de la Mesa de Los Santos, determinaron dos tipos de material: la roca caja clasificada como Packstones y Grainstones, y venas que texturalmente exponen tres tipos de relleno (agregados granulares, agregados granulares de cristales elongados, agregados fibrosos). La diagénesis está caracterizada por procesos de disolución, cementación, compactación, fracturamiento y circulación de fluidos por fracturas durante al menos tres episodios; estos procesos en el área de estudio fueron coetáneos con los regímenes tectónicos distensivos y compresivos dominantes regionalmente durante el Cretácico, el Paleógeno y el Neógeno. Los fluidos que generaron los distintos tipos de relleno en las venas fueron salmueras que pertenecieron al sistema H2O-NaCl-CaCl2 con salinidades comprendidas entre 0,03-12,96 % wt eq NaCl, derivadas de la Formación Rosablanca que fue depositada bajo condiciones óxicas reteniendo su carácter marino e implicando una procedencia autóctona de los REE presentes en las venas. Las condiciones de atrapamiento de las inclusiones fluidas durante el primer evento fueron heterogéneas a partir de una mezcla inmiscible de salmueras e hidrocarburos, mientras que, en el segundo, fueron homogéneas con procesos post-atrape posteriores.

Finding a relationship between the composition and the emulsifying character of asphaltenes through FTICR-MS

ABSTRACT In this work, n-heptane insoluble fractions (asphaltenes) from six crude oils were analyzed by means of Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR MS) using both positive Atmospheric Pressure Photo Ionization (+) APPI and negative Electro-Spray Ionization (-) ESI in order to understand their water-oil emulsion stabilization capability on a molecular level basis. Through (+) APPI it was possible to obtain an overview of samples composition. By sorting as nitrogen sulfur and oxygen containing compounds, it was possible to compositionally distinguish the asphaltenes. Through (-) ESI, several differences were also observed by grouping the classes as oxygen (NxOy+NxOySz+Oy+OySz) and non oxygen containing classes (Nx+NxSz). The interactions of these two groups of compounds must be considered in order to understand the water-oil emulsion stability. It implies that the cores where nitrogen and sulfur are part may interact via n-n stacking, while the oxygen containing compounds may interact either via hydrogen bonding or via dipole forces with the aromatic aggregates (highly polarizable), forming potentially surface active aggregates. Thus, the rate between these two families of compounds may determine the surfactant character of asphaltenes at the water-oil interface. Bearing this in mind, an emulsion stability coefficient was proposed based on the relative abundances of some families of compounds detected by (-) ESI-FTICR-MS to explain the crude oils' tendency to form emulsions.

RESUMEN En el presente trabajo, las fracciones iiinsolubles en n-heptano (asfaltenos) de seis crudos fueron analizadas por espectrometría de masas de resonancia Ion-Ciclotrón con transformada de Fourier (FT-ICR MS) utilizando ionización de presión atmosférica en modo positivo (+) APPI e ionización electro-spray en modo negativo, con el fin de comprender a nivel molecular su capacidad de estabilización de emulsiones agua-aceite. A través de (+) APPI, fue posible obtener una visión general de la composición de las muestras. Al ordenar los compuestos como azufrados-nitrogenados, y oxigenados fue posible distinguir composicionalmente los asfaltenos. A través de (-) ESI también se observaron varias diferencias, al agrupar los compuestos detectados como los que contienen oxígeno (NxOy + NxOySz + Oy + OySz) y los que no contienen oxígeno (Nx + NxSz). Las interacciones de estos dos grupos de compuestos deben considerarse para comprender la estabilidad de la emulsión agua-aceite. Esto implica que los núcleos donde el nitrógeno y el azufre son parte pueden interactuar mediante apilamiento n-n, mientras que los compuestos que contienen oxígeno pueden interactuar mediante enlaces de hidrógeno o mediante fuerzas dipolo con los agregados aromáticos (altamente polarizables) formando agregados superficialmente activos. Es decir, la relación entre estas dos familias de compuestos puede determinar el carácter tensioactivo de los asfaltenos en la interfaz agua-aceite. Teniendo esto en cuenta, se propuso un coeficiente de estabilidad de emulsiones basado en las abundancias relativas de algunas familias de compuestos detectadas por (-) ESI-FT-ICR.MS que permita luego explicar la tendencia de los aceites crudos a formar emulsiones.

