Centro Azúcar

ESTUDIO CINÉTICO Y TERMODINÁMICO DE LA ADSORCIÓN DE PLOMO (II) EN CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR

RESUMEN En el presente estudio se expone la adsorción de plomo en ceniza de bagazo de caña de azúcar. Los modelos cinéticos expuestos son los de seudosegundo y seudoprimer orden, Elovich y difusión intrapartícula. Las isotermas analizadas corresponden a los modelos de Langmuir, Freundlich, Toth y Dubinin. Desde el punto de vista cinético en los casos analizados a las temperaturas de 25,40 y 60 oC se ajustan al modelo de seudosegundo orden con tendencia a un aumento de la constante específica de velocidad de adsorción al aumentar la temperatura. Los modelos isotérmicos de adsorción se ajustan al modelo de Langmuir para las temperaturas bajo estudio. Se establece el valor del calor isostérico de 0,91 kJ/mol y la energía de activación del proceso es 10,01 kJ/mol, denotando un proceso físico de adsorción. Los valores de variación de entalpía de - 3,14 kJ/mol y variación de entropía del estado activado de la adsorción de 0,01 kJ/molK, denotan un bajo desprendimiento de calor y su poca relevancia en el desorden del sistema.

ABSTRACT Lead adsorption in sugar cane bagasse ash is exposed in present study. The described kinetic models respond to pseudo second and pseudo first order behavior, Elovich and intraparticle diffusion. The analyzed isotherms correspond to the Langmuir, Freundlich, Tóth and Dubinin models. From the kinetic point of view the analyzed cases for temperatures of 25, 40 and 60 C, are adjusted to the pseudo-second order model with an increase tendency for the specific adsorption speed constant when the temperature increases. The isothermal adsorption models respond to Langmuir model for studied temperatures. The isosteric heat value of 0.91 kJ / mole is established and the process activation energy is 10.01 kJ / mole, denoting a physical process of adsorption. The enthalpy variation value is -3.14 kJ / mole and the entropy variation is 0.01 kJ / mole K denoting its low heat evolution and its little relevant system disorder.

COMPORTAMIENTO DE LA MICROESTRUCTURA Y ANCHO DE LA ZONA AFECTADA TÉRMICAMENTE DURANTE SOLDADURA DE ACERO 4130 ENDURECIDO

RESUMEN En el presente trabajo se estudió el comportamiento del ancho y microestructura de la zona afectada térmicamente (ZAT) en función de la corriente y la temperatura de precalentamiento en la soldadura con electrodo fusible y protección gaseosa (GMAW) de un acero 4130 endurecido. La variación de la corriente y la temperatura de precalentamiento, manteniendo constante la velocidad de soldadura, se realizó en base a un diseño de experimentos de tipo factorial. Fue realizado el análisis metalográfico de una muestra del metal base y de muestras extraídas de los cordones sobre chapa, obtenidos para cada condición experimental. Fueron, también, obtenidos los perfiles de dureza para cada condición de ensayo. A partir de los perfiles de dureza fue definido el ancho de la ZAT como el intervalo con valores bajos de dureza. Como resultado del trabajo se establece una relación cuantitativa que evidencia que el aumento de la corriente de soldadura y la temperatura de precalentamiento provocan un aumento del ancho de la ZAT, por lo que la mejor condición es la menor corriente y sin precalentamiento. Se concluye también que la ZAT presenta tres subzonas con microestructuras diferentes.

ABSTRACT In present work, the width and microstructure behavior of the thermally affected zone (TAZ) was studied as a function of electrical current and preheating temperature in welding with a fused electrode and gaseous protection (GMAW) of a hardened 4130 steel. Current variation and preheating temperature, keeping the welding speed constant, was carried out based on a factorial experiments design. Metallographic analysis of a sample of base metal and samples extracted from the strands on sheet metal, obtained for each experimental condition, was carried out. The hardness profiles also were obtained for each test condition. From the hardness profiles the width of the TAZ was defined as the interval with low hardness values. As a result of the work, a quantitative relationship is established which shows that welding current increase and preheating temperature cause an increase in TAZ width, so that the best condition are lowest current and without preheating. It is also concluded that the TAZ presents three subzones with different microstructures.

