Tecnología Química

Mathematical Model for a battery of five continuous reactors with agitation. Part 2

Este trabajo se ocupa del desarrollo de una segunda parte de las expresiones que conforman un modelo matemático para la simulación de una batería de reactores capaz de reproducir el comportamiento de un sistema reaccionante fluido-sólido no catalítico, en una secuencia de cinco reactores continuos con agitación conectados en serie, donde la concentración del reactante en la fase líquida cambia de etapa en etapa, y el tiempo de residencia medio es igual en todas ellas. Esta segunda parte consistió en la obtención de las expresiones de la fracción media no convertida promedio para partículas de tamaño i, de la fracción media no convertida promedio total de las partículas, así como las derivadas de esta última, las cuales se sumaron a las expresiones obtenidas en la primera parte de este artículo para conformar el modelo matemático y por último en establecer un algoritmo sobre la base del modelo matemático obtenido que permite simular la batería de los cinco reactores con agitación.

This work is in charge of the development of a second part of the expressions that they conform a mathematical model for the simulation of a battery of reactors able to reproduce the behavior of a reacting system non catalytic fluid-solid, in a sequence of five continuous reactors with agitation connected in series, where the concentration of the reactant in the liquid phase changes stage in stage, and the time of residence means is same in all them. This second part consisted on the obtaining of the expressions of the half fraction converted average for size particles i, of the half fraction not converted total average of the particles, as well as those derived of this last one, which were added to the expressions obtained in the first part of this article to conform the mathematical pattern and lastly in establishing an algorithm on the base of the obtained mathematical pattern that it allows to simulate the battery of the five reactors with agitation.

"Considerations about determination of the residence time of the pulp in the industrial leaching of the Caron process at punta gorda plant. Cuba"

En el presente trabajo experimental se obtuvo a escala de Unidad Demostrativa de Producción (UDP) un modelo matemático estadístico exponencial con un coeficiente de distribución (R²= 0,9998) para determinar el tiempo de residencia real (TR) de la pulpa en las miniseries de Ira Etapa de la Planta de Lixiviación (IraEL) de la Empresa de Punta Gorda, en función del flujo de pulpa (Qpulpa) que se alimenta a cada miniserie de turbo-aireadores (TA) dentro del rango de valores de (105 a 282) m³/h, caracterizado por la ecuación TR = 13297*(Qpulpa)-0.999;min, la cual, también valida, la efectividad de la modificación a la metodología de procesamiento de los resultados experimentales, obtenidos al emplear el carbonato de sodio como trazador, basada en el método de aproximaciones sucesivas que posibilita determinar el TR en las condiciones industriales particulares de la lixiviación carbonato-amoniacal de minerales lateríticos reducidos, en cuyo proceso, el volumen útil de las miniseries disminuye con el tiempo de operación. Esta premisa permitirá optimizar, en futuros trabajos a escala comercial, la velocidad específica del aire [Qa, m³/(t·min)] y sus correspondientes: volúmenes de aire específicos (Va, m³/t) y flujos volumétricos (Ga, m³/h) en cada TA con la finalidad económica de incrementar los lixiviados de Ni y Co en la IraEL.

In the present experimental work it was obtained, on a Production Demonstration Unit (UDP) of leaching commercial plant, an exponential statistical mathematical model with a distribution coefficient (R² = 0,9998), characterized by the equation TR = 13297*(Qpulpa)-0.999;min, to determine the real residence time (TR) of the pulp in the miniseries of first stage of the leaching plant (IraEL) in "Punta Gorda", as a function of the pulp flow (Qpulpa) that is feeded to each miniserie of turbo-aereator (TA) inside the range of values of (105 at 282) m³/h, that makes valid, also, the effectiveness of the modification to the methodology of processing of the experimental results, obtained when using the Na2CO3 like tracer, based on the method of successive approaches that facilitates to determine the TR under the peculiar industrial conditions of the ammonia - carbonate leaching of lateritic reduced ores, in whose process, the useful volume of the miniseries diminishes with the operation time. This premise will allow to optimize in future works at commercial scale, the specific velocity of the air [Qa, m³/(t·min)] and its corresponding: specific volumes of air (Va, m³/t) and volumetric air flows (Ga, m³/h) in each TA with the economic purpose of increasing those leached of Ni and Co in the IraEL.

