Fabio Sierra

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Papers by Fabio Sierra

Evaluating the effect of temperature on biodiesel production from castor oil

Ingeniería e Investigación

Problems arising between biofuels and food as raw materials have led to investigating the use of ... more Problems arising between biofuels and food as raw materials have led to investigating the use of inedible raw materials for their production. This work was aimed at studying the effect of temperature on converting castor oil in biodiesel production. Oil transesterification with methanol was carried out using an alkaline catalyst (0.5% NaOH - water solution) for 1 hour using a 6:1 alcohol/oil molar ratio, at atmospheric pressure and taking temperature as a free variable. The temperature was evaluated at 68°F, 86°F, 104°F and 122°F. The reaction products were analysed by gas chromatography (CG-FID) for quantifying the fatty acid methyl esters (FAME) present. The results showed different dispersion depending on temperature, finding that 122°F resulted in less dispersion than the others. CG-FID analysis showed that most FAME content was reached at 122°F, such temperature giving the highest ricinoleic acid conversion rate. Gas chromatography also revealed that reaction time was adequate,...

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Gasification from waste organic materials

DOAJ: Directory of Open Access Journals - DOAJ, Sep 1, 2011

ha diseñado y construido un sistema para la gasificación de biomasa cuyo reactor es de lecho fijo... more ha diseñado y construido un sistema para la gasificación de biomasa cuyo reactor es de lecho fijo y flujo paralelo. El sistema consta del reactor donde se producen las reacciones necesarias para la obtención del gas de síntesis, un ciclón que se encarga de la recolección de material particulado, un intercambiador de calor donde se condensa la mayor parte de agua y

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Design and implementation of analog controllers for a solar tracker

At present, a reasonable use of energy represents a fundamental aspect. Therefore it is important... more At present, a reasonable use of energy represents a fundamental aspect. Therefore it is important to develop devices and equipment that facilitates the accomplishment of this goal. This paper shows the design and implementation of different drivers for a solar tracking system. This solar tracker is designed to take measurements of solar energy harvesting. In this paper we describe and explain various devices, namely an onoff controller, a proportional controller and a compensator, which has a pole-zero and gain that can be optimized using genetic algorithms and particle swarms.

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Bio-Inspired Rotor Design Characterization of a Horizontal Axis Wind Turbine

Energies, 2020

In this paper, the performance of a biomimetic wind rotor design inspired by Petrea Volubilis see... more In this paper, the performance of a biomimetic wind rotor design inspired by Petrea Volubilis seed is presented. Experimentation for this rotor is configured as a horizontal axis wind turbine (HAWT) and numerical analysis is done in order to obtain performance curves with the open-source computational fluid dynamics (CFD) software OpenFoam®. Numerical analysis and experimental results are compared for power Coefficient (Cp) and thrust coefficient (CT). The biomimetic rotor analysis is also compared with experimental results exposed by Castañeda et al. (2011), who were the first to develop those experimentations with this new rotor design. Computational fluid dynamics simulations were performed using an incompressible large Edyy simulation (LES) turbulence models with a localized sub-grid scale (SGS) dynamic one-equation eddy-viscosity. A dynamic mesh based on an arbitrary mesh interface (AMI) was used to simulate rotation and to evaluate flow around rotor blades in order to accurate...

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Caracterización físico-química de pellets producidos a partir de mezclas 50/50 carbón bituminoso/madera residual

Informador Técnico, 2015

Los biocombustibles, demandan procesos de caracterización y transformación confiables que asegure... more Los biocombustibles, demandan procesos de caracterización y transformación confiables que aseguren su adecuado proceso de fabricación para que los usuarios finales los utilicen sin riesgo alguno. Alrededor del 4,42% de los biocombustibles que se comercializan a nivel mundial se presentan como aglomerados o pellets. Teniendo en cuenta que Colombia es un país con altas reservas de carbón y que como país agrícola produce grandes cantidades de residuos orgánicos, se encontró que la mezcla de estos dos productos presenta beneficios desde el punto de vista energético y de combustión, facilitando su quema y disminuyendo emisiones tanto de material particulado como de gases con contenido de azufre. Se presentan los resultados de la caracterización según normas internacionales de pellets producidos en el Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Nacional de Colombia de mezclas 50/50 de carbón antracita y madera. La evaluación fisicoquímica se hizo aplicando parámetros de la norma ...

