Tesis EP Ingeniería Química

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Diseño de un modelo de supervisión de la Inspección Basada en Riesgo (API RP 581) en recipientes a presión de Plantas Envasadoras de GLP
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Alania Arcos, Melany Pamela; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La investigación desarrolla un modelo de supervisión técnica fundamentado en los principios de la metodología API RP 581 y adaptado a las particularidades operativas de los tanques estacionarios de las plantas envasadoras de gas licuado de petróleo (GLP). Como herramienta de supervisión y control se diseñó una matriz de verificación que organiza los criterios técnicos requeridos para evaluar la calidad de los informes de inspección basada en riesgo (RBI), permitiendo establecer parámetros de control y valorar la profundidad del análisis de la probabilidad de falla (POF) y la consecuencia de falla (COF). Asimismo, se identificaron los principales mecanismos de daño aplicables a los tanques estacionarios de GLP, entre ellos la corrosión atmosférica, la corrosión del suelo y la fractura frágil. La aplicación de la matriz de verificación a evaluaciones de riesgo existentes en el sector evidenció un cumplimiento parcial de la metodología API RP 581, con puntajes de 1,1 y 1,3 en una escala de 0 a 2. Los resultados evidenciaron deficiencias relacionadas con la calidad de los datos, la identificación de mecanismos de daño y la integración de los resultados para la toma de decisiones en la planificación de inspecciones. Se concluye que el modelo de supervisión técnica propuesto constituye una herramienta de auditoría que contribuye a fortalecer la evaluación de la integridad mecánica de los tanques estacionarios y a promover procesos de inspección basados en riesgo más robustos, trazables y alineados con los estándares de seguridad industrial del sector hidrocarburos.
Determinación de los parámetros de operación de un evaporador al vacío a escala piloto para la recuperación del solvente etanólico
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Mamani Tomaiconsa, Juan Alberto; Romero Y Otiniano, Pedro José
El presente trabajo se ha determinado las variables de operación del Equipo de Extracción al vacío, estas variables van a permitir procesar extractos naturales y obtener el extracto concentrado con la menor cantidad de solvente (etanol) para lo cual se requiere recuperar la mayor cantidad de etanol, para poder reutilizarlo nuevamente en el proceso. El volumen máximo del evaporador al vacío es de 100L, pero se trabajó al 50% de su capacidad, para evitar un gasto excesivo de etanol en el proceso; y se logró manejar las variables independientes con buenos resultados de las variables de respuestas (Concentración alcohólica final y volumen recuperado de alcohol y Extracto final y concentración alcohólica mínima del extracto). En el equipo de evaporación al vacío se logró recuperar un alto volumen de la mezcla alcohólica (de 22 a 25 litros) con una gran concentración alcohólica (de 76 a 84°). En este equipo de evaporación al vacío se logró recuperación de extracto final de (17,15%); (20,23%); (18,9%); (28,19%) y (29,2%) litros con concentraciones alcohólicos final. La recuperación del extracto se dio con valores bajo de alcohol, entre 2 a 19% de etanol, incluso se logró una concentración mínima del 2%, pero esto se dio en la prueba con menor concentración de etanol inicial (30%). La chaqueta de calentamiento con aceite térmico es demasiada ancha, lo que ocasiona que la chaqueta contenga una gran cantidad de aceite térmico, que a la hora de recuperar el extracto se mantiene caliente demasiado tiempo. La termocupla se encuentra situada muy cerca de las dos resistencias del evaporador, lo que ocasiona que la temperatura del aceite térmico tenga valores demasiado altos que no tienen ninguna relación con el proceso de evaporación al vacío, en otras palabras, esta temperatura debería estar relacionada con la temperatura del destilado, el cual es función de la concentración alcohólica que tiende a empobrecer en función del tiempo.
