Tesis EP Ingeniería Química

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Evaluación de los Valores Máximos Admisibles (VMA) en efluentes no domésticos de las empresas gastronómicas en la Región Ica-Perú aplicando trampas de grasas en paralelo
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) López Artica, Oscar Augusto; Núñez Venegas, Oscar Julio
El estudio empleó un diseño cuantitativo experimental con 38 muestras de trampas de grasa simple, con el objetivo de evaluar su eficacia en la reducción de contaminantes líquidos generados por usuarios no domésticos en la provincia de Nasca, región Ica. Los parámetros analizados —aceites y grasas, demanda bioquímica de oxígeno (DBO₅), demanda química de oxígeno (DQO), sólidos suspendidos totales (SST), pH y sólidos sedimentables— fueron evaluados conforme al Decreto Supremo N.º 010-2019-VIVIENDA. Mediante un análisis de causa-efecto (diagrama de Ishikawa), se identificaron las principales causas del incumplimiento de los Valores Máximos Admisibles (VMA), entre ellas las prácticas inadecuadas de limpieza, el uso de trampas obsoletas, la falta de capacitación en mantenimiento, las altas temperaturas regionales, la baja frecuencia de inspecciones y el uso de configuraciones en serie de baja eficiencia. Como alternativa, se propuso un sistema de trampas de grasa en paralelo, de bajo costo y fácil mantenimiento, que aborda los factores identificados. Los resultados mostraron reducciones del 78% en grasas (≤50 mg/L), 70% en DBO₅ (≤250 mg/L), 85% en SST (≤100 mg/L) y estabilización del pH dentro del rango permitido (6,5–8,5), además de una disminución de sólidos sedimentables por debajo del VMA (≤50 mg/L). Tras la implementación, el 89% de las empresas evaluadas cumplió con los VMA establecidos, se reportó una reducción del 60% en obstrucciones y se capacitó al 85% de los trabajadores en buenas prácticas ambientales, contribuyendo al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 6 y 12. Este enfoque integral, respaldado por el análisis del diagrama de Ishikawa, demuestra que el sistema de trampas de grasa en paralelo constituye una solución técnico-social replicable en contextos con problemáticas similares.
Análisis de Ciclo de Vida de Aceites Lubricantes Usados, para Reducir la Contaminación Ambiental empleando el Proceso de Re-Refinación
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Herrera Salazar, Allyson Melina; Ortega Montero, Amed Enrique; Luna Hernández, Manuel Jesús
La presente investigación tuvo como objetivo realizar un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) de los aceites lubricantes usados (ALU) con el propósito de reducir la contaminación ambiental. Este estudio se enmarca en la necesidad de evaluar los impactos ambientales asociados a los procesos industriales y su relación directa con las alteraciones negativas que estos generan sobre el entorno natural. El ACV se aplicó considerando dos procesos principales: la re-refinación, que permite la reutilización del aceite como materia prima oleoquímica, y su disposición final como residuo en rellenos sanitarios. El análisis se desarrolló utilizando el software OpenLCA, elaborándose un inventario de emisiones a partir de datos obtenidos mediante entrevistas y una visita técnica a la empresa CILSA, que cuenta con una planta de re-refinación de ALU. La información se complementó con datos provenientes de la base OpenLCA Nexus: OzLCI2019E. La cuantificación de los impactos ambientales se efectuó mediante las metodologías CML Línea Base y ReCiPe Endpoint (E). Los resultados revelaron que, en el proceso de re-refinación, la etapa con mayor contribución al impacto ambiental corresponde a la destilación y acidificación, debido principalmente al consumo de gas y las emisiones generadas durante la deshumidificación del aceite a altas temperaturas. El análisis comparativo evidenció que la re-refinación de los ALU es ambientalmente más sostenible que su disposición final en rellenos sanitarios. En conclusión, la aplicación del ACV en procesos industriales permite identificar las etapas de mayor impacto ambiental y orientar la implementación de mejoras que promuevan la sostenibilidad y reduzcan la contaminación.
