Centro Azúcar

ESTUDIO CINÉTICO DE LA SORCIÓN DE IONES HIDRONIO EN ARCILLA DE LA REGIÓN DE MANICARAGUA, VILLA CLARA, CUBA

RESUMEN En la investigación se exponen los resultados del estudio cinético de la adsorción de los iones hidronio en arcilla del yacimiento Las Mozas, en la región de Manicaragua, provincia de Villa Clara, República de Cuba, con el objetivo de facilitar la activación de la arcilla. Se determina que la adsorción se ajusta a un modelo cinético de seudoprimer orden. El estudio evidencia la difusión intrapartícula y en la película de líquido a las diferentes temperaturas trabajadas. La baja energía de activación del proceso de adsorción justifica la facilidad con que se adsorbe el ion hidronio. Los escasos niveles energéticos del calor isostérico involucrado demuestra una heterogeneidad energética superficial exigua. El proceso de activación conlleva a una liberación de energía.

ABSTRACT These research exposes the kinetic study results for the adsorption of hydronium ions in clay from Las Mozas deposit, in Manicaragua region, province of Villa Clara, Cuba. The main objective is to facilitate clay activation. Moreover, it is determined that the adsorption satisfies a pseudo first order kinetic model. The study evidences intraparticle diffusion and in liquid film too, for different temperatures. The low activation energy of adsorption process justifies the easiness in which the hydronium ion is adsorbed. The low value of the isosteric heat involved demonstrates the low energetic superficial heterogeneity. The activation process leads to an energy release.

COMPORTAMIENTO DE LA DUREZA EN LA ZONA AFECTADA TÉRMICAMENTE DURANTE SOLDADURA DE ACERO AISI 4130 ENDURECIDO MEDIANTE TRATAMIENTO TÉRMICO

RESUMEN En el presente estudio se evalúa el efecto de la corriente de soldadura (aporte de calor) y la temperatura de precalentamiento sobre el comportamiento de la dureza mínima en la zona afectada térmicamente, de un acero AISI 4130 (30XMA) en estado inicial de tratamiento térmico a máxima dureza. Para ello se realizan diferentes depósitos sobre chapa, con el empleo del proceso de soldadura con electrodo fusible y protección gaseosa, GMAW, en correspondencia con un diseño de experimento tipo factorial. Como resultado se establece una ecuación de regresión y un nomograma que permiten predecir la dureza mínima en la zona afectada térmicamente. Se concluye que la dureza mínima en la zona estudiada desciende a medida que aumenta la corriente de soldadura y la temperatura de precalentamiento, lo que puede afectar su comportamiento en servicio cuando es sometida a impactos a alta velocidad.

ABSTRACT In present study the effect of welding current (heat input) and preheating temperature on minimum hardness behavior in 4130 AISI (30XMA) steel in initial state of thermal treatment at maximum hardness heat affected zone is evaluated. Different deposits on sheet metal are made, using a welding process with consumable electrode and gaseous protection, GMAW, in correspondence with a factorial experiment design. As result, was obtained a regression equation and a nomogram that allow to predict the minimum hardness in the heat affected zone. It was concluded that the minimum hardness in the studied zone decreases as the welding current and the preheating temperature increases, which can affect its service behavior when subjected to high speed impacts.

OBTENCIÓN DE CELULASAS EN ECUADOR PARA LA DISMINUCIÓN DE GASTOS EN ENZIMAS EN LA HIDRÓLISIS DE BAGAZO

ABSTRACT In search of native cellulase-producing microorganisms, collected from lignocellulosic waste in Ecuatorian Andes, Amazon region, and in Antarctica, 17 sporulating strains were found. These strains and the cocktails obtained from them were used in assays to measure glucose concentration produced from carboxymethylcellulose, crystalline cellulose and filter paper units (FPU). The obtained values were that only the cocktail from Bacillus sp. collected at a “panela” artisan factory produced glucose concentrations that might be of interest, after the cellulases degraded all substrates: carboxymethylcellulose, crystalline cellulose and filter paper. The amount of glucose liquor obtained in the best assay was measured in HPLC, producing 3.45 mg/ml of glucose after the action of endo-beta-glucanase and 1.8 mg/ml of glucose in presence of exo-glucanase. The amount of filter paper units produced in vitro were 0.0073 FPU. However, the study found that, since the Payback Period for the investment was 6 years, it would not be recommendable to invest in a production plant with these cocktails. Due to this, is recommended to continue the research with this strain of Bacillus sp. to improve the dynamic indicators.