Industrial treatment from distilleries vinasses in UASB reactors

La digestión anaerobia en reactores UASB es muy utilizada desde los años 80´ en países latinoamericanos, a escala industrial, para tratar efluentes líquidos, entre ellos, las vinazas de destilerías. De ahí la importancia de mostrar las ecuaciones de diseño y los resultados de la potencialidad de una planta de biogás, utilizando un caso de estudio industrial, en el tratamiento en reactores UASB de las vinazas de una destilería de 500 HL etanol/d, presentados como objetivo principal del trabajo. Se muestra además, el diagrama de flujo de esta tecnología y se explican sus etapas. Los resultados de los balances de masa demostraron que para tratar toda la vinaza generada con 50 kg DQO/m³, para su conversión en energía eléctrica, es necesaria la instalación de 2 reactores de 1160 m³ cada uno; siendo las potencialidades de producción de esta tecnología de: 12821 m³ biogás desulfurado/día, 21796 kWh eléctrico, 4,33 t/día lodo seco y 716 m³ vinaza/día con 15 kg DQO/m³, que pueden ser utilizadas en el fertirriego del cultivo de la caña de azúcar, como opción de cierre de ciclo de tratamiento y disposición de corrientes residuales. Ello evidencia, que la digestión anaerobia de vinazas de destilerías, tratadas en reactores UASB como opción de tratamiento primario y cierre de ciclo con fertirriego, hace a la producción de etanol ser amigable con el medio ambiente.

The anaerobic digestion in UASB reactors is well known since the 80´, at industrial scale, in Latin American countries, for the treatment of liquid wastes, including the ethanol vinasses. That´s the importance to present the equations used in the design and the results of the actual potentiality of a biogas plant, using as a case of study an, the vinasses treatment of a distillery of a capacity of 500 HL of ethanol per day. The flow sheet of the technology and an explanation of the stages are also shown. The results of the mass balance confirm that to treat the whole vinasses generated with a COD of 50 kg per cubic meter, to be converted in electric energy, it´s necessary to install two UASB reactors f 1160 cubic meters each , being the production potential of this technology of 12821 cubic meters of desulphurized biogas per day, 21796 kWh of electric energy, 4.33 t per day of dry mud and 716 cubic meters of vinasses with only 15 kg of COD per cubic meters, that could be used for ferti-irrigation of the cane fields, as an option to close the treatment cycle and waste disposal . All this drive to the conclusion that the anaerobic digestion of the distillery vinasses in UASB reactors as a primary treatment option, with the use of the treated vinasses for the ferti-irrigation of the cane fields to close the cycle make the ethanol production true ecofrienly.

Influence of the static magnetic field in the recrystallization of the sucrose in impure solutions

En este trabajo se presenta una evaluación de la influencia de un campo magnético estático de moderada intensidad sobre el proceso de recristalización de una solución sobresaturada de sacarosa con impurezas. Se diseñan y ejecutan experimentos en los que se determina la influencia de un campo magnético estático sobre la velocidad de nucleación y la morfología de los microcristales de sacarosa. Se caracteriza el dispositivo acondicionador magnético utilizado en los ensayos, con valores de inducción magnética media aproximada de 2774 y 3376 Gauss. Se establece que la aplicación del campo magnético en el rango de valores empleado provoca un retardo de un 50 % en el proceso de recristalización de la sacarosa en una solución impura, propiciando una mejor uniformidad y regularidad en la superficie y bordes de los microcristales.

