Memorias v Seminario Colombiano de Electroquimica

LIBRO DE RESMENES

V Seminario Colombiano de Electroqumica. 20 y 21 septiembre de 2012. Medelln, Colombia.

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CONTENIDO

Presentacin 3

Programacin 6

Conferencias plenarias 7

Resmenes 8

Electroanaltica 8

Corrosin 10

Electroqumica ambiental 16

Electroqumica en conversin y almacenamiento de energa 22

Electroqumica en materiales 28

Ingeniera Electroqumica 34

Presentacin


3

V SEMINARIO COLOMBIANO DE ELECTROQUMICA

SEPTIEMBRE 20 Y 21, AUDITORIO PRINCIPAL SIU

La Sede de Investigacin Universitaria, SIU y el Centro de Investigacin, Innovacin y Desarrollo de

Materiales, CIDEMAT de la Universidad de Antioquia realizarn el prximo 20 y 21 de septiembre el

V Seminario Colombiano de Electroqumica.

El Seminario propiciar el encuentro entre expertos, investigadores, profesores, estudiantes y personal

tcnico de empresas que trabajan en las diferentes reas de aplicacin de la electroqumica, para que

compartan sus experiencias y fortalezcan la produccin de la comunidad electroqumica colombiana.

La electroqumica ha sido definida clsicamente como la ciencia que trata los cambios qumicos

producidos por la corriente elctrica y la produccin de electricidad mediante la energa proveniente de

reacciones qumicas. Industrialmente los cambios qumicos y fsicos producidos por el uso de la

corriente elctrica han sido los ms utilizados para la produccin de bienes y servicios, en procesos

como la electro-obtencin y refinacin de metales, obtencin de recubrimientos decorativos y de

proteccin anticorrosiva, tratamiento de aguas residuales, entre otros. No obstante, en las ltimas dos

dcadas, debido a las exigencias ambientales y al alto costo y demanda de los recursos energticos no

renovables como los hidrocarburos, se ha venido prestando cada vez ms atencin a los procesos de

generacin de energa elctrica por fuentes alternativas y la manera de almacenarla para dispositivos

fijos y mviles, impulsando el desarrollo de bateras y celdas de combustibles.

El Seminario Colombiano de Electroqumica invita a todos los estudiantes de pregrado y posgrado a

compartir con la comunidad el resultado de sus tesis y trabajos de investigacin y de esta manera

promuevan el avance de la ciencia y la tecnologa de la electroqumica y estimulen el desarrollo de

nuevos productos y servicios a partir de la aplicacin de la tecnologa electroqumica.

ORGANIZA

Universidad de Antioquia

Sede de Investigacin Universitaria, SIU

La Sede de Investigacin Universitaria, SIU es uno de los centros de investigacin cientfica ms

importantes de Colombia y Latinoamrica, aqu se desarrolla una intensa actividad de investigacin

bsica y aplicada, de formacin de cientficos y de extensin productiva y solidaria. Se realizan

proyectos que generan conocimiento de impacto cientfico y social, contribuyendo a mejorar la calidad

de vida y las condiciones socio-econmicas y ambientales de la regin y del pas.

Centro de Investigacin, Innovacin y Desarrollo de Materiales, CIDEMAT

El Centro de Investigacin, Innovacin y Desarrollo de Materiales CIDEMAT, nace de la unin entre el Grupo Corrosin y Proteccin, el Grupo Materiales Electroactivos y el Grupo Ciencia e Ingeniera de

Materiales Compuestos, como una unidad cientfica tecnolgica que busca la interaccin del sector

acadmico y empresarial, apoyada por las polticas estatales, para adelantar estudios en el rea de la

ciencia e ingeniera de materiales con pertinencia regional y nacional de manera eficiente y con alta

calidad, que permitan solucionar problemas, transferir tecnologa e impartir formacin cientfico tcnica.

Presentacin


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APOYA

CECOLTEC

Una compaa lder en soporte y comercializacin de equipos de anlisis, en laboratorio y en lnea de

procesos y a su vez proveedora de soluciones a los problemas existentes en diversas empresas e

instituciones, no solo en el mercado colombiano sino en diversos pases como Costa Rica, Panam,

Ecuador y Per; adems de convertirse en un punto de referencia por su trabajo con nuevas tecnologas

y sus aplicaciones e implementacin a nivel industrial por medio de la representacin de las ms

prestigiosas marcas internacionales.

Metrohm Autolab B. V.

Una empresa que ha marcado la pauta en la instrumentacin de la investigacin electroqumica durante

ms de dos dcadas. Con su experiencia y conocimiento en electroqumica y su red de distribuidores en

todo el mundo se dedica a servir a la comunidad de investigacin mediante el suministro de modernos

instrumentos de software y accesorios asequibles.

Medelln Convention & Visitors Bureau

Fundacin privada sin nimo de lucro dedicada a posicionar la ciudad y la regin como destino de clase

superior para ferias, congresos y convenciones, mediante la ejecucin de una funcin de mercadeo

dirigida a los pblicos nacionales e internacionales y a los proveedores de servicios tursticos. El

Bureau contribuye a la integracin del sector, al desarrollo econmico y al cumplimiento de los planes

tursticos de la ciudad y el departamento.

HI-TECH Automatizacin S.A

Empresa especializada en brindar equipos de automatizacin industrial, electroquimica, robtica a

industrias y a entidades educativas, con alto rendimiento, gran desempeo y extremado bajo costo.

Nuestra empresa fue creada en 1992, con una filosofa que ha perdurado a travs de los aos: Ofrecer

productos y servicios innovadores. Slo ofrecemos productos en los que creemos y hemos verificado su

podero tecnolgico. En Colombia, nuestro pas de origen, nos hemos consolidado como una empresa

que siempre intenta ir a la vanguardia tecnolgica, con foco en clientes de Educacin e Industria.

Presentacin


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COMIT ORGANIZADOR

Jorge Andrs Caldern (Presidente, Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Paula Montoya (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Julieth Carolina Cano (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Sandra Arias (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Franky Esteban Bedoya (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Adriana Valencia (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

Julin Lenis (Universidad de Antioquia, CIDEMAT)

COMIT CIENTFICO

Enrique Vera (Universidad Pedaggica Y Tecnolgica De Colombia)

Henry Reyes (Universidad del Quindo)

Ricardo Torres (Universidad de Antioquia)

Luz Marina Ocampo (Universidad Nacional de Colombia)

ngel Melndez (Universidad Industrial de Santander)

Edison Gil (Universidad EAFIT)

Hugo Estupian Duran (Universidad Nacional de Colombia Sede Medelln)

Paula Montoya (Universidad de Antioquia)

Jorge Andrs Caldern (Universidad de Antioquia)

Programacin


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PROGRAMACIN

Hora Jueves 20 de septiembre Viernes 21 de septiembre 07:30

Registro

08:00

Apertura Conferencia Plenaria: Los reactores electroqumicos: una opcin viable para el tratamiento de

efluentes industriales. Ph. D. Ignacio Gonzlez

08:30

Conferencia Plenaria: Bateras de ion litio: proyecto de investigacin y desarrollo de prototipos

en Argentina. Ph. D. Jorge Enrique Thomas

09:00 Remocin de microorganismos presentes en muclago de caf mediante electrocoagulacin

Katherin Castro-Ros

09:30 Implementacin metodolgica e instrumental de la tcnica electroqumica EPR para evaluar la susceptibilidad del acero inoxidable 347 frente a la

corrosin intergranular Nstor muoz

Evaluacin de la electrodisolucin de cobalto en medio cido de sulfatos Julieth Carolina Cano Franco

10:00 Coffee-break Coffee-break

10:30 Extraccin de plata de minerales refractarios: qu ocasiona la escasa

reactividad de las sulfosales de plata en soluciones de cianuro? Angel M. Melndez

La idea de la Microscopa Electroqumica de Barrido (Scanning Electrochemical Microscopy, SECM)

Ing. Carlos Salazar

11:00 AGNES (Absence of Gradients and Nerstian Equilibrium Stripping): una tcnica electroanaltica para determinar la concentracin libre de iones

metlicos. Diana Chito

Diseo y caracterizacin de un reactor electroqumico para la recuperacin de Ga, In y Sb de la aleacin resultante de pelculas

crecidas epitaxialmente Luis Adrin Echeverri Holgun

11:30

Desarrollos de geles conductores a base de quitosano Beatriz Padilla

Evolucin de las propiedades electroqumicas de recubrimientos orgnicos durante un ciclo de 12 horas de exposicin en cmara

UV/Condensacin (ASTM D4587) Franky Esteban Bedoya

12:00

Almuerzo Libre / Instalacin de Posters Almuerzo Libre 12:30

13:00

13:30 Miniconferencia: Formacin y caracterizacin fotoelectroqumica de nanotubos de dixido

de titanio. Ph. D. Ignacio Gonzlez

Miniconferencia: LiFePO4 soportado en fibras de carbono: sntesis caracterizacin y

aplicacin en ctodos de bateras de ion litio. Ph. D. Jorge Enrique Thomas

14:00 Potencial electrognico de bacterias anaerbicas presentes en lodos de aguas residuales usadas como inculo en una celda de combustible

microbiana Felipe Vejarano-Lpez

Anlisis hidrodinmico de una celda de combustible microbiana para la generacin de energa elctrica a partir de aguas residuales

Sebastin Gonzlez

14:30 Comportamiento Hidrodinmico de un Reactor Electroqumico Tipo Filtro

Prensa Henry Reyes Pineda

Influencia de la frecuencia y el ciclo de trabajo en la electroformacin de nquel con corrientes pulsadas

Juan Camilo Gaviria

15:00 Efecto de la velocidad en la erosin-corrosin de un recubrimiento

multicapas de CrN/Cr depositado por arco catdico Johanna Andrea Alegria Ortega

Usos, aplicaciones e interpretaciones de las tcnicas electroqumicas en la evaluacin de inhibidores de corrosin para la industria petrolera

downhole Juan Pablo Vega

15:30 Coffee-break Coffee-break

16:00 Determinacin de coeficientes de difusin de agua en recubrimientos

orgnicos bajo procesos de difusin no-Fick por medio de EIS Franky Esteban Bedoya

Aerogeles de carbn activados qumicamente y funcionalizados con grupos N y O para su uso como electrodos de supercondensadores

Zulamita Zapata-Benabithe

16:30 Evaluacin de la influencia de parmetros de sntesis de membranas de polipirroles en el proceso de remocin de Pb

+2 en disolucin acuosa

mediante EQCM Maria H. Duran

Remocin del colorante ndigo carmn mediante electrooxidacin con electrodo de Ti/IrO2-SnO2 dopado con Sb2O5: efecto de parmetros de

operacin Ricardo E. Palma Goyes

17:00 Tratamiento de aguas residuales por proceso de electrocoagulacin

Laura Ros

Clausura 17:30

Sesin posters

Corrosin Electroqumica

ambiental Electroqumica en

materiales Electroanaltica

Electroqumica en conversin y

almacenamiento de energa

Ingeniera electroqumica

Conferencias plenarias


7

CONFERENCISTAS

Ignacio Gonzlez, Ph. D. Mxico

Conferencia plenaria: Los reactores electroqumicos: una opcin viable para el tratamiento de

efluentes industriales.

