Desarrollo de un microreactor para su posible uso en la degradación de contaminantes emergentes utilizando fotocatalizadores de luz visible - Ramírez Rochna, Juan Cristóbal 1994- (2022)
El proyecto descrito en este documento se desarrolló en los Laboratorios de la Escuela de Ingeniería Química y en el Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química (CELEQ) de la Universidad de Costa Rica. El trabajo realizado consistió en el diseño, la simulación y la construcción de un microreactor planar, así como la prueba de su funcionamiento mediante pruebas de distribución de tiempos de residencia (DTR) y la degradación de un contaminante emergente, la cafeína, con fotocatalizadores de LaFeO3 y TiO2 inmovilizados en un sustrato e irradiados por luz visible. Se hizo un rediseño extenso de un microreactor disponible con el propósito de homogenizar la distribución de tiempos de residencia (DTR) del fluido de trabajo en la zona de reacción haciendo uso de investigación bibliográfica en el área de la microfluídica y los microreactores. Se verificó que el nuevo diseño lograra una mejora en la disminución de los tiempos de residencia mediante una comparación entre simulaciones por dinámica de fluidos computacional (CFD) hechas con el software ANSYS Fluent para tanto el nuevo diseño como el diseño anterior del microreactor. Las simulaciones realizadas permitieron visualizar los contornos de velocidad dentro de las zonas de reacción de cada microreactor y también comparar las DTRs simuladas. Los contornos de velocidad en la zona de reacción del nuevo microreactor mostraron una menor variación y su DTR presentó una disminución de Δ = 25,56 % en la dispersión del tiempo de residencia respecto al microreactor anterior. La fabricación de este nuevo microreactor se llevó a cabo de manera iterativa utilizando inicialmente tecnología de impresión 3D por filamento fundido (FDM), luego impresión 3D por MultiJet (MJP) y finalmente por fresado con control numérico por computadora (CNC). El proceso iterativo permitió resolver problemas de flujo, fugas y detalles prácticos del microreactor. La tecnología...