Ingeniería Química · 2018
Evaluación del desempeño térmico de un material aislante elaborado a partir del raquis de palma proveniente de una industria extractora de aceite
En el presente trabajo de investigación se presentará una alternativa para las grandes cantidades de material resultante del proceso de extracción de aceite de palma provenientes de una empresa extractora de aceite en la región como respuesta a una responsabilidad ambiental y exigencias de calidad a los procesos. Para contribuir con la solución de la problemática presentada en la industria dando un valor agregado a un desecho industrial, se propone la elaboración de un material aislante a partir de este residuo orgánico, raquis de palma, y la evaluación del desempeño térmico de este. Este material aislante innovador pasó por un proceso de desfibrado, tratamientos químicos, lavados, mezclado con adhesivo, moldeado y secado. Posteriormente, se realizaron pruebas de conductividad térmica para evaluar su desempeño térmico. En la fase experimental se presenta el diseño y construcción de un equipo medidor de conductividad térmica basado en la norma ASTM C177. Con este equipo se pudo comprobar que un material elaborado a partir de la fibra de raquis con las condiciones de la muestra 3 y un espesor mínimo de 2,3 cm tendría una resistencia térmica superior a 0,25 m2·K/W y se podría utilizar como aislante térmico competente en el mercado colombiano. En el desarrollo del trabajo se podrá observar a detalle la manera como se tomaron, procesaron las muestras y los resultados obtenidos.
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Contenido
- PROBLEMA DE INVESTIGACIÓNp. 13
- 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 13
- 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMAp. 14
- 1.3 JUSTIFICACIÓNp. 15
- 1.4 OBJETIVOSp. 16
- MARCO REFERENCIALp. 17
- 2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOSp. 17
- 2.2 MARCO TEÓRICOp. 18
- Palma de Aceitep. 18
- Raquisp. 19
- Transferencia de calorp. 20
- Transferencia de calor por radiaciónp. 20
- Transferencia de calor por Convecciónp. 20
- Transferencia de calor por conducciónp. 20
- Conductividad Térmicap. 59
- Resistencia Térmicap. 22
- Transmitancia Térmicap. 23
- 2.2.10 Aislamiento Térmicop. 23
- 2.2.12 Potencia (física)p. 25
- 2.3 MARCO LEGALp. 26
- 2.4 MARCO CONCEPTUALp. 27
- DISEÑO METODOLÓGICOp. 30
- 3.1 EL TIPO DE INVESTIGACIÓNp. 30
- 3.2 DISEÑO ADOPTADOp. 30
- 3.3 ENFOQUE ADOPTADOp. 31
- 3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓNp. 31
- Fuentes primariasp. 31
- Fuentes secundariasp. 31
- 3.5 HIPOTESÍSp. 31
- Hipótesis nula (Ho)p. 31
- Hipótesis Alternativa (Ha)p. 31
- 3.6 VARIABLESp. 32
- Variables Independientesp. 32
- Variables Dependientesp. 32
- 3.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLESp. 32
- 3.8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓNp. 32
- PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOSp. 34
- 4.1 MATERIA PRIMAp. 34
- 4.2 EQUIPO DE MEDICIÓN DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICAp. 43
- Construcción del equipo medidor de conductividad térmicap. 43
- Operación del equipop. 44
- Validación del funcionamiento del equipop. 45
- 4.3 EXPERIMENTACIÓNp. 47
- CONCLUSIONESp. 61
- RECOMENDACIONESp. 62
- REFERENCIASp. 63
- ANEXOSp. 66
- Figura 1 Conductividad Térmica de un materialp. 21
- Figura 2 Resistencia Térmica de un materialp. 22
- Figura 3 Transmitancia Térmica de un materialp. 23