Verificación de un método viscosimétrico para la estimación indirecta del peso molecular de colágeno hidrolizado y su aplicación al control analítico de calidad
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Quispe Huarcaya, Claudia Stefanny; Vicuña Galindo, Eder Clidio
El estudio tuvo como objetivo verificar un método viscosimétrico para la estimación indirecta del peso molecular promedio del colágeno hidrolizado, con el propósito de evaluar su aplicabilidad como herramienta de control analítico rutinario. La investigación fue de tipo aplicada y de verificación metodológica, con enfoque cuantitativo, empleando como muestra un suplemento de colágeno hidrolizado. La viscosidad se determinó mediante un método estandarizado y el peso molecular fue estimado a partir de una correlación empírica basada en datos obtenidos mediante cromatografía de exclusión por tamaño. La evaluación del procedimiento consideró parámetros de desempeño analítico, entre ellos la repetibilidad, la precisión intermedia, la incertidumbre expandida y la estabilidad estadística. Los resultados evidenciaron una adecuada repetibilidad y precisión intermedia, baja incertidumbre expandida y una discrepancia de 2,77 % respecto al valor molecular de referencia obtenido mediante una técnica instrumental. Asimismo, la evaluación de la estabilidad confirmó un comportamiento estadísticamente estable del procedimiento y su factibilidad para aplicaciones rutinarias de control analítico. Se concluye que el método viscosimétrico verificado constituye una alternativa aplicable para la estimación indirecta del peso molecular promedio del colágeno hidrolizado.
Evaluación de la incorporación de resina reprocesada en la formulación de película monocapa de polietileno extruido, mediante el análisis de las propiedades fisicomecánicas para su uso en la fabricación de envases flexibles
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Cotrina Guillen, Victor Frank; Romero y Otiniano, Pedro José
La investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la proporción de resina reprocesada sobre las propiedades fisicomecánicas de películas monocapa de polietileno de baja densidad (LDPE), con la finalidad de determinar niveles técnicamente viables de incorporación para su aplicación en envases flexibles destinados a alimentos. Para ello, se elaboraron películas monocapa con diferentes proporciones de resina reprocesada mediante un proceso de extrusión y se evaluaron la fuerza de sellado, la elongación a la ruptura y la resistencia al rasgado. Los resultados evidenciaron que el incremento de resina reprocesada influyó significativamente en las propiedades mecánicas evaluadas (p < 0,05). La resistencia al rasgado disminuyó progresivamente de 608,04 N/m con 0 % de resina reprocesada a 429,43 N/m con 100 % de incorporación, mientras que la elongación a la ruptura también presentó una reducción significativa, evidenciando una pérdida de ductilidad. La fuerza de sellado mostró diferencias entre los tratamientos, aunque presentó menor sensibilidad frente al reprocesamiento. Se concluye que el incremento de resina reprocesada modifica las propiedades fisicomecánicas de las películas de LDPE, comportamiento asociado a procesos de degradación termooxidativa, escisión de cadenas poliméricas y reducción del peso molecular derivados de los sucesivos ciclos de procesamiento térmico y mecánico.
Evaluación de la viabilidad técnico-económica de ductos submarinos rehabilitados para el transporte de hidrocarburos líquidos mediante la aplicación de Liner Termoplástico Reforzado bajo especificación API RP 15S, en el marco de la supervisión técnica de Osinergmin
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Torres Espinoza, Milagros; Abugattas Arocena, Mauricio Diego Jack
La investigación evalúa la viabilidad técnica de la rehabilitación de ductos submarinos destinados al transporte de hidrocarburos líquidos mediante el uso de un liner termoplástico reforzado (RTP), considerando los requisitos establecidos en la especificación API RP 15S y el marco de supervisión técnica aplicable. El estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, mediante modelos hidráulicos basados en la ecuación de Darcy-Weisbach y el cálculo iterativo del factor de fricción mediante la ecuación de Colebrook-White. Asimismo, se evaluó la integridad estructural del sistema considerando la presión de operación y el factor de seguridad del liner. Los resultados evidenciaron que el sistema rehabilitado cumple con los requisitos de presión establecidos por la normativa y alcanza un factor de seguridad aproximado de 4. Desde el punto de vista hidráulico, se determinó una reducción cercana al 25 % en la capacidad de transporte, atribuida principalmente a la disminución del diámetro interno del ducto, cuya influencia resultó predominante frente a la reducción de la rugosidad. No obstante, esta disminución no compromete la operación del sistema bajo las condiciones evaluadas. Se concluye que la utilización de liners termoplásticos reforzados constituye una alternativa técnicamente viable y segura para la rehabilitación de ductos submarinos, con potencial para sustituir procedimientos convencionales de reemplazo de infraestructura.