Mejora del rendimiento de un enfriador de agua (chiller) mediante el cambio de agua blanda por agua tratada por ósmosis inversa como agua de alimentación
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Sanchez Hilario, Gady Milagros; Vicuña Galindo, Eder Clidio
La presente investigación tiene como objetivo evaluar el impacto técnico y operativo de la incorporación de un sistema de ósmosis inversa para tratar el agua blanda utilizada como alimentación en un sistema de enfriamiento por chiller, a fin de mejorar la calidad del agua y el desempeño térmico del equipo. Se propone como solución la incorporación de un sistema de ósmosis inversa (OI) para tratar el agua blanda actualmente utilizada, lo que permite remover eficientemente sólidos disueltos totales (TDS), iones multivalentes (TDS), iones multivalentes (Ca²⁺, Mg²⁺, 𝑆𝑂2−), sílice, materia orgánica y microorganismos, obteniendo así un agua de alta pureza, ideal para sistemas térmicos cerrados. Con el objetivo de abordar de manera sistemática esta propuesta de tratamiento complementario del agua blanda mediante ósmosis inversa en el sistema de refrigeración por chiller, este capítulo se estructura según el diagrama de flujo metodológico diseñado para evaluar la viabilidad de dicha solución. Dicho enfoque considera nueve etapas secuenciales: desde el diagnóstico técnico del sistema actual hasta la evaluación técnica, económica y ambiental del tratamiento propuesto, así como los criterios de replicabilidad.
Sistema de Gestión de la Calidad basado en la Norma ISO 9001:2015 para optimizar el desempeño en una planta incubadora de huevos Lima, 2025
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Espinal Ojeda, Luis Martin; Calvay Castillo, José Orlando
La presente investigación desarrolla la implementación de un Sistema de Gestión de la Calidad (SGC) basado en la norma ISO 9001:2015 en una planta incubadora de huevos, con el propósito de optimizar el desempeño para mejorar la eficiencia operativa, fortalecer la trazabilidad del proceso y reducir las no conformidades. Se empleó un diseño de investigación de tipo longitudinal con enfoque cuantitativo, utilizando listas de verificación normativas, encuestas al personal, entrevistas y análisis de registros antes y después de la implementación. Mediante la aplicación del ciclo PHVA y herramientas de mejora continua, se evidenció un incremento significativo en el cumplimiento de los requisitos normativos (del 49 % al 89 %), así como una mejora en la documentación de procesos, la comunicación interna, la capacitación del personal técnico y el control de actividades críticas como incubación, vacunación y entrega. La propuesta incluye procedimientos, formatos y programas específicos que aseguran la sostenibilidad del sistema implementado. Los resultados permiten concluir que la aplicación del SGC contribuye significativamente al ordenamiento y control del proceso productivo, siendo un modelo replicable para otras plantas agroindustriales con condiciones similares.
Simulación del Sedimentador Secundario usando el Modelo Matemático Bürger-Diehl para Evaluar la Calidad del Agua Tratada de la PTAR Cieneguilla
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Correa Altamirano, Ximena; Vicuña Galindo, Eder Clidio
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal evaluar la capacidad de simulación del modelo matemático de Bürger-Diehl, implementado en el lenguaje de programación Python, para determinar la eficiencia del proceso de remoción en un sedimentador secundario de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Cieneguilla. La investigación fue de tipo cuantitativo, básico de nivel aplicativo, con un diseño experimental. La metodología comprendió la formulación del modelo matemático a partir de la revisión bibliográfica y la recopilación de datos operacionales, implementándose en Python para la resolución numérica y graficación de resultados. Se aplicaron los diseños estadísticos de Plackett-Burman y factorial completo 2² con el apoyo del software Minitab. La muestra se conformó por los valores de parámetros hidráulicos, operacionales y geométricos característicos del sedimentador secundario de la PTAR. Los resultados demostraron una eficiencia de remoción de Sólidos Suspendidos Totales (SST) del 88,8 % para un caudal de purga de 50 000 L/día, reduciendo la concentración de 200 mg/L en el afluente a 22,437 mg/L en el efluente. El análisis de sensibilidad indicó que la fracción de sólidos no sedimentables (fns) es el parámetro más influyente sobre la calidad del efluente, mientras que los factores geométricos mostraron que el área del sedimentador tiene un efecto significativo en la eficiencia de remoción. Se concluye que la simulación basada en el modelo de Bürger-Diehl, desarrollada en Python, constituye una herramienta confiable para reproducir y predecir el comportamiento de los perfiles de SST en las zonas de clarificación, transición y compresión del sedimentador, aportando una base sólida para la optimización operativa de sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Comparación de las propiedades de las nanopartículas de óxido de zinc sintetizadas por método verde y químico