This paper presents an evaluation of the influence of a static magnetic field of moderate intensity on the process of recrystallization of a supersaturated solution of sucrose with impurities. In the work is designed and executed experiments determining the influence of a static magnetic field on the nucleation rate and the morphology of microcrystals of sucrose. It characterizes the magnetic conditioning device used in the tests, with values of average flux density of approximately 2774 and 3376 Gauss. The application states that the magnetic field in the range of values used causes a 50% delay in the process of recrystallization of sucrose in an impure solution, favoring a better uniformity and regularity in the surface and edges of the microcrystals.

Effects of cuban crude oil on the process of leach, sedimentation and distillation in Nicaro

Se evalúa el efecto de la utilización de crudo cubano en el proceso de lixiviación, sedimentación y destilación de los minerales procesados en la Empresa René Ramos Latour de Nicaro. Se realizaron dos períodos de pruebas, uno cuando el crudo se introdujo en los hornos por lanza y el otro cuando se introdujo por lanza y por cámara. Los resultados evidenciaron la factibilidad de utilizar el crudo cubano en el proceso de reducción - lixiviación del mineral tanto por lanza como por cámaras. Las extracciones de níquel alcanzadas por etapas superan los valores planteados en la literatura, también así las de cobalto. La sedimentación del mineral fue buena alcanzando valores de 1,736 -1,745 kg/m³ en el fondo de los sedimentadores de lixiviación y 1,774 -1,807 kg/m³ en los de lavado. Los sedimentadores se mantuvieron con alto nivel de licor claro durante toda la prueba con valores entre 28,0 - 30,0 ppm. La velocidad de sedimentación logró valores bajos tanto en la primera como en la segunda etapa de lixiviación. El área unitaria de sedimentación fue de 0,23 m²/t día, por lo que no se presentaron problemas de sedimentación. Se pudo apreciar un incremento del contenido de azufre hasta valores de 6,52 g/L para un contenido de níquel de 12,0 g/L, lo que provocó que el níquel disuelto en la descarga de los alambiques fuera de 0,392 g/L y el amoniaco de 2,58 g/L. El contenido de azufre en el carbonato de níquel se incrementó hasta 6,30%, el cual es 2,5 % superior al tradicional.

The effect of the use of Cuban crude in the process of leaching, sedimentation and distillation of the processed minerals at René Ramos Latour Company was evaluated. Two periods of tests were performed; one when oil was introduced into the furnace by spear and the other when it was introduced by spear and chamber. The results demonstrated the feasibility of using the Cuban crude in reduction and leaching process of mineral by the use of spear and chamber as well. Nickel and cobalt extractions achieved by stepwise exceed values found in the related literature. Deposition of mineral was good reaching values of 1,736 -1,745 Kg / m³ at the bottom of the sedimentation stage leach and 1,774 -1,807 Kg / m³ in the washing stage. The thickeners were maintained with high clear liquor level throughout the test with values between 28,0 -30,0 ppm. The sedimentation rate achieved low values both in the first and in the second leaching stage. Sedimentation unit area was 0,23 m² / T day, so that no sedimentation problems were presented. It was observed an increase in the sulfur content up to values of 6,52 g / L for a nickel content of 12,0g / L, which caused that the dissolved nickel in downloading stills were of 0,392 g / L and 2,58 g / L of ammonia. The sulfur content in the nickel carbonate was increased up to 6,30 %, which is 2,5% higher than conventional.

Determination of the energy potential of the Urban Solid Residuals in three municipalities of the county of Luanda.Angola