Optimización del sistema emulsificante para viabilizar el cambio de procedencia del n-butil acrilato en la síntesis de una emulsión acrílica estirenada y su evaluación como ligante en pinturas satinadas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Romero Maravi, Mishel Rosario; Huasupoma Ortega, Lucia Gabriela; Garrido Schaeffer, Cecilio Julio Alberto
La investigación tuvo como finalidad optimizar el sistema emulsificante empleado en la síntesis de una emulsión acrílica estirenada, con el propósito de evaluar la utilización de n-butil acrilato de procedencia china como alternativa al de procedencia estadounidense. La evaluación respondió a una necesidad industrial relacionada con la disponibilidad y el costo de la materia prima, considerando que las diferencias de procedencia pueden influir en el comportamiento del proceso de polimerización en emulsión. Se realizaron ajustes controlados en la proporción del sistema emulsificante para identificar una formulación capaz de mejorar la estabilidad del proceso y reducir la formación de residuos o coágulos en el reactor. La muestra estuvo constituida por lotes experimentales elaborados con n-butil acrilato de ambas procedencias y con incrementos del sistema emulsificante de 10 %, 15 % y 20 % para la materia prima de procedencia china. Las emulsiones obtenidas fueron evaluadas mediante parámetros fisicoquímicos como contenido de sólidos, viscosidad, pH, turbidez, formación de coágulos mediante prueba de filtración, aspecto, color y estabilidad. Asimismo, se realizaron pruebas de estabilidad acelerada a 52 °C y se formuló una pintura satinada con la emulsión de mejor desempeño, evaluando sus propiedades fisicoquímicas y resistencia a la abrasión. Los resultados permitieron determinar que la optimización del sistema emulsificante constituye una alternativa viable para reducir la formación de residuos asociados al uso del n-butil acrilato de procedencia china, manteniendo condiciones adecuadas para su utilización como látex intermedio.
Implementación de un Sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001:2015, con énfasis en la gestión de riesgos operacionales, para reducir la frecuencia de desviaciones críticas de presión y temperatura durante el transporte criogénico de CO₂ líquido en camiones cisterna en una empresa de servicios logísticos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Guerra Lopez, Yerson Eduardo; Garcia Pantigozo, José Manuel
El estudio tuvo como objetivo determinar en qué medida la implementación de un Sistema de Gestión de la Calidad conforme a la norma ISO 9001:2015 reduce la frecuencia de desviaciones críticas de presión y temperatura durante el transporte criogénico de CO₂ líquido en camiones cisterna. Se empleó un diseño preexperimental de un solo grupo con medición pretest-postest, considerando 60 viajes por fase, correspondientes a las operaciones realizadas durante marzo y abril de 2026. La intervención se centró en la gestión de riesgos, el fortalecimiento de las competencias del personal operativo, la capacitación y el seguimiento de los procesos asociados al transporte criogénico. Los resultados evidenciaron una reducción de la frecuencia de desviaciones críticas de presión y temperatura de 566,7 a 166,7 por cada 1000 viajes, equivalente a una reducción relativa del 70,6 %. La prueba exacta de McNemar mostró una diferencia estadísticamente significativa (OR = 7,0; IC 95 %: 2,5-20,0; p < 0,001). Asimismo, se registraron reducciones de 66,7 % en las sobrepresiones, 75,0 % en los casos de baja presión y 80,0 % en los eventos de llenado no conforme. La recurrencia de desviaciones disminuyó en 90,9 %. Se concluyó que la implementación de un Sistema de Gestión de la Calidad basado en la norma ISO 9001:2015, orientado a la gestión de riesgos termodinámicos del CO₂ criogénico, resulta eficaz para reducir las desviaciones críticas y fortalecer el control operacional en el transporte criogénico.
Diseño de un proceso de desorción de aguas residuales en una refinería de petróleo peruana para obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento utilizando la herramienta de simulación Aspen Hysys V.11
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Huamán Torres, Daniela Isabel; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La gestión eficiente de los recursos hídricos y el tratamiento de aguas residuales son temas que han cobrado relevancia crítica debido a su impacto ambiental y las crecientes exigencias regulatorias (Costamagna, 2021). En este contexto, el objetivo de la presente investigación es diseñar un proceso de stripping de aguas residuales en una refinería de petróleo peruana para obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento. En la primera etapa se desarrolló el diseño computacional del proceso en estado estacionario mediante el método de simulación con la herramienta Aspen Hysys V.11. obteniendo 31,82 m3/h de agua tratada con 7,85 ppm de NH3 y 0,04 ppm de H2S, en la segunda etapa utilizando el método de punto de pliegue se obtuvo un arreglo que logra disminuir el 46,8% de emisiones de dióxido de carbono derivadas de los servicios calientes, finalmente se desarrolló el análisis financiero mediante el Valor Actual Neto y la Tasa Interna de Retorno, obteniéndose $447 000 y 25,55% respectivamente. En conclusión, el diseño logrado permite obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento incluyendo una integración térmica de corrientes de proceso que reduce emisiones de dióxido de carbono al ambiente y con indicadores financieros favorables.
