Tesis EP Ingeniería Química

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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
Estudio comparativo de las propiedades físicas y químicas entre un cemento portland tipo I y nuevas formulaciones para obtener cemento hidráulico tipo GU como uso alternativo en construcciones generales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Rivera Nuñez, Jhamer Clinton; Robles Vergara, Miguel Angel; Erazo Erazo, Raymundo
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo preparar y encontrar nuevas formulaciones de cemento hidráulico tipo GU, para determinar su viabilidad como reemplazo del cemento Portland tipo I en edificaciones estructurales basándose en la comparación de sus propiedades físicas y químicas entre ambos cementos. Para el estudio se prepararon 1 patrón (cemento Portland tipo I) y 4 grupos de formulaciones denominadas Recetas GU (1, 2, 3 y 4) cada una con distintas dosificaciones (3%puzolana, 20% caliza), (4% puzolana, 25% caliza), (6% puzolana, 27% caliza) y (8% puzolana,20% caliza) respectivamente, cada receta tuvo 3 muestras. Se realizaron ensayos para determinar propiedades físicas y químicas como Blaine, expansión al agua 14 días, resistencia la compresión, expansión en autoclave, expansión por sulfatos y tiempo de fraguado. El mayor Blaine se obtiene con la receta 4 (grafica 2) con un valor de 4387 cm2/g, respectos a las demás rectas; así mismo existe una gran variación respecto al patrón tipo I que tiene un valor de 3364 cm2/g. El menor fraguado inicial se obtiene con el patrón tipo I con un valor de 125 minutos, por otro lado, las recetas 1 y 4 obtienen menor fraguado comparando entre recetas, con valores de 138 y 139 minutos respectivamente, estos valores son más cercanos al valor del tipo I en comparación con las recetas 2 y 4. A diferencia de otras recetas, el cemento tipo GU de la receta 4 muestra un incremento en la resistencia a la compresión en comparación con el cemento tipo I. En particular, durante los días 28, 40 y 60, muestra un incremento del 1%, 3.9% y 7.0% respectivamente. Debido a su comportamiento en sus características físicas, especialmente su oposición a la compresión, y su cumplimiento de las NTP 334.009 «Cementos Portland. Requisitos» y NTP 334.082» Cementos hidráulicos. Especificaciones de desempeño», se determina que el cemento hidráulico con la especificación de desempeño tipo GU (receta 4) puede ser utilizado como alternativa en construcciones de uso generales.
Implementación del software Power BI para el monitoreo de temperatura de fermentación de whisky y artesanal de maíz morado
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Pachapuma Orozco, Eduardo; Calvay Castillo, José Orlando
Este trabajo de investigación tuvo como finalidad implementar el software Power BI para el monitoreo de temperatura de fermentación en el proceso de elaboración de whisky artesanal de maíz morado en las pequeñas y medianas empresas que se dedican a la producción de bebidas alcohólicas. Para lograr este objetivo, se ensambló un sistema basado en la recolección de datos de temperatura en tiempo real que consiste en una placa de desarrollo Arduino UNO R3-OC, una protoboard, cables de conexión “dupont”, resistencia de 4,7 kΩ y un sensor de temperatura DS18B20. Así mismo, se programó el Arduino UNO R3 utilizando el entorno de desarrollo Arduino IDE para permitir la lectura de temperaturas del sensor; luego, se usó el software Matlab2024b para ejecutar el código para lectura y almacenamiento de datos del sensor, generando archivos en formato ‘.txt’. Posteriormente estos archivos fueron importados a Power BI donde se realizó un tratamiento y transformación de la información, lo cual permitió elaborar el panel de control para el monitoreo de temperatura y tomar las decisiones pertinentes. En los resultados se observó, mediante la implementación de Power BI, que las fluctuaciones de temperatura, en los tres días de toma de muestras de la fermentación, fueron relativamente estables en el rango de 21,31 °C hasta 21,69 °C; 22,31 °C hasta 22,37 °C; y 22,12 °C hasta 22,22 °C, en el primer, segundo y tercer día, respectivamente. Esta información se consolidó a través de gráficos y visualizadores mejorando el monitoreo y análisis de los datos. Esto permitió el inicio de la implementación de sistemas de monitoreo en los procesos de fermentación de una miniplanta, donde se emplean métodos artesanales para la elaboración de whisky de maíz morado, adaptándose a las tecnologías actuales y mejorando la calidad de sus productos.