MEJORA DEL PROCESO DE CULTIVO DE ESPECIES ACUÍCOLAS EN LA EMPRESA PESQUERA DE SANCTI SPÍRITUS

RESUMEN El enfoque de gestión por procesos constituye una vía para la satisfacción de los clientes y la obtención de mejores resultados en el desempeño organizacional. El sector de la industria pesquera en Cuba solo ha explorado superficialmente esta filosofía de trabajo a pesar de los beneficios de su aplicación. Es por ello que la siguiente investigación se desarrolla en la Empresa Pesquera de Sancti Spíritus, la cual presenta la necesidad de mejorar la eficiencia del proceso de cultivo de especies acuícolas. Por tanto, se propone un procedimiento para su gestión por procesos basado en el ciclo Deming el cual fue aplicado en la Estación Acuícola del municipio La Sierpe. Los principales resultados obtenidos fueron: la documentación de los subprocesos del cultivo intensivo del Claria Gariepinus, el diseño de indicadores de gestión que permiten conocer la trayectoria y tendencia de los subprocesos, así como la identificación de las principales causas de riesgo y variabilidad. Todo lo anterior permitió realizar propuestas de acciones correctivas para solucionar las deficiencias encontradas y reducir las pérdidas en el proceso, lo cual incide en mejoras de calidad y reducción de costos.

ABSTRACT The process management approach is a way to achieve client’s satisfaction and to obtain better results in organizational performance. The fishing industry sector in Cuba has only superficially explored this work philosophy despite the benefits of its application. That is why the following research is carried out in Sancti Spíritus Fishing Enterprise, which needs to improve efficiency of aquaculture species cultivation process. Therefore, a procedure for process management based on the Deming cycle is proposed, which was applied in the Aquaculture Station of La Sierpe municipality. The main results obtained were: sub-processes of Claria Gariepinus intensive cultivation documentation, design of management indicators that allow to know subprocesses trajectory and trend, as well as main causes of risk and variability identification. All of the above allowed the proposals of corrective actions to solve its deficiencies and reduce process losses, which achieve quality improvements and cost reduction.

EVALUACIÓN DE NANOMEMBRANAS MEDIANTE SOLUCIONES MODELOS DEL PERMEADO DE LA ULTRAFILTRACIÓN DE SALMUERA DE ACEITUNAS

RESUMEN El objetivo de este estudio fue evaluar la nanofiltración mediante el uso de soluciones modelos del permeado de la ultrafiltración en el tratamiento de salmuera residual del proceso de elaboración de aceitunas de mesa. Para la realización de los experimentos se consideró un diseño factorial de dos niveles (23). Como variables independientes fueron seleccionadas: la presión operación, velocidad tangencial y tipo de membrana. La variable de respuesta fue densidad de flujo de permeado. Además, se usó el método gráfico de Half-Daniel para determinar los efectos significativos. El coeficiente de permeabilidad de las membranas NF 270, NF 245, NF 90 es de 9,93; 3,47 y 3,45 L/hm2bar, respectivamente. Siendo la membrana NF 270 la de mayor permeabilidad, mientras que la NF 245 y NF 90 presentó valores similares. La estimación de los efectos estandarizados de los factores estudiados sobre la densidad de flujo arrojó que las variables: tipo de membrana, presión y su interacción ejercieron mayor influencia sobre la densidad de flujo de permeado en las condiciones consideradas. La velocidad tangencial del líquido y las interacciones restantes presentaron efectos significativos, pero en menor grado. El modelo factorial resultó significativo (p-valor < 0,0001) para un coeficiente de correlación R2 igual a 0,98. Lo que implica que el 97,90% de la variación total en el proceso estudiado se atribuyó a los factores considerados. Por lo que se concluye que modelo es adecuado para representar los datos experimentales con un nivel de confianza del 95%.