Estudio de la velocidad de reacción de una muestra de aceite de soja en función de la temperatura, la concentración de KOH y la velocidad de agitación de la mezcla de reactantes
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Zavala Rojas, Jair Martín Joshue; Baca Ochoa, Cristian Abel; Reyna Mariñas, Leoncio
En este estudio se investigó la influencia de la temperatura, la concentración de KOH y la velocidad de agitación en la velocidad de reacción de una muestra de aceite de soja, con el fin de optimizar el proceso de saponificación. La investigación se llevó a cabo mediante un diseño experimental, donde se establecieron diferentes condiciones de operación para evaluar cómo las variables afectaban la cinética de la reacción. Se realizaron pruebas en un lote homogéneo de aceite de soja comercial, y se analizaron las propiedades fisicoquímicas del aceite mediante un laboratorio certificado por el INACAL. El proceso experimental se llevó a cabo en un sistema de agitación controlada, variando la temperatura (40°C, 50°C, y 60°C), la concentración de KOH (baja, media y alta) y la velocidad de agitación (300, 600 y 750 rpm). Las muestras se tomaron cada 10 minutos durante un máximo de 80 minutos, y se calcularon los valores de conversión a jabón mediante titulación con HCl. Los resultados experimentales indicaron que la velocidad de reacción aumentaba con el incremento de la temperatura y la agitación, mientras que una concentración de KOH mayor también aceleraba la saponificación. El análisis comparativo de los siete casos estudiados mostró que la máxima conversión a jabón se alcanzó en condiciones de 60°C, 750 rpm y alta concentración de KOH, logrando una reacción más rápida y eficiente. Se observó una tendencia a que el KOH reacciona casi completamente en los primeros minutos, lo que ocasionó que los gráficos se volvieran inconsistentes tras ciertos puntos. Esto llevó a analizar solo los primeros 30 a 50 minutos de reacción, dependiendo del caso. Finalmente, los resultados de este estudio son de gran relevancia para la industria de fabricación de jabón líquido, ya que permiten identificar las condiciones óptimas de operación para maximizar la eficiencia de saponificación. Además, los datos obtenidos podrían utilizarse en futuros estudios para modelar y simular este proceso a mayor escala, contribuyendo a una producción más eficiente y sostenible.
Evaluación e Implementación de un Proceso de Decoquizado Térmico para la Limpieza de los Tubos del Horno de una Unidad de Viscorreducción de una Refinería del Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Felix Blas, Adrian Jesús; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La investigación tuvo como objetivo implementar un método de decoking térmico como alternativa para la limpieza de los serpentines de un horno industrial de la unidad de proceso de visbreaking en una refinería de petróleo del Perú, con el propósito de mejorar su desempeño operativo y reducir los costos asociados al mantenimiento. El estudio se desarrolló mediante una metodología estructurada en cuatro fases: el paro de la unidad y acondicionamiento de los equipos, la aplicación de ciclos de choque térmico con arrastre de vapor para la fractura del coque, el quemado controlado de los depósitos carbonosos mediante una mezcla de vapor y aire, y el arranque de la unidad con el monitoreo de los principales parámetros de operación. La evaluación del proceso consideró indicadores como la temperatura de piel de tubos, el coeficiente global de transferencia de calor, la resistencia térmica y la eficiencia de remoción de coque. Los resultados evidenciaron una reducción significativa de la temperatura de los tubos, una elevada eficiencia en la remoción de coque y mejoras en la carga térmica efectiva y en la eficiencia energética del horno. Asimismo, el método implementado permitió incrementar la capacidad operativa del equipo con un costo considerablemente menor al requerido por los procedimientos mecánicos convencionales. Se concluye que el decoking térmico constituye una alternativa técnica y económicamente viable para optimizar el mantenimiento de hornos industriales y mejorar la eficiencia de los procesos de refinación de hidrocarburos.
