Centro Azúcar

RESULTADOS DE LA GESTIÓN INNOVATIVA EN EL ESTABLECIMIENTO TERRITORIAL DE INVESTIGACIONES DE LA CAÑA DE AZÚCAR EN VILLA CLARA

RESUMEN Introducción: La investigación es desarrollada en la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar de la provincia de Villa Clara, Cuba. Objetivo: Mostrar un grupo de resultados en el orden científico, técnico, económico-financiero, local y territorial con la implementación de un modelo de gestión innovativa en la misma. Materiales y Métodos: Los principales materiales utilizados en la investigación han sido los de (López y col., 2009) y por (Velazco, y col., 2014) y los desarrollados por (Sánchez, 2019) en sus trabajo titulado “La innovación en la administración pública: Valor e importancia para el actual modelo económico cubano”. Los métodos más representativos utilizados son la observación, revisión documental, entrevistas, criterios de especialistas e investigadores, y recorrido por las áreas de trabajo. Resultados y Discusión: El resultado principal de la investigación es el modelo de gestión innovativa diseñado que está conformado por tres etapas fundamentales que son la etapa preparatoria, la transformativa y la resultante donde se hace énfasis en la atención de los productores estatales y privados como parte del postservicios, así como el impacto de este en el desarrollo local y territorial de la provincia y sus alrededores. Conclusiones: Los principales aportes del modelo propuesto son el análisis del entorno, el trabajo en equipo, la coordinación e integración de los diferentes departamentos, la evaluación de los resultados y el post servicio a personas naturales y jurídicas. Como resultado el centro participó en el año 2018 en 28 proyectos de investigación con un presupuesto de $ 817 091,75.

ABSTRACT Introduction: Investigation is developed in Territorial Station of Sugar Cane Investigations in Villa Clara, Cuba. Objective: To show a group of scientific, technician, economic-financial local and territorial results, with the implementation of an innovative administration model. Materials and Methods: The main materials used in the investigation have been those of (López et al., 2009) and (Velazco et al., 2014) and those developed for (Sánchez, 2019) in their titled work "The innovation in the public administration: Value and importance for the current Cuban economic model." The used more representative methods are observation, documental revision, interviews, specialists' and researchers' approaches, and work areas path. Results and Discussion: The main result of the investigation is the designed pattern of innovative administration that has three fundamental stages, preparatory, transformative and resultant where emphasis is made in the attention of the state and private producers as part of post services, as well as these impact in local and territorial development of the county and its surroundings. Conclusions: The main contributions of the proposed pattern are analysis of the environment, work in team, coordination and integration of different departments, results evaluation of the and post services to natural and juridical people. Result of its implementation is the center participation in 28 investigation projects with a total budget of $817 091.75 in 2018 year.

DISEÑO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR PARA INTENSIFICAR EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE GLUCOSA EN LA UEB ʺCHIQUITICO FABREGATʺ

RESUMEN Introducción: En la UEB “Chiquitico Fabregat” se propone la obtención de glucosa a partir de la inversión enzimática de la sacarosa, empleando invertasa inmovilizada; el proceso requiere una etapa de evaporación a múltiple efecto que reporta baja economía de vapor y el licor producido presenta alta temperatura lo que dificulta la velocidad de cristalización. Objetivo: Diseñar un intercambiador de tubo y coraza líquido-vapor y otro líquido-líquido, para ubicarlos a la entrada y salida del múltiple efecto, respectivamente, para mejorar la economía de vapor e intensificar la velocidad de cristalización de la siguiente etapa del proceso de obtención de glucosa. Materiales y Métodos: Para el diseño de los intercambiadores de calor se aplicó la metodología propuesta por Kern (1988), basada en el método tradicional de la media logarítmica de la diferencia de temperatura y se determinaron los costos total del equipamiento y de inversión aplicando la metodología propuesta por (Peters et al., 2003). Resultados y Discusión: Se diseñan e intercalan en el múltiple efecto los intercambiadores de calor, líquido-vapor y líquido- líquido, lográndose un incremento de la economía de vapor de 2,63 a 3,59; el licor se enfría hasta 30ºC favoreciendo la velocidad de cristalización. Conclusiones: El diseño de intercambiadores de calor de tubos y coraza de tipo líquido-vapor y líquido -líquido con áreas 18,09 m2 y 10,5 m2 respectivamente, intercalados a la etapa de evaporación de la planta de producción de glucosa requiere de un presupuesto de $ 98 753,79.