Modelling approach for multi-criteria decision-making selection process for artificial lift systems in crude oil production.

ABSTRACT Artificial Lift system selection is a key factor in enhancing energy efficiency, increasing profit and expanding asset life in any oil-producing well. Theoretically, this selection has to consider an extensive number of variables, making hard to select the optimal Artificial Lift System. However, in practice, a limited number of variables and empirical knowledge are used in this selection process. The latter increases system failure probability due to pump - well incompatibility. The multi-criteria decision-making methods present mathematical modelling for selection processes with finite alternatives and high number of criteria. These methodologies make it feasible to reach a final decision considering all variables involved. In this paper, we present a software application based on a sequential mathematical analysis of hierarchies for variables, a numerical validation of input data and, finally, an implementation of Multi-Criteria Decision Making (MCDM) methods (SAW, ELECTRE and VIKOR) to select the most adequate artificial lift system for crude oil production in Colombia. Its novel algorithm is designed to rank seven Artificial Lift Systems, considering diverse variables in order to make the decision. The results are validated with field data in a Case study relating to a Colombian oilfield, with the aim of reducing the Artificial Lift Failure Rate.

RESUMEN La selección del sistema de levantamiento artificial es un factor clave para mejorar la eficiencia energética, aumentar los beneficios y ampliar la vida útil de los activos en cualquier pozo productor de petróleo. Teóricamente, esta selección debe tener en cuenta un gran número de variables, lo que dificulta la elección del sistema óptimo. Sin embargo, en la práctica, este proceso involucra un número limitado de variables y conocimiento empírico lo cual aumenta la probabilidad de falla del sistema debido a la incompatibilidad entre la bomba y el pozo. Los métodos de toma de decisiones multicriterio presentan modelos matemáticos para procesos de selección con alternativas finitas y un alto número de criterios. Estas metodologías hacen factible tomar una decisión considerando todas las variables involucradas. En este artículo, presentamos una aplicación software basada en un análisis matemático secuencial jerárquico de variables, una validación numérica de datos de entrada y una implementación de métodos multicriterio para toma de decisiones (MCDM, por sus siglas en inglés): SAW, ELECTRE y VIKOR. Esto con el fin de seleccionar el sistema de levantamiento artificial más adecuado. Su novedoso algoritmo está diseñado para clasificar siete sistemas, considerando diversas variables en la toma de decisión. Los resultados se validan con datos de un campo colombiano, enfocándose en reducir el índice de falla de los pozos de dicho campo.

Estimation of caving volumetric-flow using the ultrasonic Doppler Method

ABSTRACT Estimating the volumetric flow of cuttings and cavings that are extracted and transported by the drilling mud into the flow line while drilling a well is of major interest to for drillers so that they can understand the drilling conditions and maintain the wellbore stability. In this paper, a new method to estimate the volumetric flow of cavings via the Doppler effect is proposed. The proposed method is a non-invasive method that uses two piezo-electric acoustic sensors located on the flow line, one acting as an emitter and the other acting as a receiver. The system device estimates cavings and cuttings by measuring the mud and solids flow on a real-time basis. Results obtained at a laboratory experimental level reflected a maximum volumetric-flow error of 10.5% for small-sized cavings and 34,7% for large-sized cavings. According to those results, the method may be suitable for estimating caving volumetric-flow with acoustical techniques at the flow line while drilling and it might be used as a real-time operation method to evaluate wellbore stability.

RESUMEN La estimación del flujo volumétrico de recortes y derrumbes de perforación (cavings) que son extraídos y transportados por el lodo de perforación a través de las líneas de flujo hacia la superficie durante la perforación de un pozo petrolero, es de interés para los perforadores ya que permite entender las condiciones de perforación que son requeridas para mantener la estabilidad del pozo perforado. En este artículo se presenta un nuevo método para estimar el flujo volumétrico de cavings y cuttings o ripios de perforación a partir de la aplicación del Efecto Doppler; el método propuesto es una técnica no invasiva que utiliza dos sensores piezo-eléctricos acústicos de ultrasonido ubicados en la línea de flujo del pozo conocida como flow line; uno de los sensores actúa como emisor y el otro es un receptor de la señal acústica; los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio evidenciaron un error máximo de 10.5% para los cavings de tamaño pequeño y de 34.7% para los cavings de tamaño grande. De acuerdo con estos resultados, el método puede ser aplicado a nivel industrial para estimación del flujo volumétrico de cavings con el objeto de evaluar la estabilidad del pozo perforado en tiempo real.