Evaluación comparativa de la seguridad de procesos en plantas de almacenamiento de hidrocarburos líquidos del Perú mediante estudios HAZOP, análisis de consecuencias y análisis de escenarios críticos
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Vara Barrera, Piero Alberto; Luna Hernández, Manuel Jesús
La investigación tuvo como objetivo comparar el nivel de riesgo de procesos en dos instalaciones de almacenamiento de hidrocarburos líquidos con diferente capacidad operativa mediante la aplicación de las metodologías Hazard and Operability Study (HAZOP), Event Tree Analysis (ETA) y Estudio de Alcance de Consecuencias (EAC), con el propósito de fortalecer la seguridad de procesos. El estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, de tipo aplicado, con diseño no experimental y nivel descriptivo-comparativo. La información fue obtenida a partir de estudios de riesgos, reportes HAZOP, análisis ETA y estudios de consecuencias correspondientes a ambas instalaciones. Los resultados permitieron identificar escenarios asociados a desviaciones operacionales, principalmente fugas, derrames, sobrellenado, pérdida de contención y eventos con potencial de incendio o explosión. Asimismo, los análisis ETA y EAC evidenciaron escenarios críticos relacionados con incendios de superficie, incendios por deflagración y explosiones de nubes de vapor. La comparación mostró que la instalación de mayor capacidad presenta una mayor complejidad operacional y un potencial de consecuencias más severo debido al volumen de hidrocarburos almacenados, mientras que la instalación de menor capacidad es más susceptible a riesgos asociados al manejo de combustibles de alta volatilidad. Se concluye que la aplicación integrada de las metodologías HAZOP, ETA y EAC constituye una herramienta eficaz para la identificación de peligros, la evaluación de riesgos y el fortalecimiento de la seguridad de procesos en instalaciones de almacenamiento de hidrocarburos líquidos.
Evaluación de la correlación entre variables operativas sobre la concentración de manganeso en electroobtención de zinc mediante modelamiento con Machine Learning
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Cardenas Carbajal, Adriana Pilar; Vicuña Galindo, Eder Clidio
Esta tesis determinó la influencia de variables operativas sobre la concentración de manganeso en el electrolito agotado de la electroobtención de zinc, aplicando modelos de Machine Learning (XGBoost y Random Forest) a 5040 registros reales de la Refinería Cajamarquilla. El análisis exploratorio reveló que la concentración de manganeso en solución pura (Mn2+) presentó una correlación positiva perfecta (r = 1,00) con la concentración de manganeso en el electrolito agotado (Mn2+), mientras que el resto de las variables operativas (temperatura del electrolito (°C), acidez (%), densidad (g/L), impurezas (Fe, Cu y Sb (mg/L), horas de depósito y peso de depósito (kg)) mostraron correlaciones prácticamente nulas (|r| ≤ 0,002). Asimismo, el análisis de regresión lineal estableció la relación Mn2+_EA = 2,8 × Mn2+_SP, evidenciando que el manganeso se comporta como un elemento conservativo bajo las condiciones estudiadas; por consiguiente, las variables operativas de la electroobtención de zinc no influyen en el control de la concentración de manganeso en el electrolito agotado. Se concluye que durante la electroobtención de zinc no se elimina significativamente el manganeso y que la predicción computacional para esta impureza es aplicable únicamente como herramienta de monitoreo en esta etapa; por ello, se recomienda orientar los esfuerzos de control desde la electroobtención hacia la etapa de purificación.
Desarrollo y validación de un modelo híbrido matemático-computacional para predecir el descenso del pH en la elaboración de kéfir de leche bajo un perfil térmico escalonado controlado
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Roque Zavaleta, Fernando Junior; Vicuña Galindo, Eder Clidio
La velocidad de descenso del pH durante la elaboración de kéfir de leche es sensible a los cambios de temperatura. En este contexto, la presente investigación tuvo como objetivo desarrollar y validar un modelo híbrido matemático-computacional para predecir el descenso del pH bajo un perfil térmico escalonado controlado. Se trabajó con 9 lotes experimentales entre 22.5 y 31.5°C, conformados por 8 fermentaciones isotérmicas distribuidas en 4 niveles de temperatura, con dos corridas por nivel térmico, y una fermentación escalonada para validación externa ciega. Durante los ensayos se mantuvieron constantes la concentración de inóculo y el volumen de sustrato, mientras que el pH y la temperatura fueron registrados en tiempo real mediante sensores conectados a un sistema de registro de datos. El modelamiento integró el modelo de Gompertz modificado con la ecuación de Arrhenius, resuelto mediante Runge-Kutta de cuarto orden, y posteriormente incorporó una red neuronal perceptrón multicapa como esquema de corrección residual. En la validación externa, el modelo Gompertz-Arrhenius obtuvo R2 = 0.8757 y RMSE = 0.1845, mientras que el modelo híbrido mejoró el desempeño con R2 = 0.9623 y RMSE = 0.1016, evidenciando mejor capacidad predictiva bajo el perfil térmico evaluado.
