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Thesis ALTERNATIVAS DE MEJORA EN LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA REFINERÍA ELECTROLÍTICA DE LA DIVISIÓN VENTANAS DE CODELCO CHILE(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) UNDA HARRIS, KIRON FRANCISCO; UNDA HARRIS, KIRON FRANCISCO; NÚÑEZ MUÑOZ, PATRICIO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTORActualmente en Chile la energía eléctrica es un tema de importancia debido a la falta de centrales generadoras en relación a los consumos proyectados sean estos domésticos o industriales. Sumado a esto se debe considerar el actual escrutinio mediático que existe en la zona del Puerto Ventanas y Puchuncaví debido a problemas de emisiones que han ocurrido durante los últimos aos y considerando que es una zona ambientalmente saturada. Dentro de este marco se desarrolla una identificación y análisis de oportunidades de eficiencia energética en la División Ventanas de CODELCO, en específico en la zona de cátodos comerciales de la Refinería Electrolítica de esta. Como base para identificar y definir las alternativas de eficiencia energética se caracterizó el proceso de electro ?refinación en la división Ventanas. En base a esta caracterización se lograron identificar ocho oportunidades de eficiencia energética que podrían ser implementadas en la refinería. También mediante datos históricos de la refinería, se determinó la línea base de consumo eléctrico, obteniendo un resultado de 343 [kWh/ton cátodo]. Las oportunidades identificadas fueron especificadas técnicamente considerando no solo el dimensionamiento de los equipos si no que también la modificación del layout de l refinería. Se estimaron las inversiones asociadas a las alternativas como parte de la etapa final de evaluación de ellas. Se realizó una evaluación en tres etapas considerando primero una matriz de selección, luego un análisis del payback diferencial en el cual se analizó el diferencial de costos del caso base en comparación a los costos propuestos para las diferentes alternativas. Se estimo el payback solo en función de este diferencial de costos, por lo que cada alternativa debe pagarse a si misma considerando la disminución de los costos generada por esta. Finalmente se estableció un flujo de caja basado en el análisis diferencial en el cual se usaron datos reales de CODELCO generando una evaluación final real de las alternativas propuestas. Considerando el análisis realizado se decide recomendar la siguiente alternativa como la más conveniente: (ver en impreso o multimedia la tabla) Esta alternativa no solo presenta un respaldo a nivel de benchmarking mundial si no que tampoco presenta grandes complejidades en su implementación. De la misma forma es la que mejor cumple los criterios de eficiencia energética logrando la mayor disminución del consumo energético de la refinería y también presentando los mejores resultados en las diversas etapas de selección y evaluación técnico ? económica. Sin embargo otro beneficio que se puede asociar a esta alternativa es que la disminución de mas de 15 mil [MWh] de consumo anuales generan una disminución de emisiones cercana a 30 mil toneladas de gases invernadero los cuales están asociados a la electricidad. Considerando la situación actual del Puerto Ventanas esta disminución de emisiones mejora la imagen de la compaía y demuestra un compromiso no solo con la producción de cobre si no que también con el medio ambiente.Thesis ANÁLISIS Y CUANTIFICACIÓN DEL PROCESO DE DIFUSIÓN EN ALIMENTOS: : ALMIDÓN DE PAPA GELATINIZADO AL 10%(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) CAPDEVILLE SILVA, CÉSAR ELÍAS; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; RAMÍREZ BUSTOS, CRISTIAN ALEJANDRO; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTORLa necesidad de alimentos inocuos y la mayor demanda por alimentos de calidad, ha intensificado el interés por el desarrollo de nuevas tecnologías y métodos para la conservación de éstos. Es