Prediction of drop size of natural gas condensates using molecular simulation and young growth model

ABSTRACT This paper describes the development and implementation of a molecular simulation model to predict the nucleation process during the condensation of heavy components of the gas natural mixtures of linear alkane (C1 - C6 and C9) at transport conditions (10-40 bar). Specifically, it was used the Monte Carlo method with configurational-bias, the united-atom force field known as "Transferable Potentials for Phase Equilibria (TraPPE-UA)," and the Umbrella sampling technique. The growth of the droplets was evaluated with the model of Young considering numbers of Knudsen below 0.1. The simulation results obtained for the droplet nucleation and growth were compared with experimental data reported in the literature with the aim of validating the implemented models. The simulations predict a droplets size of 2.09 μm which is in good agreement with the experimental results.

RESUMEN En este documento, se describe el desarrollo e implementación de un modelo de simulación molecular que describe la nucleación del proceso de condensación de componentes pesados del gas natural mezclas de alcanos lineales (Ci - C6 y C9) a condiciones de transporte (10 - 40 bar). Específicamente, se usó el método de Monte Carlo con sesgo configuracional, el campo de fuerza llamado de átomo unido para equilibrio de fases (TraPPE-UA) y la técnica de muestreo sombrilla. El crecimiento de las gotas fue evaluado con el modelo de Young considerando números de Knudsen por debajo de 0.1. Los resultados de simulación obtenidos para la nucleación y crecimiento de gota fueron comparados con datos experimentales reportados en la literatura con el fin de validar los modelos implementados. Las simulaciones predicen un tamaño de la gota de 2.09 μm el cual está de acuerdo con los resultados experimentales.

CFD modeling and evaluation of a bi-stable micro-diverter valve

ABSTRACT Micro-diverter valves are innovative and efficient devices used to generate microbubbles that can significantly enhance process efficiency in industry. Micro-diverter valves have been experimentally tested and modeled using CFD in previous works. However, a detailed CFD modeling evaluation of these valves has not been performed employing detailed turbulence modeling at transient and steady state. This article presents a three-dimensional CFD simulation and performance evaluation of a bi-stable diverted valve for microbubble generation. In the model, transient and steady state approaches were used to quantify the behavior in the valve. The K - ε standard and k - ε RNG turbulence models were used and compared. Different mesh configurations, mesh generation methods, and both turbulence models were evaluated to find the best set-up to simulate this valve. A brief analysis of the time-step size using the Courant number approach was also performed. Operation conditions at low Reynolds (3800) and high frequency (200 Hz) were used to assess possible industrial applications, thus setting the base for further studies. The results of this work show that at low Reynolds numbers and high frequencies, the valve is able to divert the fluid and thus it may have wider industrial applications.

RESUMEN Las válvulas de micro- desviación son dispositivos innovadores y eficientes que se utilizan para generar microburbujas que pueden mejorar significativamente la eficiencia de un proceso en la industria. Las válvulas de microdesviación han sido probadas experimentalmente y modeladas usando CFD en trabajos previos. Sin embargo, hasta el momento no se había llevado a cabo una evaluación del modelado en CFD de éstas válvulas utilizando un modelo detallado de turbulencia en estado transitorio y estable. Este artículo presenta una simulación tridimensional de CFD y la evaluación del rendimiento de una válvula desviada biestable para la generación de microburbujas. En el modelo, fueron utilizados aproximaciones en estado estable y transitorio para cuantificar el desempeño de la válvula. Los modelos k - ε estándar y de turbulencia k - ε RNG fueron utilizados y comparados. Fueron evaluados diferentes métodos de generación y configuraciones de malla y ambos modelos de turbulencia para encontrar la mejor configuración para simular esta válvula. Además se realizó un breve análisis del tamaño del paso de tiempo utilizando el enfoque del número Courant. Fueron evaluadas las condiciones de operación a bajo Reynolds (3800) y alta frecuencia (200 Hz) para posibles aplicaciones industriales, sentando así la base para estudios posteriores. Los resultados de este trabajo muestran que a bajos números de Reynolds y altas frecuencias, la válvula puede desviar el fluido y, por lo consiguiente puede servir en una amplia cantidad de aplicaciones industriales.