Miniconferencia: Formacin y caracterizacin fotoelectroqumica de nanotubos de dixido de titanio.

Profesor titular de la Universidad Autnoma Metropolitana-Iztapalapa. Divisin de Ciencias Bsicas e Ingeniera. Departamento de Qumica. rea de Electroqumica.

Licenciado en Qumica de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitln. UNAM, Mxico, D.F. 1980.

Maestra en estudios de profundidad en Qumica Analtica. Universidad Pierre et Marie Curie, Pars, Francia 1981. Doctorado en Qumica Analtica (Electroqumica). Universidad Pierre et Marie Curie, Pars Francia. 1983.

Jorge Enrique Thomas, Ph. D. Argentina

Conferencia plenaria: Bateras de ion litio: proyecto de investigacin y desarrollo de prototipos en

Argentina.

Miniconferencia: lifepo4 soportado en fibras de carbono: sntesis caracterizacin y aplicacin en

ctodos de bateras de ion litio.

Ingeniero Qumico, Universidad Nacional de Misiones, 2006.

Doctorado en Ingeniera. Universidad Nacional de La Plata, 2011.

TOPICOS DE RESMENES

Electroanaltica

Corrosin

Electroqumica Ambiental

Electroqumica en conversin y almancenamiento de energa

Electroqumica en materiales

Ingeniera Electroqumica

Electroanaltica


8

AGNES (Absence of Gradients and Nerstian Equilibrium Stripping):

una tcnica electroanaltica para determinar la concentracin libre de

iones metlicos.

Diana Chito*, Josep Galcern, Encarnaci Companys, Jaume Puy

Departamento de Qumica, Universitat de Lleida, Lleida, Espaa.

* [email protected]

Resumen

Los metales pesados continan siendo objeto de estudio debido a su toxicidad y a las mltiples fuentes

de exposicin a las que estn sometidos diversos organismos en el ambiente. Algunos de ellos son

esenciales a niveles traza en la nutricin humana y animal, y favorecen el desarrollo de las plantas, pero

un exceso de metal, o la presencia de metales no esenciales dentro de las clulas pueden producir

efectos txicos. Dos modelos tericos: FIAM (Free Ion Activity Model) o BLM (Biotic Ligand Model)

atribuyen la actividad txica o nutricional de un elemento en particular, a la concentracin libre del in

metlico (ms que a su concentracin total). Este hecho ha incrementado el inters por el desarrollo de

tcnicas analticas que permita estimar la concentracin libre del metal en una amplia variedad de

muestras medioambientales y permitan desarrollar un estudio de especiacin ms riguroso.

En este sentido, el grupo de electroqumica de la Universitat de Lleida dise la nueva tcnica AGNES.

Es una tcnica electroanaltica que consiste en dos etapas: i) etapa de deposicin o preconcentracin y

ii) etapa de redisolucin o stripping, donde se lleva a cabo la cuantificacin. La novedad de la tcnica

radica en el equilibrio Nernstiano que se alcanza en la primera etapa. Para la determinacin de metales

como el Zn, del cual comercialmente no se dispone de un electrodo selectivo de iones, AGNES es una

excelente alternativa de aplicacin. AGNES se ha probado con distintos electrodos de trabajo como:

gota de mercurio, microelectrodos y Screen Printed Electrodes (SPE). Metales como Zn, Cd y Pb se

han determinado con xito en muestras sintticas y naturales (tales como aguas de mar y ro, suelos y

vino). Recientemente, la tcnica se ha implementado para seguir la cintica de disolucin de

nanopartculas de Zn.

Palabras claves: AGNES, metal libre, especiacin.

Electroanaltica


9

La idea de la Microscopa Electroqumica de Barrido (Scanning

Electrochemical Microscopy, SECM)

Resumen

La microscopa de barrido electroqumico (SECM) pertenece a la familia de exploracin microscopas

de sonda (SPM). El objetivo de estas tcnicas analticas es medir y visualizar propiedades de

superficies. Para lograrlo, un microelectrodo escanea una superficie, mientras que las interacciones

entre este microelectrodo y la superficie se registran. Dependiendo de la naturaleza del microelectrodo,

una amplia variedad de interacciones y propiedades de superficie se puede medir. La tcnica de

exploracin de la sonda probablemente la ms famosa es la microscopa de efecto tnel (STM), otro

miembro ampliamente utilizado de la familia de SPM es la microscopa de fuerza atmica (AFM),

sondeando las interacciones entre la fuerza de punta y la muestra y, finalmente, morfologa de la

superficie de imagen. La resolucin de las tcnicas SPM est limitado por el tamao de el final del

microelectrodo y puede alcanzar un nivel atmico en algunas de estas tcnicas. Para poder registrar las

interacciones entre el microelectrodo y la superficie de la muestra, la punta tiene que estar dentro del

rgimen de campo cercano. El rango del campo cercano en el espacio o volumen (si se mide en medios

lquidos) depende de la tcnica, ya que est determinado por el tipo de interaccin medido.

Este innovador mtodo de trabajo, sus posibles alcances y actuales usos se explicarn en esta charla.

Conferencista:

Ing. Carlos Salazar

Realiz estudios de Ingeniera Electrnica y Matemtica Pura en la Pontificia Universidad Javeriana en

la ciudad de Bogot (Colombia), egresado de la facultad en el ao de 1.994.

Labor en Ecopetrol S.A. donde form parte del Departamento de Ingeniera y Comunicaciones, donde

adquiri experiencia en la solucin de problemas y utilizacin de tcnicas de Anlisis en Laboratorio y

Control en Lnea de Procesos de la Refinera de Barrancabermeja.

Co-fundador y actual Gerente General del CENTRO COLOMBIANO DE TECNOLOGIA-

CECOLTEC LTDA. consultores y proveedores de equipos de Caracterizacin de Sistemas Particulados

Complejos desde diferentes tcnicas: Mtodos Electroqumicos, Fisisorcin, Quimisorcin, Anlisis

Trmicos, Espectroscopa, Reologa, Dispersin y Difraccin de Rayo Lser, que desde 1.997 se

desempea como Representante Exclusivo de las firma Metrohm Autolab (www.metrohm-

autolab.com) y Sensolytics GmbH (www.sensolytics.com), entre otras. Especialista de producto para

las tecnologas que actualmente poseen dichas firmas dentro de su portafolio, asesor y consultor para

mejoramiento de procesos dentro de esquemas de desarrollo de productos y anlisis de control de

calidad de los mismos.

Corrosin


10

Efecto de la velocidad en la erosin-corrosin de un recubrimiento

multicapas de CrN/Cr depositado por arco catdico

J. Alegra Ortega

a,*, L.M. Ocampo Carmona

a, E. Forlerer

b.

a Grupo de Ciencia y Tecnologa de Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Medelln,

Colombia.

b Laboratorio de Recubrimientos y Tribologa, rea de materiales, Comisin Nacional de Energa

Atmica, Ciudad Autnoma de Buenos Aires, Argentina.

* [email protected]

Resumen

El efecto de la corrosin por flujo y la erosin-corrosin (EC) sobre algunos componentes de las

industrias minera y petroqumica ha sido reconocido por acelerar el proceso de degradacin de los

materiales. El efecto convectivo y difusivo generado por diferentes factores como la velocidad y ngulo

de impacto, porcentaje, forma y tamao de material partculado, as como la reactividad de las especies

qumicas disueltas en el liquido conducente, generan junto a otros factores, un deterioro sinrgico del

material que supera la suma de la erosin y la corrosin pura sobre el mismo. La prdida asociada a EC

es influenciada por tantas variables que numerosos autores se han propuesto el estudio de los efectos de

stas sobre los materiales. En general, el uso de los aceros inoxidables e inhibidores de corrosin

permiten la disminucin de la prdida de masa asociada al efecto de la corrosin pura, permitiendo que

la erosin sea el componente de prdida principal, aunque al aumentar la velocidad y la turbulencia,

disminuye su capacidad protectora. Como alternativa, los recubrimientos cermicos han sido utilizados

debido a su elevada dureza que cual protege la superficie del impacto y a su inercia qumica que

protege de la corrosin.

Este trabajo presenta la evaluacin de los mecanismos y contribuciones en la prdida de masa por EC y

corrosin con flujo sobre un acero 440C tratado trmicamente, desnudo y con un recubrimiento

multicapas de CrN/Cr depositado por arco catdico. El recubrimiento fue seleccionado por su carcter

protector y porque la interfaz entre multicapas han sido relacionadas con mayor resistencia debido a

que actan como barreras de difusin y por descontinuar defectos microestructurales.

La evaluacin se realiza mediante la ejecucin de ensayos de desgaste usando un jet que impacta a 90

la muestra a 4 y 8 m/s con una solucin de 3.5% NaCl libre y con 10% p/p de partculas de SiO2 de

AFS 50-70. Las prdidas de masa fueron calculadas mediante las curvas de polarizacin

potenciodinmica a temperatura ambiente.

