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Vol. XVIII, Nº 1, 2006 Ministerio de Educación Superior

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Vol. XVIII, Nº 1, 2006

Vol. XVIII, Nº 1, 2006 ISSN 02585995

Publicación cuatrimestral del Ministerio de Educación Superior auspiciada por la Sociedad Cubana de Quí mica.Editada por la Dirección de Información Científico-Técnica de laUniversidad de Oriente e impresa en los talleres poligráficos de la misma.

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1

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ÍNDICE

CONFERENCIAS DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESTRATEGIA PARA EL DESARROLLO DE LA PRODUCCIÓN DE GENÉRICOS EN CUBA

José Alberto Ruiz García, Centro de Química Farmacéutica, Cuba

9

CONTINUOUS-FLOW METAL BIOSORPTION IN A REGENERABLE GELIDIUM COLUMNVítor Jorge Pais Vilar , Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia da Universidade doPorto, Portugal

11

MICROONDAS UNA PERSPECTIVA MODERNA PARA LA INDUSTRIA AZUCARERAJulio Cesar Llópiz, Instituto de Materiales y Reactivos, Universidad de la Habana, Cuba

12

HIDROGENACIÓN CATALÍTICA Y CONCEPCIÓN DEL REACTOR QUÍMICO INDUSTRIALLourdes Delgado Núñez, Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco, México

13

MODELO MATEMÁTICO PARA EVALUAR LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN DE COMPONENTESMETÁLICOS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DEL MOTOR DIESEL QUE OPERA CON EMULSIONES

AGUA-DIESEL A PARTIR DE LA TRANSFERENCIA DE MASA Y MOMENTUM

Dr. Pedro J. Galego Hernández, Departamento Ingeniería Química, Facultad Química-Farmacia, UCLV, Cuba

15

OBTENCIÓN DE MICRO ESFERAS DE UN PRINCIPIO ACTIVO FARMACÉUTICODaniel Amaro, Centro de Química Farmacéutica, Cuba

17

CARTELES DE INGENIERÍA QUÍMICA

DISEÑO EXPERIMENTAL DE CATALIZADORES SÓLIDOS PARA LA DESCOMPOSICIÓN DEL ÁCIDO ACÉTICOA. Rodríguez Gregorich, C. Marín Pérez, L. Beltrán Ramos Sánchez, A. García Rodríguez

18

SEPARACIÓN DE AGUA DEL PETRÓLEO POR ACCIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICOA. Moro Martínez, J. Falcón Hernández, V. Novoa Colás

19

VALORACIÓN DE LA CALIDAD DEL CARBÓN VEGETAL DE LAS ZONAS DE LA EFI “EMPRESAFORESTAL GRAN PIEDRA- BACONAOA. Cristina Fuentes Hernández, D. Salas Tort, A. Recio Recio

30

FIBRA DE BAGAZO COMO REFUERZO NATURAL EN PIEZAS MOLDEADAS PARA LA INDUSTRIA AUTOMOVILÍSTICAA. Gómez Estévez, J. Puig Santillanes, O. Carvajal, M. Elena Rodríguez Borrego, P. Sosa Pérez

39

ESTUDIO DE LA PRECIPITACIÓN DEL NÍQUEL DISUELTO EN LA ECGA. Mosqueda M, N. Capote F, G. Ménes V

41

SORCIÓN TENTATIVA DEL NÍQUEL. ELUSIÓN CON LICOR FUERTE Y ÁCIDO CON CAMA DINÁMICA ENBATCH A. Moreno Daudinot, K. Rodríguez Viamonte

42

LA QUIMICA COMO CIENCIA DE TRANSFERENCIA EN CUBA. SU PAPEL EN LA PRODUCCION DEFERTILIZANTESCarmen Rodríguez Acosta, Nidia Sánchez Puigbert, Rolando Gil Olavarrieta, Isis Cambeiro Novo

43

INCORPORACIÓN DE AZUFRE A LOS FERTILIZANTES. SITUACION ACTUAL Y PERSPECTIVASC. Rodríguez Acosta, I. Cambeiro Novo, R. Fernández Rodríguez, R. Gil Olavarrieta, Ma. Pilar CorrederaGonzález, C. Sardiñas González

52

MEJORA DE LAS CARACTERÍSTICAS DE SEDIMENTACIÓN DE LAS PULPAS LATERÍTICAS DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO ÁCIDOC. Manuel Sam Palanco, A. María Nápoles Hernández

60

Vol. XVIII, N o 1, 2006 2

http://jose_alberto_ruiz.pdf/

http://vitor_vilar.pdf/

http://daniel_amaro.pdf/

http://daniel_amaro.pdf/

http://vitor_vilar.pdf/

http://jose_alberto_ruiz.pdf/

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MODELO MATEMÁTICO SIMPLIFICADO DE UNA SECUENCIA DE REACTORES DE NEUTRALIZACION D. del Toro Alvarez, A. Pons Hernández, R. Viera Bertrán

61

ESTIMACION DE LAS TENDENCIAS INCRUSTANTES O CORROSIVAS DEL AGUA UTILIZADA EN UNAINSTALACIÓN TURÍSTICA DE LA PROVINCIA LAS TUNASD. Tito Ferro, P. Uribazo Díaz