Diseño e implementación de un intercambiador de calor para la planta de producción de Adblue
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Garcia Corman, Alejandra Abigail; Porlles Loarte, José Ángel
El presente trabajo de tesis con un enfoque cualitativo, de diseño experimental y de carácter aplicativo propone el diseño de un intercambiador de calor a nivel de simulación realizado con las experiencias realizadas en Laboratorio. Se diseña un intercambiador de tubos y coraza a contracorriente de tipo 1-2 para optimizar la producción de Adblue, lo que luego de su escalamiento para su uso en la actual planta industrial de 9 TN/día con implicancia en la reducción de los tiempos y costos de fabricación. Se concluyó que, la implementación del intercambiador de calor disminuye los tiempos de producción en un 66.67% y resulta viable para la implementación de la unidad de intercambiador de calor, lo que demuestra la viabilidad de la implementación y aplicabilidad del proyecto.
Adsorción de iones de cu (II) utilizando cáscaras de naranja y cáscara de naranja modificada con micropartículas de hidróxido férrico
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) García Chávez, Mara Alicia; Umpiri Gutierrez, Walter Joel; Suca Apaza, Fernando; Tapia Huanambal, Nelson Juvenal
El objetivo principal fue determinar la capacidad de adsorción de iones Cu(II) utilizando cáscaras de naranja y cáscaras de naranja modificadas con micropartículas de hidróxido férrico (Fe(OH)₃) como material adsorbente. Se analizaron las isotermas de adsorción (modelo de Langmuir) y la cinética de adsorción (modelo de pseudo-segundo orden), utilizando espectroscopía UV-Vis para la cuantificación de los resultados. El pH óptimo para la CN y CNM fue 4.5 en ambos casos, lo que indica que la mayor adsorción ocurre en condiciones de pH ácido. El modelo de Langmuir se utilizó para las isotermas de adsorción, ya que los resultados se ajustaron mejor a este modelo. La capacidad máxima de adsorción (qₘₐₓ) para la CN fue de 26.250 mg/g y para la CNM fue de 15.625 mg/g. La cinética de adsorción de iones Cu(II) fue evaluada utilizando tanto cáscaras de naranja sin modificar (CN) como modificadas con hidróxido férrico (CNM). Los resultados demostraron que ambos adsorbentes se ajustan al modelo cinético de segundo orden, lo que indica que el proceso de adsorción está controlado por interacciones químicas entre los sitios activos del adsorbente y los iones Cu(II). La cantidad de iones Cu(II) adsorbidos por gramo de CN en equilibrio (qₑ) fue 19.841 mg/g, mientras que para la CNM fue 13.055 mg/g. Contrario a lo reportado en otros estudios, los resultados indicaron que las cáscaras de naranja sin modificar (CN) presentaron una mayor capacidad de adsorción de Cu(II) en comparación con las cáscaras modificadas (CNM). Este hallazgo sugiere que la modificación con hidróxido férrico no mejora necesariamente la remoción de Cu(II), posiblemente debido a la interacción limitada entre las micropartículas de hidróxido férrico y los iones de cobre en las condiciones experimentales evaluadas. Sin embargo, los resultados obtenidos sugieren que la modificación con hidróxido férrico podría ser más efectiva para la adsorción de otros contaminantes, como cationes multivalentes más grandes (Pb(II), Cd(II)) o aniones específicos (AsO₄³⁻, Cr₂O₇²⁻), debido a la conocida afinidad de las micropartículas de hidróxido férrico hacia estos tipos de especies químicas. Además, se podrían explorar combinaciones con otros tratamientos, como la impregnación con materiales nanoestructurados (óxidos de hierro dopados) o la activación química mediante ácidos, con el fin de optimizar la selectividad y eficiencia del material para diversas aplicaciones medioambientales. El análisis de isotermas mostró que el modelo de Langmuir describió mejor el comportamiento de adsorción, indicando una superficie homogénea con sitios activos equivalentes y sin interacciones entre las moléculas adsorbidas. La cinética de pseudo-segundo orden confirmó que el proceso de adsorción está dominado por interacciones químicas, particularmente en las cáscaras sin modificar. Esta investigación no solo demuestra el potencial de las cáscaras de naranja como adsorbentes efectivos y económicos para el tratamiento de aguas contaminadas, sino que también identifica oportunidades para optimizar las modificaciones del material. Los resultados apuntan hacia la necesidad de desarrollar enfoques personalizados de modificación, adaptados a contaminantes específicos o condiciones ambientales, lo que ampliaría la aplicabilidad del material en sistemas reales de tratamiento de aguas.