Se verifica que el recubrimiento bajo la accin del efecto sinrgico presenta una resistencia al desgaste

superior debido a la formacin de productos protectores que bajo la accin mecnica del flujo y del

impacto de partculas siguen protegiendo la superficie. El recubrimiento generado por arco catdico sin

tratamiento dplex se presenta como una alternativa econmica y efectiva para incrementar la

resistencia a la EC.

Palabras claves: Erosin-corrosin, recubrimientos multicapas, Nitruro de cromo, curvas

potenciodinmicas, prdida de masa.

Corrosin


11

Electrodisolucin de hierro en cido ntrico

Margarita Cardona Pabn a*, Cristian Taguado Sandoval

a, Dayana Donneys Victoria

a,

Nilson Marriaga Cabralesa

aEscuela de Ingeniera Qumica, Facultad de Ingeniera- Universidad del Valle, Cali, Colombia.

* [email protected]

Resumen

Las tcnicas electroqumicas de polarizacin potenciosttica, espectroscopia de impedancia EIS y

cronoamperometra, se aplicaron para evaluar el efecto de la temperatura y el sobrepotencial en la

electrodisolucin de hierro en soluciones de cido ntrico de concentracin: 0.01, 0.03 y 0.05N. Las

pruebas electroqumicas se realizaron con un Potenciostato/Galvanostato Gamry serie G75 en una

celda de tres electrodos diseada para estudios analticos, con un electrodo circular de acero al carbn

de 0,785cm2 como electrodo de trabajo, un contra-electrodo de acero al carbn y un electrodo de

referencia Ag/AgCl. Las pruebas se llevaron a cabo al potencial de corrosin (Ecorr), un sobrepotencial

(-210mV vs. Ag/AgCl) y tres temperaturas: 25C, 40C y 60C +/- 5.

Las curvas de polarizacin potenciosttica mostraron la zona de disolucin activa y de pasivacin del

nodo para las concentraciones del cido establecidas, mientras los espectros de impedancia realizados

a Ecorr y -210mV vs. Ag/AgCl, permitieron determinar que el proceso se favorece a concentraciones y

temperaturas mayores a 0,03N y 40C respectivamente.

Posteriormente se realizaron pruebas de cronoamperometra a -210mV (vs. Ag/AgCl) durante 1 hora, a

concentraciones de 0.03, 0.04 y 0.05N y 40C para estudiar la sostenibilidad de la operacin en el

tiempo, en celda de tres electrodos. A la densidad de corriente encontrada en los ensayos de

cronoamperometra, se estudi la sostenibilidad en celda de dos electrodos utilizando una fuente Extech

Instruments 382280. La concentracin de hierro total electrodisuelto a estas condiciones, fue

determinado mediante el mtodo colorimtrico con orto-fenantrolina; as, se alcanzaron

concentraciones de 22ppm de hierro total sin evidenciar la pasivacin del nodo.

Palabras claves: electrodisolucin, polarizacin potenciosttica, espectroscopia de impedancia,

cronoamperometra.

Corrosin


12

Evaluacin de la electrodisolucin de cobalto en medio cido de sulfatos

Julieth Carolina Cano Franco

a*, Jorge Caldern

a

aCentro de investigacin, innovacin y desarrollo de materiales - CIDEMAT, Universidad de

Antioquia, Medelln, Colombia.

* [email protected]

Resumen

La cintica de disolucin del cobalto puro en solucin cida de sulfatos se investig mediante las

tcnicas de polarizacin potenciosttica e impedancia electroqumica, empleando un electrodo de disco

rotatorio en una celda de tres electrodos. El electrodo de cobalto puro se sumergi en soluciones de

Na2SO4 en concentraciones de 0,1M; 0,5M y 1,0M y valores de pH de 2, 3, 4, 5 y 6,5 (ajustados por la

adicin de H2SO4). Los efectos hidrodinmicos en el proceso de electrodisolucin del metal fueron

estudiados por la variacin de la velocidad de rotacin (225, 400, 900, 1600 rpm) del electrodo de disco

rotatorio. Se realizaron medidas de la interfaz electrodo-electrolito durante la disolucin andica del

cobalto.

Las curvas de polarizacin obtenidas son consistentes con la literatura dado que stas presentan una

forma caracterstica de disolucin activa del metal sin presentarse pasivacin en las condiciones

evaluadas. Adems, no hay cambios de las curvas con respecto a la variacin de la velocidad de

rotacin lo cual indica que no hay efecto de la hidrodinmica en el mecanismo de disolucin del metal,

confirmado mediante impedancia electroqumica. Al presentarse un aumento en la concentracin de

sulfatos y en altos valores de pH se promueve la electrodisolucin del metal. De esta forma, en bajos

sobrepotenciales andicos y bajos valores de pH, la corriente es mayor que la obtenida en altos pHs. Al

sobrepasar los 200mV de sobrepotencial se invierte dicho comportamiento y se muestra una mayor

corriente para valores altos de pH. Estos resultados indican que la disolucin del metal se da a travs de

diferentes rutas que dependen del pH y del sobrepotencial.

Mediante las medidas de pH en la interface electrodo-solucin se confirma que no hay reacciones de

hidrlisis en la superficie del cobalto durante la disolucin andica del metal. La caracterizacin de la

superficie del cobalto mediante Raman, SEM y EDS presenta corrosin generalizada considerando la

formacin de xido de cobalto CoO en bajas y altas polarizaciones.

Los diagramas de impedancia electroqumica realizados a diferentes sobrepotenciales corroboran los

diferentes caminos de disolucin del cobalto segn las condiciones del sistema. Dichos diagramas se

constituyen por dos arcos capacitivos a altas frecuencias y dos arcos inductivos en bajas frecuencias

que se acoplan y desacoplan dependiendo del potencial andico aplicado, indicando la existencia de

diferentes especies intermediarias que se forman durante la disolucin del metal.

Palabras claves: Cobalto, electro-disolucin, polarizacin andica, impedancia electroqumica.

Corrosin


13

Implementacion metodologica e instrumental de la tcnica

electroquimica EPR para evaluar la susceptibilidad del acero inoxidable 347 frente a la corrosin intergranular.

Nstor Muoz, Orlando Fernndez, Yaneth Pineda, Enrique Vera

Universidad pedaggica y Tecnolgica de Colombia UPTC Instituto para la Investigacin e Innovacin en Ciencia y Tecnologa de Materiales INCITEMA

Tunja - Colombia.

* [email protected]

Resumen

En la industria qumica los aceros inoxidables del tipo 347, son utilizados en piezas que van a ser

puestas en servicio a temperaturas entre 450 y 900 C como calderas, intercambiadores de calor y

piezas fabricadas mediante soldadura. En este intervalo de temperaturas se produce sensibilizacin,

donde dichos aceros sufren corrosin intergranular, precipitndose carburos de cromo en los lmites de

grano. Las tcnicas metalogrficas in-situ no son del todo eficientes en determinar el grado de

sensibilizacin del acero. Este trabajo muestra la implementacin de la tcnica electroqumica EPR

(reactivacin electroqumica potenciodinamica) para evaluar el comportamiento corrosivo de un acero

inoxidable y su susceptibilidad frente al ataque intergranular. Se ha desarrollado un equipo y mtodo

electroqumico para detectar el grado de sensibilizacin, donde el resultado es producto de la relacin

entre las intensidades mximas alcanzadas en los procesos de reactivacin y activacin y sus resultados

se han evaluado en probetas de acero 347 con diferentes contenidos de Niobio, mostrando para este

ltimo elemento su capacidad para disminuir la sensibilizacin del acero.

Palabras claves: Electroqumica, Alta temperatura, instrumentacin electroqumica.

Corrosin


14

Usos, aplicaciones e interpretaciones de las tcnicas electroqumicas en la

evaluacin de inhibidores de corrosin para la industria petrolera

downhole.

Juan Pablo Vega, Yaneth Pineda , Enrique Vera.

Universidad pedaggica y Tecnolgica de Colombia - UPTC, Instituto para la Investigacin e

Innovacin en Ciencia y Tecnologa de Materiales - INCITEMA, Tunja, Colombia.

* [email protected]

Resumen

Los inhibidores de corrosin son compuestos qumicos utilizados para proteger superficies metlicas,

se utilizan generalmente para disminuir daos en tuberas y elementos de fondo de pozo en la industria

petrolera. Reducen la corrosin generado una pelcula de barrera protectora sobre la superficie del

metal, su molcula tiene dos secciones de diferentes propiedades; un extremo es un grupo polar, la

cadena misma es no polar y soluble en hidrocarburo.Los inhibidores pueden poseer diferentes

propiedades en funcin de variables como la dosificacin, la temperatura, la fisicoqumica del

ambiente, la presin de gases o la dinmica del fluido entre otros. El proceso de seleccin de

inhibidores se rige por la norma ASTM G-170 Standard Guide for Evaluating and Qualifying Oilfield and Refinery Corrosion Inhibitors in the Laboratory. La norma ASTM G-170 establece diversos procedimientos de evaluacin, entre ellos la gravimetra y la electroqumica. La gravimetra es un

proceso de evaluacin ms lento y consiste en exponer un material de propiedades similares al que se

desea proteger, en un ambiente de prueba determinado, la velocidad de corrosin es funcin del tiempo

de exposicin y la prdida de peso. La evaluacin gravimtrica puede ocasionar inconvenientes debido

a que los materiales pueden requerir un tiempo considerable para obtener prdidas significativas en el

peso. El procedimiento de evaluacin mediante tcnicas electroqumicas, consiste en seleccionar

condiciones de presin y temperatura que sean representativas de las condiciones reales de servicio.

Posteriormente se seleccionan el material de prueba y el fluido, idealmente stos elementos deben ser

similares a los presentes en el pozo o en la tubera de transporte. Se realiza una prueba preliminar de

control, en la cual no se utiliza inhibidor de corrosin, posteriormente se realizan diversas

dosificaciones en el fluido de prueba. El producto y la dosificacin con la menor velocidad de

corrosin son seleccionados para realizar pruebas preliminares en campo, de sta forma se determina si

el inhibidor en las condiciones sugeridas posee un desempeo adecuado para ser utilizado en los

procesos reales. El objetivo final de obtener una adecuada seleccin de inhibidor de corrosin es

someterlo a prueba en las condiciones ms cercanas posibles a las de utilizacin en los campos

petroleros. Las tcnicas electroqumicas permiten determinar eficientemente el comportamiento del

material; adems si se desarrollan pruebas en reactores con ambientes de altas presiones y

temperaturas, es posible evaluar rpidamente un alto nmero de productos y dosificaciones en

condiciones muy cercanas a las reales de servicio.