New boron-nitrogen containing modified multifunctional alkylphenolate additives to motor oils

ABSTRACT By carrying out condensation reactions for alkylphenols and methylene-bis-alkylphenols with amines, alkanolamines and formaldehyde, working with boric acid and the neutralization of the obtained product with calcium hydroxide, new boron-nitrogen-containing alkylphenolate, additives have been synthesized (AKI-114B, AKI-212B, AKI-115B, AKI-210B, AKI-214B, AKI-219B). The structure of the obtained - boron esters (derivatives of phenolate) has been studied through the use of the IR spectroscopy method. Simultaneously with studying the functional properties of the synthesized additives in motor oil, it has been established that their detergent, water, corrosion, oxidation and wear resistance properties greatly overbalance the same properties of their single nitrogen-containing and industrial analogues. Through thermoanalytic research conducted on OD-102T typed derivatograph, the high stability (through to 360°C) of additives containing boron-nitrogen has been determined. On the basis of new boron, nitrogen-containing modifications AKl-210B and AKI-115B different motor oil compositions such as M-8B, M-10G2 and etc. have been prepared and tested. The creation of high-synergy efficiency upon interaction of synthesized additives with other ones (sulfonates, dithiophosphates) has been observed, particularly in the improvement of tribological properties, and the increase in the oxidation induction period.

RESUMEN Nuevos aditivos para aceite de motor basados en alquilofenatos modificados que contienen Boro y Nitrógeno (AKI-114B, AKI-212B, AKI-115B, AKI-210B, AKI-214B, AKI-219B), se sintetizan mediante reacciones de condensación de alquilofenoles y metil-bis, alquilofenoles con aminas, alcanolaminas y formaldehído. Los productos de reacción se neutralizan con Hidróxido de Cálcio. La estructura de los ésteres de Boro (derivados del fenolato) ha sido analizada a través del uso del método de espectroscopía IR. El estudio de las propiedades funcionales de los aditivos sintetizados para el aceite de motor, ha establecido que sus propiedades detergentes de agua, de corrosión, de oxidación y de resistencia al desgaste superan en gran medida en las mismas propiedades a los aditivos que contienen nitrógeno y aditivos industriales análogos. La investigación termo analítica realizada en un derivatógrafo OD-102T permitió determinar que los aditivos conteniendo Boro-Nitrógeno tienen una alta estabilidad (hasta 360°C). Sobre la base de los nuevos aditivos Boro- Nitrógeno se prepararon las modificaciones AKI-210B y AKI-115B y diferentes composiciones de aceite de motor tales como M-8B y M-10G las cuales fueron igualmente evaluadas. Se ha observado la creación de una alta eficiencia y sinergia tras la interacción de aditivos sintetizados con otros (sulfonatos, ditiofosfatos), particularmente en la mejora de las propiedades tribológicas y el aumento en el período de inducción de la oxidación.

Nanobiosensing of phenol and its derivatives in a Kraft synthetic black liquor

ABSTRACT Phenol is an important raw material in the manufacturing industry, and it is found in industrial streams, both as a by-product and in wastewater flows. Due to their toxicity, the presence of phenol and its derivatives in water resources influences the quality of natural water, causing negative effects on human life. Thus, easily accessible measurement tools for phenol could be made available in rural communities where access to technology is limited. Sensors offer this opportunity, as they provide fast, reliable and easy use. In this study, a colorimetric nanobiosensor was developed based on polydiacetylene (PDA) liposomes, functionalized with Horseradish peroxidase (HRP). The recognition element was the HRP enzyme, immobilized at the surface of a cell-like nanostructure; biological interaction HRP-phenol was detected and the colorimetric PDA present in the liposome acted as a transducer element. After biological interaction, the polymer backbone is transformed from the blue to red phase; this colorimetric transition is observed visually and registered spectrometrically. The nanobiosensor was used to detect the phenol concentration in the 0.25 to 2 mM range in an industrial stream from the Kraft process, simulated under lab conditions. The response of the biosensor gives 7 % error in comparison with a spectrometric method.