ABSTRACT Introduction: It’s proposed to obtain glucose from the enzymatic inversion of sucrose, using immobilized invertase in “Chiquitico Fabregat” UEB. The process requires a multi-effect evaporation step that reports low steam economy and produced liquor presents high temperature which makes difficult the crystallization speed. Objective: To design a tube and shell exchanger liquid-steam and a liquid-liquid exchanger, to place them respectively at the entrance and exit of multiple effect, in order to improve the steam economy and intensify the next stage crystallization speed in glucose obtaining process. Materials and Methods: The methodology proposed by Kern (1988) was applied for exchangers design, based on the traditional method of logarithmic mean of temperature difference and the total equipment and investment costs were determined applying the methodology proposed by (Peters et al., 2003). Results and Discussion: Heat exchangers, liquid-steam and liquid-liquid are designed and intercalated in the multiple effect, achieving an steam economy of 2.63 to 3.59; the liquor is cooled to 30oC favoring crystallization speed. Conclusions: Design of heat exchangers of tubes and shells of liquid type -vapor and liquid-liquid with areas of 18,09 m2 and 10,5 m2 respectively, intercalated in evaporation stage of the glucose production plant requires a budget of $ 98 753.79.

CONTRIBUCIÓN DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD PARA EL ESTUDIO DE FALLOS A EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA

RESUMEN Introducción: El mantenimiento es la actividad tecnológica destinada al aseguramiento del desempeño de los activos de producción o servicio y de hecho, es el único paliativo para de una forma económicamente racional atenuar el ritmo de deterioro del estado técnico de los equipos. Este artículo incluye los resultados de una investigación realizada en un hotel de modalidad de sol y playa cubano. Objetivo: Realizar un estudio de fallos en equipos identificados como los de mayor consumo eléctrico. Materiales y Métodos: Fueron utilizadas varias herramientas como: trabajo en grupo para la toma de decisiones complementado con un análisis de los niveles de criticidad tanto para el área de mantenimiento como para el área energética del hotel, además se realizan entrevistas al personal y consulta de documentos los cuales le ofrecen soporte científico a la investigación. Resultados y Discusión: Fue utilizada la metodología de Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (MCC), que incluyó la determinación de las funciones de los equipos, los fallos funcionales, los efectos de dichos fallos y sus consecuencias para la seguridad, el ambiente, el servicio y los costos de mantenimiento. Conclusiones: Finalmente se obtuvo la identificación de los equipos más críticos a partir del consumo eléctrico, los cuales constituyen alrededor del 85% de la estructura energética del hotel, identificando cada una de sus causas de fallas, y el mantenimiento a partir del nivel de criticidad según la consecuencia de los fallos.

ABSTRACT Introduction: Maintenance is the technological activity aimed at ensuring the performance of production or service assets and, in fact, is the only palliative for an economically rational way to attenuate the deterioration rate of equipment technical state. This article includes the results of an investigation conducted in a hotel of cuban sun and beach modality. Objective: To conduct a failures study in equipment identified as those with the highest electricity consumption. Materials and Methods: Several tools were used such as: group work for decision making complemented with an analysis of criticality levels for both maintenance hotel area and energy hotel area, in addition to staff interviews and document consultation. They offer scientific support to research. Results and Discussion: The Reliability Centered Maintenance (RCM) methodology was used, which included the equipment functions determination, functional failures, the effects of such failures and their consequences for safety, environment, service and costs of maintenance. Conclusions: Finally, the identification of the most critical equipment was obtained based on electricity consumption, which constitutes about 85% of hotel energy structure, identifying its failure causes, and maintenance based on the criticality level according to failures consequence.

LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS MUNICIPALES EN LUANDA, CARACTERIZACIÓN Y CONSECUENCIAS AMBIENTALES DE SU INADECUADA GESTIÓN

RESUMEN Introducción: Las consecuencias ambientales de las inadecuadas prácticas con los residuos sólidos urbanos (RSU) pueden ser negativas para la salud de las personas y los ecosistemas. Objetivo: Caracterizar los RSU en los municipios de la provincia de Luanda, Luanda, Cazenga, Maianga, Cacuaco, Belas y Viana, e identificar los efectos negativos que ocasionan a la salud ambiental y humana por su inadecuada gestión. Materiales y Métodos: La observación durante visitas de campo en los municipios y en el relleno sanitario, la investigación bibliográfica específica de los temas relacionados con los RSU y el método estadístico para el procesamiento de los datos recogidos de la caracterización, las entrevistas y encuestas. Resultados y Discusión: Los municipios estudiados presentan muchos habitantes, alto volumen de generación de RSU, y diferencias entre ellos, lo que se debe a la variación de los hábitos y costumbres de sus poblaciones, las condiciones económicas, el clima entre otras variables. Inexistencia de un programa de recogida y de la cantidad de contenedores necesarios con variables características físico geográficas del área, todo lo que provoca la acumulación de RSU generando la proliferación de vectores y partículas volátiles causantes de enfermedades epidemias en la población. Conclusiones: El crecimiento demográfico, los hábitos de consumo y la falta de educación ambiental agravan la gestión de los RSU en Luanda, esto dificulta su reciclaje pues tiene que crearse condiciones. La mayor parte de los RSU es materia orgánica que puede aprovecharse como materia prima en diferentes industrias.

ABSTRACT Introduction: The environmental consequences of inappropriate practices with urban solid waste (MSW) can be negative for people health and ecosystems. Objective: To Characterize the MSW in Luanda, Cazenga, Maianga, Cacuaco, Belas and Viana, municipalities of Luanda province, and to identify the negative effects caused on environmental and human health due to its inadequate management. Materials and methods: The observation during field visits at municipalities and in the landfill, the specific bibliographical investigation about MSW and statistical method for processing collected data on characterization, interviews and surveys. Results and Discussion: The municipalities studied present many habitants, high volume of generation of MSW, and differences between them, due habits and customs of their population variation, economic conditions, climate among other variables. Absence of a collection program and the needed number of containers with variables that are physical and geographical characteristics of the area, all cause MSW accumulation generating vectors proliferation and volatile particles that cause diseases and epidemics in population. Conclusions: Population growth, consumption habits and environmental education lack aggravate the management of MSW in Luanda, this makes recycling difficult and conditions have to be created. Most of MSW is organic matter that can be used as raw material in different industries.

MODIFICACIONES EN EL ESQUEMA DE EVAPORACIÓN PARA REDUCIR LOS CONSUMOS DE AGUA Y ENERGÍA EN UN CENTRAL AZUCARERO

RESUMEN Introducción: En la mayoría de los centrales cubanos, aún es insuficiente la aplicación de las técnicas de integración de procesos vinculadas al manejo del agua y la energía. Objetivo: Evaluar el sistema de evaporación del proceso de producción de azúcar en un ingenio, con la reducción de los consumos de vapor y agua para mejorar la eficiencia energética del proceso. Materiales y Métodos: Los métodos parten de la determinación de los balances de masa y energía, y las herramientas de intercambio de energía, análisis Pinch, con el software Aspen Pinch. Resultados y Discusión: De los balances de masa y energía se obtiene que, el consumo de vapor de escape del esquema de evaporación es de 50 797 kg/h. Con el análisis del Pinch se obtiene un consumo óptimo de 42 834 kg/h, lo cual induce a que existe un sobreconsumo. Se propone una modificación en el esquema con los requerimientos del óptimo, reduciendo los costos de inversión asociados a la redistribución de tuberías para instalar un esquema de cuádruple efecto. Para esta nueva variante se obtienen 44 787 kg/h de vapor de escape. El consumo de agua de los condensadores es de 95 160 m3/h, por lo que se propone la instalación de condensadores peliculares con consumos de agua de 72 768 m3/h. Conclusiones: Las propuestas permiten reducir el consumo de vapor de escape en un 13% y un ahorro de agua en un 24 % para un PRD de la inversión propuesta de un año.