Palabras claves: Electroqumica, Inhibidor de corrosin, Pozos petroleros.

Corrosin


15

Evaluacin electroqumica en recubrimientos bioactivos obtenidos por

aspersin y sintetizados mediante la tcnica sol-gel.

Juliana Rendn Vera a*, Claudia Garca

b, Alejandro Toro

c

a Programa de Maestra en Ingeniera Materiales y Procesos. Universidad Nacional de Colombia sede Medelln.

b Universidad Nacional de Colombia sede Medelln. Grupo de Cermicos y Vtreos (C y V).

c Ph.D. Universidad Nacional de Colombia sede Medelln. Grupo de Tribologa y Superficies (GTS).

* [email protected]

Resumen

Por medio de la tcnica sol gel se obtuvieron recubrimientos vtreos bioactivados con partculas

cermicas de wollastonita. La suspensin obtenida se deposit sobre acero inoxidable AISI 316L

mediante aspersin neumtica. Como precursores de slice en el sol se utilizaron Tetraetilortosilicalto

(TEOS) y Metiltrietoxisilano (MTES) obteniendo un sol de carcter hbrido. Como fase bioactiva, se

utilizaron partculas de Wollastonita dispersas en el sol de slice. Los recubrimientos se evaluaron

electroqumicamente a diferentes tiempos de inmersin en un fluido fisiolgico simulado (SBF) por

medio de curvas de polarizacin potenciodinmicas. Se evalu la integridad y homogeneidad de los

recubrimientos por microscopa electrnica de barrido y por ltimo se caracteriz el recubrimiento por

medio de pruebas de rayado e indentacin para determinar el comportamiento adherente del

recubrimiento. Se obtuvieron recubrimientos libres de grietas, porosos y rugosos; con un espesor

pr

recubrimiento. Segn los resultados de los ensayos electroqumicos obtenidos, la proteccin frente a la

corrosin de los recubrimientos aumenta a medida que transcurre el tiempo de inmersin. Los

recubrimientos demostraron ser poco cohesivos y ocurri delaminacin con una carga de 10 kgf al

indentar con una punta Vickers. La carga crtica encontrada en las pruebas de esclerometra fue 229 g.

Palabras Clave: Recubrimientos bioactivos, sol gel, wollastonita, aspersin neumtica, adherencia,

bioactividad, resistencia a la corrosin.

Electroqumica ambiental


16

Efecto del mercurio (II) en la oxidacin fotoelectrocataltica de

soluciones de cianuro con luz visible

L. Floren Ardila Alvarado*, Silvia Natalia Fuentes Torres, Julio Elas Pedraza Rosas*,

Angel M. Melndez**

Grupo de Investigaciones en Minerales, Biohidrometalurgia y Ambiente (GIMBA), Universidad

Industrial de Santander (UIS), Sede Guatiguar, km 2, El Refugio, Piedecuesta. Santander, Colombia.

* [email protected], **[email protected]

Resumen

Se prepararon por el mtodo de dip coating nodos fotoactivos bajo luz visible, recubriendo lminas de

acero inoxidable austentico AISI 304 con un sol de dixido de titanio dopado con nitrgeno, TiO2-xNx,

[1]. La actividad fotoqumica de los nodos fue evaluada en soluciones de KCN 0.02 M y KCN

0.02 M + HgCl2 1mM, con mediciones de potencial a circuito abierto (con encendido y apagado

alternado de la luz), usando una lmpara de mercurio de 150 W. Con el fin de seleccionar el potencial

para realizar la oxidacin de mercurio, se elaboraron curvas voltamperomtricas de corriente

muestreada. La presencia de mercurio (II) disminuye la corriente del proceso de oxidacin, indicando

que slo el cianuro libre es oxidado. Adems, a los potenciales donde se registra la corriente lmite

ocurre de manera paralela la oxidacin del medio electroltico. Por lo tanto, el potencial al cual se

realizaron los experimentos de macroelectrlisis fue ligeramente menor al potencial en el cual ocurre la

evolucin del medio y que corresponde a 1.04 V vs SCE. Simultnea a la oxidacin de cianuro se

removi mercurio utilizando un electrodo de acero inoxidable AISI 304 y una celda de dos electrodos

con los compartimientos andico y catdico separados por un puente salino. La reduccin

electroqumica de mercurio es presentado en otro trabajo de ste mismo seminario de electroqumica.

Palabras claves: Fotoelectroqumica, dixido de titanio dopado con nitrgeno, medio ambiente.

Referencias

[1] E.L. Castellanos-Leal, E.M. Crdoba, A.M. Melndez, El efecto del grosor de pelculas particuladas

de TiO2-xNx en la degradacin fotocataltica y electrofotocataltica de naranja de metilo bajo luz visible.

Memorias en extenso del XXVII Congreso de la Sociedad Mexicana de Electroqumica y 5th Meeting

of the Mexican Section of the Electrochemcial Society (ECS), p. 1-12 (2012).



17

Estudio comparativo de la reduccin de mercurio (II) sobre acero

inoxidable y grafito

Jacobo Andrs Bustamante, Julio Elas Pedraza Rosas*, Angel M. Melndez**


Industrial de Santander (UIS), Sede Guatiguar, km 2, El Refugio, Piedecuesta. Santander, Colombia.


Resumen

Colombia es el principal emisor per cpita de mercurio a nivel mundial, debido principalmente a los

residuos generados por la minera aurfera artesanal y en pequea escala, la cual utiliza los mtodos de

amalgamacin y cianuracin [1]. Por lo tanto, se realiza un estudio electroqumico sobre la reduccin

de cianocomplejos de mercurio (II), con el propsito de encontrar un material de electrodo conveniente

para la remocin mercurio en soluciones acuosas. La electrodeposicin de mercurio se lleva a cabo en

dos materiales de electrodo que no forman amalgama con el mercurio: grafito y acero inoxidable. Se

determinaron los sobrepotenciales y los potenciales termodinmicos condicionales con medidas de

potencial a circuito y voltamperometra cclica. Estos resultados se comparan con los potenciales

condicionales calculados con la Ecuacin de Nernst y las constantes de equilibrio de los ciancomplejos.

El proceso de reduccin de mercurio (II) en cianuro ocurre paralelo con la evolucin del medio.

Palabras claves: Electrodeposicin, voltamperometra, remocin de mercurio, minera aurfera.

Referencias

[1] S. Siegel, Threat of Mercury Poisoning Rises with Gold Mining Boom [en lnea]. En: Yale environment 360 (enero 2011, New Haven), Yale School of Forestry & Environmental Studies. <

http://e360.yale.edu/feature/threat_of_mercury_poisoning_rises_with_gold_mining_boom/2354//>

[Consulta: agosto de 2012].



18

Evaluacin de la influencia de parmetros de sntesis de membranas de

polipirroles en el proceso de remocin de Pb+2

en disolucin acuosa mediante EQCM (microbalanza electroqumica de cristal de cuarzo)

Maria H. Duran

a*, Maria T. Cortes

a.

aDepartamento de Qumica, Universidad de los Andes, Bogot D.C, Colombia.

* [email protected]

Resumen

Dentro de las potenciales aplicaciones de los polmeros conductores se encuentran las membranas

intercambiadoras de iones, las cuales pueden ser usadas en la purificacin de aguas contaminadas con

metales pesados. El intercambio puede ser predominantemente aninico, catinico, pueden llegar a

darse los dos de forma significativa, en esto influye decisivamente la naturaleza del polmero y de la

solucin de intercambio. En general, es de gran inters profundizar en el mecanismo por el cual se da

el intercambio inico y encontrar metodologas qumicas que permitan optimizar el proceso deseado.

En este trabajo se evalu la influencia que pueden tener algunas variables de sntesis electroqumica en

la morfologa y capacidad intercambiadora de cationes Pb+2

en disoluciones acuosas. Las variables

elegidas para el estudio fueron aquellas sobre cuya influencia ya hay indicios y se hizo la investigacin

con base en su naturaleza qumica principalmente. Las variables fueron: el monmero (Py: Pirrol y

PBA: Acido 4-(3-Pirrolil) butrico), el anin dopante (SL-: Lauril sulfato y R4S:

Resorcintetrasulfonato) y la tcnica de electropolimerizacin (Pulsos de potencial y galvanosttica).

Las membranas obtenidas se caracterizaron mediante ciclovoltametra, microbalanza electroqumica de

cristal de cuarzo (EQCM), microscopia de fuerza atmica (AFM) y microscopa electrnica de barrido

(SEM-EDS). Durante las sntesis se observ un crecimiento lineal del polmero hasta un espesor

aproximado de 1 micra, donde las membranas obtenidas por pulsos de potencial crecen ms rpido que

las obtenidas galvanostaticamente. Las membranas obtenidas presentaron morfologas heterogneas y

rugosas. Se encontr que el dopaje con resorcintetrasulfonato (R4S) facilita el intercambio catinico de

Pb+2

, aumenta la electroactividad y genera membranas con morfologas menos rugosas, con ndulos

ms pequeos. Esto se debe posiblemente a que el R4S es un dopante ms grande con capacidad

acomplejante, que da a la membrana mayor afinidad al secuestro de cationes que el lauril sulfato, que

permite obtener membranas de intercambio aninico principalmente. Las membranas obtenidas a

partir de Acido 4-(3-Pirrolil) butrico (PBA) mostraron mayor electroactividad que las membranas de

polipirrol (PPy), pero la captura de cationes Pb+2

no fue cuantificable en las condiciones evaluadas.

Finalmente la membrana que permite la captura de cationes Pb+2

en disoluciones acuosas es la

membrana sintetizada a partir de Py dopada con R4S.

Palabras claves: Membrana intercambiador de iones, Polipirrol, Resorcintetrasulfonato de sodio,

Microbalanza de cristal de cuarzo, Microscopia de Fuerza Atmica, Microscopia Electrnica de

Barrido.