Implementación de un procedimiento estándar de limpieza química a un intercambiador de calor de placas de alta eficiencia tipo Packinox para la mejora de su rendimiento en la unidad de reformado catalítico de gasolina de una refinería del Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Huaman Malpartida, Sebastian Arturo; Carranza Oropeza, María Verónica
El principal objetivo de este proyecto fue implementar un procedimiento estándar de limpieza química en un intercambiador de placas de alta eficiencia tipo Packinox, con el fin de mejorar su rendimiento en la unidad de reformado catalítico de gasolina de una refinería en Perú, como la alternativa más viable para optimizar el rendimiento del equipo, dado que hasta el momento de su implementación no se había reportado en la literatura este tipo de procedimientos en intercambiadores de calor de placas tipo Packinox operando a condiciones reales. Para ello, se diseñó un procedimiento que consta de tres etapas. En primera instancia, se aplicaron técnicas analíticas como la microscopía electrónica de barrido (Scanning Electronic Microspcopy, SEM) y la espectroscopia de rayos X dispersiva en energía (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS) a una muestra de impurezas obtenida aguas abajo del intercambiador, con la finalidad de identificar los tipos de impureza presentes. Los resultados revelaron que los componentes principales de dichas impurezas eran hierro (Fe) y cloro (Cl), en concentraciones de 26.5 wt% y 13.9 wt%, respectivamente. Con base en estos resultados, se llevó a cabo un análisis de causa raíz (Root Cause Analysis, RCA) para determinar el origen de las impurezas. Se identificó la presencia de depósitos de sales resultantes de la interacción de nitrógeno (N2) e hidrogeno (H₂) en un ambiente húmedo a altas temperaturas, lo cual favoreció la formación y cristalización de sales de amonio al enfriarse en el lado efluente del intercambiador, generando problemas de corrosión en el equipo. En la segunda etapa, se procedió a realizar un paro de planta, seguido de la instalación de las conexiones necesarias para el circuito de lavado. Posteriormente se seleccionó la solución de Na₂CO₃ con agua desmineralizada como la opción más adecuada para realizar la limpieza química. Durante el primer lavado, se registraron 2897.4 ppm y 449 ppm de Cl⁻ en el lado efluente y carcasa más carga combinada respectivamente, y al finalizar el procedimiento, estas concentraciones disminuyeron a 31.7 ppm y 33 ppm de Cl⁻. Finalmente, tras la limpieza del equipo, se puso en marcha la unidad de reformado catalítico de gasolina, y se calculó la temperatura de aproximación caliente (hot approach temperature, HAT) del intercambiador de calor de placas tipo Packinox, registrando una mejora de 37.2 °C a 29.3 °C, lo que representó un incremento del 34% en el rendimiento del equipo. Además, se calculó el consumo energético de los hornos de la unidad, registrándose una disminución en el consumo de gas combustible (fuel gas) de 524.77 Nm³/h a 414.11 Nm³/h, equivalente a una disminución del 21.08%.
Epoxidación del aceite vegetal de Ricino (Ricinus communis) utilizando ácido peracético para mejorar las propiedades del biolubricante obtenido
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Morales Alcántara, Bryan Oscar; Suca Apaza, Fernando
El aceite de ricino (Ricinus communis), por sus propiedades químicas y su composición rica en ácido ricinoleico, ha despertado un creciente interés como materia prima en la producción de biolubricantes sostenibles. En el contexto de la transición hacia alternativas renovables y biodegradables, esta investigación evalúa la epoxidación del aceite de ricino utilizando ácido peracético como agente epoxidante. El proceso se llevó a cabo en condiciones controladas de temperatura y tiempos de reacción (2,5, 3,5 y 4,5 horas) para determinar su influencia en las propiedades fisicoquímicas del aceite resultante. Se realizaron análisis experimentales detallados, incluyendo la caracterización inicial y posterior del aceite mediante índices de yodo, acidez, saponificación, peróxidos y espectroscopía FTIR. El análisis FTIR permitió identificar los cambios funcionales clave y los resultados mostraron una disminución progresiva del índice de yodo, confirmando la conversión eficiente de dobles enlaces en grupos epóxido. Asimismo, se observó un incremento en el índice de acidez y saponificación, lo que evidencia modificaciones estructurales significativas en los triglicéridos. Los hallazgos sugieren que el aceite epoxidado obtenido presenta características adecuadas para aplicaciones industriales, destacando su potencial como biolubricante de alto desempeño. Además, esta investigación contribuye al desarrollo de metodologías sostenibles en el Perú, promoviendo el uso de recursos renovables y tecnologías más limpias. Con ello, se busca incentivar la producción local de biolubricantes como alternativa a los derivados del petróleo, fomentando el desarrollo económico y ambientalmente responsable.