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) León Jimenez, Daniel Armando; Hurtado Agramonte, Mellany de Fatima; Carranza Oropeza, María Verónica
Las nanopartículas tienen una amplia aplicación en distintas áreas debido a sus propiedades mejoradas de área superficial y tamaño nanométrico. Particularmente, en el área de agricultura, se han desarrollado innovadores nanomateriales como los nanofertilizantes, nanopesticidas, nanoherbicidas y nanosensores. Estas nanopartículas pueden ser obtenidas por distintos métodos de síntesis. En el presente proyecto se sintetizaron nanopartículas de óxido de zinc por el método químico y verde para comparar las propiedades de tamaño y forma que puedan ser utilizados como nanofertilizantes. Esta síntesis permitió proyectar finalmente un diagrama de proceso preliminar de su producción para facilitar su escalamiento para posteriores estudios. Para la síntesis se evaluaron los parámetros del proceso más relevantes de ambos métodos. Para el caso de la síntesis por el método verde, se consideró evaluar dos ratios: Hoja de Moringa Oleifera/agente precursor (nitrato de zinc) de 6g/1.5g y 12g/1.5g, mientras que para el método químico se establece un ratio estándar según sus estequiometrias, siendo esta 1.3g KOH/3g agente precursor (nitrato de zinc). Las nanopartículas obtenidas mediante ambos métodos se sometieron a un tratamiento térmico para poder obtener finalmente la nanoestructura con características deseadas de tamaño menores de 50 nm y forma esférica. Así, para esta etapa se evaluaron temperaturas de calcinación de 400°C y 500°C y tiempos de calcinación de 2 h y 3 h. Los resultados óptimos que se obtuvieron en ambos métodos son proyectados para un escalamiento preliminar a través de un diagrama de flujo de proceso para ver que método sería más conveniente tanto a nivel de equipos y costo ambiental, tal que el producto represente una potencial aplicación en la industria agrícola como nanofertilizante.
Optimización de parámetros de reacción del proceso fenton para la remoción de color y DQO de aguas residuales de un centro de beneficio animal mediante la metodología de superficies de respuesta
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Romero Jacinto, Miguel Fernando; Leyva Caballero, Máximo Me
La presente investigación tuvo como objetivo optimizar tres parámetros clave del proceso Fenton —pH, concentración de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y sulfato ferroso heptahidratado (FeSO₄·7H₂O)— para el tratamiento de aguas residuales generadas en un centro de beneficio animal. Estas aguas, caracterizadas por su alta carga orgánica y baja biodegradabilidad (índice DBO₅/DQO < 0.3), representan un riesgo ambiental considerable si se vierten sin tratamiento previo. Se aplicó un diseño experimental Box-Behnken en el marco de la metodología de superficies de respuesta, realizando 18 ensayos y evaluando la remoción de demanda química de oxígeno (DQO) y color, con el apoyo del software Minitab. Los resultados mostraron remociones superiores al 98% de DQO bajo condiciones optimizadas de FeSO₄ = 2800 mg/L, H₂O₂ = 1438.38 mg/L y pH = 3.5; y superiores al 99% en color con FeSO₄ = 2428.3 mg/L, H₂O₂ = 1200 mg/L y pH = 2.5. Las concentraciones finales alcanzadas estuvieron por debajo de los límites internacionales recomendados por la Guía sobre Medio Ambiente, Salud y Seguridad para el Procesamiento de Carne del Banco Mundial (DQO < 250 mg/L). Estos resultados son especialmente relevantes en el contexto peruano, donde aún no existen límites máximos permisibles específicos para efluentes de mataderos, aunque se encuentra en curso un proyecto normativo. La implementación del proceso Fenton optimizado podría mejorar significativamente la calidad del agua vertida, reduciendo el impacto ambiental y contribuyendo a la protección de los ecosistemas acuáticos y la salud pública.
Optimización de las variables del proceso de cementación del sistema cobre-aluminio para la recuperación de cobre presente en los efluentes ácidos del decapado químico
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Cruzado Carpio, Bryan Ariel; Leon Quispe, Brayan Yair; Calvay Castillo, José Orlando
La investigación se enmarca en un enfoque cuantitativo, de tipo experimental y aplicado, con el propósito de optimizar el proceso de cementación del sistema cobre-aluminio para maximizar la recuperación de cobre presente en efluentes ácidos procedentes del decapado químico, contribuyendo al cumplimiento del Objetivo de Desarrollo Sostenible Producción y Consumo Responsables (ODS 12). Mediante la metodología de Taguchi y un diseño ortogonal L8(2⁷), se identificaron las variables más influyentes en la recuperación de cobre: concentración inicial de cobre, tiempo de cementación, concentración de H₂O₂, relación área/volumen, concentración de H₂SO₄ y concentración de NaCl. Posteriormente, se aplicó la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR) para modelar estadísticamente el proceso y determinar las condiciones óptimas de operación. Bajo dichas condiciones, se alcanzó una recuperación de cobre del 93 %, validando la reproducibilidad y el escalamiento del proceso a nivel piloto con una desviación del 8 % respecto a los valores predichos.