La conversión biológica de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) para fines energéticos viene ganando importancia cada día, una vez que los residuos urbanos pasaron a ser considerados una fuente de energía alternativa. Prever la generación de biogás resultante del proceso de descomposición biológica de los residuos sólidos de origen orgánico en los rellenos sanitarios es fundamental para estimar el balance energético y económico de instalaciones de recuperación de gas. Para la determinación adecuada del potencial de generación de gases se empleo la metodología de cálculo presentada por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. En este contexto, el objetivo de este artículo es cuantificar el potencial de generación de energía eléctrica proveniente del gas metano oriundo de los Residuos Sólidos Urbanos de los municipios Belas, Cacuaco y Viana de la provincia de Luandaen Angola. Se determinó la potencia energética disponible anualmente de los tres municipios. La estimativa demuestra que el flujo de biogás llega al nivel máximo y posee la máxima Potencia disponible en el año 2037, obteniéndoseparalos municipios Belas, Cacuaco y Viana3330 · 103, 1206.13 · 103 y 2809.23 · 103m³/añode metano aprovechable respectivamente, cuyo potencial energético calculado fue de 2316.52, 1358.88 y 3165,02 kW respectivamente. Los cálculos realizados permiten no solo evaluar el potencial energético del relleno, sino también evaluar, de cierta forma, el impacto ambiental por la mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero.

The biological conversion of the Urban Solid Residuals (USR) for energy purposesshe comes winning importance every day, once the urban residuals became considered a source of alternative energy. To foresee the generation of resulting biogas of the process of biological decomposition of the solid residuals of organic origin in the sanitary fillers is fundamental to estimate the energy and economic balance of facilities of recovery of gas. For the appropriate determination of the potential of generation of gases you employment the calculation methodology presented by the Agency of Environmental Protection of United States. In this context, the objective of this article is to quantify the potential of electric power generation coming from the gas methane originating of the Urban Solid Residuals of the municipalities Belas, Cacuaco and Viana of the County of Luanda in Angola. The available energy power was determined annually of the three municipalities. The instinct demonstrates that the biogas flow arrives at the maximum level and it possesses the maximum available Power in the year 2037, obtaining stops the municipalities Belas, Cacuaco and Viana 3330 · 103, 1206.13 · 103 and 2809.23 · 103m³/year of profitable methane respectively whose calculated energy potential was respectively of 2316.52, 1358.88 and 3165,02 kW. The carried out calculations not allow alone to evaluate the energy potential of the filler, but also to evaluate, in certain way, the environmental impact for the mitigation of emissions of gases of effect hothouse.

Formulation of lubricant grease using like dispersing mean jatropha curcas l. Oil

Dos de los grandes problemas a enfrentar por la humanidad actualmente, son la crisis energética a causa del agotamiento de los combustibles fósiles y la contaminación del medio ambiente debido a las diferentes sustancias nocivas que son vertidas a los ríos, mares, suelos y atmosfera. Es por ello que el hombre hace algún tiempo se ha dedicado a buscar fuentes alternativas para reducir los efectos de la crisis energética y minimizar la contaminación al medio ambiente. Dentro de estas, se encuentra la producción de lubricantes de origen vegetal, por ser menos nocivos para el medio ambiente. El objetivo de este trabajo consiste en formular una grasa lubricante usando como medio dispersante el aceite de Jatropha curcas L. Durante el desarrollo de la investigación, el aceite extraído de las semillas de la planta de forma mecánica, se sometió a un proceso de refinado consistente en desgomado, neutralizado, blanqueado. La grasa lubricante se formuló por mezclado del aceite de Jatropha curcas L, jabón de litio y como aditivo el ácido ascórbico. Las propiedades fisicoquímicas de la grasa lubricante formulada permiten clasificar la misma como de múltiples propósitos y biodegradable, pudiéndose emplear en cojinetes de bola, deslizamientos y otros propósitos generales.

Two of the big problems to face at the moment for the humanity, are the energy crisis because of the exhaustion of the fossil fuels and the contamination of the environment due to the different noxious substances that are poured to the rivers, seas, soils, atmosphere. That's why that man has been looked for alternative sources to reduce the effects of the energy crisis and the contamination to the environment. The production of lubricant with vegetable oils is less noxious for the environment. The objective of this work consists on formulating a lubricant grease using like dispersing mean the oil of Jatropha curcas L. During the development of the investigation, the oil was extracted using a mechanical process. Later, was maked a chemical refined (ungummed, neutralized, whitened). The lubricant fat was formulated for blended of the oil of Jatropha curcas L, litio soap and the ascorbic acid like aditive. The chemical physiques properties of the formulated lubricant grease allow that it has been classificated as a multiple purposes and biodegradable lubricant, being able to use in ball bearings, slips and other general purposes.