63

INFLUENCIA DE FACTORES EN LAS ETAPAS DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE CARBÓN ACTIVADOD. Salas Tort, N. Marzal Blanco, M. Betancourt Pérez, B. Labrada Vázquez

68

EVALUACIÓN DE LA PELÍCULA COMPLEJA TRIPLEX PARA ENVASAR UN ACTIVADOR DEL SISTEMALACTOPEROXIDASAD. M. Soler Roger, R. Rodríguez Silva

77

ESCALADO PILOTO DE LA COMPACTACIÓN POR RODILLOS DEL PERCARBONATO DE SODIOD. M. Soler Roger

78

ESTUDIO DE LA CORROSIÓN EN LA TORRE DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DE LA REFINERÍA“HERMANOS DÍAZ” DE SANTIAGO DE CUBAE. Ojeda Armaignac, R. Hing Cortón

79

PROPUESTA DE UNA METODOLOGIA DE ANALISIS DE LA ESTABILIDAD DE LA MEZCLA DIESEL-FUEL-OIL CON PRODUCTOS DE PIRÓLISISE. M. Manals Cutiño, J. Falcón Hernández

88

ESTUDIO DE LA HIDROLISIS DEL BAGAZO CON ACIDO SULFURICO CONCENTRADO PARA LAOBTENCION DE ETANOL Y ANALISIS TECNICO-ECONOMICO DE DICHO PROCESOG. Agüero Chapin, B. Fouad Sarrouh, J. Jover de la Prida, E.González Suarez

95

EVALUACIÓN DEL PROCESO DE PLASTIFICACIÓN-DISOLUCIÓN DE CAUCHOS SINTÉTICOSINDUSTRIALES UTILIZANDO LA REOMETRÍA DE TORSIÓN “IN SITU” G. Esperanza Pérez, E. Primelles Alberteris

96

AUTO-ORGANIZACIÓN EN MEZCLAS PEI / CTAB CON FORMACIÓN DE CAPAS DELGADASH. Comas Rojas, E. Aluicio Sarduy, S. Rodríguez Calvo, A. Pérez Gramatges

97

PRECIPITACIÓN DE IMPUREZAS DEL LICOR PRODUCTO DEL PROCESO CARBONATO AMONIACALCON MONOFOSFATO DE AMONIOH. Alepuz Llanzana, K. Rodríguez Viamonte, R. Peláez Rivera

99

DISEÑO DE UNA PLANTA DE LEVADURA TORULA UTILIZANDO LA HERRAMIENTA DE SOFTWARESUPERPRO DESIGNER I. Pérez Bermúdez

100

ESTUDIO A ESCALA PILOTO DE LA DESULFURACIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN UTILIZANDOSÓLIDOS RICOS EN OXIDO DE CALCIOI. Benítez Cortés

107

CINÉTICA DE LA REMOCIÓN DEL DIÓXIDO DE AZUFRE CON PARTÍCULAS RICAS EN CAOI. Benítez Cortés

108

ESTUDIO DE EVALUACION TECNOLOGICA EN LA PAPELERA “PULPA CUBA”J. Pedro Hernández Touset, A. García Rodriguez, F. Alain Rodriguez, D. Soto del Valle

109

ANALISIS DE LA ADITIVACION DEL LICOR CARBONATO AMONIACALL. Chaviano Rodríguez, A. Díaz Puig

110

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA CORRELACIÓN ENTRE LAS PROPIEDADES REOLÓGICAS YCOLOIDEQUÍMICAS DE LAS SUSPENSIONES LATERÍTICASL. Pérez García, L. R. Garcell Puyáns

111


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CARACTERIZACIÓN REOLÓGICA DE SUSPENSIONES ACUOSAS DE CIENO CARBONATADOL. Pérez García, L. R. Garcell Puyáns

113

CELULOSA MICROCRISTALINAL.García García, E. Bordallo López, , D. Cordero Fernández

115

MODELO CINÉTICO PARA LA PRODUCCIÓN ECOLÓGICA DE HIDROGENO UTILIZANDO LAREFORMACIÓN HÚMEDA DEL BIOETANOLL. E. Arteaga Pérez, L. M. Peralta Suárez, Y. Casas Ledon, M. A. Laborde

118

OBTENCIÓN Y POLIMERIZACIÓN DEL ALQUITRÁN DE PIRÓLISIS DE ASERRÍN DE PINO EN CAMAFLUIDIZADAM. Díaz Velázquez, J. Antonio Suárez Rodríguez

127

DESTILACION DE PRODUCTOS LIQUIDOS DE LA PIROLISIS DEL BAGAZO DE CAÑAM. Penedo Medina, Y. Beltrán Guilarte, E. Maury Cabrera, G. Giralt Ortega

131

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE UNA PLANTA ESCALA PILOTO PARA LA PIRÓLISIS DEBIOMASA VEGETALM. Penedo Medina, J. Falcón Fernández, Y. Bertrán Guilarte, G. Giralt Ortega