por esto que la adecuada comprensión de los mecanismos de secado son de vital importancia para optimizar los procesos de deshidratación de alimentos. El objetivo de este trabajo es analizar el proceso de difusión en un alimento modelo y comprobar si es razonable asumir que se cumple la ley de Fick. Para esto se utilizará almidón de papa gelatinizado al 10% p/p con el fin de obtener las curvas de secado correspondientes y ver si se pueden ajustar a la ley de Fick reportada por Crank (1975). También se estudiará el posible ajuste con el modelo propuesto por Page, el cual mediante parámetros empíricos (n, exponencial) busca ajustar la ecuación a las curvas experimentales. El ajuste se realiza mediante la medida estadística del error cuadrático medio (RMS, root mean square) utilizando el software ?MS Excel versión 2007 con su función solver. Para el secado del almidón se utilizó el secado por arrastre con aire caliente a 50 [?C] con un flujo de 0,22 [m/s]. En primer lugar se determinó la máxima gelatinización preparando muestras al 10% p/p a temperaturas de 57,5; 60; 62,5 y 100 [?C] siendo esta última la máxima y que presentó mayor retención de agua al momento de exponerse a deshidratación. Con esta información, se elaboraron las curvas de secado modificando sólo la geometría de las muestras, es decir, el espesor y el área de contacto con el aire caliente. Para el espesor se utilizaron diferentes masas de gelatina conformadas por 1, 2, 3, 4, 5 y 6 [g] de muestras, y, en cuanto al área se utilizaron dos placas de Petri de 56 y 67 [mm] de diámetro interno. Como resultado se obtuvo que el modelo de difusión reportado por Crank no ajusta de manera precisa las curvas de secado, demostrando que la difusión de agua en almidón no cumple con la ley de Fick. Además, mediante los parámetros obtenidos de la ecuación de Page comprobamos que el mecanismo de deshidratación no es Fickiano en todas las muestras procesadas ya que el parámetro n exponencial es distinto a uno. La ecuación de Page ajustó de manera precisa en todas las curvas de secado, demostrando ser la mejor opción para simular un proceso de secado.Thesis CÁLCULO FRACCIONAL COMO HERRAMIENTA MATEMÁTICA PARA MODELAR FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA EN SECADO DE GEL DE ALMIDÓN(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) ROJAS SIERRA, ALBERTO FELIPE; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; RAMÍREZ BUSTOS, CRISTIAN ALEJANDROLa deshidratación es una operación de transferencia de materia ampliamente utilizada en la industria alimentaria basada en la eliminación de humedad mediante un fenómeno de difusión cuyo objetivo es extender la vida útil de los productos y protegerlos del deterioro microbiológico. La evidencia actual muestra que el modelo tradicional de difusión de Fick falla principalmente en alimentos y materiales biológicos debido a la no contemplación de parámetros que cambian durante el proceso. La difusión anómala o no-fickiana ha demostrado ser una herramienta útil que permite describir cuantitativamente la difusión durante el secado de alimentos, ya que considera muchos de los cambios que ocurren en el material alimentario (p.e., encogimiento, porosidad, etc). Como hipótesis se afirma que el fenómeno difusivo ocurrido durante el proceso de secado con aire caliente de un gel comestible se describe mediante difusión anómala. El objetivo apunta a evaluar la cinética de remoción de agua desde dicho gel, empleando el cálculo fraccional para representar los modelos no-fickianos. Los encogimientos volumétricos sufridos por las muestras durante la deshidratación fueron considerados en la modelación y expresados mediante variaciones en su espesor. Para probar la hipótesis se utilizó gel de almidón, preparado con harina de papa y agua, al 3% y 15% p/p y gelatinizado a 80?C. Muestras de entre 3 [g] y 20 [g], con espesores de entre 1,20?0,05 [mm] y 9,08?0,01 [mm] fueron ingresadas a un secador piloto con aire entre 35?C y 50?C y a 0,22 [m/s] hasta alcanzar su humedad de equilibrio. Los resultados sugieren que el proceso presenta características fickianas con un orden fraccional de 1,06 en secado con aire de 35?C y usando modelos fraccionales de espesor variable, pero con errores 23,8% menores al modelo de Fick en iguales condiciones. En base a lo anterior, se puede concluir que el modelo de Fick es capaz de modelar aceptablemente la realidad empírica del proceso, con similar desempeo al logrado por el enfoque anómalo fraccional.Thesis CINÉTICA DE LA SÍNTESIS DE GRAFENO SOBRE RUTENIO PARA APLICACIONES DE INTERÉS AMBIENTAL(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) CASTILLO VARGAS, MARÍA FERNANDA; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; CAMPO SFEIR, VALERIA ISABEL DELResumen extenso, ver impreso o multimediaThesis DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE BIODEGRADACIÓN DE LA FASE ORGÁNICA UTILIZADA EN EXTRACCIÓN POR SOLVENTE, ARRASTRADA POR EL REFINO A LAS PILAS DE LIXIVIACIÓN DE COBRE MEDIANTE EL USO DE BIOMASA FIJA DE ASPERGILLUS NIGER(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Pérez Flores, Danilo; Guerrero Saldes, Lorna Elena; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; CHÁVEZ, PAMELAResumen extenso, ver impreso o multimediaThesis DISEÑO DE UN CIRCUITO DE CALEFACCIÓN HÍBRIDO A PARTIR DE ERNC PARA EL MEJORAMIENTO EN LA PRODUCCIÓN DE ALMÁCIGOS(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) OYARZÚN VERGARA, CAROLINA ANDREA; OYARZÚN VERGARA, CAROLINA ANDREA; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales; HORLACHER NEUMANN, ALBERTO AGUSTÍNResumen extenso, ver impreso o multimediaThesis EXPERIMENTOS DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA EN MANZANAS GRANNY SMITH PARA DETERMINAR EL MECANISMO DE DIFUSIÓN(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) ANDRÉ JUSTINIANO, LILY BELÉN; ANDRÉ JUSTINIANO, LILY BELÉN; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTORHoy en día se demandan productos alimenticios mínimamente procesados que sean duraderos, pero que mantengan sus características organolépticas e inocuidad. Una alternativa es la deshidratación osmótica, la cual cumple con todos estos requisitos, pero, desafortunadamente, sus tiempos de proceso son muy largos En la actualidad los procesos de difusión se modelan con la ley de Fick, aunque existen evidencias teóricas que hacen suponer que en realidad esto no es así. En esta investigación, se pretende realizar experimentos para determinar si este proceso de difusión, cumple o no con la ley de Fick. Para esto se realizó un experimento en el que ocurre difusión unidireccional, de sacarosa desde una solución hipertónica a un cilindro de manzana Granny Smith, y en sentido contrario de agua desde la manzana a la solución. Se midió la concentración de azúcar en la manzana a diferentes tiempos, distancias a la solución osmótica y concentración de la solución osmótica. Los resultados demuestran que la ley de Fick sólo ajusta bien cuando la distancia recorrida es muy pequea (0.5 [mm]), lo que comprueba las evidencias teóricas existentes. Se demuestra con los datos obtenidos que la ley de Fick, para tejidos heterogéneos no modela correctamente los valores intermedios. Los datos obtenidos en los diferentes experimentos entregaron una difusividad de 5,0699E-10 ?3,5809E-10 [m2/s]. Se realizó un análisis estadístico, donde se observó que los datos de difusividad son significativamente diferentes, lo cual demuestra que la difusividad no es constante a través del tejido. Se concluye que existe Difusión Anómala en la difusión de sacarosa desde una solución hipertónica a cilindros de manzana, ya que esta no sigue el comportamiento predicho por la Ley de Fick.Thesis INGENIERÍA BÁSICA PARA IMPLEMENTAR UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE DRENAJES DE ESTANQUES DE CRUDO EN TERMINAL QUINTERO(2017) LLORENS OJEDA, MARCELO ALEJANDRO; NÚÑEZ MUÑOZ, PATRICIO