Development of a probiotic fermented milk with Aloe vera juice

En los últimos años se ha extendido el cultivo del Aloe vera para su uso en medicamentos, alimentos funcionales y cosméticos. El gel es utilizado en la elaboración de alimentos por su valor nutricional y reconstituyente. El objetivo de este trabajo fue desarrollar una leche fermentada probiótica con jugo de Aloe vera con índices de calidad y aceptabilidad comparables con los estándares establecidos para este tipo de producto. Se realizó un diseño de experimento de Superficie Respuesta (10 a 15 % de jugo de aloe; 1 a 3 % de cultivo) y las variables respuestas fueron: tiempo de coagulación, acidez, viabilidad y aceptabilidad. A las formulaciones aceptadas se les determinó viscosidad, firmeza del coágulo y contenido de minerales y se compararon con la leche fermentada sin aloe. Tres formulaciones fueron aceptadas por sus atributos sensoriales de calidad y tiempo de coagulación, las mismas cumplieron con el mínimo terapéutico de viabilidad y la evaluación sensorial fue de "me gusta extremadamente", (10 % de jugo) y de "me gusta mucho" (12,5 y 15 %). Los índices de calidad se mantuvieron durante 28 días de almacenamiento refrigerado. Las leches fermentadas con aloe presentaron firmezas del coágulo superiores a la leche fermentada sin aloe, (3,5 a 4,8 veces) y la viscosidad aumentó de 1,70 a 2,3 veces, la adición del jugo de aloe favoreció al producto por el aumento del contenido minerales. El nuevo producto presentó una textura viscosa y cremosa con sabor ligero a jugo de Aloe vera.

The cultivation of Aloe vera for its use in medications, functional foods and cosmetics has been spread out in the last years. The gel has been used in the food elaboration by its nutritional and restorative value. The aim of this research was to develop a probiotic fermented milk with juice of Aloe vera with quality and acceptability indexes that can be compared with established standards for this kind of product. An experiment design named Response Surface was made (10 to 15% of juice of aloe; 1 to 3% of starter cultures) and the response parameters were: coagulation time, acidity, viability and acceptability. Viscosity, coagulum firmness and mineral contains were determined to the accepted formulations, and they were compared to fermented milk without aloe. Three formulations were accepted by their sensorial attributes of quality and coagulation time. The same fulfilled the therapeutic minimum of viability and the sensorial evaluation was of "I like it too much", (10% of juice) and "I like so much" (12.5 and 15%). The quality indexes remained for 28 days of refrigerated storage. The fermented milks with aloe presented coagulum firmness higher to fermented milk without aloe, (3.5 to 4.8 times) and viscosity increased from 1.70 to 2.3 times. The addition of aloe juice favoured the product because of the increase of the mineral contains. The new product presented a viscose and creamy texture with a slight flavour of juice of Aloe vera.

Process optimization of protein enrichment of sugar cane bagasse

La importancia de los procesos de fermentación en estado sólido que se desarrollan en el presente hace indispensable la aplicación de la optimización en el diseño de sistemas nuevos y para la toma de decisiones en los ya existentes. El proceso tecnológico para una capacidad productiva de 100 t/d de producto seco, incluye la preparación del medio de cultivo, el enriquecimiento proteico en biorreactores de lecho fijo y el acondicionamiento y terminación del producto. El objetivo de este trabajo es optimizar el proceso de enriquecimiento proteico del bagazo de caña de azúcar a partir de la determinación de los valores de las variables de operación en el biorreactor: tiempo de residencia y flujo específico de aire que minimizan el costo de producción unitario. La optimización del proceso se programó de forma modular sobre MATLAB 7.8 (2009). La solución óptima dio un tiempo de residencia en el biorreactor de 11,8 horas y un flujo específico de aire de 1,3 L kg-1 min-1. El costo de producción unitario mínimo en estas condiciones fue de 746,73 $/t PV. El análisis de sensibilidad permitió determinar que el proceso es estable alrededor del óptimo.