19

Remocin de microorganismos presentes en muclago de caf mediante

electrocoagulacin

Katherin Castro-Ros a*, Luis Felipe Orozco

b y Gonzalo Taborda Ocampo

b

a Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Caldas, Manizales, Colombia

b Departamento de Qumica, Universidad de Caldas, Manizales, Colombia

* [email protected]

Resumen

El muclago y la pulpa de caf, son subproductos semilquidos involucrados en la generacin de aguas

residuales con alta concentracin de materia orgnica y diversas especies de microorganismos,

afectando negativamente la eficiencia de los tratamientos tradicionales que requieren hasta cinco meses

para la descontaminacin total de este tipo de aguas. Esto demanda la evaluacin de diferentes tcnicas

de tratamiento, que mejoren la eficiencia de los procesos tradicionales.

Se utiliz un diseo experimental factorial para evaluar los efectos e interacciones del tiempo de

tratamiento e intensidad de corriente en la variable de respuesta remocin de microorganismos,

aplicando electrocoagulacin con electrodos Fe-Al. La electrocoagulacin propici una remocin

mxima de 99.93% para bacterias coliformes y 99.92% para mohos y levaduras, en un tiempo de

tratamiento de 50 min, intensidad de corriente 3.0A, a pH natural; sin embargo a esta intensidad de

corriente el consumo energtico fue superior a los 25 kWh/m3. El anlisis estadstico present un efecto

significativo del tiempo de tratamiento y la intensidad de corriente (p



20

Remocin del colorante ndigo carmn mediante electrooxidacin con

electrodo de Ti/IrO2-SnO2 dopado con Sb2O5 : efecto de parmetros de

operacin

Ricardo E. Palma Goyes

a*, Juliana Macas Uribe

a, Ricardo A. Torres P.

a, Ignacio Gonzlez

b

a Grupo de Investigacin en Remediacin Ambiental y Biocatlisis, Instituto de qumica, Universidad

de Antioquia, Medelln, Colombia. b Departamento de Qumica. rea de Electroqumica. Universidad Autnoma Metropolitana Iztapalapa.

Mxico

* [email protected]

Resumen

La creciente demanda de la sociedad para la remediacin de aguas contaminadas de diversos orgenes,

materializada en regulaciones cada vez ms estrictas, ha impulsado en la ltima dcada, al desarrollo de

nuevas tecnologas de purificacin. Las aguas contaminadas por la actividad humana pueden, en

general, ser procesadas por plantas de tratamiento biolgico, por adsorcin en carbn activado u otros

adsorbentes, o por tratamientos qumicos convencionales (oxidacin trmica, cloracin, ozonizacin,

permanganato de potasio, etc.). Sin embargo, en algunos casos estos procedimientos resultan

inadecuados para alcanzar el grado de pureza requerido por ley o por la necesidad de un tratamiento

posterior. En los ltimos aos la oxidacin electroqumica de contaminantes orgnicos ha surgido

como una alternativa ambientalmente benigna, capaz de mineralizar completamente la materia orgnica

txica y no biodegradable presente en soluciones acuosas [1]. Factores importantes para la aplicacin

de la oxidacin electroqumica son el tipo de material de electrodo y las condiciones de electrolisis.

Alta estabilidad, alta actividad y bajo costo del electrodo son factores deseables [2]. En este estudio la

oxidacin del colorante de uso textil ndigo carmn, sobre electrodos Ti/IrO2SnO2 dopado con Sb2O5,

fue realizada con el fin de evaluar su degradacin por va electroqumica. La eleccin del mejor

electrolito soporte y el efecto de diferentes parmetros de operacin (concentracin de colorante, pH,

densidad de corriente y concentracin de electrolito) fueron evaluados. De manera interesante se

observ que los parmetros evaluados juegan un papel fundamental en la remocin del contaminante,

influenciando fuertemente tanto el camino como la eficiencia de la degradacin. La eficiencia en la

remocin del contaminante fue evaluada en trminos de la demanda qumica de oxgeno (DQO), el

carbono orgnico total (COT) y la disminucin del color. Los resultados muestran una disminucin

rpida y considerable de la materia orgnica, lo cual ubica a la electroqumica como una tecnologa

promisoria para la remediacin de aguas residuales de la industria textil.

Palabras claves: Tratamiento de aguas, Industria textil, Electro oxidacin, ndigo Carmn, IrO2-SnO2.



21

Tratamiento de aguas residuales por proceso de electrocuagulacion

Laura Ros

a*, Willer A. Prez

**

Facultad de ciencias bsicas y tecnologas. Universidad del Quindo, Armenia, Colombia.

*[email protected]; **[email protected]

El Departamento del Quindo sobre la rivera del Rio Quindo en el sector curtidor de la Mara que se

encuentran ubicadas en el Km 1 va ArmeniaCalarc 26 curtiembres que tienen una capacidad de procesar 50.000 pieles/mes. Estos sectores curtidores son generadores de altos niveles de

contaminantes de toda ndole como son material orgnico e inorgnico, con base en estas

consideraciones se desarroll el presente trabajo.

Se plante como proceso complementario al tratamiento biolgico la tcnica de electrocoagulacin

como alternativa de descontaminacin en la cual se utilizaron electrodos de Al a diferentes voltajes

midiendo por absorcin atmica la presencia o no de algunos metales despus del tratamiento, adems,

se realizaron algunos anlisis en las aguas tratadas para observar los cambios fsicos-qumicos en el

medio. Los anlisis realizados fueron: Turbiedad, pH, DQO, DBO, Slidos suspendidos, TOC,

Absorcin atmica.

Palabras claves: Electrocoagulacin, Rio Quindo, Curtiembres, Contaminacin, Electrodos de Al.

Bibliografa

Chen, G, (2004), Electrochemical technologies en wastewater treatment. Sep. Purif tech: 38,11-41.

Comninellis, ch, chen, G. (2010); electrochemistry for the environment. Spring, new york, N.Y. Can, O.T, buyramoglo, M, Kobya, M(2003). Decolorization of reactive dye solutions by

electrocoagulation using aluminium electrodes. Idn. Eng chen Res: 42, 3391-3396.

Electroqumica en conversin y almacenamiento de energa


22

Anlisis hidrodinmico de una celda de combustible microbiana para la

generacin de energa elctrica a partir de aguas residuales

Sebastin Gonzlez a*, Carlos Snchez

a, Julio lvarez

a

aEscuela de Qumica y Petrleos, Universidad Nacional, Medelln, Colombia.

* [email protected]

Resumen

Las celdas de combustible microbianas son dispositivos en los cuales la energa qumica contenida en

las sustancias orgnicas se transforma en energa elctrica mediante reacciones catalizadas por

microrganismos. Estos, deben estar unidos a un soporte conductor, formando una biopelcula sobre

este, para que los electrones producto de su metabolismo sean entregados a este y posteriormente viajen

a travs de un circuito elctrico externo hacia el ctodo. Las variables como la temperatura, pH,

concentracin y geometra de la celda afectan la generacin de energa en estos dispositivos, por lo que

muchas de las investigaciones que se han realizado en torno a estas, utilizando diferentes cepas, ya sean

puras o consorcios. Sin embargo, el efecto del espesor de la biopelcula que se forma sobre el soporte

conductor, no ha sido estudiado. Se cree que dicho espesor afecta la cantidad de electrones que

efectivamente son entregados al soporte conductor, teniendo entonces implicaciones directas sobre la

cantidad de energa elctrica que puede obtenerse. Por lo anterior, se realizo un estudio sobre el control

de dicho espesor mediante la hidrodinmica de la celda con el fin de poder establecer una relacin entre

el grosor de la biopelcula y la energa que se obtiene. Para la seleccin de la celda de combustible

microbiana se realizo una simulacin de dinmica de fluidos computacional (CFD) de un diseo muy

recurrido en la literatura, al cual se le modifico su geometra. A partir de las lneas de flujo obtenidas en

dichas simulaciones, se procedi a seleccionar una celda cuyas medidas tuvieran un comportamiento

aceptable y tambin ofreciera estabilidad fsica para su construccin a escala de laboratorio. Esta celda

se diseo con el fin de estudiar la generacin de energa elctrica con un hongo estudiando

previamente, el cual demostr una capacidad para degradar el colorante negro Remazol, el cual tiene

un carcter recalcitrante y a la vez generar energa elctrica. El estudio de la celda de combustible

microbiana se realiz con un medio de extracto de malta, extracto de levadura, glucosa y colorante

negro Remazol, en una celda de compuesta por un nodo de tela de grafito, con un electrodo de

Ag/AgCl como electrodo de referencia y ctodo de aire como contra electrodo. La celda se oper en

modo continuo, con diferentes velocidades de entrada. La celda inoculada con microrganismos se

comparo con un blanco sin microrganismo.

Palabras claves: Celda de Combustible Microbiana, Aguas Residuales, Ecuaciones de Navier-Stokes,

Velocidad, Nmero de Reynolds, Microrganismos, biopelcula.



23

Diseo, construccin y puesta en operacin de una celda de combustible

microbiana utilizando materiales de bajo costo

Camilo Andrs Lasso Silvaa*

, Lina Mara Olaya Ortiza**

aEscuela de Ingeniera Qumica, Universidad del Valle, Cali, Colombia.


Resumen

Debido a la excesiva demanda energtica, los problemas ambientales actuales asociados al consumo de

combustibles fsiles tradicionales (petrleo, carbn y gas natural) y la disminucin irreversible de

estos; es preciso ahondar en la bsqueda de otras fuentes que se presenten como alternativas y

conlleven a una disminucin del impacto ambiental derivado del consumo energtico a travs de estos

mtodos.

Dentro de este marco se encuentran las celdas de combustible, mecanismos capaces de aprovechar la

energa qumica contenida en ciertos compuestos, transformndola en energa elctrica aprovechable.

En este grupo se encuentran las microbial fuel cells (MFC) o celdas de combustible microbianas, las

cuales realizan esta transformacin, mediante reacciones catalizadas por enzimas presentes en ciertos

microorganismos bacterianos.