Maximización de la Recuperación de Zinc del Residuo de la etapa de Reducción Ácida de la Refinería Nexa Resources
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Limaymanta Llallire, Jasmin Shandal; Vicuña Galindo, Eder Clidio
La investigación se centró en la valorización del concentrado pretratado (CPT), residuo generado en la refinería Nexa Resources durante la etapa de reducción ácida, cuyo volumen anual asciende a 50 000 toneladas y cuya alta humedad, azufre y sílice limitan su aprovechamiento en procesos tradicionales de tostación. El estudio evaluó la incorporación controlada de CPT en la pulpa que alimenta la reducción ácida, mezclada con concentrado fresco de zinc, con el propósito de maximizar la recuperación del metal y disminuir la acumulación de residuos. Se aplicó un diseño experimental ANOVA de un factor con dos bloques, considerando cinco niveles de dosificación (0 %, 5 %, 10 %, 15 % y 20 %) y dos calidades de CPT, bajo condiciones de laboratorio (85 °C y 4 horas de reacción) y validación industrial durante cinco meses. Los principales indicadores analizados fueron la conversión de Fe³⁺ a Fe²⁺, la generación de residuos y la eficiencia de la separación sólido–líquido, obteniéndose como resultado que una dosificación del 10 % de CPT permite mantener un desempeño operativo estable, con una reducción significativa tanto en el consumo de concentrado de zinc como en el stock acumulado de residuo.
Diseño de proceso experimental para la obtención de acetato de calcio a partir de la mezcla de algas marinas (Macrocystis pyrifera) y exoesqueleto de pescado (Osteichthyes) en Lima
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Caballero Quehue, Allison Nicole; Huaman Tambine, Javier Iván; Erazo Erazo, Raymundo
El estudio tuvo como propósito diseñar un proceso experimental para la obtención de acetato de calcio a partir de la mezcla de algas marinas (Macrocystis pyrifera) y exoesqueleto de pescado (Osteichthyes) en Lima, con el fin de valorizar estos desechos marinos como fuente de calcio y darles un uso industrial. La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, de tipo aplicado y experimental, con nivel explicativo. Se utilizó el Diseño de Superficie de Respuesta (RSM) mediante 16 corridas experimentales que evaluaron la concentración de ácido acético, la proporción alga:exoesqueleto y la temperatura de operación. Las muestras consistieron en cantidades controladas de algas marinas y residuos óseos de pescado, sometidas a tratamiento ácido, filtración y secado. Para la caracterización del contenido de calcio se empleó Espectroscopía de Absorción Atómica (AAS), complementada con análisis gravimétrico para el rendimiento. Los resultados evidenciaron rendimientos entre 0,5 % y 20,8 %, y un contenido de calcio entre 0,18 % y 2,42 %. El análisis estadístico ANOVA identificó que la concentración de ácido acético fue el factor más determinante, con efecto significativo (p = 0,010), destacándose una respuesta favorable en concentraciones intermedias, particularmente alrededor del 10 % v/v. Se concluye que el proceso es técnica y ambientalmente viable para la valorización de residuos biocálcicos y que, con ajustes en las condiciones operativas (proporción 1:1 y 70 °C), presenta potencial para su futura aplicación industrial.
Diseño de una planta de electrólisis de agua osmotizada utilizando aerogeneradores para la producción de hidrógeno verde mediante simulación en la Nueva Refinería Talara
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Gonzales Catay, Cristhian Ener; Raymundes Altamirano, Gean Carlo; Cárdenas Ruiz, Jorge Luis
La presente investigación tuvo como finalidad diseñar una planta de producción de hidrógeno verde que permita abastecer la demanda de hidrógeno de la Nueva Refinería Talara, integrando tecnología de electrólisis tipo PEM con una fuente de energía renovable, como lo es un parque eólico. El estudio fue de tipo aplicado, con enfoque cuantitativo, y se desarrolló mediante simulación en los softwares Aspen HYSYS y Explorador Eólico. Para ello, se modeló el proceso de electrólisis con 410 módulos tipo PEM de 0,35 MW, capaces de generar una producción de 33 489 m³/h de hidrógeno (equivalente a 3 014,01 kg/h), con una pureza de 99,99 %, adecuada para el proceso de hidrotratamiento de la Nueva Refinería Talara. El suministro eléctrico se diseñó a partir de un parque eólico de 122 aerogeneradores Gamesa G128 de 5 MW, ubicado en Huancune (Tacna), donde se identificaron velocidades medias anuales de viento superiores a 8 m/s. El análisis permitió determinar una alta disponibilidad del recurso eólico, justificando su selección como fuente de energía primaria. La evaluación económica del sistema arrojó un Costo Nivelado de Hidrógeno (LCOH) de 4,219 USD/kg, valor competitivo frente a las proyecciones internacionales para el año 2030. Además, se estima que este valor disminuirá progresivamente debido a la creciente adopción y maduración de las tecnologías de electrólisis. En conjunto, los resultados evidencian la viabilidad técnica y económica del proyecto, posicionando a la Nueva Refinería Talara como una instalación pionera en la producción de hidrógeno verde en el Perú, en beneficio de la transición energética del país.