The importance of the processes of solid state fermentation taking place in this indispensable application of optimization in the design of new systems and for decision-making in the existing ones. The technological process have a production capacity of 100 t/d of dry product, including the preparation of the culture medium, the protein enrichment in fixed bed bioreactors, packaging and product completion. The main goal of this work is to optimize the process of protein enrichment of sugar cane bagasse from the determination of the values of the variables in the bioreactor operation: residence time and specific air flow, minimizing the cost of production unit. The process optimization was programmed modular lyon MATLAB 7.8 (2009). The optimal solution gave a residence time in the bioreactor of 11,8 hours and a specific air flow of 1,3 L kg-1 min-1. The minimum unit cost of production in these conditions was 74673 $/t PV. Sensitivity analysis allowed us to determine that the process is stable around the optimal.

Nickel and cobalt adsorption on activated coal of coconut shell

El presente estudio explora la capacidad del carbón activado de cáscara de coco para la extracción de níquel (II) y cobalto (II), bajo diferentes condiciones experimentales desde soluciones modeladas de sulfatos. Los experimentos se realizaron con el objetivo de obtener la capacidad de adsorción y el porcentaje de adsorción, aplicando un diseño factorial 2³, considerando como efectos principales la concentración inicial de la solución, pH y dosis de adsorbente. La capacidad de adsorción de Co(II) alcanzó valores entre 0.70 y 9.94 mg/g; para Ni(II) alcanzó valores entre 2.62 y 98.21mg/g. La concentración inicial de la solución y dosis de adsorbente tuvieron influencia significativa en la capacidad de adsorción. El pH ejerció una influencia significativa en el porcentaje de adsorción. La capacidad de adsorción se favoreció en el nivel superior de concentración inicial y nivel inferior de dosis de adsorbente, a pH 5; siendo el porcentaje de adsorción elevado (99.6% de cobalto y 98.21% de níquel). Se obtuvieron las isotermas de adsorción a pH 1.2, 3 y 5; las isotermas de adsorción de Co(II) tuvieron un buen ajuste al modelo de Langmuir, siendo la capacidad máxima de adsorción de entre 33.33 y 71.43mg/g;la adsorción resultó muy favorable con alta afinidad adsorbato - adsorbente. Las isotermas de adsorción de Ni(II) tuvieron mejor ajuste al modelo de Freundlich, observándose una adsorciónfavorable, con capacidad de adsorción máxima de 15,86 y 17,60 mg/g a pH 3 y 5.

The present study explores the ability of activated carbon of coconut shell for the removal of nickel(II) and cobalt(II)under different experimental conditions from modeled sulfate solutions.Experiments were carried out in order to obtain the adsorption capacity and the adsorption rate. It was developed for 2³ factorial design, considering as main effect initial concentration of solution, pH and dose of adsorbent. The adsorption capacity of Co (II) reached values between 0.70 and 9.94 mg/g; Ni (II) reached values between 2.62 and 98,21mg/g. The initial concentration of the solution and the dose of adsorbent had significant influence on the adsorption capacity. The pH exerted a significant influence in the percentage of adsorption.The adsorption capacity was favored at higher initial concentration level and lower level of dose of adsorbent, at pH 5; the adsorption percentage was high (99.6% cobalt and 98.21% nickel). Adsorption isotherms were obtained at pH 1.2, 3 and 5; adsorption isotherms of Co(II) had a good fit to the Langmuir model, the maximum adsorption capacity of between 33.33 and 71.43 mg/g; adsorption was very favorably with high affinity adsorbate - adsorbent. Adsorption isotherms of Ni(II) had better fit to the Freundlich model, showing a favorable adsorption, with maximum adsorption capacity of 15.86 and 17.60 mg/g at pH 3 and 5.