ANTONIO; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTAL; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTORFrecuentemente, durante el proceso de drenajes de los estanques de almacenamientode crudo en el Terminal Quintero, ocurren problemas debido a la liberación a laatmosfera de ácido sulfhídrico desde estos. Lo anterior, obliga a cancelar la operaciónde drenaje.Esta operación de drenaje es necesaria, dado que los crudos almacenados en losestanques poseen un contenido de agua cercano al 1% desde su origen, que debe serdrenado antes de su envío a la refinería ubicada en Concón, pero, además, contienenácido sulfhídrico disuelto. El ácido sulfhídrico se solubiliza en el agua, llegando a estaren concentraciones de hasta aproximadamente 500 ppm en esta fase.La liberación a la atmosfera de ácido sulfhídrico es un riesgo que puede llegar a serfatal para los trabajadores de acuerdo a las concentraciones en la que se libere.Es en este contexto que se comenzaron a estudiar las mejores prácticas para eltratamiento de ácido sulfhídrico contenido en drenajes de los estanques dealmacenamientoLuego de un análisis, en función de parámetros como la inversión, seguridad, ydisponibilidad de servicios requeridos, se determinó que se optaría por un sistema deseparación de aguas/aceites y tratamiento químico mediante Triazina para el ácidosulfhídrico.El proyecto contempla tratar un flujo de drenajes de 60 m3/h, inyectando Triazina aun flujo de 85 L/h aproximadamente. La solución involucra entre otros equipos, unseparador trifásico, filtros de carbono activado, bombas de dosificación y un sistemanuevo de piping. La inversión de lo especificado para la implementación de esteproyecto alcanza el monto de $3.300.000 USD, y se estiman costos operativos anualesde $1.100.000 USD.El principal beneficio de implementar este proyecto es asegurar la seguridad e integridadde los trabajadores en Terminal Quintero, además de reducir la corrosión en los fondos delos estanques de almacenamiento.Thesis MODELAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RECUPERACIÓN DE FÓSFORO MEDIANTE CRISTALIZACIÓN DE ESTRUVITA EN AGUA RESIDUAL SEM-SINTÉTICA DE PURINES DE CERDO(Universidad Técnica Federico Santa María, 2016) CONTRERAS AVENDAÑO, FRANCISCA CONSTANZA; GUERRERO SALDES, LORNA ELENA; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOREl fósforo es un elemento esencial que se encuentra presente en todas las formas de vida existentes en el planeta. En la actualidad su obtención se realiza a partir de la explotación de roca fosfórica, que es utilizada como materia prima para la elaboración de fertilizantes. Sin embargo, su excesiva explotación fomentada por mantener la intensiva industria agrícola y ganadera, que debe satisfacer la demanda de alimentos de la población, amenazan con su eventual agotamiento. Científicos y representantes del mundo industrial alertan sobre la llegada de un período crítico, denominado el “Peak del Fósforo”, que como su nombre lo indica, se alcanzaría el tope máximo de producción mundial y la demanda no podrá ser satisfecha a partir de fuentes minerales. Ante la compleja y paradójica situación en que se encuentra este recurso, coexistiendo la escasez y el exceso de contaminación por su mal uso, expertos plantean una serie de acciones que buscan asegurar su disponibilidad a través de medidas que promueven su uso eficiente y reutilización. Una de las medidas planteadas es la recuperación de fósforo a partir de aguas residuales, siendo la precipitación de estruvita una de las alternativas prometedoras para el logro de este objetivo. La estruvita es un fertilizante de lenta liberación y bajo contenido en metales tóxicos, que precipita de forma espontánea en tuberías y equipos de plantas de tratamiento de aguas residuales, bajo concentraciones equimolares de Mg+2, NH4+ y PO4-3y pH alcalino. El depósito de incrustaciones de este cristal es a menudo un serio problema, al ser responsable de las disminuciones de eficiencia de los sistemas depuradores y aumentar los costos de operación. Diversas