Sistema de monitoreo en tiempo real para determinar la concentración de fenol diluido en agua destilada

La presencia del fenol en las aguas de desecho industriales es un tema de gran importancia para las compañías de explotación y producción, debido a su alto nivel de toxicidad y sus altas afectaciones a nivel ambiental. Este trabajo de investigación propone un método analítico para la medición de la...

Full description

Autores:
Tuta Navajas, Gilmar Hernando
Gutiérrez Ávila, Katherin
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2016
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1603
Palabra clave:
Mechatronic Engineering
Oil industry
Gas
Research
Phenol
Mechatronics
Tyrosinase
Industrial wastewater
Monitoring
Ingeniería mecatrónica
Industria del petróleo
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Este trabajo de investigación propone un método analítico para la medición de la concentración de esta sustancia “in situ”, por medio de la aplicación de un sistema biotecnológico automatizado, el cual se basa en el principio de selectividad que ofrece la enzima fenolasa ante compuestos fenólicos.1. OBJETIVOS .............................................................................................. 21 1.1. Objetivo general .................................................................................. 21 1.2. Objetivos específicos .......................................................................... 21 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ........................ 22 3. MARCO TEÓRICO .................................................................................... 26 3.1. Industria del Gas & petróleo ............................................................... 26 3.1.1. Proceso general para la extracción de petróleo ........................... 26 3.1.2. Contaminación del agua por parte de la industria del gas & petróleo. .................................................................................................... 31 3.1.3. Proceso de producción. ................................................................ 31 3.2. Contaminación de las fuentes hídricas ............................................... 33 3.2.1. Aguas de producción .................................................................... 33 3.2.2. Contaminación de las aguas de producción por parte del fenol ... 36 3.2.3. Características del Fenol .............................................................. 37 3.3. Tecnologías de identificación .............................................................. 38 3.3.1. Sensores electroquímicos ............................................................ 38 3.3.2. Biosensores ................................................................................. 40 3.4. Protocolos de comunicación inalámbrica ............................................ 44 3.5. Diseño de experimentos (DOE) .......................................................... 46 3.5.1. El experimento ............................................................................. 47 3.5.2. Diseño .......................................................................................... 47 3.5.3. Análisis ......................................................................................... 48 4. METODOLOGÍA ........................................................................................ 49 5. TECNOLOGÍAS DESARROLLADAS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE FENOL. ..................................................................... 51 5.1.1. Métodos analíticos tradicionales ......................................................... 51 5.1.2. Métodos analíticos recientes .............................................................. 56 6. DISEÑO DE EXPERIMENTOS APLICADO. ............................................. 59 7. ANÁLISIS Y DESARROLLO BIOTECNOLÓGICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL ELEMENTO DE RECONOCIMIENTO PARA EL ANALITO. ........................................................................................................ 66 7.1.1. Análisis de microorganismos .............................................................. 66 7.1.1.1. Adquisición de microorganismos .............................................. 66 7.1.1.2. Siembra de microorganismos ................................................... 68 7.1.1.3. Adaptación de los microorganismos ......................................... 71 7.1.1.4. Microencapsulamiento .............................................................. 72 7.1.2. Análisis de tejido orgánico .................................................................. 75 7.1.3. Desarrollo microorganismos ............................................................... 75 7.1.4. Desarrollo tejido orgánico ................................................................... 88 8. DISEÑO MECATRÓNICO DEL SISTEMA DE MONITOREO PARA LA MEDICIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE FENOL. ..................................... 106 8.1. Diseño asistido por computador del sistema para monitoreo de la concentración de fenol diluido en agua. ..................................................... 106 8.1.1. Diseño conceptual ...................................................................... 106 8.1.1.2. Selección del sistema de medición ......................................... 108 8.1.1.3. Propuestas de diseño ............................................................. 109 8.1.2. Diseño mecánico .............................................................................. 115 8.2. Simulación del sistema para la determinación de la concentración de fenol 119 8.2.1. Simulación de flujo del sistema ......................................................... 119 8.2.2. Diseño y simulación des sistema eléctrico ........................................ 127 8.2.2.1. Selección de componentes ..................................................... 129 8.2.2.2. Circuito eléctrico ..................................................................... 133 8.3. Desarrollo de una interfaz para monitorear la concentración del fenol en el agua desde un PC. ............................................................................ 147 9. RESULTADOS ........................................................................................ 149 9.1. SISTEMA DE MONITOREO DE CONCENTACIÓN DE FENOL EN EL AGUA. ........................................................................................................ 149 10. PRUEBAS Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DEL MÉTODO PARA DETERMINAR LA CONCENTRACIÓN DE FENOL EN EL AGUA ................ 152 10.1. Pruebas y validación ......................................................................... 152 10.1.1.Pruebas ........................................................................................... 152 10.1.2.Validación ........................................................................................ 153 11. COSTOS DEL SISTEMA ......................................................................... 155 CONCLUSIONES .......................................................................................... 156 TRABAJO FUTURO ...................................................................................... 158 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 159PregradoThe presence of phenol in industrial wastewater is an issue of great relevance for exploration and production companies, due to their high level of toxicity and environmental impacts. This work proposes an analytical method for measuring the concentration of this substance "in situ", by applying an automated biotechnological system, which is based on the principle of selectivity offered by phenolase enzyme in presence of phenolic compounds.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaSistema de monitoreo en tiempo real para determinar la concentración de fenol diluido en agua destiladaReal-time monitoring system to determine the concentration of dilute phenol in distilled waterIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronic EngineeringOil industryGasResearchPhenolMechatronicsTyrosinaseIndustrial wastewaterMonitoringIngeniería mecatrónicaIndustria del petróleoGasInvestigacionesFenolMecatrónicaFenolasaAguas de desecho industrialesMonitoreoTuta Navajas, Gilmar Hernando, Gutiérrez Ávila, Katherin (2016). Sistema de monitoreo en tiempo real para determinar la concentración de fenol diluido en agua destilada. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB[1]U. Ecopetrol, «Descripción de desafíos de innovación abierta,» Bucaramanga, 2015.[2]A. d. U. G. M. AUGMDOMUS, «Desarrollo de un biosensor amperométrico de tirosinasa para la determinación de contenido fenólico total en aguas superficiales,» AUGMDOMUS: Especial de aguas, vol. 5, p. 13, 2013.[3]T. H. University, The chemistry of phenol, Z. RAPPOPORT, Ed., Jerusalem: John Wiley & Sons, 2003.[4]Agency for toxic Substances and Disease Registry, Toxicological profile for phenol, Atlanta, Georgia, 2008[5]Propiedad de la Secretaría General de la Alcaldía Mayor de Bogotá, «Decreto 3930 de 2010,» Bogotá, 2010.[6]Ministerio de ambiente y desarrollo, «Resolucion N°. 0631,» 17 de marzo del 2015, Colombia, 2015.[7]Agencia nacional de hidrocarburos , «La cadena del sector hidrocarburos,» [En línea]. 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