El objetivo de este trabajo es: disear, construir y poner en operacin una MFC utilizando electrodos de

grafito y una cmara de plstico. Estos materiales y el diseo, permitieron la implementacin y

operacin de un sistema a un costo muy inferior a los anteriormente utilizados en el grupo de

investigacin ELECTROQUMICA APLICADA Y SUPERFICIES de la UNIVERSIDAD DEL

VALLE. La electricidad en la celda fue generada usando agua proveniente de un acufero natural

presente en el espacio fsico de la universidad, con actividad electrognica presente e identificada en

trabajos anteriores.

La evaluacin del desempeo y caracterizacin del diseo de la celda, se realiz mediante curvas de

potencial de celda versus corriente elctrica, junto a mediciones de demanda qumica de oxgeno en

diferentes periodos de operacin. Posteriormente se compararon los costos y resultados con los de la

literatura y diseos anteriores pertenecientes al grupo de investigacin ELECTROQUMICA

APLICADA Y SUPERFICIES.

Palabras claves: Seminario, Colombia, Electroqumica, Celda de combustible microbiana



24

Evaluacin de la operacin de una celda de combustible microbiana con

lodos de aguas residuales de la industria azucarera

Cano Silviaa*, Vejarano Felipe

a, Bravo Enrique

a, Lizcano-Valbuena William H.

b

aDepartamento de Biologa, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

bDepartamento de Qumica, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

* [email protected]

Resumen

Este trabajo tuvo por objetivo construir una celda de combustible microbiana (MFC) con inculo de

lodos de aguas residuales de la industria azucarera a partir de caa de azcar, evaluar el desempeo

electroqumico mediante curvas de polarizacin y caracterizar molecularmente la comunidad bacteriana

establecida en el nodo. Se construy una celda tipo H, con nodo bacteriano y un ctodo convencional

con una carga de 0,073 mgPtcm-2

. Como electrolito se utiliz una membrana de Nafion

117. En la

cmara andica se utiliz un inculo de lodos de aguas residuales de la industria azucarera. La celda

estuvo en operacin 146 das con agua residual sinttica (ARS) para la adaptacin de la biopelcula y

30 das adicionales con agua residual real (ARR) de la misma industria; se registr un OCV mximo de

935 mV, una densidad de potencia mxima de 1,149 0,333 W cm-2

con ARS y de 1,007 0,277 W

cm-2

con ARR. Los anlisis del agua del nodo mostraron una disminucin del 73% en la DQO y del

72% en el NPOC, 34% y 30% ms que con el tratamiento convencional usado como referencia. La

caracterizacin del nodo por imgenes de electrn secundario mostr la formacin de la biopelcula

sobre el electrodo con predominancia de bacilos. Por ltimo, en la caracterizacin molecular realizada,

se obtuvieron dos clones del gen ARNr 16S con identidad entre 98-99%; el clon F1 con la secuencia

completa de Trichococcus collinsii y T. pasteurii; adems de dos secuencias parciales de Nostocoida

limicola y Bacillus sp. El clon A2 con dos secuencias completas de Dechloromonas sp. y

Ferribacterium limneticum y con la secuencia parcial de Azonexus sp. Se estn realizando estudios ms

detallados con relacin al mejoramiento de la eficiencia del sistema y la disminucin de costos de

operacin de la celda.

Palabras claves: Celda de combustible microbiana, biopelcula andica, aguas residuales y lodos,

industria azucarera, energa limpia.



25

Membranas compuestas de Nafion, quitosano y alginato para celdas de

combustible.

Diego Haeusler

a*, William H. Lizcano-Valbuena

b

aEscuela de Ingeniera Qumica Universidad del Valle, Cali, Colombia.

bDepartamento de Qumica Universidad del Valle, Cali, Colombia.

*[email protected]

Resumen

Actualmente la crisis en el sector energtico motiva el continuo desarrollo en los sistemas

convencionales y alternativos (elico, nuclear, mareomotriz, geotrmico, solar y electroqumico) de

generacin de energa. Las celdas de combustible poseen como ventajas una alta eficiencia y menor

impacto ambiental adems de operar de forma silenciosa. Cuando estas celdas utilizan alcoholes

especficamente metanol o etanol como combustible y membranas de Nafion

como electrolito, se

presenta cruce de combustible desde el nodo hacia el ctodo, lo cual, disminuye la eficiencia del

sistema. Como soluciones se han ensayado las siguientes alternativas: i) modificaciones en la

membrana electroltica, ii) inclusin de partculas cermicas como barrera fsica al paso de alcoholes,

iii) desarrollo de membranas alcalinas y iv) uso de materiales activos para la reduccin de oxgeno e

inertes al alcohol. En el presente trabajo se plante el uso de membranas compuestas cuyo componente

principal es el Nafion

con polmeros biodegradables como el Alginato de Sodio (AS) y el Quitosano

(Q) para reducir el impacto del sistema al terminar su ciclo de vida til. Las membranas obtenidas

fueron sometidas a los anlisis de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR),

Anlisis Termogravimtrico (TGA), y Calorimetra Diferencial de Barrido (DSC). Los resultados

preliminares en ambiente controlado confirman la preparacin de membranas compuestas de los tres

polmeros en composiciones en peso para el quitosano, Alginato y Nafion

de 1:1:1, 2:2:1 y 1:1:2. La

membrana ms estable trmicamente fue aquella con mayor contenido de Nafion

mostrando una

prdida mnima de masa hasta temperaturas de 200 C, probablemente debida a variaciones en la

estructura del material finalmente obtenido. En el momento esta siendo realizada la determinacin de

los espesores de las membranas obtenidas por imgenes de electrn secundario y tambin la evaluacin

de estos materiales como electrolitos para miniceldas de combustible alimentadas con etanol.

Palabras claves: Nafion

, Alginato de Sodio, Quitosano, Celdas de Combustible de alcoholes.



26

Operacin de una MFC con lodos del lago de la Universidad del Valle

Alejandra Fernndeza*, Enrique Bravo

b, William H. Lizcano-Valbuena

a

aDepartamento de Qumica, Universidad del Valle, A. A. 25360, Cali, Colombia.

bDepartamente de Biologa, Universidad del Valle, A. A. 25360, Cali, Colombia.

* [email protected]

Resumen

El incremento de la demanda mundial de energa, el consumo de fuentes no renovables de energa y la

necesidad de un planeta ms limpio, ha impulsado el uso de energas renovables. Las celdas de

combustible microbianas (MFC) son una fuente de energa renovable en la que se usan aguas residuales

o lodos con altos niveles de materia orgnica para generar energa elctrica; la oxidacin bacteriana de

la materia orgnica tiene la doble ventaja de producir electricidad y mejorar la calidad de las aguas o

lodos. En este trabajo se llev a cabo la construccin y evaluacin de una MFC sedimentaria, de una

cmara en condiciones que pueden considerarse anaerbicas, usando materiales de bajo presupuesto. Se

estudi la respuesta del sistema a travs del tiempo durante 34 das mediante curvas de potencial de

celda vs densidad de corriente, utilizando posiblemente un consorcio bacteriano mixto natural, de

composicin desconocida, proveniente del lago del campus de la Universidad del Valle, con un pH de

7,60 - 7,96 y sin renovacin del combustible microbiano. El desempeo de esta MFC dio como

densidad de potencia mxima 0,018 W/cm2 en el da 19 de operacin. Adicionalmente se obtuvieron

imgenes de electrn secundario donde inicialmente no se visualiz con claridad una bioplicula

bacteriana sobre el electrodo. Los lodos presentaron una importante particularidad para futuros

estudios, dado que la MFC se mantuvo en funcionamiento sin renovacin del combustible microbiano

lo que indic que estos lodos adems de presentar actividad electrognica parecen poseer una

importante concentracin de especies de microrganismos electrognicos con un metabolismo capaz de

liberar electrones hacia el exterior celular.

Palabras claves: Celda de combustible microbiana, microrganismos electrognicos, lodos lacustres.



27

Potencial electrognico de bacterias anaerbicas presentes en lodos de

aguas residuales usadas como inculo en una celda de combustible

microbiana

Felipe Vejarano-Lpeza*, Silvia Cano-Isaza

a, William H. Lizcano-Valbuena

b, Neyla Benitez-Campo

a,

Enrique Bravo-Montaoa

aDepartamento de Biologa, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

bDepartamento de Qumica, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

*[email protected]

Resumen

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el desempeo electroqumico de una celda de combustible

microbiana que us como inculo bacteriano lodos anaerbicos de una planta de tratamiento de aguas

residuales (PTAR) domsticas. La celda de combustible construida fue de tipo H, compuesta por dos

cmaras de borosilicato de 250 mL cada una, conectadas por una membrana de Nafion 117 de 32 mm

de dimetro. Se usaron electrodos de tejido de carbono: el nodo sirvi de soporte fsico y aceptor de

electrones para las bacterias y el ctodo se cubri con Pt/C al 20% con una carga de 0.2 mg cm-2

. La

cmara andica fue burbujeada permanentemente con N2 mientras que la cmara catdica se burbuje

con aire. La celda se aliment en batch usando dos tipos de soluciones andicas: agua residual artificial

(ARA) con glucosa como fuente de carbono y agua residual real (ARR) obtenida en la entrada de la

planta de tratamiento. Se elaboraron curvas de polarizacin, curvas de densidad de potencia contra

densidad de corriente y curvas de corriente en funcin del tiempo durante los 65 das en que se

monitore el desempeo de la celda. Se encontr que la densidad de potencia mxima obtenida con el

agua artificial fue de 1.13 W cm-2

y con el agua real fue de 1.11 W cm-2

. Igualmente, el monitoreo

de la corriente usando una resistencia fija de 100 , mostr un valor mximo de 6.30 A cm-2. Al estudiar la eficiencia en la remocin de materia orgnica del ARR usada como anolito se encontr que

el DQO disminuy desde 173.6 mgO2 L-1

a 41.4 mgO2 L-1

, valor ligeramente inferior a los 41.8 mgO2

L-1

que se obtienen al finalizar el tratamiento en la PTAR, indicando una disminucin del 76.15% de la

contaminacin por materia orgnica, acoplada a la generacin de corriente elctrica. Con la

disminucin en el DQO en funcin de la corriente generada a mxima potencia durante el tiempo en

que dur el ltimo ciclo de batch se obtuvo una eficiencia Coulmbica de 7.0%. Se realiz un cultivo

anaerbico de las bacterias presentes en la biopelcula del nodo y se aislaron cuatro bacterias, dos

Gram positivas y dos Gram negativas las cuales se caracterizaron bioqumicamente. Adicionalmente, se

identificaron molecularmente las bacterias presentes en el nodo mediante secuenciacin del ADNr

16S encontrndose un total de 5 clones diferentes. Finalmente, mediante microscopa electrnica de

barrido del nodo, se encontr la formacin de biopelcula donde se observ que la diversidad

morfolgica de las bacterias que contribuyeron a la generacin de corriente se increment con la

introduccin de ARR en el sistema.