estrategias han sido probadas para minimizar los riesgos que contrae su formación, pero resultan poco convenientes en materia de costos y poco prácticos en el largo plazo al no lograr solucionar el problema de raíz. En ausencia de una eficaz estrategia de mitigación, es que se propone su precipitación controlada. De lo mencionado anteriormente, surge la motivación para la realización de esta investigación que tiene como objetivo la formulación y optimización de un modelo empírico que permita explicar y posteriormente optimizar el fenómeno de cristalización de estruvita en agua residual semi-sintética que emula efluente de un digestor anaerobio de purines de cerdo. Como factores de estudio se escogieron el pH y la razón molar Mg+2/PO4-3 y como variable respuesta el porcentaje de recuperación de fósforo, para tiempo de residencia y concentración de calcio constantes. Durante la investigación se abarcaron 2 regiones de estudio, realizándose inicialmente un diseño factorial 22 en los niveles 0,8-1,2 de Mg+2/PO4-3 en ambas, mientras que para el pH de 7,5-8,5 en región I y 8,5-9,5 en región II. El modelo obtenido para la región I (R2=0,97), fue de primer orden con un fuerte carácter lineal por no ser significativa la interacción entre los factores estudiados. En la región II todos los efectos resultaron ser significativos y fue necesaria la realización de un diseño factorial central compuesto al obtenerse una curvatura de orden superior según verificación del modelo en el punto central y por consiguiente, se planteó un modelo de segundo orden (R2=0,88). Los resultados muestran que la razón molar Mg+2/PO4-3 es el factor más influyente, de efecto positivo en la recuperación. No así el pH, que favorece la recuperación sólo entre 7,5-8,5. A pH 9,5 no se genera una mejor respuesta obteniéndose valores de 50 ± 2% y 35 ± 2% comparados con 71 ± 6% y 36 ± 2% a pH 8,5. En base al método de superficie de respuesta, la optimización se realizó para el modelo de la región II, obteniéndose como óptimos los valores 8,58 para el pH y 1,32 de razón molar Mg+2/PO4-3, con una respuesta predicha de 75,55% para la recuperación de fósforo. Finalmente, se corroboró experimentalmente esta condición obteniéndose una eficiencia de 70,99 ± 1,49%, que para un intervalo de confianza de 87,40 – 63,70% entregada por el modelo, se cumple que predice la respuesta en el óptimo estimado y por tanto el modelo propuesto es adecuado.Thesis MODELAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RECUPERACIÓN DE FÓSFORO MEDIANTE CRISTALIZACIÓN DE ESTRUVITA EN AGUA RESIDUAL SEMI-SINTÉTICA DE PURINES DE CERDO(2016) CONTRERAS AVENDAÑO, FRANCISCA CONSTANZA; CONTRERAS AVENDAÑO, FRANCISCA CONSTANZA; GUERRERO SALDES, LORNA ELENA; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTAL; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOREl fósforo es un elemento esencial que se encuentra presente en todas las formas de vida existentes en el planeta. En la actualidad su obtención se realiza a partir de la explotación de roca fosfórica, que es utilizada como materia prima para la elaboración de fertilizantes. Sin embargo, su excesiva explotación fomentada por mantener la intensiva industria agrícola y ganadera, que debe satisfacer la demanda de alimentos de la población, amenazan con su eventual agotamiento. Científicos y representantes del mundo industrial alertan sobre la llegada de un período crítico, denominado el “Peak del Fósforo”, que como su nombre lo indica, se alcanzaría el tope máximo de producción mundial y la demanda no podrá ser satisfecha a partir de fuentes minerales. Ante la compleja y paradójica situación en que se encuentra este recurso, coexistiendo la escasez y el exceso de contaminación por su mal uso, expertos plantean una serie de acciones que buscan asegurar su disponibilidad a través de medidas que promueven su uso eficiente y reutilización. Una de las medidas planteadas es la recuperación de fósforo a partir de aguas residuales, siendo la precipitación