RESUMEN El fenol es una materia prima importante para la industria manufacturera. Se encuentra presente en efluentes industriales como subproducto y en las aguas residuales. Debido a su toxicidad, la presencia de fenol y sus derivados en corrientes hídricas, afecta la calidad del agua natural y aporta efectos negativos sobre la vida humana. Por lo tanto, la medición de fenol utilizando herramientas analíticas al alcance de comunidades rurales, con acceso restringido a las tecnologías, es importante. Los sensores colorimétricos llenan este requisito por ser dispositivos de uso rápido, fácil y confiable. Esta investigación desarrolló un nanobiosensor colorimétrico basado en la enzima Peroxidasa de Rábano Picante (HRP) unida a la superficie de las nanoestructuras liposomas de polidiacetileno (PDA). Después de que se originó la señal biológica, la cadena polimérica se transformó de la fase azul a la fase roja y esta transición se observó en la solución de liposomas y se registró por espectrometría. El sensor resultante se usó para determinar la concentración de fenol en el rango 0.25 a 2 mM, en un efluente industrial del proceso Kraft simulado a condiciones de laboratorio. El desempeño del sensor se comparó con un sistema clásico de detección por espectrofotometría que arrojó un error de 7% entre los dos métodos.

Techno-environmental assessment of a micro-cogeneration system based on natural gas for residential application

ABSTRACT The study carried out here aims to determine the advantage of using in-situ electricity generation facilities versus conventional generators, being evaluated from the environmental point of view. For this, an environmental analysis on the production of CO2 has been applied to two scenarios of electricity generation for a residential building in Medellin city (Colombia). The first one refers to La Sierra thermo-electric plant located in La Sierra, municipality of Puerto Nare, in the Antioquiashire, which is the most efficient plant in Colombian thermal generation. The second comparison scenario refers to the annual operation of a micro-cogeneration facility, which satisfies the building's hot water and electrical energy needs. Using the capabilities of the TRNSYS v17® energy simulation software and the emission equations available in the public domain, the comparative environmental analysis is carried out between one and the other for the same load. The losses in electric transmission are assumed to be 10%. This analysis has shown a difference of more than 50% in emissions generation, with the main cause being the amount of fuel used, which for both cases is natural gas. On the other hand, this study shows the environmental advantages in the use of in-situ generators, decreasing transmission losses.

RESUMEN El estudio realizado aquí busca determinar la ventaja que tiene el uso de instalaciones de generación eléctrica in-situ frente a generadoras convencionales, siendo evaluadas desde el punto de vista tecno-ambiental. Se ha aplicado un análisis de desempeño técnico y ambiental con respecto al consumo específico de combustible y de producción de CO2, respectivamente, aplicados a dos escenarios de generación eléctrica para un edificio residencial en la ciudad de Medellín (Colombia). El primero hace referencia a la termoeléctrica la Sierra la cual es la de mayor eficiencia en generación térmica de Colombia. El otro escenario de comparación hace referencia al funcionamiento anual de una instalación de micro-cogeneración, la cual satisface las necesidades de agua caliente y energía eléctrica del edificio. Con el uso de las capacidades del software de simulación energética TRNSYS v17® y de las ecuaciones de cálculo de emisiones disponibles en el dominio público, se lleva a cabo el análisis tecno-ambiental comparativo entre uno y otro para una misma carga. Las pérdidas de transmisión eléctrica son asumidas en un 10%. Este análisis ha mostrado una diferencia de más del 50% en generación de emisiones teniendo como condicionante principal la cantidad de combustible usado (gas natural), el cual se reduce en una misma proporción. Por otro lado, este estudio permite evidenciar las ventajas técnico- ambientales en el uso de generadores in-situ, haciendo menores las pérdidas por transmisión.

Dehydration of bioethanol with both pure ionic liquids and an ionic liquid anchored to mesoporous silica: a comparative study

ABSTRACT Bioethanol is produced by the fermentation of different raw materials; anhydrous ethanol is used as biofuel. This article reports the study of the dehydration of bioethanol by breaking the azeotrope, using ionic liquids as entrainers. Three ionic liquids (LIs) [EMIM][Cl], [EMIM][OAc], and [BMIM][Cl] were tested as entrainers; the behavior of ternary mixes of bioethanol-water-LI were evaluated through the activity coefficients and the relative volatility of bioethanol at 80°C and atmospheric pressure. In this first study it was concluded that the [EMIM][Cl] was the most effective IL for dehydration purposes: bioethanol (93.45 % v/v) after three cycles of extraction was (99.20 % v/v) when a mass ratio bioethanol-IL of 0.55 was used. Based on the first study, a composite was prepared by anchoring the LI 1-ethyl-(3-trimethoxysilil) propyl imidazolium chloride to mesoporous SiO2. The composite was characterized and it has been confirmed that there is a covalent bond between the IL and the matrix. The material was tested as dehydrating agent; results of these two studies were compared and showed that the pure ionic liquids could be used as entrainers in extractive distillations, breaking water-ethanol azeotrope, also showing the same ionic liquids able to be anchored to matrices as solid composites for dehydration, offering additional advantages such as selectivity, less time consuming, recyclability, and significantly diminishes (84%), the requirement for the amount of the IL.