Palabras claves: Bacterias anodfilas, celda de combustible microbiana, eficiencia Coulmbica, ADNr

16S.



28

Aerogeles de carbn activados qumicamente y funcionalizados con

grupos N y O para su uso como electrodos de supercondensadores

Zulamita Zapata-Benabithe

a*, Francisco Carrasco-Marn

b, Carlos Moreno-Castilla

b

aFacultad de Ingeniera Qumica, Escuela de Ingenieras, Universidad Pontificia Bolivariana, Medelln,

Colombia. bDepartamento de Qumica Inorgnica, Universidad de Granada, Granada, Espaa.

* [email protected]

Resumen

Los geles de carbn son materiales porosos, cuyo volumen y distribucin de poros y rea superficial

pueden controlarse. Adems, pueden prepararse con diferentes formas, tienen una buena conductividad

trmica y elctrica, y alta pureza. Por ello, se perfilan como materiales apropiados para utilizarse como

electrodos de supercondensadores. Los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de

energa de alta capacidad especfica, caracterizados por su tiempo corto de respuesta en el

almacenamiento y liberacin de la energa y largos ciclos de vida con una alta eficiencia energtica. El

objetivo de este trabajo es estudiar la influencia de la porosidad y qumica superficial de aerogeles de

carbn sobre su capacidad de almacenamiento de energa, para lo cual se prepararon dos series de

aerogeles de carbn por polimerizacin de resorcinol y pirocatecol con formaldehido usando K2CO3

como catalizador. Los aerogeles de carbn se activaron posteriormente con KOH para incrementar el

volumen de poros y el rea superficial, y adems se trataron con melanina y (NH4)2S2O8, para

introducir funcionalidades superficiales de N y O, respectivamente. Despus de la carbonizacin y

activacin la serie de aerogeles de carbn preparados con resorcinol fue micro-mesoporosa, mientras

que la preparada con pirocatecol fue bsicamente microporosa. Uno de los aerogeles de carbn

activado con KOH alcanz un rea superficial de 1935 m2/g. La posterior introduccin de grupos

funcionales N y O produjeron cambios tanto en la porosidad como en la qumica superficial. En ambas

series se observ que al incrementar el contenido de oxgeno total o superficial la hidrofobicidad

decreci linealmente. La caracterizacin electroqumica se llev a cabo utilizando un sistema de tres

electrodos en una disolucin de H2SO4 1 M, con Ag/AgCl como electrodo de referencia y Pt como

contra electrodo. A partir de stos anlisis se encontr un incremento lineal de la capacidad

gravimtrica con el incremento del volumen de microporos, alcanzando una capacidad mxima

alrededor de 220 F/g a 0.125 A/g, entre 0.6 y 0.75 cm3/g. Los valores mximos corresponden a los

carbones activados preparados con resorcinol y funcionalizados con grupos N y O. La capacidad

volumtrica mxima alcanzada a 0.125 A/g fue 123 F/cm3, correspondiente al aerogel preparado con

pirocatechol, activado y funcionalizado con grupos O y una densidad de partcula de 0.75 g/cm3. El

valor mximo de capacidad volumtrica obtenido duplica los requerimientos de aplicaciones prcticas,

lo cual revela su viable implementacin en sistemas pequeo volumen.

Palabras claves: Aerogeles de carbn, Activacin qumica, Tratamientos superficiales,

Supercondensadores.



29

Desarrollos de geles conductores a base de quitosano

Beatriz Padillaa*, Valentina Cardona

a

aEscuela de Ingeniera Qumica, Universidad del Valle. Cali, Colombia.

* [email protected]

Resumen

En la presente investigacin se prepararon geles conductores a base de quitosano, el cual es un

polmero biodegradable y biocompatible con el ser humano. El uso de polmeros biodegradables es

actualmente una alternativa de desarrollo en biomateriales con aplicaciones en diagnstico clnico y

electroterapia; por eso materiales con caractersticas como la biocompatibilidad y biodegradabilidad,

resultan atractivos para el desarrollo de geles destinados al cuidado de la salud humana y que adems

de no contaminar el medio ambiente, no presentan inconvenientes de incompatibilidad biolgica.

En la preparacin del gel de quitosano se modific el grado de entrecruzamiento con glutaraldehdo. El

quitosano modificado se caracteriz por espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier FT-IR y

los hidrogeles obtenidos se caracterizaron por la determinacin de los valores de viscosidad (), conductividad elctrica () y pH.

Los resultados muestran que los hidrogeles en los grados de entrecruzamiento obtenidos, muestran

valores para estas propiedades cercanos a los de geles conductores comerciales, dejando la posibilidad

de que modificaciones futuras en la estructura de los geles permitan obtener materiales biocompatibles

y biodegradables de uso comercial.

Palabras Clave: Geles conductores, geles de quitosano, quitosano.



30

Extraccin de plata de minerales refractarios: qu ocasiona la escasa

reactividad de las sulfosales de plata en soluciones de cianuro?

Angel M. Melndez*


Industrial de Santander (UIS), Colombia.

Resumen

La cianuracin es el proceso ms empleado en el mundo para extraer plata de sus menas; en aos

recientes, los yacimientos minerales con plata fcilmente lixiviable se estn agotando. Por otra parte,

hay una abundancia cada vez mayor de sulfosales de plata (tioarsenitos y tioantimonitos), las cuales son

difciles de disolver con cianuro y oxgeno. Esta conferencia trata con la reactividad en cianuro de los

arquetipos de sulfosales de arsnico y antimonio, la proustita (Ag3AsS3) y la pirargirita (Ag3SbS3),

con el propsito de conocer qu ocasiona la escasa reactividad de estas sulfosales en soluciones de

cianuro?

Con el fin de investigar la reactividad de las sufosales estudiadas, se obtuvo una correlacin de las

propiedades fsicas con las propiedades qumicas y estructurales de una serie de soluciones slidas

Ag3AsS3Ag3SbS3, usando una combinacin de medidas de rayos X (XRD), espectroscpicas (DRS, Raman) y electroqumicas (EIS, DPV y LSV).

Para conseguir una comprensin profunda de la reactividad de los slidos estudiados se consider: la

posicin de los niveles de energa frontera (BV y CB), la estructura electrnica de bandas, el enlace

qumico y la estructura cristalina de los slidos. De esta manera se muestra que, la dificultad para

disolver estos slidos en cianuro est relacionada con la presencia de las subestructuras piramidales

AsS33-

y SbS33-

.

LMCT

Eg

Ag3SbS3

Ag3AsS3

Ag3As0.28Sb0.72S3

Ag3As0.51Sb0.49S3

Ag3As0.78Sb0.22S3

Ab

so

rci

n /

Ku

be

lka

-Mu

nk

OXIDACIN

REDUCCIN

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

0

20

40

60

80

Ag3AsS

3

Ag3As

0.78Sb

0.22S

3

Ag3As

0.28Sb

0.72S

3

Ag3SbS

3

Co

rrie

nte

/

A

Potencial aplicado vs OCP / V

* Qumico, Universidad Autnoma Metropolitana, Mxico (2006).

Doctor en Ciencias Qumicas por la Universidad Autnoma Metropolitana, Mxico (2011).



31

Determinacin de coeficientes de difusin de agua en recubrimientos

orgnicos bajo procesos de difusin no-Fick por medio de

Espectroscopa de Impedancia Electroqumica

Franky Esteban Bedoyaa*, Laura Maria Gallego

a, Jorge Andrs Caldern

a,

Flix Echeverraa, Juan Guillermo Maya

b

aCentro de Investigacin, Innovacin y Desarrollo de Materiales - CIDEMAT.

Universidad de Antioquia, Medelln, Colombia. bInterconexin Elctrica S.A. E.S.P, Medelln-Colombia

* [email protected]

Resumen

Es til conocer los procesos difusivos y las velocidades de difusin de agua a travs de recubrimientos

orgnicos sometidos a condiciones hmedas y en presencia de contaminantes, ya que en muchos casos

esto determina la aparicin de defectos y la llegada de electrolito al metal. La mayora de procesos

difusivos son modelados con un comportamiento Fick, sin embargo, para el caso de difusin de agua en

recubrimientos orgnicos es necesario asumir que no hay modificaciones geomtricas, tales como el

hinchamiento, y que el electrolito es inerte respecto a los componentes del recubrimiento. Con el

avance en la tecnologa de pinturas se han creado esquemas anticorrosivos modificados con

componentes, orgnicos o inorgnicos, que pueden interactuar con el electrolito, y que una vez se

encuentran saturados con este empiezan a generar fenmenos de difusin no lineales y que por lo tanto

no siguen la ley de Fick. Tradicionalmente se ha usado la espectroscopa de impedancia electroqumica

en conjunto con medidas gravimtricas para determinar coeficientes de difusin en recubrimientos

orgnicos. Sin embargo muchas de las ecuaciones reportadas para este fin asumen difusin tipo Fick.

En la presente investigacin se sometieron a inmersin continua 2 recubrimientos orgnicos

comerciales: una alqudica de bajos slidos y una a base de caucho clorado. Se midieron las

propiedades del recubrimiento peridicamente en un tiempo mximo de 1400 horas por medio de

espectroscopa de impedancia electroqumica (EIS). Se usaron dos medios acuosos: 0.6 M NaCl y 0.6

M Na2SO4, y se determin la capacitancia del recubrimiento por medio de ajuste a un circuito

equivalente usando elementos de fase constante (CPE), adems de otros parmetros como la resistencia

del recubrimiento y transferencia de carga.