de estruvita una de las alternativas prometedoras para el logro de este objetivo. La estruvita es un fertilizante de lenta liberación y bajo contenido en metales tóxicos, que precipita de forma espontánea en tuberías y equipos de plantas de tratamiento de aguas residuales, bajo concentraciones equimolares de Mg+2, NH4+ y PO4-3y pH alcalino. El depósito de incrustaciones de este cristal es a menudo un serio problema, al ser responsable de las disminuciones de eficiencia de los sistemas depuradores y aumentar los costos de operación. Diversas estrategias han sido probadas para minimizar los riesgos que contrae su formación, pero resultan poco convenientes en materia de costos y poco prácticos en el largo plazo al no lograr solucionar el problema de raíz. En ausencia de una eficaz estrategia de mitigación, es que se propone su precipitación controlada.De lo mencionado anteriormente, surge la motivación para la realización de esta investigación que tiene como objetivo la formulación y optimización de un modelo empírico que permita explicar y posteriormente optimizar el fenómeno de cristalización de estruvita en agua residual semi-sintética que emula efluente de un digestor anaerobio de purines de cerdo. Como factores de estudio se escogieron el pH y la razón molar Mg+2/PO4-3 y como variable respuesta el porcentaje de recuperación de fósforo, para tiempo de residencia y concentración de calcio constantes. Durante la investigación se abarcaron 2 regiones de estudio, realizándose inicialmente un diseño factorial 22 en los niveles 0,8-1,2 de Mg+2/PO4-3 en ambas, mientras que para el pH de 7,5-8,5 en región I y 8,5-9,5 en región II. El modelo obtenido para la región I (R2=0,97), fue de primer orden con un fuerte carácter lineal por no ser significativa la interacción entre los factores estudiados. En la región II todos los efectos resultaron ser significativos y fue necesaria la realización de un diseño factorial central compuesto al obtenerse una curvatura de orden superior según verificación del modelo en el punto central y por consiguiente, se planteó un modelo de segundo orden (R2=0,88). Los resultados muestran que la razón molar Mg+2/PO4-3 es el factor más influyente, de efecto positivo en la recuperación. No así el pH, que favorece la recuperación sólo entre 7,5-8,5. A pH 9,5 no se genera una mejor respuesta obteniéndose valores de 50 ± 2% y 35 ± 2% comparados con 71 ± 6% y 36 ± 2% a pH 8,5. En base al método de superficie de respuesta, la optimización se realizó para el modelo de la región II, obteniéndose como óptimos los valores 8,58 para el pH y 1,32 de razón molar Mg+2/PO4-3, con una respuesta predicha de 75,55% para la recuperación de fósforo. Finalmente, se corroboró experimentalmente esta condición obteniéndose una eficiencia de 70,99 ± 1,49%, que para un intervalo de confianza de 87,40 – 63,70% entregada por el modelo, se cumple que predice la respuesta en el óptimo estimado y por tanto el modelo propuesto es adecuado.Thesis SÍNTESIS DE NÚCLEO-CÁSCARA NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS DE ÓXIDO DE FIERRO CON ESPESOR AJUSTABLE DE LA COBERTURA, PARA REMEDIACIÓN AMBIENTAL(2018) LENIZ PIZARRO, FRANCISCO CECIL; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTALEl avance de la civilización humana en el tiempo, en la búsqueda de mejoras científicas-tecnológicas y su respectiva industrialización-globalización no sustentable, ha traído como consecuencia un impacto negativo en el medio ambiente. Un sinnúmero de catástrofes ambientales antropogénicas ha marcado pauta para impulsar dos ejes: metodologías más sustentables en la industria; y remediación ambiental de espacios gravemente contaminados.Es el caso de los bifenilos policlorados (BPCs), un compuesto orgánico persistente, tipo dioxina, altamente dañino (para el ser humano y la naturaleza) y posiblemente cancerígeno, que fue creado por el ser humano y finalmente baneada para los años 80s. Hoy en día se encuentra presente en varios sectores afectados