Tecnología Química

El patrimonio histórico azucarero en el vínculo laboral investigativo de la carrera Ingeniería Química en la Universidad de Camagüey

El principal objetivo de la actuación de un ingeniero químico, consiste en producir productos químicos y bioquímicos con la calidad requerida, al costo más bajo posible, con la máxima seguridad y el mínimo deterioro ecológico. En este sentido, el vínculo laboral-investigativo surge como una necesidad impuesta por las características del trabajo del ingeniero químico: el profesional siempre actúa sobre el proceso como un todo, sin embargo, hasta que la Dirección de la Carrera a nivel nacional plantea el Plan C, la formación convencional presentaba el estudio de fenómenos, procesos elementales, aparatos, etcétera, como entidades separadas y sin vínculos entre sí. Este vínculo ha ido cambiando y se ha ido perfeccionando a través de los diferentes planes de estudio y siempre se ha logrado que en los últimos, estén los mejores resultados y que el encargo social de los egresados sea alcanzado satisfactoriamente. Para los estudiantes, el desarrollo de trabajos asesorados por profesionales de la producción o profesores de experiencia, la madurez técnica y el conocimiento tecnológico que adquieren, les evidencian la importancia de comenzar su vida profesional, a partir de los puestos que los vinculen directamente con el proceso productivo y desde la base. El presente trabajo tiene como objetivo, mostrar los resultados alcanzados en la carrera de Ingeniería Química de la Universidad de Camagüey, con el vínculo laboral-investigativo realizado en las diferentes instalaciones del MINAZ, y que constituye su patrimonio histórico azucarero.

The chemical engineer main objective is produce chemical and biochemical products with the require quality, the cheaper price, security the most and the less ecological impact. Taking into account, the labor-research relations have been a necessity by the work characteristics: the professional always study the process like the hole, however, until the National Career Direction showed the C Plan, the conventional information presented the phenomenon studies, elementary process, equipment, etcétera, like separated entities, without links among themselves. This link has been changing and been better through the different studies plans, obtaining always the last ones, the best results and main graduates social assignment. The production professionals or experiences professors’ works assistance development, the technical consolidation y and the technological knowledge that they acquired, shows the students the importance of beginning the professional live, from the direct productive process jobs and from the base. The present investigation have as main objective, shows the Chemical Engineering Career at the Camagüey University results, with the labor-research link made in different MINAZ (Sugar Ministry) departments, that constitute the historic sugar patrimony.

Simulación de un biorreactor de lecho fijo a escala industrial

El trabajo tiene como objetivo simular el comportamiento de un biorreactor de lecho fijo a escala industrial que establezca las bases para la optimización del proceso de enriquecimiento proteico del bagazo de caña de azúcar, empleando un modelo fenomenológico. El producto seleccionado como caso de estudio es el mismo que desarrolló en su tesis doctoral Ramos ENT#091;1ENT#093;, denominado BAGAMES, compuesto fundamentalmente por residuos de la Empresa Azucarera Siboney: bagazo, miel final y cachaza y con un inóculo de Cándida utilis. El modelo matemático empleado está validado hasta escala de 100 L, incluye el balance de masa para el crecimiento de la biomasa y para el consumo de sustrato y el balance de energía con un modelo pseudohomogéneo. La simulación del sistema se realizó con el programa MATLAB 7.0.1 (2004). Se exploraron las variables de operación: tiempo de residencia y flujo específico de aire, que han sido estudiadas en los procesos de fermentación en estado sólido (FES). Se observó que a medida que aumenta el flujo específico de aire, disminuye la temperatura media y que existe un tiempo de contacto óptimo desde el punto de vista del enriquecimiento en proteína. Se concluye que la simulación del proceso a escala industrial prevé un adecuado control del proceso para un tiempo de residencia por encima de 10 h y un flujo específico de aire superior a 0,2 L/(kg min). En estas condiciones se obtiene la máxima producción de biomasa, más de 12 % BS.