Diseño e implementación de un sistema integrado de producción de biohidrógeno a partir de residuos sólidos orgánicos mediante fermentación oscura acoplada a celda de electrólisis microbiana (MEC) en la localidad de san Cristóbal, Llata – Huánuco
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Reyes Neire, Ulises Angel; Sandivar Rosas, Juana
Se evaluó un sistema integrado para la producción de biohidrógeno a partir de residuos sólidos orgánicos mediante fermentación oscura acoplada a una celda de electrólisis microbiana, utilizando cáscara de papa y raquis de maíz como sustratos. El objetivo fue determinar la influencia del tipo de residuo y del voltaje aplicado sobre la producción de biohidrógeno y la remoción de carga orgánica. Los experimentos se desarrollaron mediante un diseño factorial 2², considerando dos niveles de voltaje (0,6 y 0,8 V) y dos tipos de sustrato. Los resultados evidenciaron que la cáscara de papa presentó el mayor rendimiento de producción de hidrógeno, alcanzando un máximo de 377 mL de H₂ a 0,8 V, mientras que el menor rendimiento correspondió al raquis de maíz a 0,6 V, con 194 mL de H₂. El análisis estadístico determinó que el voltaje aplicado fue el factor de mayor influencia sobre la producción de biohidrógeno. Asimismo, el sistema integrado permitió alcanzar remociones de demanda química de oxígeno superiores al 80 %, demostrando capacidad simultánea para la generación de energía y el tratamiento biológico de residuos orgánicos. Se concluye que la tecnología evaluada constituye una alternativa sostenible para la valorización de residuos agroorgánicos, la producción de energía renovable y la reducción de la carga orgánica.
Diseño de una unidad de generación de energía a partir de gas de antorcha (flare gas) para cubrir la demanda eléctrica en una planta de procesamiento de gas natural
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Torrejon Vela, Jose Antonio; Erazo Erazo, Raymundo
La investigación analiza el aprovechamiento energético del gas de antorcha generado en una planta de procesamiento de gas natural mediante el diseño de una unidad de recuperación y generación de energía, considerando su importancia en la seguridad operativa, la eficiencia energética y la reducción de emisiones atmosféricas. El objetivo principal fue diseñar una unidad de generación eléctrica a partir de gas de antorcha para cubrir la demanda energética de la planta, evaluando adicionalmente un sistema de preenfriamiento, la disminución de emisiones de dióxido de carbono y la viabilidad económica del proyecto. La metodología empleó el diseño y simulación de procesos mediante el software Aspen HYSYS, utilizando como flujo base gas de antorcha proveniente de una planta peruana de procesamiento de gas natural. Se desarrolló una unidad de cogeneración basada en los ciclos termodinámicos de Brayton y Rankine, comparándose dos escenarios: la quema convencional en antorcha y el aprovechamiento del gas para generación eléctrica. Los resultados evidenciaron que el sistema propuesto permite cubrir el 50 % de la demanda eléctrica de la planta, con un excedente energético de 10,6 % y una eficiencia térmica de 44,53 %. Asimismo, el sistema de preenfriamiento incrementó la eficiencia térmica en 0,27 %. La evaluación económica mostró un Valor Actual Neto de US$ 4 861 060, una Tasa Interna de Retorno de 32,4 % y un periodo de recuperación aproximado de tres años, confirmando la viabilidad técnica, energética y económica de la propuesta.
