Ingeniería Civil Química

El presente proyecto tuvo como objetivo evaluar la factibilidad técnica-económica de una planta piloto demostrativa industrial de Nanofibras de celulosa (NFC), que cambia su superficie química a través de la acetilación que sustituye los grupos hidroxilos (OH-) por grupos acetilos (CH3CO-). Esta propuesta de modificación de superficie surge por parte de Ingenieros de la Unidad de Desarrollo Tecnológico (UDT), de la Universidad de Concepción debido a la limitada compatibilidad de las NFC en medios de carácter hidrofóbico, a consecuencia del gran número de grupos hidroxilos en su superficie que provoca su naturaleza altamente hidrofílica. Para demostrar la factibilidad técnica se desarrolló la Ingeniería conceptual y básica que comprende las etapas de molienda de las láminas de celulosa, refinación y acetilación de las NFC. En cuanto a la Ingeniería conceptual se determinaron las bases de diseño del proyecto, y definieron los equipos necesarios para cada etapa del proceso productivo que actualmente se encuentran en UDT. Además, se realizó el balance de materia y energía de cada etapa de la planta productiva. En base a estos balances, se determinaron las materias primas, las utilidades que requiere el proceso en cuanto a vapor saturado, agua de enfriamiento y los productos que se obtendrán de esta planta. La Ingeniería básica tuvo como objetivo diseñar el diagrama de tubería e instrumentación (P&ID), y en base a este se escogieron el tipo de material de las cañerías, válvulas, accesorios e instrumentación y control. Además, en esta sección se estudiaron las pérdidas de carga y calor que se producen en cañerías y equipos durante la operación del proceso. En base a los puntos anteriores, con el balance de materia y energía, las pérdidas de carga y calor y el P&ID se estimaron los costos de operación e inversión total para la implementación de la planta. Posteriormente, se evaluó la rentabilidad de la planta, mediante el flujo de caja para un período de 10 años, con una tasa interna de retorno del 15%, financiado por UDT. Se estimaron 3 parámetros económicos para determinar la factibilidad del proyecto: El valor actual neto (VAN), la tasa interna de retorno (TIR) y el periodo de recuperación de la inversión inicial (PRI). A partir, de estos parámetros se determinó el precio de venta mínimo que corresponde a $ 30.080 por kg de NFC acetiladas en base seca, con una TIR del 15% y el PRI al sexto año. Como conclusión se logró determinar que, a partir del desarrollo de la Ingeniería conceptual, Ingeniería básica y del análisis económico, el proyecto es técnicamente y económicamente factible de realizar, siendo una oportunidad para UDT o empresas que se interesen en expandirse y sobresalir entre sus competidores en el mercado introduciendo un producto nuevo

La utilización del CCA como producto para la preservación de la madera se ha puesto en duda en el último tiempo debido a los problemas ambientales y de salud que puede ocasionar al contener arsénico y cromo en su formulación. Por esto se ha incursionado en el área de biomateriales y nanopartículas para buscar alternativas que permitan una protección de la madera ante la acción del clima y organismos degradantes de la materia sin las complicaciones del CCA. El propósito de este informe es evaluar los costos y tiempos del escalamiento de un nuevo preservante para madera conteniendo biomateriales como quitosano y lignina más nanopartículas de cobre, boro y sílice. Junto con realizarse ensayo de termitas, caracterización microscópica y termogravimetría arrojando que el preservante desarrollado es efectivo ante las termitas, lográndose un tamaño de nanopartículas menor a los 100 nm mediante el método de micronización y presentando una mejor resistencia térmica de las probetas impregnadas con nanopartículas al ser sometidas al análisis termogravimétrico. Sin embargo el alto costo del preservante no lo hace competitivo ante el CCA debido al método de micronización que para obtener las nanopartículas ocupa una elevada cantidad de horas para lograr el tamaño de nanopartículas deseado. Al considerar lo que es costo, la mejor opción a comercializar es el preservante IID que tiene una mortalidad del 96.4% de las termitas a los 30 días y un costo de $5900/L con un tiempo de producción de 8 horas siendo considerablemente menor al resto de las formulaciones, siendo así el mejor competidor en contra del CCA.