Industrial scale Fix Bed Bioreactor performance simulations, that establish a base for the proteic sugar cane bagasse enrichment, employing a phenomenological model, is the main objective of this investigation. The product selected as study case is the same was developed by Ramos ENT#091;1ENT#093; in his doctoral thesis, named BAGAMES, mainly compose by Siboney Sugar Industry residuum: bagasse, molasses and mud, with and a Candida utilis inoculum. The mathematical model employed is validated till 100 L scale, including the masse balance for the biomass development and for substrate consumption and the energy balance with a pseudohomogeniuss model. The system simulation has made with MATLAB 7.0.1 (2004) program. Here explored the variables: residence time and specifically air flow, which has been studied in the Solid State Fermentation Process. Has observed that specifically air flow ups, as downs the middle temperature and that exist an optimums contact time for the protein enrichment. Has conclude that the industrial scale simulation process forecast a suitable process control for a residence time for over 10 h and a specifically air flow over a 0, 2 L/ (kg min). In those conditions has obtained the maximuss biomass production, for over 12% BS.

Estudio de la cinética y el mecanismo de floculación en los minerales lateriticos

El presente trabajo se realiza con el objetivo de desarrollar una metodología que permita estudiar la cinética de floculación, las propiedades de los flóculos y el mecanismo de floculación predominantes en las suspensiones de minerales lateríticos. En el estudio se emplearon floculantes orgánicos sintéticos comercializados por la firma CIBA y se aplicó el modelo cinético de Smoluchowski al estudio de los procesos de floculación, defloculación y refloculación. La aplicación del equipo FBRM al estudio de la floculación de suspensión de mineral laterítico, empleando floculantes, mostró las potencialidades de esta técnica, con la cual no solo se recibe información sobre la floculación, sino, también, acerca de la rotura de los flóculos y de la refloculación, lo que aproxima más las determinaciones a las condiciones reales de la práctica industrial. Se demostró que su aplicación en el caso de los estudios para la selección de floculantes para la sedimentación de minerales lateríticos, puede influir significativamente en una elección más efectiva con un menor número de ensayos, además, se determinó que el mecanismo de floculación inducido por el Percol 155 y por el Percol LT-20 es por formación de puentes, mientras que para el Percol LT-24 es por neutralización.

This work was done with the aim of developing a methodology to study the kinetics of flocculation, the floc properties and the predominant mechanism of flocculation in suspensions of lateritic minerals. Were used synthetic organic flocculants, marketed by the company CIBA, and was applied Smoluchowski kinetic model to study the processes of flocculation, deflocculation and reflocculation. FBRM applications to the study of suspension flocculation using flocculation lateritic minerals, showed the potential of this technique, with which not only receives information on the flocculation, but also on the breaking of the flocs and reflocculation, which make determinations closer to the actual conditions of industrial practice. It was shown that its application in the case of studies for the selection of flocculants for lateritic mineral deposits, can significantly influence a more effective choice with fewer trials . It was also found that the mechanism of flocculation, induced by Percol Percol 155 and LT-20, is bridging; while for Percol LT-24 is by neutralization.

Estimación cuantitativa preliminar de índices de producción de biomasa microalgal a partir de la reacción de fotosíntesis

Se presenta una estimación cuantitativa preliminar de índices de producción de biomasa microalgal, para lo cual se calcularon los coeficientes estequiométricos de la reacción de fotosíntesis bajo diferentes consideraciones. Para ello se evalúan nueve alternativas de ecuaciones donde se utiliza como única fuente de carbono el CO2; como fuentes de nitrógeno el amoníaco (NH3) y el nitrato de amonio (NH4NO3), y como fuentes de nitrógeno y fósforo el fosfato de amonio ((NH4)3PO4)), el fosfato monoamónico ((NH4) H2PO4)) y el fosfato diamónico ((NH4)2HPO4). Las alternativas que se ajustan al balance de masa para obtener el valor de los coeficientes estequiométricos correspondientes a la fórmula de alga propuesta, fueron cinco. Se calculó el rendimiento máximo de la célula, Y(B/s), arrojando un valor de 0,82 g microalga/g CO2, equivalente a 1mol microalga/mol CO2.