ABSTRACT The aim of this study was to evaluate nanofiltration using permeate of ultrafiltration treatment of residual brine from making table olives process model solutions. For the experiments realization a factorial design of two levels was considered (23). The following independent variables were selected: operating pressure, tangential velocity and membrane type. The response variable was permeate flux density. In addition, the Half-Daniel graphic method was used to determine the significant effects. The permeability coefficients of NF 270, NF 245, NF 90 membranes are 9.93, 3.47 and 3.45 L/hm2bar, respectively. The NF 270 membrane has the highest permeability, while the NF 245 and NF 90 have similar values. The standardized effects of the studied factors estimation on the flow density showed that the variables: type of membrane, pressure and its interaction have the greatest influence on the permeate flow density under considered conditions. The liquid tangential velocity and the remaining interactions also have significant effects, but to a lesser degree. The factorial model was significant (p-value < 0.0001) for a correlation coefficient R2 equal to 0.98. This implies that 97.90% of total variation in the studied process was attributed to considered factors. The model is adequate to represent the experimental data with a confidence level of 95%.

MODIFICACIONES EN LA RED DE LA PROVINCIA VILLA CLARA ANTE LA CONEXIÓN DE FUTURAS BIOELÉCTRICAS

RESUMEN El avance en las tecnologías para el aprovechamiento de las energías renovables hace cada vez más factible y útil el uso de las mismas. Cuba no se queda detrás en relación a este aspecto. Se están realizando varios proyectos para la construcción e implementación de plantas de biomasa con el objetivo de generar electricidad; hay zonas de la isla en la que se ha empezado la realización de la obra. En la provincia de Villa Clara están planificadas la puesta en marcha de tres bioeléctricas (BE), Héctor Rodríguez, Washington y Quintín Banderas, para los años 2019, 2023 y 2028 respectivamente. El objetivo del trabajo es determinar las afectaciones a la red eléctrica de la provincia de Villa Clara al conectar al Sistema Eléctrico Nacional las BE, tanto en aspectos constructivos como eléctricos. Con la ayuda del software PSX se obtuvieron las condiciones de operación de la red en lo que respecta a las tensiones en las barras, transferencias de potencia por las líneas, y niveles de cortocircuito en diferentes barras. Se realizó un análisis preliminar del costo de las inversiones necesarias en la red eléctrica.

ABSTRACT Progress in technologies for the exploitation of renewable energy sources makes increasingly the use of them feasible and useful. Cuba does not remain behind in relation to this aspect. In the country is being carried out several projects for construction and implementation of biomass plants in order to generate electricity. There are areas of the island where the work realization has begun. In Villa Clara province, the start-up of three bioelectric plants, Héctor Rodríguez, Washington and Quintín Banderas, is planned for years 2019, 2023 and 2028 respectively. This work objective is to determine the electric network problems in Villa Clara province by connecting the bioelectric plants to the National Electric System, both in construction and electrical aspects. The network operation conditions for bars voltages, power lines transfers, and levels of short circuit in different bars were obtained with PSX software help. A preliminary calculus has done for the necessary cost inversions in the electric network.

CÁLCULO DE LA HUELLA ECOLÓGICA EN UN MUNICIPIO DE LA PROVINCIA DE VILLA CLARA

RESUMEN En este trabajo se realiza el cálculo de la huella ecológica (HE) de un municipio de la provincia de Villa Clara, para el año 2013, utilizando un software que tiene programadas todas las expresiones matemáticas de la metodología de (Ress y Wackernagel, 1996). La HE y la capacidad de carga (CCT) del territorio en el año 2013, fue de 0,6603 hectáreas per cápita al año (he/cap./año) y 1,4233 respectivamente, lo que indica que el mismo posee superávit, revelando el camino hacia la sostenibilidad ambiental. Se realizaron predicciones de sustentabilidad en escenarios futuros, deseados y no deseados, hasta el año 2025. En el escenario no deseado se consideró el deterioro progresivo de la calidad ambiental de la región, motivado por un incremento de las subhuellas de energía y de cultivos; de superficie ociosa y reducción de la superficie forestal, lo que conduce a un aumento de la huella ecológica y disminución de la capacidad de carga con un déficit en el año 2023 de -0,0207 ha/cap./año. En el escenario deseado se consideran reducciones de la subhuella de energía, de las superficies ociosas y constructivas, así como el incremento de la subhuella de bosques y mares, de las superficies agrícolas y forestales, lo que garantiza reducciones graduales de la huella ecológica y aumentos de la capacidad de carga con crecimientos del superávit.