Con los datos experimentales fue posible calcular coeficientes de difusin e hinchamiento a partir de

expresiones para difusin no-fick y analizar el efecto de ambas sales en los recubrimientos. Los

coeficientes de difusin obtenidos se compararon respecto a los calculados a partir de expresiones solo

vlidas para difusin tipo Fick. Tambin fue posible estudiar el desempeo de los esquemas de pinturas

sometidos a inmersin continua en ambos electrolitos por medio de la evolucin de la resistencia a la

transferencia de carga y la determinacin de tiempos de falla.

Palabras claves: Coeficientes de difusin, recubrimientos orgnicos, espectroscopa de impedancia

electroqumica.



32

Evolucin de las propiedades electroqumicas de recubrimientos

orgnicos durante un ciclo de 12 horas de exposicin en cmara

UV/Condensacin (ASTM D4587)

Franky Esteban Bedoya

a*, Laura Maria Gallego

a, Jorge Andrs Caldern

a, ngela Bermdez

Castaedaa, Juan Guillermo Castao

a, Flix Echeverra

a, Juan Guillermo Maya

b

aCentro de Investigacin, Innovacin y Desarrollo de Materiales - CIDEMAT.

Universidad de Antioquia, Medelln, Colombia. bInterconexin Elctrica S.A. E.S.P, Medelln-Colombia

* [email protected]

Resumen

Los ensayos acelerados se han usado extensivamente para estudiar el desempeo de pinturas

anticorrosivas, esto debido a que una pintura correctamente aplicada puede durar entre 10 a 20 aos en

servicio. Los esquemas de pinturas que se usan para exteriores suelen presentar foto-degradacin

debido a la susceptibilidad de la matriz polimrica a la radiacin UV. El ensayo cclico en cmara

UV/condensacin, estandarizado por la ASTM D4587, permite estudiar el comportamiento de

recubrimientos orgnicos a condiciones muy controladas de radiacin UV (8 horas) y condensacin de

agua (4 horas). Este ensayo pero permite estudiar el efecto separado de la radiacin y el desempeo de

los recubrimientos cuando se someten a un estrs cclico. La espectroscopa de impedancia

electroqumica (EIS) es una tcnica muy usada y documentada para estudiar el desempeo de

recubrimientos, sin embargo cuando se usa en ensayos cclicos las propiedades electroqumicas pueden

variar significativamente durante un solo ciclo, dificultando en cierto grado la medida de las

propiedades a lo largo de todo el ensayo, el cual puede extenderse a varios cientos de horas.

En la presente investigacin se estudi la evolucin de las propiedades electroqumicas determinadas

por EIS de dos pinturas comerciales: caucho clorado (A) y alqudica rica en zinc (B), durante un solo

ciclo de UV/Condensacin. En estudios previos se ha encontrado que los recubrimientos menos

susceptibles a cambios en las condiciones ambientales presentan mejores capacidades protectoras a

largo plazo, por lo tanto un cambio pronunciado en sus propiedades electroqumicas dentro de un

mismo ciclo puede significar un mayor estrs y una rpida degradacin respecto a aquellos que no

varan significativamente. A partir de los espectros de impedancia se determin por medio de ajuste a

un circuito elctrico equivalente parmetros como la resistencia y pseudo-capacitancia del

recubrimiento, esta ltima verificada con medidas gravimtricas, y la resistencia a la transferencia de

carga. Los cambios observados en estos parmetros ayudaron a determinar cual de ambos

recubrimientos sufra ms estrs. A lo largo del ciclo la resistencia de recubrimiento para (A) present

una diferencia mxima de un orden de magnitud, mientras que (B) registr un cambio de tres rdenes

de magnitud, comportamientos similares se obtuvieron para la resistencia a la trasferencia de carga,

pseudo-capacitancia del recubrimiento y absorcin de agua por gravimetra. En general el estrs fue

mayor para el recubrimiento (B) respecto a (A) lo cual se puede corroborar con el desempeo de los

mismos en cmara de humedad y niebla salina reportado en investigaciones previas.

Palabras claves: Cmara UV/condensacin, recubrimientos orgnicos, espectroscopa de impedancia

electroqumica.



33

Influencia de la frecuencia y el ciclo de trabajo en la electroformacin de

nquel con corrientes pulsadas

Juan Camilo Gaviriaa*

, Luz Marina Ocampoa**

, aGrupo de Ciencia y Tecnologa de Materiales, Universidad Nacional, Medelln, Colombia.

* [email protected], ** [email protected]

Resumen

La tcnica de UV-LIGA Ultra violet- Lithographie Galvanoformung Abformung consiste en la obtencin de microestructuras a partir de moldes creados mediante litografa a base de radiacin UV a

escala micromtrica, para luego ser utilizados en la electroformacin de piezas metlicas como los

Sistemas microelectromecnicos MEMS en ingls.

El proceso de electroformacin de metales para el desarrollo de MEMS requiere de una buena

comprensin de los fenmenos de disociacin, electromigracin, conveccin y reduccin del metal,

entre otros, a fin de minimizar los problemas de agotamiento de los iones metlicos, generacin de

burbujas de H2 y formacin tanto de tensiones locales en la pieza como de distribuciones locales de pH,

que dan origen a diferentes velocidades de crecimiento, aparicin de grandes poros en las estructuras y

acabados superficiales inapropiados.

En este trabajo se muestra la influencia de los pulsos de corriente (intensidad de corriente, frecuencia y

ciclo de trabajo) sobre la microestructura, la dureza y los esfuerzos residuales en la electroformacin de

micro-piezas de nquel fabricadas por la tcnica UV-LIGA para desarrollos de micro-ingeniera.

Entre los principales resultados se tiene: (a) el tamao de grano de las micropiezas de nquel depende exclusivamente del ciclo y no de la frecuencia de trabajo; (b) las tensiones residuales dependen de la frecuencia

y no del ciclo de trabajo; (c) la dureza aumenta con la frecuencia; (d) estos resultados pueden ayudar a la

utilizacin de este mtodo de electroformado para micropiezas con fines tribolgico, con el fin de mejorar el

rendimientos de diferentes dispositivos; (e) este mtodo de microfabricacin da posibilidades de fabricar FGM- Functionally Gradient Materials en donde se podr variar controladamente la microestructura de las micropiezas cambiando la frecuencia y el ciclo de trabajo a medida que va aumentado el espesor del depsito.

Palabras claves: UV-LIGA, electroformacin, pulso de corriente, esfuerzos residuales, dureza,

microestructura, MEMS



34

Comportamiento Hidrodinmico de un Reactor Electroqumico Tipo

Filtro Prensa

Henry Reyes Pineda a*, Valentn Prez Herranz

b

a Facultad de Ciencias Bsicas y Tecnologas, Universidad del Quindo, Armenia, Colombia

b Departamento de Ingeniera Qumica y Nuclear, Universidad Politcnica de Valencia, Valencia,

Espaa.

* [email protected]

Resumen

En este trabajo se realiz el estudio de un reactor electroqumico tipo filtro prensa a escala piloto,

donde se analiz la Distribucin de los Tiempos de Residencia (DTR), que es fundamental en su

comportamiento hidrodinmico; para ello, se utiliz la inyeccin de un trazador a la entrada del

reactor, midiendo el cambio en la conductividad tanto a la entrada como a la salida. Posteriormente,

mediante anlisis matemtico, se determin el tipo de dispersin, las zonas estancadas y las principales

variables que afectan el fluido de trabajo. Una vez determinado esto, se plante un Modelo Matemtico

para el diseo y funcionamiento del reactor, quedando preparado para ser utilizado a nivel industrial

con todo lo relacionado en la recuperacin y reciclaje de metales, que ocasionan grandes problemas

medio ambientales.

Palabras claves: Tiempo de residencia, Modelo Matemtico, Reactor electroqumico.



35

Diseo y caracterizacin de un reactor electroqumico para la

recuperacin de Ga, In y Sb de la aleacin resultante de pelculas

crecidas epitaxialmente

Luis Adrin Echeverri Holgun a*, Henry Reyes Pineda

b,

a

Maestra en Qumica, Universidad del Quindo, Armenia, Colombia. b Facultad de Ciencias Bsicas y Tecnologas. Maestra en Qumica, Universidad del Quindo, Armenia,

Colombia.

* [email protected]

Resumen

Debido a la implementacin en el laboratorio de optoelectrnica del Instituto Interdisciplinario de las

Ciencias, inscrito a la Universidad del Quindo de la tcnica epitaxia en fase liquida (EFL), para la

fabricacin de materiales semiconductores, surgi la inquietud de recuperar cada uno de los elementos

implicados en la produccin del cristal semiconductor. En la estructura cuaternaria elaborada en el

laboratorio de optoelectrnica se estima que el 70% de los elementos mayoritarios Ga, In y Sb son

residuos en la produccin de la capa depositada en el sustrato mono cristalino de antimoniuro de galio

(GaSb). Dado lo anterior, es importante tratar esta aleacin solida que queda luego de un proceso de

crecimiento de pelculas epitaxiales por deposicin en fase lquida. Es as, como la utilizacin de los

procesos electrolticos para la reduccin de estos elementos: indio, galio y antimonio resulta ser

propicia para eliminar impurezas y cristalizar estos metales puros a bajo costo y cero productos de

desecho. Estudiando para ello, las condiciones ptimas de deposicin de estos elementos por medio de

reacciones electrolticas como son la densidad de corriente, tiempo de deposicin, velocidad de

agitacin, temperatura de trabajo, concentracin e identificacin de las soluciones electrolticas, al

igual que los electrodos a utilizar para lograr la refinacin efectiva de los elementos involucrados en la

aleacin sobrante del proceso de crecimiento epitaxial; asimismo analizar el comportamiento

electroqumico, termodinmico y porcentaje de recuperacin de los metales obtenidos.

Por ltimo, con lo anterior lograramos resultados satisfactorios a nivel de produccin debido a que se

aprovechara al mximo todo cuanto se desprende de la fabricacin de pelculas semiconductoras, con

estudios hidrodinmicos de la reaccin de reduccin del metal, involuc

Memorias v Seminario Colombiano de Electroquimica

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