Análisis de la variabilidad y trazabilidad en los tiempos de retardo de detonadores No Eléctricos de una empresa de explosivos: Una propuesta basada en Python
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Micunco Romero, Giovany Paolo; Sandivar Rosas, Juana
La investigación tuvo como objetivo analizar la variabilidad y trazabilidad en los tiempos de retardo de detonadores no eléctricos o pirotécnicos fabricados en la Planta de Mixtos (retardos), en la Planta dosificadora de cargas explosivas (detonadores) y en la Planta de ensamble (producto terminado) de una planta de producción de explosivos, mediante modelos de aprendizaje automático como Random Forest, Gradient Boosting y Redes Neuronales. Para ello, se emplearon datos reales de fabricación que incluyeron tiempos de retardo entre 17 y 1000 ms, longitudes de cilindro de 9 a 42 mm y diferentes tipos de mixtos pirotécnicos (AG, BG, CG, DG). A través de un sistema de análisis de datos desarrollado en Python se evaluó el desempeño de los modelos, obteniéndose como resultados: Random Forest con un MSE de 39.2752, MAE de 3.6297 y R² de 0.9996; Gradient Boosting con un MSE de 47.9773, MAE de 4.2971 y R² de 0.9995; y la Red Neuronal con un MSE de 55.9307, MAE de 4.4314 y R² de 0.9994. Se concluye que Random Forest ofrece la predicción más precisa al presentar menor error cuadrático y absoluto, además del mayor coeficiente de determinación, aunque los otros modelos también alcanzaron un rendimiento elevado. En general, los resultados confirman que la variable objetivo, el tiempo de retardo, puede predecirse con alta precisión mediante aprendizaje automático, lo que contribuye a la optimización del control de calidad y la trazabilidad en la fabricación de detonadores no eléctricos.
Mejora del teñido reactivo de Fibras Celulósicas en una planta textil mediante el uso de Colorantes Polifuncionales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Ortega Alejos, Yeni Luz; Núñez Venegas, Oscar Julio
El trabajo corresponde a una investigación cuantitativa de tipo descriptivo y aplicativo con diseño experimental, orientada a evaluar el uso de colorantes polifuncionales en comparación con los colorantes tradicionales en el teñido reactivo de fibras celulósicas. El estudio se enfocó en colores oscuros —negro, rojo y azul— aplicando el método de agotamiento y realizando los procesos post-teñido recomendados por los proveedores de colorantes polifuncionales, así como el tratamiento convencional utilizado en la industria textil. Se evaluaron la calidad de los teñidos obtenidos, así como el consumo de agua, energía y gas en una planta textil. Los resultados mostraron que la aplicación de colorantes polifuncionales permitió un ahorro de agua al reducirse en dos los baños requeridos, un ahorro aproximado de 25 % en tiempo de proceso, una disminución en el consumo de energía eléctrica por menor tiempo de operación y una reducción en el uso de gas debido a las menores temperaturas necesarias en los baños de teñido. En conjunto, estos beneficios evidencian un impacto positivo del uso de colorantes polifuncionales en la optimización de recursos y en la mejora de la eficiencia del proceso de teñido reactivo sobre fibras celulósicas.
Desarrollo de un modelo predictivo basado en aprendizaje automático para la optimización del consumo de xantato en la flotación de minerales con presencia de pirrotita, en una planta de beneficio ubicada en Marcona – Ica, Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Gloria Marcatinco, Giancarlo; Lago Vigilio, Galan Daniel; Sandivar Rosas, Juana
La presente investigación desarrolla un modelo predictivo basado en regresión lineal para estimar el consumo específico de xantato (kg/día) en función del contenido de pirrotita (%) en la alimentación de la planta Shougang Hierro Perú. La pirrotita, sulfuro de hierro altamente reactivo, presenta una afinidad elevada por el xantato, generando flotabilidad no deseada y obligando a sobredosificaciones empíricas que elevan costos y cargas químicas en efluentes. Utilizando datos históricos de operación y análisis mineralógicos, se caracterizó la variabilidad del contenido de pirrotita y del consumo de reactivo, identificando una correlación positiva significativa. La regresión lineal fue seleccionada por su simplicidad, interpretabilidad y facilidad de implementación en sistemas operativos de planta. El modelo final explicó aproximadamente el 56 % de la variabilidad del consumo de xantato, con errores absolutos moderados, demostrando su aplicabilidad para soportar decisiones operativas basadas en datos. La adopción de esta herramienta permitirá optimizar la dosificación del colector, reducir costos operativos y contribuir a la sostenibilidad ambiental del proceso de flotación, alineándose con los objetivos estratégicos de minería responsable y eficiente en la operación minera de Marcona.