Diseño modular de una planta para la producción de bioetanol a partir de la cáscara de mango Mangifera indica L., variedad Haden, en Lima
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Adco Bartolome, Mariela; Vicuña Galindo, Eder Clidio
El objetivo de esta investigación fue diseñar una planta modular para la producción de bioetanol a partir de la cáscara de mango (Mangifera indica L., variedad Haden) en Lima, Perú, utilizando diversos principios; enfocado en la necesidad de revalorizar los residuos orgánicos y mitigar los problemas ambientales asociados a la acumulación de estos. La metodología incluyó un análisis de la viabilidad de la cáscara de mango como materia prima, evaluando su composición química y su potencial para procesos de bioetanol; posteriormente, se desarrolló un diseño modular que abarca las etapas de pretratamiento, hidrólisis, fermentación y destilación. El diseño fue evaluado mediante simulaciones y análisis técnico-económicos, considerando parámetros operativos, costos y escalabilidad. Los resultados pronostican que la cáscara de mango es una materia prima adecuada por sus altos contenidos de azúcares que permiten un rendimiento eficiente en la producción de bioetanol. Asimismo, el diseño modular tiene el potencial de ser técnicamente viable y económicamente competitivo, con un enfoque flexible y escalable. No obstante que se requiere de un diseño más moderno y el uso de herramientas computacionales y datos de campo para desarrollar un diseño de la planta más confiable, segura, eficiente y productiva, este trabajo es pionero y puede servir de base para trabajos futuros.
Obtención de bioetanol a partir de residuos orgánicos provenientes del plátano Musa paradisiaca l. variedad isla
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Sanchez Peri, Lila Victoria; Erazo Erazo, Raymundo
El objetivo general del presente proyecto es la obtención de bioetanol a partir de residuos orgánicos provenientes del plátano Musa paradisiaca L. variedad Isla. Las muestras utilizadas fueron cáscaras de plátanos que suelen convertirse en desechos sin algún posterior aprovechamiento, y a partir de estas cáscaras se obtuvo una biomasa que fue sometida a un pretratamiento alcalino con la finalidad de degradar componentes interferentes en la conversión de los componentes hidrolizables. Posteriormente, se realizó el proceso de hidrólisis para obtener los azúcares fermentables y se realizó el proceso de fermentación alcohólica para obtener bioetanol, el cual fue separado mediante destilación para realizar la medición del porcentaje de alcohol. Durante la parte experimental, se manipularon las variables independientes de pH, temperatura y tiempo con la finalidad de realizar el proceso bajo los parámetros adecuados. Mediante pruebas de hidrólisis ácida utilizando ácido sulfúrico concentrado y de hidrólisis enzimática utilizando una asociación de las enzimas alfaamilasa y glucoamilasa, se determinó la hidrólisis enzimática como la alternativa más adecuada al obtener un valor más alto de grados Brix. Al repetir el proceso para una mayor cantidad de biomasa y un mayor volumen de solución, se obtuvieron 6 grados Brix. Se realizó el proceso de fermentación utilizando la levadura comercial Saccharomyces cerevisiae como microorganismo fermentador, dejando en reposo por 9 días a temperatura ambiente para su posterior destilación. A partir de 500 gramos de biomasa en 2.5 L de solución fermentada se obtuvo el bioetanol destilado con un volumen de 125 ml y una pureza de 73%. Según los resultados obtenidos, se concluyó que las cáscaras de plátano presentan potencial como materia prima en la obtención de bioetanol, por lo que se debe continuar con la investigación para mejorar el rendimiento del proceso.