RESUMEN En la búsqueda de microorganismos nativos productores de celulasa, recolectados en desechos lignocelulósicos en los Andes, Amazonia y Antártida, se encontraron 17 cepas esporulantes. Estas cepas y los cocteles provenientes de éstas, fueron empleados en ensayos para medir la concentración de glucosa a partir de carboximetilcelulosa; celulosa cristalina y papel filtro (UPF) producidos por la acción de los microorganismos y de los cocteles enzimáticos. Se obtuvo como resultado que solamente el coctel de Bacillus sp., proveniente de una fábrica de panela, produjo concentraciones de glucosa que pueden ser interesantes, después de que las celulasas degradaran todos los sustratos: carboximetilcelulosa, celulosa cristalina y papel filtro. La cantidad de glucosa de licor obtenida en el mejor ensayo se midió en HPLC, produciendo 3.45 mg/ml de glucosa después de la acción de la endobetaglucanasa y 1,8 mg/ml de glucosa en presencia de la exoglucanasa. La cantidad de unidades de papel filtro producidas in vitro ha sido de 0,0073 UPF. Sin embargo, el estudio logró identificar que siendo el Período de Recuperación de la Inversión (PRI) de 6 años no sería recomendable invertir en una planta de producción de estos cocteles. Por estas razones se recomienda continuar las investigaciones con esta cepa de Bacillus para mejorar los indicadores dinámicos.

EVALUACIÓN DEL ESQUEMA MODIFICADO DE PURIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE SOSA CÁUSTICA EN LA TEXTILERA “DESEMBARCO DEL GRANMA”

RESUMEN El proceso de mercerizado de la tela se efectúa empleando soluciones de sosa cáustica concentrada con los objetivos de aumentar el brillo del tejido y la afinidad al tinte. Resulta una necesidad recircular la solución de sosa una vez utilizada, para disminuir los costos de operación. Sin embargo, la mala calidad de la solución de sosa recirculada atenta contra la calidad del tejido obtenido en el mercerizado, por lo que se realizó esta investigación para evaluar la modificación del esquema actual de purificación de la solución de sosa cáustica a partir de la determinación de las insuficiencias que presenta. Se caracterizó la solución de sosa proveniente del mercerizado y se determinó que su concentración es 237,33 g/L, lo cual indica que presenta impurezas que mantienen la densidad correcta, pero falsean la concentración. Con el ensayo de Nessler se detecta que hay presencia de celulosa e hidrocelulosa (compuesto gelatinoso y combustible, resultado de la reacción del agua (entre 8-12%) con la celulosa) en la muestras de la solución de sosa. Para mejorar la eficiencia del proceso de recuperación de la solución de sosa cáustica, se seleccionó la alternativa que posee el filtro de peróxido antes del sistema de reconcentración, con un costo de adquisición del equipamiento de 2007342,61 CUC. Con ayuda del simulador MATLAB se obtuvo el consumo de vapor que logra una economía de 2 kg de vapor evaporado/kg de vapor alimentado en correspondencia con el doble efecto que se propone para la concentración de la solución.

ABSTRACT The fabric mercerizing process is carried out using concentrated caustic soda solutions with the objectives of increasing the fabric brightness and the dye affinity. To recirculate the soda solution is necessary once it has been concentrated, in order to reduce operating costs. However, the recirculated soda solution poor quality undermines the quality of mercerized obtained fabric, so this research was conducted to evaluate a modification of caustic soda solution purification scheme from the determination of its inadequacies. The soda solution from the mercerized was characterized and its concentration was 237.33 g / L, which indicates impurities presence that maintain the correct density, but falsify the concentration. With Nessler test is detected that there is presence of cellulose and hydrocellulose in soda solution samples. To improve the efficiency of caustic soda solution recovery process, the alternative that has the peroxide filter before the reconcentration system was selected, with an equipment acquisition cost of 2007342.61 CUC. With MATLAB simulator, the steam consumption was obtained, which achieves an economy of 2 kg of evaporated steam/kg of steam fed in correspondence with the double effect proposed for solution concentration.