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Validación del modelo matemático “Función de densidad de probabilidad (pdf) de Weibull”, evaluando el recurso eólico en la zona del caribe colombiano: caso estudio

Prospectiva, 2015

Este articulo presenta el análisis de las mediciones de la velocidad del viento para una estación... more Este articulo presenta el análisis de las mediciones de la velocidad del viento para una estación meteorológica localizada en la ciudad de Barranquilla, zona norte de Colombia, por parte del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), en los años 2012 y 2013, utilizando medidas de tendencia central e histogramas de frecuencia relativa y absoluta, que permiten estimar las velocidades más frecuente en esta zona. A partir de las funciones de densidad de probabilidad de Weibull (PDF) calculadas a partir de los histogramas para los años 2012 y 2013, fue posible predecir el comportamiento de la velocidad del viento para el año 2014, incurriendo en pequeños errores estadísticos en la predicción, lo cual permitió obtener una caracterización del recurso eólico en el lugar más acertada, posibilitando el desarrollo de modelos para convertirla potencia del viento en energía eléctrica.

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Application of the Scourer or Luffa Cylindrica Under Natural, Rigid and Flexible Resin to Obtain a Natural Composite Material

In a changing world of new eco-materials, fibers as the scourer or luffa cylindrica appear in new... more In a changing world of new eco-materials, fibers as the scourer or luffa cylindrica appear in new presentations and mixing with other materials to develop better opportunities of use of natural fibers and its importance in the replacement of synthetic fibers. This work presents a research on the use of scourer fiber for composite materials, on the basis of the physical properties that generate conditions of mixing with three binders (matrix) natural: the Rosin, artificial hard: polyurethane resin and artificial flexible: flexible twin resin (epoxy) and finally a polyester resin to make a comparison with other major resins. After the curing, testing of compression and tension to the materials analyzed, obtaining three types of composite materials by the above mentioned binders and three proposed presentations of fiber (complete, tissue and ground). The test tube in tension with polyester resin presented a high rigidity and a percentage of deformation of 14 per cent, resulting in less...

Gasification from waste organic

Ingenieria e Investigación

RESUMEN En este artículo se describe tanto la operación del gasifi-cador de biomasa de lecho fijo... more RESUMEN En este artículo se describe tanto la operación del gasifi-cador de biomasa de lecho fijo, diseñado y construido por el Grupo de Investigación en Mecanismos de Desarrollo Limpio y Gestión Energética, como el equipo en sí y su sistema de medición. Las experimentaciones desarrolladas se han hecho con diversos desechos agroindustriales (biomasas como madera residual y cáscaras de coco, cacao y café), donde se toman mediciones de temperatu-ras a lo largo del lecho, su presión, el caudal de aire de entrada y el porcentaje de composición de monóxido y dióxido de carbono en el gas de síntesis producido en el proceso. El resultado de las experiencias ha sido la obten-ción de un gas combustible adecuado para ser introduci-do en un motor de combustión interna que posteriormente pueda generar energía eléctrica, ya que en varios puntos de la operación se ha obtenido mayor cantidad de monóxido de carbono que de dióxido de carbono. De la experimentación fue posible observar que un equipo ...

Biodiesel Production from Oil of Jatropha Curcas Seeds Using Heterogeneous Catalysts

The investigation is framed in the line of investigation: "Energy exploitation of natural re... more The investigation is framed in the line of investigation: "Energy exploitation of natural resources", making use of the Jatropha Curcas seeds as source of oil non edible to obtain biodiesel, because of its high content of oil (30 – 40%). The oil extraction is carried out, with propose further to do a catalytic test using two catalysts synthesized with Ba 2+ and Mg 2+ supported on oxide of zinc, of which its effectiveness was verified in the production of this biofuel, because of its chemical, physical and physiochemical properties. The biofuel production is carried out through transesterification reaction of the vegetable oil, by means of a heterogeneous catalytic reaction and later it proceeds to the characterization of the biodiesel obtained by gas chromatography and mass spectrometer detector.