Determinación de factores que influencian en el error de la medición del volumen, durante el funcionamiento de medidores de agua
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Ponce Montenegro, Peter Michael; De Oliveira Ugarte, José Fernandes
Determina los factores que influyen significativamente en el error del volumen de agua durante el funcionamiento de los medidores de agua tipo velocidad, volumétrico y ultrasónico de diámetro nominal DN15. Se estudió la influencia de factores durante el funcionamiento de medidores de agua tipo velocidad, ultrasónico y volumétrico, que afectan su error de indicación mediante modelo estadístico en Minitab al 95 % de confianza. En base a la literatura y experimentos previos se determinó que los factores de influencia son el caudal, la presión de ingreso, la válvula parcialmente abierta al ingreso, los ciclos de apertura y cierre del flujo, la nivelación del medidor y la temperatura ambiente. Mediante un diseño estadístico de factorial fraccionado se identificó que los posibles factores de influencia en el medidor tipo velocidad son el caudal, el ciclo y la nivelación; en el tipo ultrasónico adicionalmente se considera a la temperatura mientras que en el tipo volumétrico solo el caudal y la válvula parcialmente abierta la ingreso. En base a estos resultados realizamos un diseño estadístico factorial completo de dos niveles y 3 repeticiones a los medidores tipo velocidad y volumétrico mientras a que al medidor tipo ultrasónico un modelo factorial fraccionado 24-1 de dos niveles y 3 repeticiones Finalmente, los resultados muestran que el medidor volumétrico es el menos afectado por los factores de influencia en comparación con el de velocidad con tres factores y el tipo ultrasónico con 4 factores.
Aceleración de la producción del compost obtenido del acopio de residuos orgánicos utilizando una compostera de tambor giratorio en el distrito de Chorrillos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Luna Hernandez, Manuel Jesus; Núñez Venegas, Oscar Julio
El propósito de esta investigación fue acelerar la producción del compost en una compostera de tambor giratorio mediante el control de los parámetros de temperatura, humedad y pH. Se realizaron 3 experimentos con diferencias entre sí, el experimento 2 fue el exitoso con una mezcla de 25% de residuos orgánicos frescos, y el 65% de residuos orgánicos secos y 10% de pellets. Se logró obtener un compost con valores de nutrientes de 0.15% de fosforo, 0.38% de potasio, 032 % de magnesio y 2.21 % de calcio. Con respecto a los parámetros monitoreados se obtuvo 50.03% de humedad ,7.11 de pH, 31.23% de materia orgánica, 3.58 dS/m y una relación de C/N de 33.44:1. Estos valores demuestran un compost de calidad aceptable obtenido en 1 mes según la norma técnica peruana. Se utilizó el método ANOVA (p < 0.05) para corroborar la influencia del monitoreo de los parámetros en la obtención del compost en la cual se evidencio diferencias significativas con otro experimento sin monitoreo. Finalmente se germinó el Phaseolus vulgaris (frejol) en 6 días y se realizó la comparación con otras muestras de tierra y un compost diferente al obtenido en cual se notó un proceso mucho más lento. Lo mencionado anteriormente demostró la calidad aceptable del compost obtenido con lo cual se concluye que se logró el objetivo de la tesis.
Evaluación de la influencia de la concentración de permanganato de potasio para mejorar la extracción de mercurio en concentrados de cobre (minerales primarios y sulfosales) y su determinación usando la técnica de vapor frío por absorción atómica
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Carlos Paisig, Daniel Rafael; Usno Rabanal, Lizeth Vanessa; Fernandes de Oliveira Ugarte, José
Evalúa la influencia de la concentración de permanganato de potasio (KMnO) para mejorar la extracción de mercurio en concentrados de cobre (minerales primarios y sulfosales), empleando la técnica de vapor frío por absorción atómica (CVAAS). La metodología se llevó a cabo en un laboratorio acreditado bajo la NTP-ISO/IEC 17025, utilizando muestras de concentrado de cobre tamizadas a malla 140, provenientes de una Unidad Minera del centro del Perú. Se analizaron seis muestras de 0.25 g cada una, tratadas sin adición de permanganato de potasio y con concentraciones de 1%, 3%, 5%, 7% y 10%, trabajadas por triplicado. Las mediciones se realizaron en un Analizador de Mercurio HYDRA IIAA por arrastre de vapor frío, empleando una curva de calibración preparada con estándares de mercurio de 2.5, 5, 10 y 20 ppb para garantizar que las concentraciones se encuentren dentro del rango de medición. Previo a la medición, se realizó una validación parcial del método, donde se verificó la linealidad con un R² de 0.99994 obtenido de la curva de calibración. Con los resultados obtenidos, se determinó mediante ANOVA y la prueba post-hoc de Tukey que una concentración del 5% de permanganato de potasio maximiza la extracción de mercurio, con alta eficiencia sin un consumo excesivo de reactivo, mientras que una concentración de 3% podría ser una alternativa adecuada para minimizar el consumo de reactivo, aunque con una extracción ligeramente menor.