Optimización del proceso de producción de bioplásticos a partir de residuos agroindustriales mediante fermentación bacteriana
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Huaman Obeso, Silvia Roxana; Erazo Erazo, Raymundo
El estudio aborda la problemática de la contaminación generada por plásticos convencionales mediante la evaluación de los polihidroxialcanoatos (PHA) como alternativa biodegradable, enfocándose en la optimización de su producción a través de fermentación bacteriana anaeróbica utilizando bagazo de caña de azúcar como sustrato y la bacteria Clostridium beijerinckii en un sistema batch con agitación; para ello, se empleó modelamiento computacional en Python a fin de simular el proceso a nivel macroscópico y analizar variables clave en las fases acidogénica, solventogénica y de producción de PHA, determinándose un rendimiento máximo teórico de hasta 92% bajo condiciones óptimas, con una producción cercana a 0.90 g/L; las condiciones óptimas incluyeron, para la fase acidogénica, 35.94 °C, 15 horas, relación C/N aproximada de 25 y pH 6.5; para la fase solventogénica, 32.97 °C, 42 horas, relación C/N de 25 y pH 5.5; y para la fase de producción de PHA, 33 °C, 59 horas, relación C/N cercana a 80 y pH 6.2, además de un coeficiente global de transferencia de calor aproximado de 250 W/m²·K y una velocidad de agitación de 200 rpm, identificándose el pretratamiento ácido como el más eficiente para la liberación de azúcares fermentables; los resultados constituyen una base teórica relevante para futuras validaciones experimentales y el escalamiento industrial del proceso.
Efecto de sustitución parcial de harina de trigo por harina de quinua (Chenopodium quinoa), para obtener pasteles con alto contenido proteico
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) La Rosa Alvarez, Camila Angelica; Robles Calderón, Roberto
El consumo de productos de repostería ultra procesados, con bajo contenido proteico biológico, limita el acceso de la población a opciones más saludables y nutritivas. Ante esta problemática, surge la necesidad de explorar ingredientes alternativos que permitan enriquecer dichos productos, sin afectar su calidad tecnológica. Una de las alternativas más prometedoras es la harina de quinua (Chenopodium quinoa), reconocida por su aportación en proteínas, fibra y vitaminas, que puede incorporarse en la formulación de pasteles como sustituto parcial de la harina de trigo. El presente estudio tiene como finalidad evaluar el efecto de la sustitución parcial de harina de trigo por harina de quinua (Chenopodium quinoa) en niveles de 40 %, 50 % y 60 % con respecto a la harina de trigo, así como la variación de la temperatura de horneado 160°C, 170°C y 180°C, para obtener pasteles con alto contenido proteico y de aceptabilidad sensorial. Las pruebas experimentales se realizaron en los laboratorios de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Los resultados evidenciaron que la sustitución parcial de harina de trigo por harina de quinua no afectó de manera negativa el contenido de humedad de los pasteles, manteniéndose valores adecuados para la estabilidad del producto. La evaluación sensorial determinó que el tratamiento en 60 % de sustitución de harina de trigo por harina de quinua a la temperatura de horneado de 170 °C presentó la mayor aceptación. Asimismo, el análisis de digestibilidad proteica in vitro del tratamiento seleccionado (F3-170) mostró un valor de 79,42 ± 0,15 %, indicando una mejora en la calidad proteica respecto a productos de repostería elaborados únicamente con harina de trigo. En conjunto, los resultados demuestran que es tecnológicamente viable la sustitución de harina de quinua, en niveles elevados en la elaboración de pasteles, permitiendo obtener un producto con mayor valor nutricional y adecuada aceptabilidad sensorial.
Determinación de las variables de operación y diseño del proceso de Obtención del Aceite Esencial de Eucalipto (Eucalyptus globulus)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Lujan Soto, Paolo César; Vargas Quispe, Elizabeth Estefany; Romero y Otiniano, Pedro José
El objetivo del presente trabajo fue obtener el aceite esencial de Eucalyptus globulus definiendo las variables significativas en el proceso las cuales fueron el flujo de vapor y densidad aparente, estas permitieron obtener un buen rendimiento en un tiempo de extracción de 75 minutos. El flujo de vapor fue producido por el generador de vapor con una resistencia de 2 kW modificando la potencia eléctrica mediante un módulo de control de potencia para generar diferentes flujos de vapor. Este flujo de vapor influye directamente en el rendimiento del proceso. Determinándose un flujo de 1.296 kg/h y obteniéndose un rendimiento de 1.74% en 70 minutos de operación, mientras que al reducir el flujo a un valor mínimo de 0.650 kg/h el rendimiento disminuyó a 1.15%, en un tiempo a 80 minutos. Se determinó que el tiempo de mayor extracción está alrededor de los 70 minutos, el flujo de vapor se obtiene el máximo rendimiento, dependiendo este valor del flujo de vapor de 1.296 kg/h. La densidad aparente influye en el rendimiento: a mayor densidad aparente, menor rendimiento. Así, con una densidad aparente de 0.1954 se obtuvo un rendimiento de 1.46%, mientras que incrementando la densidad aparente a 0.2742, disminuyó el rendimiento de manera significativa (0.94%). La línea de tendencia obtenida para las curvas de volumen de aceite extraído en función del tiempo mostró un comportamiento logarítmico, con un coeficiente de correlación cercano a 0.99 en la mayoría de las corridas, lo que confirma una rápida extracción inicial seguida de una desaceleración conforme se alcanza el equilibrio en el sistema.