ABSTRACT Introduction: In most of Cuba power plants, the application of process integration techniques related to water and energy management is still insufficient. Objective: To evaluate the evaporation system in sugar production process in a mill, reducing steam and water consumption to improve process energy efficiency. Materials and methods: The methods are based on mass and energy balances and energy exchange tools determination, and Pinch analysis, with Aspen Pinch software, Results and Discussion: From mass and energy balances it is obtained that, the exhaust steam consumption of the evaporation scheme is 50 797 kg/h. With Pinch analysis, an optimal consumption of 42 834 kg/h is obtained, which leads to overconsumption. An scheme modification is proposed with optimum requirements, reducing investment costs associated with redistribution of pipes to install a quadruple effect scheme. For this new variant, 44,787 kg/h of exhaust steam are obtained. Condensers water consumption is 95 160 m3/h, so the installation of film condensers with water consumption of 72 768 m3/h is proposed. Conclusions: The proposals reduce the consumption of exhaust steam in 13% and save water in 24% with a proposed investment PRD of one year.

LA DETECCIÓN DE LA GASOLINA ADULTERADA: UNA BREVE REVISIÓN DE LOS PRINCIPALES MÉTODOS ANALÍTICOS

RESUMEN Introducción: La adulteración de la gasolina supone pérdida de ingresos fiscales, daños mecánicos en los automóviles y efectos nocivos para la salud y medio ambiente. Los métodos analíticos existentes permiten detectar la presencia de sustancias adulterantes. Objetivo: El objetivo de esta revisión es proporcionar una visión rápida y general de los métodos, comparando sus ventajas e inconvenientes, permitiendo definir el ámbito de aplicación ideal para cada uno de ellos. Materiales y Métodos: La literatura revisada muestra que las opciones analíticas pueden clasificarse en tres categorías. Los parámetros fisicoquímicos incluyen densidad, viscosidad, índice de octanos, presión de vapor Reid y curva de destilación. Los métodos cromatográficos comprenden la cromatografía líquida de alta resolución y la cromatografía de gases, mientras que los métodos espectroscópicos incluyen la espectroscopía de fluorescencia, la espectroscopía infrarroja y la espectroscopía de resonancia magnética nuclear de protón. Resultados y Discusión: Los parámetros físicoquímicos pueden tener una baja sensibilidad y ser insuficientes para detectar las adulteraciones. Los métodos cromatográficos precisan de tiempo, pero exigen muy poca cantidad de muestra y pueden revelar la naturaleza del adulterante. Los métodos espectroscópicos son rápidos, sensibles, la espectroscopía de 1H-NMR tiene elevado costo de la instrumentación. Conclusiones: La cromatografía de gases es adecuada para aquellas adulteraciones más difíciles de detectar. Los métodos espectroscópicos resultan más apropiados para procesar un elevado número de muestras. 1H-NMR es una opción muy válida, si bien espectroscopía FTIR una opción mucho más económica. En países con escasos recursos los métodos fisicoquímicos pueden ser la opción más adecuada.