Diseño y construcción de un biorreactor Airlift de circulación interna para su aplicación en la fermentación de chicha de jora
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Herrera Barahona, Moises Erick; Estela Escalante, Waldir Desiderio
El presente trabajo de investigación abordó el tema del diseño y construcción de un biorreactor Airlift con una configuración Batch, con el propósito de estudiar la influencia de la densidad celular y la temperatura de fermentación en el proceso fermentativo de la chicha de jora. El diseño se basó en el parámetro de escalamiento Ar/Ad. Se realizó un diseño factorial de 22 con 3 repeticiones y 4 puntos centrales, donde se evaluó la producción de etanol con una cepa comercial de Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus. Asimismo, se realizaron pruebas en dos biorreactores Airlift para analizar el escalamiento empleando una relación de Ar/Ad 0.5, un flujo de aire de 0.04 vvm y una distancia entre el difusor poroso y el límite inferior del riser de 1.8 cm. Subsecuentemente, se evaluó la cinética de variación de pH, grados Brix, producción de etanol (g/L), consumo de azucares reductores (g/L) y densidad celular (cel/ml). Posteriormente, se determinó la evaluación del análisis sensorial mediante una prueba afectiva estructura de 5 puntos y un análisis de estabilidad. Los hallazgos de la evaluación sensorial demostraron que la chicha de jora elaborada en el fermentador mostró mayor aceptación en los atributos sensoriales, siendo el “sabor” el más significativo al presentar un p=0.000003, mientras, que en la evaluación de estabilidad se concluyó que a partir del día 7 el producto presentó sedimentación debido al efecto la baja temperatura y el tiempo.
Análisis comparativo de la capacidad antioxidante del aceite esencial de la muña (Minthostachys mollis) obtenido mediante extracción con fluidos supercríticos y por arrastre con vapor
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Tinoco Valerio , Diana Ylda; Leyva Caballero, Máximo Medardo
El presente proyecto de estudio realiza la comparación de la capacidad antioxidante del aceite esencial de la muña (Minthostachys mollis) extraído por el método de extracción de fluidos supercríticos y por arrastre con vapor. La condición de la muestra fueron hojas secas con una humedad promedio del 13.05%. Los rendimientos obtenidos de las extracciones por arrastre con vapor fueron de 1.58% y 1.55% y con respecto a la extracción por fluidos supercríticos fueron de 2.06% y 4.39%. De estos resultados solo se llegaron a analizar la capacidad antioxidante de los máximos rendimientos de cada extracción, teniendo como resultados para la extracción de arrastre con vapor por el método de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) y ABTS (2,2'-azino-bis (3etilbenzotiazolina-6-ácido sulfónico)) de 19.47 µmolET/g y 176.22 µmolET/g respectivamente; y para la extracción de fluidos supercríticos de 63.25 µmolET/g y 280.51 µmolET/g por los métodos de DPPH y ABTS respectivamente. Además, también se evaluaron los fenoles totales, por el método Folin Ciocalteu, para cada extracción obteniendo como resultado para la extracción de arrastre con vapor y para la extracción de fluidos supercríticos de 148.32 mg EAG/100 g y 2188.70 mg EAG/100 g respectivamente. Con estos resultados se puede concluir que la extracción de fluidos supercríticos obtiene un mayor rendimiento, una mayor capacidad antioxidante, así como una mayor cantidad de fenoles totales comparado con la extracción por arrastre con vapor.