Gasificación de materiales orgáni- Gasificación de materiales orgáni- Gasificación de materiales orgáni- Gasificación de materiales orgáni- cos residuales cos residuales cos residuales cos residuales Gasification from waste organic Gasification from waste organic Gasification from waste organic G...

Ingenieria e Investigación

EFICIENCIA ENERGETICA DE UNA PLANTA DE GASIFICACION DE LECHO FIJO CORRIENTE DESCENDENTE DE 12 kW ALIMENTADA CON MADERA RESIDUAL Y AIRE COMO AGENTE OXIDANTE

RESUMEN Más del 80% de la energía generada a nivel mundial proviene de fuentes fósiles como el Ca... more RESUMEN Más del 80% de la energía generada a nivel mundial proviene de fuentes fósiles como el Carbón, el petróleo o el Gas de Natural de 3 a 4 cm y de 4 a 6 cm, se analiza la composición de CO y CO2 del gas previo su introducción al sistema de generación y se calcula la eficiencia mediante la relación entre la energía total producida y la consumida. Los resultados indican un aumento en la composición de CO (15%) y una disminución en la de CO2 (10%) para cubos más pequeños, así como una eficiencia energética del 32%. Es posible el uso de residuos de madera para la generación de energía eléctrica estable siempre que el tamaño de partícula no sea superior a 4 cm, de lo contrario solo energía térmica puede ser producida. More than 80% of the energy generated in the world comes from fossil fuel sources such as Coal, Oil or Natural Gas, therefore important problems like high fuel prices, energy dependence of countries without these resources, ocean acidification, global warming due to hi...

Control de una planta de gasificación de biomasa mediante redes neuronales

Los sistemas de gasificación de Biomasa son una alternativa para emplear residuos agroindustriale... more Los sistemas de gasificación de Biomasa son una alternativa para emplear residuos agroindustriales y generar un combustible gaseoso; sin embargo, estos procesos no lineales se ven afectados por las características típicas del material y por la variación en las temperaturas al interior del equipo, por lo tanto se requieren sistemas de control para alcanzar estados estables en el tiempo. Este trabajo analiza el desempeño de un control mediante redes neuronales aplicado a un gasificador de lecho fijo corriente descendente cuando se emplean cascaras de coco o cuesco de palma. Los resultados indican que el uso del sistema de control en el equipo, alimentado con cascaras de coco, permite aumentar las temperaturas en el reactor de 600°C a 800°C en la zona de inyección, superando así el problema derivado de la baja transferencia de energía por conducción a través del sistema. Cuando se emplea el control en la gasificación de cuesco, la temperatura promedio se mantuvo constante en 790°C, el ...

Evaluación energética de un sistema de generación eléctrica de 400kWe operado en modo dual Diesel-GLP en Colombia

El constante aumento en los precios de los combustibles impulsó el desarrollo de sistemas energét... more El constante aumento en los precios de los combustibles impulsó el desarrollo de sistemas energéticos cada vez más eficientes y flexibles, los cuales permitan el uso de distintos tipos de combustibles, tales como el gas licuado de petróleo (GLP). El presente trabajo buscó analizar el comportamiento energético y ambiental que tiene una planta de generación de 400 kWe operada en modo diesel y dual diesel-GLP de pozo. La eficiencia energética total del sistema en el punto de máxima carga fue igual a 39,9 % en modo diesel y 35,1 % con una relación de sustitución del 28,5 % en modo dual. La adición de GLP resultó en una disminución del índice de emisiones de CO2 de 0,76 a 0,71 kgkWh-1. El adecuado comportamiento del sistema genera interesantes oportunidades para la disminución del impacto ambiental causado por los sistemas diesel, la diversificación de la canasta energética y la reducción de costos de generación eléctrica en pozos petroleros.