AHORRO DE ENERGÍA POR SUSTITUCIÓN DE MOTORES SUBCARGADOS QUE ACCIONAN CARGAS DE ALTA INERCIA

RESUMEN Los motores eléctricos son los principales productores de fuerza motriz en la industria. Son máquinas que trabajan con una eficiencia relativamente alta; sin embargo, su sobredimensionamiento por diversas causas provoca que trabajen en ocasiones con baja eficiencia. Por esta razón se considera como una oportunidad de ahorro la sustitución de motores de inducción sobredimensionados. Ahora bien, es necesario comprobar que este sobredimensionamiento no sea necesario, ya que en el caso de cargas de alta inercia puede ser preciso un motor de mayor potencia para satisfacer los requerimientos de arranque. En este trabajo se realiza el análisis de sustitución de motores de inducción sobredimensionados por otros de menor potencia y de clase de eficiencia superior, se analiza el régimen dinámico de arranque y se evalúa el potencial de ahorro económico y la reducción de emisiones de CO2, tomando como caso de estudio el área de Generación de Vapor de la UEB Central Azucarero 14 de Julio.

ABSTRACT Electric motors are the main producers of industry motive power. They are machines that work with a relatively high efficiency, however, their oversizing for various reasons causes them to work occasionally with low efficiency. For this reason, the replacement of oversized induction motors is considered as an opportunity to save energy. However, it is necessary to verify that its oversizing is not necessary, since in high inertia loads case a higher power motor may be required to satisfy the starting requirements. In this paper, the analysis of replacement of oversized motors by others of lower power and higher efficiency class is carried out. The dynamic starting regime is analyzed and potential for economic savings and reduction of CO2 emissions are evaluated. The Steam Generation area of the UEB Central Azucarero 14 de Julio is taken as a study case.

EVALUACIÓN DE LA EXTRACCIÓN ENZIMÁTICA DE QUITINA A PARTIR DEL EXOESQUELETO DE CAMARÓN

RESUMEN El proceso normal de obtención de quitina a partir del exoesqueleto de camarón, consiste en la extracción de compuestos asociados mediante pasos sucesivos de desmineralización, desproteinización y despigmentación, usando ácidos y álcalis fuertes, lo que constituye un riesgo para la integridad personal y el ambiente. Una solución a este problema, es el empleo de métodos alternativos, como la extracción enzimática, que además de mantener íntegra la estructura de la quitina la deja sin residuos que puedan afectar sus aplicaciones biomédicas. El exoesqueleto una vez limpio, seco y molido hasta 300 μm, se desmineraliza, hasta un 95,67% usando ácido acético glacial al 15% a temperatura ambiente y en agitación durante 3 horas. Un tratamiento con α-quimotripsina en una relación enzima-sustrato E/S 0,7:100 (QB2) presenta un mayor porcentaje de hidrólisis de proteína, 73,48% que la relación E/S 0,5:100 (QB1). No obstante, se encontró que no existe diferencia estadísticamente significativa entre los diferentes tratamientos, tan sólo se observó una diferencia entre los tratamientos QB1 y QB2, lo que parece indicar que a mayor concentración de quimotripsina ocurre una mayor desproteinización del sustrato. Por su parte, los tratamientos con papaína alcanzaron porcentajes de desproteinización similares, 65,43% y 67,13% para relaciones E/S de 0,5:100 y 0,7:100 respectivamente, lo que indica que ambos tratamientos son estadísticamente aceptables. En cuanto al grado de desacetilación, todos los tratamientos mostraron un valor de aproximadamente 20% y una masa molecular del orden de 106, demostrando así la efectividad de la combinación de tratamientos con ácidos débiles y enzimas proteolíticas.

ABSTRACT The normal process of obtaining chitin from the shrimp exoskeleton consists in associated compounds extraction through successive steps of demineralization, deproteinization and depigmentation, using strong acids and alkalis. It constitutes a risk for personal and environmental integrity. A solution to this problem is the alternative methods use, such as enzymatic extraction, which in addition to maintain the structure of chitin intact, do not produce wastes that may affect their biomedical applications. The exoskeleton, once clean, dry and ground to 300 μm, is demineralized, up to 95,67% using glacial acetic acid at 15% at room temperature and stirring for 3 hours. A treatment with α-chymotrypsin in an enzyme-substrate ratio E / S 0,7: 100 (QB2) shows a higher percentage of protein hydrolysis, 73,48% than the E / S ratio 0,5: 100 (QB1) . However, it was found that there is not statistically significant difference between the different treatments, only a difference between the QB1 and QB2 treatments was observed, which seems to indicate which seems to indicate that a greater deproteinization of the substrate occurs at a higher concentration of chymotrypsin.On the other hand, papain treatments reached similar percentages of deproteinization, 65,43% and 67,13% for E/S ratios of 0,5: 100 and 0,7: 100 respectively, which indicates that both treatments are statistically acceptable. Regarding the degree of deacetylation, all the treatments showed a value of approximately 20% and a molecular mass of the order of 106, thus demonstrating the effectiveness of the combination of treatments with weak acids and proteolytic enzymes.

DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CALENTADORES DE JUGO DE CAÑA

RESUMEN En el presente trabajo se determinan los coeficientes de transferencia de calor y el factor de incrustaciones en calentadores de jugo de caña. Se realizan mediciones de caída de presión en el tiempo así como las temperaturas de entrada y salida del jugo de caña y el vapor. Se determinan los coeficientes globales de transferencia de calor y se comparan con los criterios de la literatura para la estimación del régimen de ensuciamiento. Su aplicación en el central “Siboney”, permite obtener los niveles de reducción del coeficiente de un 42% al 50%, para los intercambiadores A y B, respectivamente, a los 15 días de operación.

ABSTRACT In present work, the heat transfer coefficients and the incrustation factor of the cane juice are determined. Measurements are made, as well as inlet and outlet temperatures of cane juice and steam. The heat transfer global coefficients are determinate and compared with the literature criteria for the estimation of the incrustation regime. Its application in "Siboney" plant, allows to obtain levels of coefficient reduction of 42% and 50% for the heat exchanger A and B, respectively, in 15 days of operation.

ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR DE UN MODELO DE SIMULACIÓN DE PROCESOS

RESUMEN El trabajo tiene como objetivo la simulación del proceso de digestión anaeróbica para estimar la producción de biogás mediante el software ASPEN PLUS. El Modelo de simulación de procesos (MSP) desarrolla las etapas de la digestión anaeróbica mediante bloques operativos admitiendo la composición de cualquier sustrato y condiciones de operación. El MSP se compone en total de 46 reacciones químicas desarrolladas por separado según la etapa y complejidad. La hidrólisis fue desarrollada a partir de reacciones con base estequiométrica para fracciones de conversión de los reactantes, mientras que la acidogénesis, la acetogénesis y la metanogénesis se establecieron a partir de un submodelo que determina la cinética de las reacciones. La simulación fue validada con un valor experimental de producción de biogás y un modelo analítico para comprobar su comportamiento en el tiempo. Se desarrolla un análisis de sensibilidad para distintas composiciones de sustrato obteniéndose la influencia en la producción de biogás y el contenido de metano.

ABSTRACT The objective of this work is to simulate the anaerobic digestion process to estimate biogas production using the ASPEN PLUS software. The Process Simulation Model (MSP) develops the stages of anaerobic digestion using operational blocks, allowing the composition of any substrate and operating conditions. The PSM comprises a total of 46 chemical reactions developed separately according to stage and complexity. The hydrolysis was developed from reactions with stoichiometric base for fractions of conversion of reactants, while the acidogenesis, the acetogenesis and the methanogenesis were established from a submodel that determines the reactions kinetics. The simulation was validated with an experimental value of biogas production and an analytical model to verify its behavior over time. A sensitivity analysis is developed for different substrate compositions obtaining the influence on biogas production and methane content.

MODIFICACIONES DE LA MATRIZ DE CONTRADICCIONES PARA EL DISEÑO DE ENGRANAJES CILÍNDRICOS DE DIENTES RECTOS DE MATERIAL PLÁSTICO

RESUMEN La Teoría para Resolver Problemas de Inventiva (TRIZ) es un método muy utilizado hoy en día para la resolución de tareas de ingeniería y para el desarrollo de nuevos productos. Dos de los fundamentos claves para aplicar la TRIZ son la matriz de contradicciones y los principios de ingeniería. Los mismos han permanecido casi inalterables desde su creación y los diseñadores tienen dificultades para usarlos con éxito en una amplia gama de configuraciones de problemas ingenieriles. El objetivo del presente trabajo es exponer los resultados del análisis de la matriz de contradicciones y de los principios de ingeniería, tomando como base el desarrollo científico tecnológico actual, así como las modificaciones requeridas en el campo de la ingeniería mecánica en general, aplicadas al diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos de dientes rectos exteriores de material plástico.

ABSTRACT The Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) is a method widely used today to solve engineering tasks and to develop new products. Two of the key foundations to apply TRIZ are the matrix of contradictions and the engineering principles. They have remained almost unchanged since their origin, and designers have difficulty using them successfully in a wide range of engineering problem configurations. The objective of this paper is to present the results of contradiction matrix and the engineering principles analysis, based on current scientific and technological development, as well as the modifications required in the field of mechanical engineering in general, applied to the design of plastic spur gear transmissions.