por la industria y es un foco de remediación.Bajo este contexto nace la propuesta de remediación de aguas contaminadas con BPCs mediante nanopartículas magnéticas de óxido de fierro con espesor ajustable de la cobertura hecha de polímeros de estireno y poliacrilato de quercetina, en donde la hipótesis futura a comprobar es que, a mayor cantidad de enlaces cruzados del polímero de poliacrilato de quercetina, se generará una mayor captación de BPCs. El proceso de remediación es un proceso de adsorción, en donde se utilizan nanopartículas de núcleo magnético (Fe3O4) con sus propiedades magnética y de calentamiento remoto (mediante un campo magnético alternante) y con una superficie funcionalizada de polímeros (estireno y poliacrilato de quercetina) la cual genera interacciones pi-pi stacking con los BPCs y así se captura el contaminante.El procedimiento experimental se compone de 3 etapas. Primero la síntesis de magnetita mediante precipitación sales de FeCl3 y FeCl2 en un medio básico provocado por NH4OH. Luego, la adición del iniciador 2-bromo-2 metil ácido propiónico (BMPA). Finalmente, se realiza la reacción de polimerización radicalaria de transferencia atómica de superficie iniciada (SI-ATRP), adicionando estireno y poliacrilato de quercetina (PAQ) en distintos porcentajes.Al caracterizar las NPMs a lo largo de la ruta de síntesis, se obtuvo una correlación positiva entre los análisis realizados, donde FT-IR mostró señales de adición de los compuestos añadidos (principalmente la presencia de PAQ por los pics de C=O y C-O). DLS indicó que los tamaños de partículas se encontraban en el orden de los nano metros (144,0 nm para las NPs de la primera etapa, 154,2 nm para el caso de las NPMs-BMPA, y un aumento significativo del tamaño para la última etapa). TGA corroboró la adición de PAQ en las NPMs (especialmente para el caso de las reacciones ATRPs con 10% de PAQ, teniendo contenidos de hasta un 44% de polímero por sobre el peso de BMPA). X-RD demostró que no ocurrió oxidación ni reducción del núcleo magnético de Fe3O4 (verificando tamaños de estructura cristalina entre los 8-12 nm). AMF demostró buenas propiedades de calentamiento mediante un campo magnético alternante (SAR promedio de 378,6 W/g Fe para las dos primeras etapas, y un valor menor para las NPs con cáscara). Finalmente, UV-vis mostró que para el caso de las NPMs al 10% de PAQ las muestra de 24 horas se aglomeran y precipitan en su gran mayoría dentro de las primeras 3 horas en solución.Thesis USO DEL CÁLCULO FRACCIONAL COMO HERRAMIENTA MATEMÁTICA PARA MODELAR FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA EN MANZANAS(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) RAMÍREZ FIGUEROA, FRANCISCO JAVIER; RAMÍREZ FIGUEROA, FRANCISCO JAVIER; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOR; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉEl estudio de nuevas metodologías que garanticen la inocuidad manteniendo las propiedades organolépticas de las manzanas es importante para el mercado de los alimentos, como es la deshidratación osmótica. En este trabajo se busca representar el proceso de difusión anómala del azúcar en las manzanas Granny-Smith que ocurre en la deshidratación osmótica mediante cálculo fraccional. Actualmente esta difusión se modela con la ley de Fick, la cual no es representada adecuadamente cuando la difusión es anómala. Además, existe evidencia empírica y teórica de que el cálculo fraccional puede representar estos procesos anómalos. La representación del fenómeno se realiza con dos ecuaciones: la fractional diffusion-wave equation, y con la space fractional diffusion equation. En el primer caso se encuentra una solución analítica al problema expresada en términos de la función fundamental Wright. En el caso de la derivada espacial fraccional no se tiene una solución analítica; sin embargo, se propone una solución numérica innovadora, que utiliza el método Crank-Nicolson para resolver ecuaciones diferenciales parciales con el