Evaluación de la reducción de emisiones y recuperación de metano durante el mantenimiento de la Planta Compresora Kámani por compresión cruzada usando el programa Synergi Pipeline Simulator
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Zambrano Salas, Ximena Esther; Vicuña Galindo, Eder Clidio
El presente trabajo de tesis evalúa la reducción de emisiones de metano durante las operaciones de mantenimiento en la Planta Compresora Kámani, parte del Sistema de Transporte de Gas Natural en Perú, mediante la aplicación de tecnología de compresión cruzada. Dado el alto potencial de calentamiento global del metano, se busca mitigar su liberación durante venteos operativos. Para ello, se desarrolló un modelo hidráulico de la planta en el software Synergi Pipeline Simulator, usando planos y condiciones operativas referenciales. El modelo validado presentó un margen de error menor al 4%, lo que asegura su confiabilidad. Tras integrar la compresión cruzada, se logró reducir el volumen venteado en un 96,6%, pasando de 10 171,5 Sm³ a 348 Sm³. Con estos resultados, se propuso un compresor reciprocante multietapas con capacidad de 13,7 m³/min y potencia estimada de 699,3 kW. Se evidenció que el modelo es una herramienta eficaz tanto para cuantificar el impacto ambiental como para apoyar técnicamente la selección de compresores adecuados a las condiciones de operación. Esta propuesta representa una alternativa viable para optimizar el desempeño ambiental y operativo de plantas compresoras, y brinda una base metodológica replicable para futuras implementaciones en el sector energético.
Tecnologías eficientes con poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) para optimizar el tratamiento de aguas residuales municipales de una PTAR
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Atauqui Marquez, Nayda Margot; Sandivar Rosas, Juana
En este estudio se analizaron casos reales de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) a escala municipal en Latinoamérica. Se emplearon diagramas de bloques para comparar y examinar cada proceso de tratamiento en las PTARs evaluadas. Se observaron diferencias significativas en las tecnologías utilizadas, lo que subraya la necesidad de estudiar la eficiencia en la reducción de contaminantes como los sólidos suspendidos totales (SST), la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). Además, se consideraron aspectos económicos basados en correlaciones de costos tecnológicos según el caudal de operación. Se optó por tecnologías eficientes utilizando equipos de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) debido a sus ventajas: amplia vida útil, alta resistencia, peso ligero, bajo mantenimiento, estabilidad dimensional, alta rigidez dieléctrica, seguridad, estabilidad ambiental, resistencia al fuego y a productos químicos. La PTAR Taboada fue seleccionada debido a su incumplimiento de los parámetros de calidad establecidos en el contrato de concesión. Con el fin de optimizar su proceso de tratamiento y extender el uso agrícola del efluente, se propuso una ampliación del diseño de la planta utilizando tecnología PRFV. La tecnología primaria propuesta incluyó un sedimentador primario, fabricado mediante enrollado continuo con resina de poliéster ortoftálica reforzada con hilo continuo de fibra de vidrio y tela Matt, con recubrimiento interno y externo con resina isoftálica, logrando una eficiencia de remoción del 65% en SST, 40% en DBO y 40% en DQO. La tecnología secundaria consistió en una laguna facultativa, fabricada mediante la técnica Hand Lay-Up con resina de poliéster ortoftálica reforzada con tela Matt y Woveng Roving, con recubrimiento interno y externo con resina isoftálica, alcanzando una eficiencia de remoción del 95% en SST, 95% en DBO y 80% en DQO. El efluente final obtenido presentó una concentración de 98.38 mg/L de DQO, 14.76 mg/L de DBO y 6.35 mg/L de SST. No obstante, para cumplir con los estándares de calidad ambiental, la DQO debe reducirse en un 85% adicional para su uso en riego agrícola. Se recomienda la adición de un reactor anaerobio de lecho fluidizado para alcanzar los parámetros permitidos según la normativa nacional.