RESUMEN El bioetanol se produce por la fermentación de diferentes materias primas; El etanol anhidro es utilizado como biocombustible. Este artículo presenta sobre el estudio de la deshidratación de bioetanol a partir del rompiendo del azeótropo, utilizando líquidos iónicos como agentes de arrastre. Tres líquidos iónicos (LI) [EMIM] [Cl], [EMIM] [OAc] y [BMIM] [Cl] fueron evaluados como agentes de arrastre; El comportamiento de las mezclas ternarias de Bioetanol-Agua-LI se evaluó mediante los coeficientes de actividad y la volatilidad relativa del bioetanol a 80 ° C a presión atmosférica. En este primer estudio se concluyó que el [EMIM] [Cl] fue el líquido iónico más eficaz para la deshidratación: donde la pureza inicial del bioetanol (93,45 % v/v) después de tres ciclos de extracción pasó al (99,20 % v/v) cuando se utilizó una relación de masa de bioetanol-IL de 0.55. Basado en el primer estudio, se preparó un material compuesto anclando el cloruro de LI 1-etil- (3-trimetoxisilil) propil imidazolio a SiO2 mesoporoso. El compuesto se caracterizó y se ha confirmado que existe un enlace covalente entre la IL y la matriz. El material se probó como agente deshidratante; Se compararon los resultados de estos dos estudios y mostraron que los líquidos iónicos puros podrían usarse como agentes de arrastre en destilaciones extractivas, rompiendo el azeótropo de agua y etanol, mostrando también que ambos líquidos iónicos son capaces de anclarse a las matrices como compuestos sólidos para la deshidratación, ofreciendo ventajas adicionales como la selectividad, menos tiempo de retención, reutilización y disminuyendo significativamente (84%) los requerimientos de IL.

Process optimization for biodiesel production from neutralized waste cooking oil and the effect of this biodiesel on engine performance

ABSTRACT In this study, the methyl ester production process from neutralized waste cooking oils is optimized by using alkali-catalyzed (KOH) single-phase reaction. The optimization process is performed depending on the parameters, such as catalyst concentration, methanol/oil ratio, reaction temperature and reaction time. The optimum methyl ester conversion efficiency was 90.1% at the optimum conditions of 0.7 wt% of potassium hydroxide, 25 wt% methanol/oil ratio, 90 min reaction time and 60°C reaction temperature. After the fuel characteristics of the methyl ester obtained under optimum conditions were determined, the effect on engine performance, CO and NOx emissions of methyl ester was investigated in a diesel engine with a single cylinder and direct injection. When compared to diesel fuel, engine power and torque decreased when using methyl ester, and specific fuel consumption increased. NOx emission increases at a rate of 18.4% on average through use of methyl ester.

RESUMEN Este estudio analiza el proceso de producción de metil éster a partir de aceites de cocina usados y neutralizados mediante una reacción alcalí-catalizada (KOH) de fase única. El proceso de optimización se lleva a cabo tomando en cuenta parámetros tales como: La concentración del catalizador, la relación metanol/aceite, la temperatura de reacción y el tiempo de reacción. La eficiencia óptima de conversión del metil éster fue de 90,1% bajo condiciones óptimas de 0,7 wt% de hidróxido de potasio, 25 wt% de relación metanol/aceite, tiempo de reacción de 90 minutos y temperatura de reacción de 60°C. Después de determinar las características como combustible del metil éster obtenido bajo condiciones óptimas, se sometió a investigación su efecto sobre el desempeño del motor y de las emisiones de CO y NOx del metil éster utilizando un motor diesel de un sólo cilindro y de inyección directa. Cuando se compararon los resultados con el combustible diesel, se observó que la potencia y el torque del motor disminuyeron utilizando metil éster, mientras que el consumo de combustible específico aumentó. La emisión de NOx aumenta a una tasa de 18,4% en promedio cuando se utiliza el metil éster.