ABSTRACT Introduction: Gasoline adulteration means loss of tax revenue, mechanical damage to cars and harmful effects on health and environment. Existing analytical methods allow adulterants presence to be detected. Objective: The objective of this review is to provide a quick and general overview of these methods, comparing their advantages and disadvantages, which allow defining the ideal scope for each of them. Materials and Methods: The literature reviewed shows that analytical options can be classified into three categories. Physicochemical parameters include density, viscosity, octane number, Reid vapor pressure and distillation curve. Chromatographic methods include high performance liquid chromatography and gas chromatography, while spectroscopic methods include fluorescence spectroscopy, infrared spectroscopy and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy. Results and Discussion: The physicochemical parameters may have a low sensitivity and they are insufficient to detect adulterations. Chromatographic methods require time, but they need very little sample and can reveal adulterant nature. Spectroscopic methods are fast, sensitive, although 1H-NMR spectroscopy has high instrumentation cost. Conclusions: Gas chromatography is suitable for those hardest to detect adulterations. In contrast, spectroscopic methods are more appropriate for processing a large number of samples. 1H-NMR is a very valid option, although FTIR spectroscopy is a much cheaper option. In countries with limited economic resources, physical-chemical methods may be the most appropriate option.

MODELACIÓN MATEMÁTICA DE LA PASTEURIZACIÓN DE LA CERVEZA UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL

RESUMEN Introducción: El estudio de la pasteurización de la cerveza por convección libre, debido a la diferencia de temperatura entre la pared de la botella y el líquido, conjuntamente con la conducción, permite un mejor análisis del proceso. Objetivo: El objetivo de este trabajo es determinar la influencia que tiene el incremento de la temperatura de la cerveza a la entrada del proceso en los perfiles de temperatura y velocidad, así como en las unidades de pasteurización (UP), que se desarrollan durante la zona de retención de la temperatura, considerando fluido bifásico. Materiales y Métodos: Se utiliza el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, Computational Fluid Dynamic), con el software COMSOL MULTIPHYSICS v 5.1. Resultados y Discusión: Se exponen resultados para tres condiciones de la temperatura de entrada de la cerveza: 5 0C, que es la recomendada, 10 y 20 0C. Se obtienen en todos los casos velocidades más bajas en el fondo y el tope de la botella, y más altas hacia el centro. Al entrar la cerveza a temperaturas superiores a 5 ºC, en la zona de retención la cerveza se expone más tiempo a la temperatura de pasteurización, por lo que se alcanzan UP superiores a lo establecido. Conclusiones: El análisis de las variables demuestra la influencia negativa que tiene el aumento de la temperatura en el valor de las UP, lo que significa una afectación en la calidad de la cerveza.

ABSTRACT Introduction: The study of beer pasteurization by free convection, due to the temperature difference between bottle wall and liquid, jointly with conduction, allows a better analysis of the process. Objective: The objective of this work is to determine the increment influence of equipment inlet beer temperature in temperature and velocity profiles, as well as in pasteurization units (PU), developed during the retention zone of temperature in pasteurization, taken into consideration biphasic fluid. Materials and Methods: The computational fluid dynamics (CFD) method is applied, using the software COMSOL MULTIPHYSICS v 5.1. Results and Discussion: Results are presented for three conditions of the beer inlet temperature: 5 ºC, which is recommended, 10 and 20 ºC. In all cases, lower velocities are obtained at bottle bottom and top, and higher velocities at the center. When the beer enters at temperatures above 5 ºC, in retention zone beer is exposed to pasteurization temperature for a longer time, so UP is reached higher than what is established. Conclusions: The variables analysis shows the negative influence of this increment in the PU, meaning a damage of beer quality.

GESTIÓN ENERGÉTICA EN UN CENTRAL DE AZÚCAR CRUDO CON USO DEL SOFTWARE STA 4.1

RESUMEN Introducción: En la fábrica de producción de azúcar crudo se identifican varios factores que incrementan los consumos energéticos e introducen riesgos técnicos, económicos y ambientales. Objetivo: Evaluar el sistema energético, mediante la aplicación de sistemas de gestión de la energía Materiales y Métodos: La revisión energética incluyó la aplicación de las metodologías tradicionales para el balance termoenergético y el uso del software Sistema Termo Azúcar 4.1 según la norma cubana ISO 50001. Resultados y Discusión: Se define una línea de base energética que permite a la industria evaluar de forma comparativa el desempeño energético del proceso. Conclusiones: El uso del software STA 4.1 en la industria estudiada constituyó una herramienta útil, práctica y confiable para el análisis del sistema temoenergético. El elevado nivel de obsolescencia tecnológica y el mal estado del aislamiento térmico constituyen las principales deficiencias tecnológicas de la industria. Los beneficios económicos que se obtienen con la modificación del sistema de generación y cogeneración y la rehabilitación del aislamiento térmico, justifican la propuesta de tres proyectos de inversión que contribuyen a elevar la eficiencia en el uso de la energía, cuya inversión se estima recuperar en 3 años.