Viabilidad del maíz morado (Zea mays L.) como adjunto para la elaboración de cerveza artesanal
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Torres Bustamante, Paola Marcelina; Estela Escalante, Waldir Desiderio
La presente investigación tiene como objetivo evaluar la utilización del maíz morado (Zea mays L.) como adjunto para la elaboración de cerveza artesanal con características fisicoquímicas y sensoriales aceptables, busca ofrecer un producto que pueda potenciar la valorización del maíz morado, asimismo, ofrecer una alternativa innovadora que pueda competir en el mercado de las cervezas artesanales. La variedad de maíz morado empleada en la investigación fue el Canteño y los experimentos se desarrollaron en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de San Marcos. Se realizó un diseño factorial 23 con tres repeticiones y 4 puntos centrales para la evaluación de la proporción de adjunto de maíz morado (10%, 15% y 20%), densidad celular (1x105 cel/mL , 1x105 cel/mL y 1x107 cel/mL) y temperatura de fermentación (10°C, 15 °C y 20°C) para la obtención óptima de etanol (%v/v) en el proceso de fermentación utilizando cepas de levadura Saccharomyces pastorianus (Saflager S-23). Entre las otras condiciones, el mosto inició con 12°Brix y pH de 5.6. El software empleado para el tratamiento estadístico fue Design Expert V.11, con el cual se obtuvo una ecuación y se realizó la optimización de las variables para obtener el mayor contenido de etanol, el cual resultó de 4.3 %v/v en condiciones de temperatura de 13°C, proporción de adjunto 10% y densidad celular de 105 cel/ml. Adicionalmente, se elaboró cerveza en un biorreactor tipo airlift con una proporción de adjunto 10%, densidad celular de 105 cel/ml y temperatura de 22±3 °C, el mosto presentó un °Brix inicial de 12 y se empleó una concentración de lúpulo de 1.5 g/L. Como resultado se obtuvo un contenido de etanol de 29.96 g/L y un rendimiento de 0.40 g etanol/g azúcares. Finalmente, se realizó un análisis sensorial de tipo afectiva y descriptiva, en la de tipo afectiva, los resultados de calificación del aroma y sabor para la cerveza con adjunto resultaron 3.6 y 4.0, respectivamente, con lo cual se infiere que la cerveza con adjunto sería aceptada sensorialmente, asimismo entre los atributos más resaltantes percibidos por el jurado fueron los aromas de caramelo y herbal con una puntuación de 6 y 6.5 respectivamente.
Evaluación del tiempo de residencia hidráulica en el porcentaje de remoción de los principales contaminantes presentes en aguas grises provenientes de lavandería domiciliaria mediante el proceso de Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) a nivel laboratorio
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Mallaupoma Espinoza, Yoselin Nelly; Navarro Inga, Janet Lucero; Anaya Meléndez, Fernando
Esta investigación tiene como objetivo evaluar la relación entre el tiempo de residencia hidráulica y el porcentaje de remoción de los principales contaminantes (DQO, DBO5 y detergentes) presentes en las aguas grises provenientes de lavandería domiciliaria, en un reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR) a nivel laboratorio. Primero, la muestra de aguas grises residuales fue recolectada de la lavandería de un domicilio del distrito de San Juan de Lurigancho. A su vez, el reactor de laboratorio consistió de un recipiente rectangular de vidrio con las siguientes dimensiones: largo de 60 cm, ancho de 50 cm y altura de 50 cm, para procesar 50 L de aguas residuales en sistema batch, al cual se le acondicionaron dos compresoras de aire, dos bombas de aire, cuatro difusores de aire y mangueras hidráulicas con la finalidad de oxigenar y mantener en movimiento los soportes (carriers) de las siguientes características: material de polímero modificado, diámetro de 10 mm, superficie específica de 900 m2/m3 y densidad igual a 130 kg/m3. Posteriormente, se realizó la fijación de microorganismos procedentes de lodos activados por un periodo de 60 días con la finalidad de acelerar el desarrollo de biopelícula en los carriers. Luego de la fijación, se realizó la puesta en marcha del proceso con un porcentaje de llenado del 40% de carriers respecto al volumen de agua residual tratada. Finalmente, se realizó la toma de muestra al inicio de la operación del reactor y en tres tiempos de residencia hidráulica (TRH), a las 6, 26 y 46 horas. Los resultados obtenidos a las 6 horas de tiempo de residencia hidráulica dieron una remoción de 24.13% para la DQO, a las 26 horas de tiempo de residencia hidráulica la remoción de DQO alcanzó un 76.20% mientras que la remoción de DBO5 fue de 82.41%, y a las 46 horas de tiempo de residencia hidráulica se obtuvo una remoción del 93.35% para la DQO, del 94.04% para la DBO5 y del 98.69% para detergentes. Se concluye que a un mayor tiempo de residencia hidráulica del tratamiento de las aguas grises en el MBBR contribuye a una mayor remoción de los principales contaminantes.