A preliminary quantitative estimation of biomass microalgae index production it is presented in this paper, for which the stoichiometric coefficients of photosynthesis reaction were calculated under different considerations. Nine alternative of equations were evaluated, where the CO2 is used as sole carbon source; the ammoniac (NH3) and the ammonia nitrate (NH4NO3) as nitrogen sources, and the ammonia phosphate ((NH4)3PO4)), the phosphate monoammonic ((NH4) H2PO4)) and phosphate diammonic ((NH4)2HPO4) were used as nitrogen and phosphor sources. Five alternatives fixed the mass balances to obtain the values of the stoichiometric coefficients corresponding to the proposed algae formula. The maximum yield of cell is calculated as Y(B/s), resulting in a value of 0,82 g microalgae/g CO2, equivalent to 1mol microalgae/mol CO2.

Evaluación industrial de levaduras del género Saccharomyces en la destilería George Washington

En el presente trabajo se presenta la evaluación industrial de las levaduras Saccharomyces cerevisiae HB, Saccharomyces cerevisiae C3 y S. cerevisiae Santa Cruz en la destilería George Washington. Se reportan los valores promedios de por ciento alcohólico en batición fermentada, eficiencia de la fermentación y por ciento de rendimiento alcohol-sustrato. Los mejores resultados se logran con el uso de la S. cerevisiae C3 obteniéndose 5,6 % alcohólico, 55,50 % rendimiento alcohol sustrato y una eficiencia de la fermentación de 86,14 %. Se realiza el análisis del efecto económico beneficioso que provoca el empleo de la S. cerevisiae C3 sobre las otras levaduras evaluadas, obteniéndose un ahorro de miel final de 3441t/año y un incremento en la producción de alcohol etílico de 15711 HL/ año en relación a la S. cerevisiae Santa Cruz que actualmente utiliza la fábrica. Se muestran los resultados del análisis por cromatografía gaseosa de la batición fermentada y del aguardiente obtenido para las tres levaduras antes referidas. Se obtiene un aguardiente de buena calidad en cuanto a los compuestos orgánicos analizados con el empleo tanto de la S. cerevisiae C3 como con la S.cerevisiae Santa Cruz.

In this paper it is showed the industrial evaluation of yeasts Saccharomyces cerevisiae HB, S. cerevisiae C3 and S. cerevisiae Santa Cruz in the George Washington distillery. It is reported the average values of the alcoholic percentage in fermented liquor, efficiency of the fermentation and yield alcohol-substrate. The best results are archieved with the use of the Saccharomyces cerevisiae C3. It is also obtained 5,6 % of the alcoholic percentage, 55,50 % yield alcohol-substrate and 86,14 % in tht efficiency of the fermentation with the use of this yeast. It is analyzed the economic effect obtained through the use of the yeast S. cerevisiae C3 in relation with others. The yeast S. cerevisiae saves molasses in 3441 t/year and improves the production of ethylic alcohol in 15711 HL/ year in relation with S. cerevisiae Santa Cruz yeast which at present is used in the G. Washignton distillery. There are showed in this paper the results of the gas-chromatography for fermented liquor and aguardiente in its organic components analyzed not only with the use of S. cerevisiae C3 but also with the use of S.cerevisiae Santa Cruz.

Efecto de la calidad del LPG utilizado en los reactores de reformación catalítica para producir hidrógeno

Sobre la base de un modelo matemático bidimensional y un software basado en él, concebidos para simular el comportamiento de los reactores utilizados en la producción de Hidrógeno mediante la reformación catalítica de LPG con vapor de agua, se han desarrollado varios estudios de simulación, teniendo como fuente de información datos de la operación industrial. En este trabajo se presentan los resultados de uno de los estudios de simulación, realizado con el propósito de valorar el efecto que los cambios en la calidad del LPG utilizado como materia prima, pudieran ocasionar en la calidad del hidrógeno producido.