ABSTRACT This paper calculates the ecological footprint in a municipality of Villa Clara province in 2013 using a software that has programmed all the mathematical expressions of Ress and Wackernagel methodology. The territory ecological footprint and carrying capacity in 2013 were 0.6603 ha/cap/year and 1.4233 ha/cap/year respectively, which indicates that it has a surplus, revealing the path towards environmental sustainability. Predictions of sustainability were made in desired and undesired future scenarios until 2025. The unwanted scenario was considered the progressive deterioration of the region's environmental quality, motivated by an increase in energy and crop sub footprints, idle area and forest area reduction, leading to an increase in the ecological footprint and decrease in carrying capacity with a deficit in 2023 of -0.0207 ha/cap/year. In desired scenario, reductions of the energy sub footprint, of idle and constructive surfaces are considered, as well as the sub footprint of forests and seas increase as well of agricultural and forest surfaces, which guarantees ecological footprint gradual reductions and load capacity increases with surplus increases.

EVALUACIÓN DEL SISTEMA ENERGÉTICO EN EL CENTRAL AZUCARERO QUINTÍN BANDERA

RESUMEN El objetivo de este trabajo es evaluar el sistema energético y de circulación de agua de la Central Azucarero Quintín Bandera. Mediante la aplicación de metodologías de gestión eficiente de la energía y de condensados, para la reducción de estos consumos y el incremento de los indicadores de eficiencia. Como resultado de la evaluación energética y del sistema de condensados, se determinaron los consumos de vapor de los equipos obteniéndose que la generación de la caldera es 136 761,41 kg/h, su eficiencia es del 78%. Se determinaron la demanda de combustible y el índice de generación en las calderas obteniéndose valores de 57 628,10 kg bagazo/h y 2,38 kg de vapor por kg de bagazo respectivamente. La cantidad de condensados generados en el proceso es de 179 215,97 kg/h la cual es suficiente para suplir la necesidad de agua alimentar a las calderas. Mediante el balance energético se obtuvo que 19 291,92 kg/h son pérdidas de vapor en condensación, desde las línea de vapor general de las calderas a la planta eléctrica y desde la misma hasta el resto de los equipos del proceso. Estas pérdidas están determinadas por la ausencia de un colector de vapor general con las características idóneas para evacuar la producción de vapor de las tres calderas, así como el insuficiente aislamiento térmico en las tuberías y en los equipos consumidores, además de los salideros de vapor y las fugas a la atmósfera.

ABSTRACT This work objective is to evaluate the energy system and water circulation in Quintín Bandera factory. As a result of energy evaluation and the condensed system, the equipment’s vapor consumption were determined. As a result the boiler generation was 136 761.41 kg/h, whit an efficiency of 78%. Fuel demand and generation index in boilers were 57 628.10 kg bagasse/h and 2.38 kgv/kgb respectively. The condensed generated quantity was determined as 179 215.97 kg/h which is enough to replace the necessity of water to feed the boilers. By means of the energy balance it was determined that 19 291.92 kg/h are vapor losses in condensation, from the general boilers vapor line to the Electric Plant and from it until process equipment. These losses are determined by the collector for general vapor with the suitable characteristics to evacuate the production from three boilers absence, as well as the insufficient thermal isolation for pipes and equipment, besides vapor losses and atmosphere flights.