Preparación de un scaffold biomédico a partir de ácido poli-DL-láctico (PDLLA) obtenido mediante polimerización por apertura de anillo (ROP) de DL lactida
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Bazan Panana, Geraldine Denise; Carranza Oropeza, María Verónica
En la investigación se sintetizó ácido poli-DL-láctico por el método ROP (polimerización por apertura de anillo), y a partir del polímero obtenido se preparó un scaffold biomédico con propiedades útiles para su empleo en la ingeniería de tejidos. Se usó un rotavapor acoplado a una bomba de vacío bajo condiciones de atmósfera inerte con agitación constante a 100 rpm. Para optimizar los parámetros de síntesis del PDLLA se propuso un diseño de experimento factorial, los cuales fueron tiempo de oligomerización, tiempo de reacción ROP y concentración de catalizador, que a su vez contaron con dos niveles para cada variable. Los polímeros fueron caracterizados mediante FTIR, viscosimetría, DSC y TGA. El scaffold se obtuvo empleando una extrusora y una impresora 3D, y se evaluó su morfología, porosidad, propiedades mecánicas y ángulo de contacto. Los resultados demostraron que se obtiene PDLLA de alta masa molecular al emplear un tiempo de oligomerización de 6 horas, un tiempo ROP de 4 horas y una concentración de catalizador del 1%. Se evidenció que, con un tiempo de oligomerización de 4 horas no se lograban formar las cadenas poliméricas. En la caracterización por FTIR, todas las muestras obtenidas presentaron picos propios del PLA. Por otro lado, en el análisis de la masa molecular viscosimétrica, la muestra PLA-7 resultó ser el de mayor masa molecular, mientras que la muestra PLA-6, el de menor. El PLA-7 demostró tener los valores más altos en cuanto a propiedades térmicas, lo cual se relaciona con su alta masa molecular, además mediante análisis TGA se confirmó su estabilidad térmica a temperaturas menores a 40 °C, ya que su aplicación está pensada para ese rango de temperatura. El scaffold fabricado presentó una porosidad de 71.6%, un ángulo de contacto de 85.967°, con variaciones en su microestructura, y una de las tres muestras impresas presentó una resistencia a la compresión de 4.24 MPa y un módulo de elasticidad de 51.7 MPa, que son valores dentro del rango del hueso esponjoso humano.
Evaluación de la remoción de sólidos suspendidos totales (SST) utilizando coagulantes naturales obtenidos de la papa (Solanum tuberosum) y yuca (Manihot esculenta)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Quispe Zegarra, Jhanela Yhaniré; Sucapuca Espiritu, Edith Carol; Anaya Meléndez, Fernando
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar la remoción de sólidos suspendidos totales (SST) utilizando como coagulante natural cáscara de papa (Solanum tuberosum) y yuca (Manihot esculenta), en una muestra de agua sintética. La obtención de los coagulantes de realizó mediante un proceso de lavado, cortado, secado, triturado, tamizado y almacenado. Se procedió a la extracción del coagulante con agua hervida en una plancha de calentamiento durante 20 min a 120°C, luego se filtró la solución para separar los sólidos remanentes, donde la solución preparada fue de 10%p/v. Las características de la arcilla comercial roja utilizada para preparar la muestra de agua sintética, son: 62.5 % de humedad y 7.15 de pH. Se preparó una solución de 0.5 %p/v 500 ppm(mg/l), de agua sintética, el pH inicial de la muestra de agua resultó 7.32, que indica una muestra de agua neutra, la cantidad de SST resultó 495 ppm. Para el tratamiento del agua sintética se utilizó la Prueba de Jarras, donde se aprecian los procesos de coagulación, floculación y sedimentación; se preparó 2 soluciones madre (5g/500ml) para el coagulante de papa y yuca. Se tomaron alícuotas de 10, 15, 20 y 25 ml, para tener 200, 300, 400 y 500 mg/l de extracto de almidón. Para la prueba de jarras, se trabajó a 200, 250 y 300 RPM de agitación rápida, durante un tiempo (coagulación – floculación) de 20 min, agitación lenta de 15 min, posteriormente se dejó en reposo para la sedimentación por 30min. Los resultados muestran que a 300RPM y una concentración de 500ppm de coagulante (papa y yuca) se obtiene un mayor % en la remoción de SST

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