On the base of a two-dimensional mathematical model and software based on him, conceived to simulate the operation of the reactors used in the production of Hydrogen, by the catalytic steam reforming of LPG, several simulation studies they have been developed, using as source of information the data of the industrial operation. In this work the results are presented of one of the simulation studies, carried out with the purpose of valuing the effect that the changes in the quality of the LPG utilized as raw material, they could cause in the quality of the produced hydrogen.

Evaluación tecnológica del proyecto del sistema de preparación de pastas en la fábrica de papel "Pulpa Cuba"

El objetivo del trabajo ha sido evaluar técnica, económica y ambientalmente, el proyecto de inversión del sistema de preparación de pastas de la fábrica de papel Pulpa Cuba, Trinidad, S.S. Para alcanzar este objetivo se aplica una metodología compresiva de evaluación tecnológica, en la cual se utilizan métodos para el control del diseño de los equipos y sistemas auxiliares. Mediante la evaluación económica se estiman los beneficios por concepto de la reducción de los consumos de energía, agua; requerimientos de mantenimiento y de operadores. Un estudio del proceso actual de preparación de pastas de papel reciclado y la evaluación tecnológica de un nuevo sistema, adquirido a la firma Shandong Huachen International Group Co, Ltd. consideró mejoras en la energía, el agua, los vertimientos y en el proceso. Se determinan los consumos de agua y de energía de ambas tecnologías. Se realiza la verificación de las capacidades de almacenamiento de pulpa, las velocidades de los fluidos y las caídas de presión en el sistema de tuberías. Se identifican las deficiencias de la tecnología en operación y en el proyecto en ejecución. Los estimados iniciales indican que la implementación de las recomendaciones ahorrará 206 605,00 CUC/año con un costo del proyecto de 634 030,00 CUC. Se espera un periodo de recuperación de la inversión de 4,1 años.

The objective of the work has been to evaluate technical, economical and environmentally, the stock preparation investment project at the Pulpa Cuba Paper Mill. To reach this objective a comprehensive methodology of technology assessment is applied, in which, methods are used for equipment and ancillary systems design control. By economic evaluation, benefits in energy and water consumptions; maintenance and operating labor are estimated. A study of the current stock preparation process of recycled paper and the technology assessment of a new system, acquired to Shandong Huachen International Group Co, Ltd., considered energy, water, waste and process-related improvements. The consumptions of water and energy of both technologies are examined. A verification of pulp storage capacities, fluids speeds and pressure drops in the piping system are also examined. The deficiencies in the current technology and in the new project are identified. Initials estimates indicate that the implementation of the recommendations will save nearly 206 605, 00 CUC/ annually with a project cost of 634 030, 00 CUC. An average payback period of about 3 year is expected.

Algoritmización y programación de la planta de tratamiento de agua de la fábrica Cuba Ron

En el presente trabajo se aborda el análisis de la situación actual de la planta de tratamiento de agua de la Fábrica de Ron Caney de Santiago de Cuba, para la algoritmización y programación del autómata que controla el proceso de dicha planta, en lenguaje de contactos. Se realiza un levantamiento de la situación operacional de la planta y las tendencias actuales en el mundo sobre el tema, este trabajo permitirá minimizar las actuales paradas de la planta y le dará la posibilidad al personal calificado para manipular a nivel de programación el autómata. Se determinan las variables de entrada y salida, las relaciones entre ellas y se propone el algoritmo para el control del flujo de producción. En el trabajo se propone una nueva estrategia de control para sustituir el actual Controlador Lógico Programable (PLC) y el lenguaje de programación, facilitando al personal calificado de la fábrica la reconfiguración y mantenimiento de los mismos.

This project is based on the current situation of the water treatment plant analysis at the Rum Caney Factory in Santiago de Cuba city, doing algorithms and automatic programming that will controlled the process of this plant, in ladder contact language. Due to the existing operational situation of the plant and the current tendencies in the world on the topic, this work will end with the current plant stops and will give the possibility to the qualified personnel to manipulate the programming involved in the production. A analysis was done for the determination of all variables: input and output, and the relationships of them and the intended algorithms for the production control and flow were chosen. A new control strategy is intended in order to substitute the current PLC and programming language. The results can be easy the maintenance and reconfiguration tasks for self operators.