- Figura 4 Placa Caliente Con Guardap. 24
- Figura 5 Metodología de la fabricación del material aislantep. 33
- Figura 6 Ubicación de la toma de muestrasp. 34
- Figura 7 Planta procesadora de aceite de palmap. 34
- Figura 8 Pre-Tratamiento en agua a 60°Cp. 35
- Figura 9 Desfibradop. 35
- Figura 10 Pre-tratamiento alcalinop. 36
- Figura 11 Prueba de adhesivop. 37
- Figura 12 Moldeado de placas con PVA – propagación de espumap. 38
- Figura 13 Placa después de moldeadop. 39
- Figura 14 Determinación del porcentaje de humedad de las placasp. 39
- Figura 15 Disminución de porcentaje de humedad en hornop. 40
- Figura 16 Micrografía óptica de la fibra de raquis sin pre-tratamiento 400Xp. 41
- Figura 17 Micrografía óptica de fibra de raquis seca con PVA 400Xp. 41
- alcalino 400Xp. 42
- alcalino 400Xp. 42
- Figura 20 Equipo de medición de conductividad térmicap. 43
- Figura 21 Medición de voltaje con multímetrop. 45
- Figura 22 Ensayo de conductividad térmica - Placa 1.1p. 47
- Gráfica 1 Comportamiento de temperaturas – EPSp. 46
- Gráfica 2 Comportamiento de temperaturas – Placa 1.1p. 48
- Gráfica 3 Comportamiento de temperaturas – Placa 1.2p. 49
- Gráfica 4 Comportamiento de temperaturas – Placa 2.1p. 50
- Gráfica 5 Comportamiento de temperaturas – Placa 2.2p. 51
- Gráfica 6 Comportamiento de temperaturas – Placa 3.1p. 52
- Gráfica 7 Comportamiento de temperaturas – Placa 3.2p. 53
- Gráfica 8 Comportamiento de temperaturas – Placa 4.1p. 54
- Gráfica 9 Comportamiento de temperaturas – Placa 4.2p. 55
- Gráfica 10 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.1p. 56
- Gráfica 11 Comportamiento de temperatura - Placa No. 5.2p. 57
- Tabla 1 Composición química de la tusa en base secap. 19
- Tabla 2 Análisis próximo y elemental de tusa material híbrido en base secap. 19
- edificaciónp. 22
- Tabla 4 Pre-tratamiento en agua a 60°Cp. 35
- Tabla 5 Tratamiento alcalinop. 36
- Tabla 6 Prueba de adhesivop. 37
- Tabla 7 Análisis de humedad en las placasp. 40
- Tabla 8 Cálculo de potenciap. 44
- Tabla 9 Registro de temperaturap. 44
- Tabla 10 Registro de aislante auxiliarp. 44
- Tabla 11 Registro de resultados de la muestrap. 45
- Tabla 12 Resultados de ensayo Placa 1.1p. 49
- Tabla 13 Resultados de ensayo Placa 1.2p. 50
- Tabla 14 Resultados de ensayo Placa 2.1p. 51
- Tabla 15 Resultados de ensayo Placa 2.2p. 52
- Tabla 16 Resultados de ensayo Placa 3.1p. 53
- Tabla 17 Resultados de ensayo Placa 3.2p. 54
- Tabla 18 Resultados de ensayo Placa 4.1p. 55
- Tabla 19 Resultados de ensayo Placa 4.2p. 56
- Tabla 20 Resultados de ensayo Placa 5.1p. 57
- Tabla 21 Resultados de ensayo Placa 5.2p. 58
- Tabla 22 Conductividad promedio de las muestrasp. 58
- Tabla 23 Resistencia y transmitancia térmica de las placasp. 59
- Tabla 24 Espesor mínimo de placa para material aislantep. 60
- ANEXO A. Espesor de Placasp. 66
- ANEXO B. Medición de resistencia en el equipop. 66
- almacenamientop. 67
- ANEXO D. Datos de ensayo de conductividad térmica- EPSp. 67
- ANEXO E. Datos de ensayo- Muestra No. 1.1p. 68
- ANEXO F. Datos de ensayo – Muestra No. 1.2p. 69
- ANEXO G. Datos de ensayo - Muestra No. 2.1p. 71
- ANEXO H. Datos de ensayo - Muestra No. 2.2p. 73
- ANEXO I. Datos de ensayo - Muestra 3.1p. 74
- ANEXO J. Datos de ensayo - Muestra No. 3.2p. 76
- ANEXO K. Datos de ensayo - Muestra No. 4.1p. 78
- ANEXO L. Datos de ensayo - Muestra No. 4.2p. 79
- ANEXO M. Datos de ensayo - Muestra No. 5.5p. 81
- ANEXO N. Datos de ensayo - Muestra No. 5.2p. 82