Evaluación de la temperatura y pH en el proceso de fermentación alcohólica del mosto de papa Yungay (Solanum tuberosum) para obtener un alto rendimiento de etanol
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Velasquez Flores, Sandra Felisa; Robles Calderón, Roberto
La papa (Solanum tuberosum) es considerada uno de los principales cultivos del Perú, siendo la variedad Yungay la más cultivada debido a su alta calidad y rendimiento de cultivo, sin embargo, su industrialización es muy escasa ya que no se cuenta con la tecnología adecuada ni la investigación suficiente para su aprovechamiento como materia prima, dicha problemática lleva a la sociedad a la creciente preocupación por la búsqueda de nuevas alternativas de industrialización como la elaboración de una bebida alcohólica tipo vodka. El presente trabajo de tesis tiene como finalidad la evaluación de la temperatura y pH durante el proceso de fermentación alcohólica del mosto de papa Yungay (Solanum tuberosum), para obtener un alto rendimiento de etanol; la materia prima fue adquirida en la provincia de Chupaca, departamento de Junín. Los experimentos fueron realizados en los laboratorios e instalaciones de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la universidad Nacional Mayor de San Marcos. La presente investigación se llevó a cabo en dos etapas: durante la primera etapa se hidrolizó el almidón de la papa (15,8% de almidón ) con enzimas alfa amilasa (0,4 g/L, temperatura 72°C, pH 6,5; durante 1 hora) y glucoamilasa (0,4 g/L, temperatura 60°C, pH 4,2 y tiempo de 2 horas), obteniendo un rendimiento máximo de azúcares reductores del 94,89%; en lo que concierne a la segunda etapa se realizó la fermentación alcohólica a condiciones de temperatura 28°C, 30°C, 32°C y pH 3,5; 4 y 4,5; a concentración de 1,2 g/L de levadura Saccharomyces cerevisiae y nutriente fosfato diamónico a la concentración de 1,2 g/L, obteniendo como resultado una concentración máxima de etanol de 27,31 g/L, con un rendimiento del 47,44 % durante 84 horas de proceso; así mismo, se realizó el proceso de destilación del mosto fermentado de papa Yungay en un destilador de torre rellena con anillos de Raschig, obteniéndose 340 ml de etanol con una graduación alcohólica de 64°GL a partir de 3,5 kg de papa Yungay.
Determinación de la influencia de la temperatura en el proceso de lodos activados mediante el modelo ASM1 simulado en Python
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Perales Ninahuanca, Luis Jesús; Vicuña Galindo, Eder Clidio
Este trabajo tuvo como objetivo principal desarrollar e implementar en Python el modelo ASM1 para cuantificar la influencia de la temperatura en el rango de 10–30°C sobre la cinética del proceso de lodos activados, a fin de superar las limitaciones de las lagunas de estabilización, tecnología predominante en Perú, planteando alternativas eficientes y sensibles a condiciones operativas manejables. La metodología implementó el modelo ASM1 completo con dependencia térmica tipo Arrhenius–Van’tHoff (factores θ) en una configuración anóxica-aeróbica acoplada a un sedimentador dinámico Takács de 10 capas, se incluyó un análisis de sensibilidad para determinar los parámetros más importantes. Los resultados principales evidencian la sensibilidad crítica del proceso; a 30°C se logró una remoción eficiente con SS reducido a 1.061 g/m3, mientras que a 10°C la cinética lenta generó acumulación de SNH (34.920 g/m3). El análisis de estrategias operativas mostró que aumentar la recirculación de lodos compensa el efecto frío, reduciendo el SNH en el efluente de 37.441 g/m3 a 18.229 g/m3 a 10°C. Simular ASM1 en Python es una herramienta confiable y necesaria, ya que facilita la evaluación de la variabilidad térmica para optimizar la operación de PTAR de lodos activados, impulsando la transición hacia un saneamiento eficiente y controlable.

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