Validación y aplicación de la Espectroscopia Infrarroja para medir el número básico en aceites lubricantes con el propósito de evaluar su capacidad para neutralizar los ácidos y prevenir la corrosión en los Motores
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Cuenca Chacca, Daniel Bernardo; Suca Apaza, Fernando
El objetivo del presente trabajo es validar un método de ensayo para medir el TBN empleando la FTIR, para lo cual fue necesario realizar una calibración del FTIR con muestras de aceite de distinto grado de degradación, que abarque un amplio rango. Esta calibración se llevó a cabo correlacionando los espectros obtenidos por FTIR con los valores de TBN determinados mediante titulación potenciométrica, que se utilizó como método de referencia. Además, se realizaron 3 comparaciones directas con la titulación potenciométrica. Comparando ambos métodos, se determina la precisión y exactitud del método implementado. Los resultados obtenidos muestran que el coeficiente de correlación R2 fue de 0.97, lo que indica una excelente relación entre ambos métodos. Además, se demostró estadísticamente que no existen diferencias significativas entre los resultados de ambos métodos. El error relativo del método implementado fue de 3%, el coeficiente de variación fue de 0.19%, y la desviación estándar fue de 0.0148, lo que demuestra la alta precisión y confiabilidad del método FTIR para medir el TBN en aceites lubricantes.
Implementación de un Sistema de Gestión de la Calidad basado en la Norma ISO 9001:2015 en el área Cosmética de una empresa comercializadora de insumos químicos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Flores Maldonado, Johanny Yaré; Lozada Castillo, Karina Lizeth
La presente investigación evalúa la implementación de un sistema de gestión de la calidad que impactará en los procesos del área cosmética de una empresa ubicada en San Luis, Lima. Se utilizó un diseño observacional para comprender los procesos existentes y proponer recomendaciones adaptadas a la organización; utilizando una metodología descriptiva que incluía análisis documental, observación de procesos, entrevistas y un checklist para evaluar el cumplimiento con la norma ISO 9001:2015. Con la implementación del sistema de gestión de calidad se generaron mejoras notables en la puntualidad de entrega, la satisfacción del cliente y la eficiencia general de la empresa. Además, los resultados de esta investigación servirán como un modelo para otras empresas del sector cosmético y contribuirán a su mejora continua.
Modelación y simulación del estado de hinchamiento en equilibrio de hidrogeles esféricos neutros termosensibles a cambios escalonados de temperatura en COMSOL Multiphysics 5.6
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Flores Valenzuela, Luis Enrique; Carranza Oropeza, María Verónica; González Fernández, José Vulfrano
Los modelos descritos en la literatura sobre el estado de hinchamiento en equilibrio de los hidrogeles se basan en fenómenos difusionales o empíricos que evaden y desvinculan ciertos parámetros relevantes como: la interacción entre la fase polimérica y la del solvente, parámetros de red del polímero (tensores, deformaciones, contracciones), parámetros físicos de la fase fluida, entre otros; mostrando resultados que se desvían notablemente de los datos experimentales. En ese contexto, se utilizó un modelo matemático que predice, en mejor medida, el comportamiento en equilibrio de los hidrogeles termosensibles, basado en 3 leyes de la naturaleza: ley de conservación de materia, conservación de energía y cantidad de movimiento. Adicionalmente, el estudio utilizó diferentes áreas del conocimiento como: mecánica de materiales, flujo de fluidos en materiales porosos y fenómenos de transporte. Finalmente, se realizaron simulaciones sobre hinchamiento de los hidrogeles termosensibles seleccionados considerando el modelo estudiado en el Software de COMSOL Multiphysics 5.6 cuya diversidad de herramientas y aplicaciones permitió comprender y visualizar los resultados de manera más clara y concreta. El estudio comprendió 6 etapas: 1) Análisis del modelo matemático, 2) Selección de hidrogeles termosensible con sus parámetros físicos y geométricos que seas esféricos, neutros y termosensibles, 3) Aplicación del modelo planteado para la obtención de datos de hinchamiento en equilibrio, 4) Simulación en 1D y 3D de la dependencia de la temperatura en el equilibrio de hinchamiento en COMSOL Multiphysics 5.6, 5) Comparación de los resultados simulados respecto a los datos experimentales mediante análisis ANOVA y prueba de Tukey, y 6) Análisis y conclusiones de los resultados obtenidos.

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