Planteamiento de un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso de concentración de etanol utilizando destilación con membranas
En la actualidad la producción de biocombustibles ha ido en aumento debido a la demanda que estos poseen; sin embargo, se presenta el inconveniente de la inhibición microbiana por producto. La solución a esta problemática es la utilización de destilación con membranas, porque esta permite la integra...
- Autores:
-
Benavides Prada, Omar Andrés
Guevara Lastre, Cesar Augusto
- Tipo de recurso:
- http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
- Fecha de publicación:
- 2010
- Institución:
- Universidad Industrial de Santander
- Repositorio:
- Repositorio UIS
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/24200
- Palabra clave:
- Destilación con membranas al vacío
Modelo matemático
Transferencia de masa
Bioetanol
Validación
membranas.
Vacuum membrane distillation
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Bioethanol
Validation
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- Rights
- License
- Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
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En la actualidad la producción de biocombustibles ha ido en aumento debido a la demanda que estos poseen; sin embargo, se presenta el inconveniente de la inhibición microbiana por producto. La solución a esta problemática es la utilización de destilación con membranas, porque esta permite la integración del proceso de fermentación y concentración, teniendo como ventajas, trabajar en continuo y a bajas temperaturas, y de esta manera evitar la muerte de los microorganismos. Se propone como objetivo general del proyecto: plantear y validar un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso destilación con membranas al vacío. En este proceso, se utiliza una membrana que actúa como una barrera que separa dos compartimientos; la alimentación en fase líquida y el permeado en fase vapor, donde este atraviesa la membrana debido a una diferencia de las presiones parciales. El modelo matemático propuesto fue validado utilizando cuatro casos de estudio tomados de la literatura. La comparación del modelo propuesto con los datos experimentales presenta un ajuste satisfactorio. Posteriormente se realizó un análisis estadístico con la ayuda de la herramienta STATGRAPHICS, con el fin de establecer las variables de operación que mayor influencia presentaban en el proceso de destilación con membranas al vacío. Este análisis permitió establecer las mejores condiciones para la concentración de bioetanol y así proponer el diseño preliminar de un modulo membranario para separar la totalidad de alcohol producido, a partir de caña de azúcar, en un fermentador de 1 m. Se concluye que el modelo planteado predice de manera satisfactoria el comportamiento de la transferencia de masa en la destilación con membranas y además se obtiene un factor de concentración 2,5 mayor que el de la alimentación |
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La solución a esta problemática es la utilización de destilación con membranas, porque esta permite la integración del proceso de fermentación y concentración, teniendo como ventajas, trabajar en continuo y a bajas temperaturas, y de esta manera evitar la muerte de los microorganismos. Se propone como objetivo general del proyecto: plantear y validar un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso destilación con membranas al vacío. En este proceso, se utiliza una membrana que actúa como una barrera que separa dos compartimientos; la alimentación en fase líquida y el permeado en fase vapor, donde este atraviesa la membrana debido a una diferencia de las presiones parciales. El modelo matemático propuesto fue validado utilizando cuatro casos de estudio tomados de la literatura. La comparación del modelo propuesto con los datos experimentales presenta un ajuste satisfactorio. Posteriormente se realizó un análisis estadístico con la ayuda de la herramienta STATGRAPHICS, con el fin de establecer las variables de operación que mayor influencia presentaban en el proceso de destilación con membranas al vacío. Este análisis permitió establecer las mejores condiciones para la concentración de bioetanol y así proponer el diseño preliminar de un modulo membranario para separar la totalidad de alcohol producido, a partir de caña de azúcar, en un fermentador de 1 m. Se concluye que el modelo planteado predice de manera satisfactoria el comportamiento de la transferencia de masa en la destilación con membranas y además se obtiene un factor de concentración 2,5 mayor que el de la alimentaciónPregradoIngeniero QuímicoAt present the biofuels production has been increasing due to demand that these have, however, it has the disadvantage of inhibiting microbial by product. The solution for this problem is the use of membrane distillation, because this allows the integration of fermentation and concentration process, with benefits like, an operation continuously at low temperatures, and thus avoid killing microorganisms. It is proposed as a general objective: To develop and validate a mathematical model for mass transfer in vacuum membrane distillation process. In this process, it uses a membrane that acts as a barrier that separates two compartments, the food in liquid phase and the permeate in vapor phase, where it crosses the membrane due to a difference of partial pressures. The proposed mathematical model was validated using studies four case from the literature. The comparison of the proposed model with experimental data shows a satisfactory adjustment. Then a statistical analysis was performed with the help of the STATGRAPHICS tool, in order to establish the operating variables that had greater influence in the process of vacuum membrane distillation. This analysis allowed to establish the best conditions for the concentration of bioethanol and thus to propose a preliminary design of a module with membrane to separate all alcohol produced from sugar cane, in a 1 m° fermenter. The proposed model satisfactorily predicts the behavior of mass transfer in membrane distillation and also yields a concentration factor of 2.5 greater than the supply was concluded. > Degree Thesis. 4 Physical-Chemistry Engineerings Faculty. Chemical Engineering school. Director: Carlos Jesus Muvdi Nova. Codirector: Criséstomo Barajas Ferreira.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingenierías FisicoquímicasIngeniería QuímicaEscuela de Ingeniería QuímicaDestilación con membranas al vacíoModelo matemáticoTransferencia de masaBioetanolValidaciónmembranas.Vacuum membrane distillationMathematical modelMass transferBioethanolValidationmembranes.Planteamiento de un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso de concentración de etanol utilizando destilación con membranasExposition of a mathematical model for mass transfer in the process of ethanol concentration using distillation with membranes3.Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceORIGINALCarta de autorización.pdfapplication/pdf358757https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/4b27c8e6-bc79-4957-b4d2-ab3018b5e522/downloadac78b105acba365f13a8928771456cd9MD51Documento.pdfapplication/pdf2682919https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/085a4f60-2cfb-408e-a266-29da4566facb/downloadbff7c763cacb0734169ab3e0d672e362MD52Nota de proyecto.pdfapplication/pdf715563https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/8ce56e43-0f59-410b-92f2-b450bcb8985e/download3eb4aecfc22d36edb49742307b4a5028MD5320.500.14071/24200oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/242002024-03-03 13:13:33.478http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/open.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.co |