Análisis de riesgo en una fundición de metales no ferrosos (aluminio) y su impacto ambiental

Este trabajo se realizó en la Empresa Provincial de Conformación de Metales y Materiales de la Construcción (METALCONF), ubicada en el municipio de Placetas, provincia Villa Clara, con la colaboración de su departamento de Investigación y Desarrollo, consiste en un estudio detallado de los peligros que involucran la manipulación y almacenamiento de las materias primas utilizadas en el proceso de obtención de piezas fundidas de aluminio, elaborándose sus fichas de datos técnicos de seguridad. Se identifican los peligros y se definen los niveles de jerarquía de riesgos de cada una de las áreas y etapas del proceso productivo, mediante el cálculo del Índice Dow de Incendio y Explosión. A partir de la definición de las áreas de mayor peligrosidad, se suponen accidentes probables para los que se calcula la magnitud de sus efectos y se evalúan las consecuencias sobre las personas, instalaciones y el entorno natural; aplicando los modelos de vulnerabilidad Probit y el Índice Global de Consecuencias Medioambientales. Todo lo anterior se complementa con la propuesta a la dirección de la empresa de los procedimientos básicos para la futura implementación de un sistema de gestión de seguridad tecnológica.

This work was carried out in the Provincial Company of Metal Forming and Materials of Construction (METALCONF), located in the municipality of Placetas, Villa Clara province, in collaboration with its Research and Development department, consists of a detailed study of the dangers involving the manipulation and storage of raw materials used in the process of obtaining aluminum castings, developing their technical data sheets safety. Hazards are identified and defined levels of risk hierarchy of each of the areas and stages of the production process by calculating the Dow Fire and Explosion. From the definition of the most dangerous areas are likely to involve accidents for which calculates the magnitude of their effects and assessing impact on people, facilities and natural environment; using the Probit models of vulnerability and the Index global environmental consequences. All this is complemented by the proposal to the company management of the basic procedures for the future implementation of a safety management system technology.

Análisis de la relación mineral de alimentación vs eficiencia de una empresa niequelifera con proceso caron

Durante un año de operaciones mineras e industriales en el que se presentaron inestabilidades en ambos eslabones del proceso, en una planta niquelífera con tecnología Caron, sucedieron problemas con la eficiencia, no se conocía con claridad los orígenes de tal situación y se dudaba de la calidad de los materiales alimentados, se estimaba que la introducción de minerales atípicos fuesen la causa del problema; por lo que se hizo necesario evaluar el comportamiento metalúrgico y su relación con la alimentación de la materia prima procedente de los diferentes yacimientos en explotación. Se planteó como objetivo la evaluación de la influencia que sobre el comportamiento del proceso metalúrgico ejercieron los minerales alimentados. La estadística multivariada fue la herramienta que permitió validar los comportamientos, con ella se determinó que las malas operaciones fueron la causa fundamental de la ineficiencia. Se obtuvo la distribución de probabilidad en cada una de las variables, lo que permitió conocer la naturaleza de los procesos de alimentación y la correspondencia con las salidas.

During a year of mining and industrial operations in which instabilities occurred in both links of the process, at a nickel plant with Caron technology; efficiency problems occurred, the origin of this situation was not known clearly and there were doubts about the quality materials supplied, it was estimated that the introduction of atypical minerals were the cause of the problem so that it became necessary to evaluate the metallurgical performance and its relation to feeding the raw material from different sites in operation. The evaluation of the influence exerted by the fed minerals on the performance of metallurgical process was set as objective. The multi varied statistical study was the tool that allowed us to validate the performances, it was determined that poor operations were the main cause of inefficiency. We obtained the probability distribution in each of the variables; which allowed knowing the nature of the feeding processes and its correspondence with the outputs.