ABSTRACT Introduction: Several factors are identified in the raw sugar mill that increase energy consumption and introduce technical, economic and environmental risks Objective: To evaluate the energy system through the application of energy management systems. Materials and Methods: The energy review included the application of traditional methodologies for the thermo-energetic balance and the use of Sistema Termo Azúcar 4.1 software according to the Cuban Standard ISO 50001. Results and Discussion: An energy baseline is established, which allows the industry in a comparative way assess energy performance of the process. Conclusions: The use of STA 4.1 software in the studied industry constituted a useful, practical and reliable tool for analyzing the energy system. High level of technology obsolescence and poor condition of thermal insulation constitute the main technology deficiencies of industry. The economic benefits obtained with the modification of generation and cogeneration system and thermal insulation rehabilitation justify the proposal of three investment projects that contribute to increase the efficiency in energy use, whose recover investment is estimated in 3 years.

ADSORCIÓN DE CADMIO DESDE SOLUCIONES ACUOSAS EN CARBÓN ACTIVADO DE BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR VARIEDAD ROXA

RESUMEN Introducción: El carbón activado es utilizado en la industria para la eliminación de contaminantes. La preparación de carbón activado es estudiada en este trabajo usando como precursor bagazo de caña de azúcar. Objetivo: Obtener carbón activado con buenas propiedades adsortivas a partir de bagazo de caña de azúcar, variedad Roxa de Mozambique. Materiales y Métodos: La preparación por vía "química" se realiza utilizando diferentes temperaturas (800 y 600 °C). El adsorbente obtenido es evaluado a través de la adsorción de azul de metileno. El producto es evaluado a partir de una serie de parámetros físicos para ser usado como adsorbente de iones Cd (II) en solución acuosa. Resultados y Discusión: Desde el punto de vista cinético se ajusta a un mecanismo de seudosegundo orden donde la difusión constituye un factor importante. El modelo de Dubinin-Raduskevich explica satisfactoriamente el proceso de adsorción. Conclusiones: El bagazo de caña de azúcar es un precursor adecuado para obtener carbones por vía “química” con moderadas capacidades de adsorción de iones Cd (II) en soluciones acuosas. Los carbones activados preparados por activación “química” en condiciones operacionales de 800 oC y 120 minutos muestran los mejores resultados con respecto a la adsorción de azul de metileno.

ABSTRACT Introduction: Activated coal is used for elimination of contaminants in industry. The preparation of activated coal is studied in this work using cane bagasse as precursor. Objective: To obtain activated coal with good adsorptive properties from sugarcane bagasse, Roxa de Mozambique variety. Materials and Methods: The preparation is carried out by "chemistry methods" using different temperatures (600 and 800 °C). The adsorbents obtained in this research are evaluated through discoloration capacity from a methylene blue solution. The product that was chosen is subjected to several physical chemistry assays for its characterization in order to be used as sorbent for Cd (II) ions from aqueous solutions. Results and Discussion: From the kinetic point of view the process follows a mechanism pseudo-second order where the diffusion factor is important. The Dubinin-Raduskevich model is satisfactory explaining the adsorptive process. Conclusions: Sugarcane bagasse is a suitable precursor for obtaining “chemical” carbons with moderate adsorption capacities of Cd (II) ions in aqueous solutions. Activated coals prepared by “chemical” activation under operational conditions of 800 oC and 120 minutes show the best results in methylene blue adsorption.