Oil Palm Empty Bunch fruits and coconut shells gasification using a lab-scale downdraft fixed bed gasifier at Universidad Nacional de Colombia

This work aims to compare the behavior of a lab scale downdraft fixed bed gasifier when Colombian... more This work aims to compare the behavior of a lab scale downdraft fixed bed gasifier when Colombian Oil Palm Empty bunch fruits (EBF) and Coconut Shells (CSh) are used; temperature profile throughout the reactor is analyzed, syngas CO and CO2 composition will be characterized and the incidence of biomass proximate and ultimate analysis will be considered. Coconut gasification reached higher temperatures (800 – 950°C) than Palm Oil (500¬600°C); nevertheless, energy transfer in the bed is better for EBP due to conductivity and porosity. CO2 and CO levels on syngas are higher for EBP (16% and 12%) in comparison with CSh (9% and 10%), EBP Heating value ¬20,04 MJ/kg – is 12% higher than CSh ¬18,70 MJ/kg. Both materials have an interesting potential for heating applications based on syngas utilization.

Producción de biodiésel usando aceites residuales de fritura y etanol por catálisis alcalina

Ingeniería solidaria, 2015

El presente trabajo presenta un estudio de los resultados del proyecto “Diseño del proceso de pro... more El presente trabajo presenta un estudio de los resultados del proyecto “Diseño del proceso de producción de biodiésel a partir de aceites de fritura de la Universidad Nacional de Colombia” realizado en el 2013. Comúnmente, los aceites vegetales refinados son los más utilizados para la producción de biodiésel, sin embargo, el empleo de los aceites de cocina usados de fritura (auf), permite un producto con calidad, rendimiento y beneficios ambientales. En este trabajo, se diseñó el proceso de producción de biodiésel a partir de los auf y etanol. Las condiciones óptimas encontradas en el proceso se establecieron mediante la determinación del rendimiento de ésteres etílicos analizados bajo la técnica de cromatografía de gases empleando como patrón interno la tricaprina. En el proceso de producción, se realiza una reacción de esterificación con catálisis homogénea ácida y una segunda reacción de transesterificación con catálisis homogénea básica. La producción de ésteres etílicos óptima ...

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Biodiesel Production from Waste Cooking Oil

Biodiesel - Feedstocks and Processing Technologies, 2011

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Optimization of biodiesel production process from soybean oil using the sodium potassium tartrate doped zirconia catalyst under Microwave Chemical Reactor

Bioresource Technology, 2013

A solid base catalyst was prepared by the sodium potassium tartrate doped zirconia and microwave ... more A solid base catalyst was prepared by the sodium potassium tartrate doped zirconia and microwave assisted transesterification of soybean oil was carried out for the production of biodiesel. It was found that the catalyst of 2.0(n(Na)/n(Zr)) and calcined at 600°C showed the optimum activity. The base strength of the catalysts was tested by the Hammett indicator method, and the results showed that the fatty acid methyl ester (FAME) yield was related to their total basicity. The catalyst was also characterized by FTIR, TGA, XRD and TEM. The experimental results showed that a 2.0:1 volume ratio of methanol to oil, 65°C reaction temperature, 30 min reaction time and 10 wt.% catalyst amount gave the highest the yield of biodiesel. Compared to conventional method, the reaction time of the way of microwave assisted transesterification was shorter. The catalyst had longer lifetime and maintained sustained activity after being used for four cycles.

Evaluación de la eficiencia energética de un horno rotatorio axial vertical para la producción de cerámica

Revista Tecnura, 2015

Colombia es un importante productor y exportador de carbón a nivel mundial. Múltiples sectores ut... more Colombia es un importante productor y exportador de carbón a nivel mundial. Múltiples sectores utilizan este recurso para la producción de energía térmica y eléctrica, entre los cuales se encuentra la industria cerámica, que en el 2011 tuvo un consumo de 118 590 toneladas. La mayor parte de las industrias de alfarería se encuentran en áreas rurales y utilizan hornos antiguos alimentados con carbón con baja eficiencia energética, generando efectos ambientales considerables a la población circundante. A pesar de la importancia de estas industrias para las pequeñas economías rurales, agencias nacionales gubernamentales han cerrado varias debido a la falta de desarrollo de sistemas más limpios. Este trabajo pretende analizar el comportamiento térmico de un horno rotatorio de eje vertical para la alfarería y su eficiencia energética variando el modo de operación. El horno operó durante siete horas y necesitó tres horas para alcanzar 800 °C en la cámara de sintetización o cocido. Las temp...

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