Opciones de prácticas de producción más limpias para la producción de cervezas y alcoholes en Santiago de Cuba

El combinado industrial Cervecería Hatuey, Cuba-Ron constituye la fuente puntual de origen terrestre que mayor carga orgánica aporta a la bahía santiaguera (41,55 %) mediante el río Yarayó, según los estudios realizados por diversos investigadores y corroborado por los especialistas del CITMA, provocando afectaciones a la calidad de las aguas de ambos cuerpos receptores. Se proponen 4 alternativas para la minimización de desechos las que permitirían la recuperación del 15,65 % del residual líquido que se vierte a la bahía a través del río Yarayó y el ahorro de 54 164,24 CUP anualmente por concepto de compra de combustible y agua. Además con la estrategia de prevención de la contaminación ambiental disminuirían considerablemente los impactos negativos provocados por el vertimiento de desechos, dándole cumplimiento a una de las tareas priorizadas en el territorio, la reducción de la contaminación de la bahía santiaguera.

The combined industrial Hatuey Brewery, Cuba Ron is the land-based point source with the highest organic loading contributes to the Santiago Bay (41,55 %) by the river kharaj, according to research conducted by various researchers and specialists supported by CITMA causing damages to the water quality of both receiving bodies. 4 alternatives are proposed for the minimization of waste which would enable the recovery of 15,65 % of the residual liquid is discharged into the bay through the river and saving kharaj 164,24 CUP 54 annually for purchases of fuel and water. In addition to the strategy of prevention of environmental pollution significantly decrease the negative impacts caused by the dumping of waste, giving effect to one of the priority tasks in the territory, reducing the pollution of Santiago Bay.

Degradación anaerobia de dos tipos de lactosuero en reactores UASB

El objetivo de este estudio fue evaluar la degradación anaerobia de lactosuero ácido y del producido después de la elaboración de requesón, para la obtención de metano utilizando reactores UASB operados a 1 día de TRH. Se utilizaron dos reactores de 2,5 L y fueron inoculados con lodos provenientes de una planta tratadora de aguas residuales de la industria quesera. Los reactores se operaron durante 84 días (lactosuero de requesón) y 95 días (lactosuero ácido), con una concentración de 1,0 y 2,5 g DQO/L. Los reactores alimentados con lactosuero de requesón y ácido a 1 g DQO/L tuvieron eficiencias de remoción promedio de 76,0 y 77,3 % y máximas de 90,7 y 100 %, con una producción de metano promedio de 0,30 y 0,43 L/día, respectivamente. A 2,5 g DQO/L las eficiencias de remoción promedio fueron de 33,7 y 56,0 % y las máximas de 44 y 69%, respectivamente, no mostrando un incremento en la producción de metano. En una tercera etapa los reactores fueron operados a las condiciones iniciales y presentaron eficiencias de remoción menores (59,0 y 62,0 %) a las alcanzadas en la primera condición. Se encontró que el inóculo y la temperatura tuvieron una influencia marcada en el proceso de degradación.

The aim of this study was evaluated the anaerobic degradation of acid whey and the whey obtained from the elaboration of cottage cheese, for the methane production with UASB reactors operated to 1 day of HRT. Two reactors of 2,5 L were inoculated with sludge from a wastewater treatment plant of a cheeses factory. The reactors were operated during 84 days (whey of cottage cheese) and 95 days (acid whey), to a concentration of 1.0 and 2,5 g COD/L. The reactors fed with whey of cottage cheese and acid whey to 1 g COD/L had an average removal efficiency of 76,0 and 77,3 % and maximum of 90,7 and 100 %, with an average methane production of 0,30 and 0,43 L/day, respectively. To 2,5 g COD/L the average removal efficiencies were of 33,7 and 56,0 %, with a maximum of 44 y 69 %, respectively, and it not showed an increase of methane production. In a third stage, the reactors were operated to the initial conditions and presented removal efficiencies lower (59,0 and 62,0 %) than the reached in the first conditions. It was found that the inoculum and the temperature had influence marked in the degradation process.