BIODEGRADABILIDAD DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA AGRO-AZUCARERA CUBANA: CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA

RESUMEN La aplicación de la digestión anaerobia a residuos que actualmente no se aprovechan constituye una estrategia sustentable para el manejo de los mismos en Cuba. El objetivo del presente trabajo consiste en evaluar el efecto de mezcla en la biodegradabilidad de residuos como el bagazo (B), la cachaza (C) y la vinaza (V) a partir de un diseño experimental de mezcla. Para ello se evaluó el potencial de metano y la cinética del proceso a partir de dos modelos cinéticos: primer orden y Gomperzt. Los resultados demuestran que la C obtuvo el mayor valor de rendimiento (252 mLCH4/gSV) mientras que el B obtuvo el valor más bajo (170 mLCH4/gSV). Sin embargo, la mezcla ternaria B+C+V mostró el valor más elevado con un aumento en el rendimiento de metano de hasta un 23% en comparación con el aporte individual de los sustratos por separado debido a un efecto sinergético positivo y significativo. Los resultados cinéticos demuestran que la V como sustrato individual obtuvo los mejores resultados.

ABSTRACT The application of anaerobic digestion, from waste streams that currently have no use, can be utilized for bioenergy production. The present work objective was to evaluate the mixing effect in the biodegradability of residues from the Cuban sugar industry such as bagasse, press mud and vinasse using a mixture design. Methane yield and kinetic process were also evaluated using two different kinetic models: first order model and Gompertz model. The results showed that press mud had the higher methane yield (252 mLCH4/gVS) mean while bagasse had the lowest value (170 mLCH4/gVS). All substrates mix resulted an increase in methane yield up to 23% compared to the expected yield calculated as individual fractions potential methane. This behavior demonstrate a significant synergistic effect. The kinetic results showed that vinasse had the best results.

RELACIÓN ENTRE LAS TOLERANCIAS DIMENSIONALES Y GEOMÉTRICAS EN LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN

RESUMEN Para lograr los parámetros exigidos al producto fabricado es necesario establecer de conjunto las tolerancias dimensionales y las tolerancias geométricas o de forma y posición de las superficies de las piezas. Aquellas piezas donde su configuración y dimensiones finales se obtienen mediante proceso de mecanizado generalmente están afectadas no solo por los errores dimensionales, sino también por las variaciones en cuanto a su forma geométrica. Las desviaciones de la forma geométrica que ocurren en las piezas después del mecanizado también deben ser enmarcadas dentro de ciertos límites de tolerancia para que complementen la exactitud de la pieza. En tal sentido, en los diseños de piezas se requiere determinar los límites de especificación, para definir las tolerancias en cuanto a sus dimensiones, forma geométrica y posiciones relativas de sus superficies. La determinación y prescripción de los errores permitidos en cuanto a la forma geométrica y posición relativa de las superficies de las piezas en su relación con las tolerancias dimensionales es un tema de mucho interés en las producciones mecánicas y un factor determinante en la garantía de la intercambiabilidad y los costos de producción, por lo que el objetivo del trabajo está encaminado a definir cuáles son los errores geométricas que con mayor frecuencia se producen en las piezas y como partiendo de los errores dimensionales establecer estos dentro de ciertos límites de tolerancias.

ABSTRACT In order to achieve the required parameters for a manufactured product, it is necessary to establish overall dimensional tolerances and geometric tolerances or shape and position of pieces surfaces. Those pieces where their configuration and final dimensions are obtained by machining process are generally affected not only by dimensional errors, but also by the variations in their geometric shape. Deviations from the geometric shape that occur in the parts after machining must also be framed within certain tolerance limits to complement the part accuracy. In this sense, in pieces design is required to determine the limits of specification, to define the tolerances in terms of their dimensions, geometric shape and relative positions of their surfaces. The determination and prescription of the errors allowed in terms of geometric shape and relative position of the surfaces of the pieces in relation to dimensional tolerances is a subject of great interest in mechanical productions and a determining factor in the guarantee of interchangeability and production costs, so the objective of this work is aimed to define what are the geometric errors that most frequently occur in pieces and how starting from the dimensional errors to establish these within certain tolerance limits.