ajuste de Grúnwald para cálculo fraccional. Estas soluciones fueron ajustadas a datos experimentales de difusión de sacarosa en manzanas Granny-Smith con el fin de obtener los parámetros de orden de derivada y difusividad para este fenómeno. Los promedios del orden de derivada y difusión en el caso de la derivada temporal fueron gas = 0.536 [-] y = 7 1.516 10? ? [m2/s0.536], respectivamente. En el caso del espacio fraccional, los resultados fueron gbs = 1.717 [-] y = 6 2.414 10? ? [m1.717/s]. Esto significa que existe subdifusión de la sacarosa en las manzanas. Estos ajustes se realizaron con el software Matlab. Si bien ambas soluciones presentan mejores resultados que la ley de Fick, un análisis estadístico del ajuste realizado a datos experimentales muestra que la representación con la derivada temporal fraccional es mejor que el caso de la derivada fraccional espacial, probablemente porque se encontró una solución analítica a ésta. Este ajuste presenta menos varianza tanto en el orden de derivada como en la difusividad. Sin embargo, el método numérico utilizado para resolver la derivada fraccional espacial permite considerar una distribución no constante del azúcar inicial, además de una difusión dependiente de la posición. Aun cuando existen varias mejoras que pudiesen hacerse a los métodos de ajuste, tales como aumentar la eficiencia de las rutinas Matlab o encontrar una expresión analítica para la derivada fraccional espacial, los resultados obtenidos demuestran que los modelos fraccionales predicen mucho mejor los perfiles de concentración del azúcar en las manzanas predichos por la ley de Fick.Thesis VERIFICACIÓN DE DIFUSIÓN ANÓMALA EN ALIMENTOS: : ANÁLISIS DE DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) CORNEJO MARDONES, KAREN ANDREA; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; JAQUES SOLÍS, ALONSO VÍCTOREn la actualidad existe una gran preocupación por desarrollar alimentos inocuos, con una larga vida útil, a través de un proceso que minimice su deterioro organoléptico y nutricional. Un proceso que va en este sentido es la deshidratación osmótica. Claro que el proceso de difusión en tejidos vegetales no necesariamente sigue la segunda ley de Fick. El objetivo de esta memoria es verificar la existencia de una difusión anómala o no fickiana en el pre proceso de deshidratación osmótica de alimentos, el cual pueda ser posteriormente modelado por un algoritmo matemático adecuado. Para cumplir con el objetivo anterior se utilizó una celda de difusión, separada en 2 compartimientos, una con una solución concentrada de sacarosa y la otra con agua destilada. En la pared que separa ambos compartimientos se instaló una lámina de manzana Granny Smith como membrana, a través de la cual difundirá sacarosa. Luego se midió la concentración de sacarosa en el compartimiento recibidor con un refractómetro de inmersión por un periodo de 48 horas. Los resultados obtenidos indican una distribución asimétrica de los datos, existiendo mayor variabilidad al inicio del proceso, además de la existencia de anomalías en el comportamiento de la difusión de la sacarosa, ya que el comportamiento exponencial mostrado por la Ley de Fick, no es representado por el comportamiento real de los datos. Las regresiones no lineales establecieron los siguientes Parámetros de Difusión, (6,18 ? 0.0551) E-9 [m2/s], (5,91 ? 0.0666) E-9 [m2/s], (4,47 ? 0.0755) E-9 [m2/s], para los experimentos de 1, 2 y 3 [mm] respectivamente, los cuales presentan diferencias significativas entre sí. Finalmente, se concluye que existe Difusión Anómala en el comportamiento de la Difusión de sacarosa a través de una membrana de manzana Granny Smith, ya que esta difiere del comportamiento que predice la Ley de Fick, considerando que se tiene un material heterogéneo utilizado como medio a través del cual difunde la sacarosa y destacando la repetitividad de los datos obtenidos, por ello se recomienda realizar un ajuste fraccional que valide los resultados anteriores.