133

LIXIVIACIÓN DE LAS COLAS DEL PROCESO CARBONATO AMONIACAL DE EXTRACCIÓN DE NÍQUEL YCOBALTO CON PRODUCTOS LIQUIDOS DE LA PIROLISIS DEL BAGAZO DE CAÑAM. Penedo Medina, E. Maury Cabrera, G. Giralt Ortega, Y. Beltrán Guilarte, S. Ariza Borges

134

ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA LOS REACTORES DEREFORMACIÓN CATALÍTICA DE LPGM. Rivera Soto, A. René Viera Bertrán, R. Matos Durán

136

SIMULACIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN FERMENTACIÓN SÓLIDAM. Caridad Julián Ricardo, L. B. Ramos Sánchez, Y. Suárez Rodríguez, A. Osvaldo Gómez Atanay, E. MorellPérez

137

DISEÑO Y CONFECCIÓN DE CÁMARAS DE INHALACION PARA EVALUACIONES TOXICOLÓGICASM. Elena Cañizares, J. Iglesias, I. Ivonet, N. Davidenko, E. Ibarras, H. Díaz Padrón, M. Alvarez Prieto, R. Orta

138

EVALUACIÓN RESINA KY – 28 PARA TRATAMIENTO DE AGUA EN PLANTA ELÉCTRICA DE LAEMPRESA RENE RAMOSM. Elena Magaña Haynes

139

MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DISCONTINUO A VACÍO, PARA LA OPTIMIZACIÓN YCONTROL AUTOMÁTICO DE FABRICACIÓN DE MASAS COCIDAS DE PRIMERAM. Eugenia O’Farrill Pie, L. Manuel Peralta Suárez

140

LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE, UNA ALTERNATIVA VIABLE PARA EL DESARROLLO DE TECNOLOGÍASMÁS LIMPIASM. Morales Zamora, X. Cabrera Bermúdez

141

EMPLEO DE LAS TÉCNICAS DE TRABAJO EN GRUPO PARA LA MEJORA CONTINUA Y LA CALIDAD DELOS PROCESOS QUÍMICOS EN UNA PLANTA PILOTO

M. Ramil Mesa, M. Díaz de los Ríos

142

UTILIZACION DE FLOCULANTES Y EL CAMPO MAGNETICO EN SOLUCIONES ACUOSASM. Betancourt Pérez, J. Falcón Fernández, Y. Ribero Ricardo

143

MODELACIÓN DE FILTROS SUMERGIDOS Y AEREADOSM. Díaz Marrero, F. de Armas Machado

144

RECUPERACIÓN DE AGUA SUAVIZADA EN LA PLANTA DE SORBITOLM. Rodríguez Marrero, C. Agüero Prieto, M. A. Carvajal Arribas, M. Cobo Nápoles

146


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COMPARACIÓN DE CATALIZADORES EN LA REFORMACIÓN HÚMEDA DEL ETANOL PARA LAOBTENCIÓN DE H 2 O. M. Rivera, L. M. Peralta, G. Esperanza

153

MODELOS PARA EL CÁLCULO DEL TAMAÑO DE CRISTALES DE AZÚCAR COMERCIAL EN TACHOS DELCAI COSTA RICA

R. Fernández Pérez, A. René Viera Bertran, C. Hernandez Pedrera

154

UNA APLICACIÓN DEL ANÁLISIS EN COMPONENTES PRINCIPALES Y DE CLASIFICACIÓN AL ESTUDIODE PROCESOS INDUSTRIALESR. E. Peña Abreu, R. Majendié Cemitiere, B. Rivero Piña, C. Sam Palanco

156

AHORRO ENERGÉTICO INTEGRAL EN LA FABRICA DE CERVEZA TÍNIMAR. González Gutiérrez, R. González de la Cruz

166

INCREMENTOS DE LOS RENDIMIENTOS AGRICOLAS MEDIANTE DIFERENTES TIPOS DEFERTILIZANTES DESARROLLADOS POR EL CENTRO DE INGENIERIA E INVESTIGACIONES QUIMICASR. Gil Olavarrieta, C. Rodríguez Acosta, M. Gónzalez Hurtado

173

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE REFORMACION DE BIO-ETANOL COMO FUENTE DEENERGIA RENOVABLE

Y. Casas Ledón, M. Morales Pérez

174

PROCEDIMEMIENTO PARA LA OBTENCION DE TECNOLOGIAS MÁS LIMPIAS CONSIDERANDO LAINCERTIDUMBRE EN EL DISE Ň O DE NUEVAS PLANTAS QUIMICASY. Catá Salgado, E. González Suárez, M. González Cortes, G. Corsano

182

CONSIDERACION DE LA INCERTIDUMBRE EN LOS BALANCES DE MASA Y ENERGIA EN UN COMPLEJOFABRIL INTEGRADOY. Catá Salgado, E. González Suárez, M. González Cortes, Y. Pérez Pérez

183

ESTUDIO DE FIABILIDAD EN UN COMPLEJO FABRIL INTEGRADO CONSIDERANDO LA INCERTIDUMBRE Y. Catá Salgado, E. González Suárez, M. González Cortes, Gabriela Corsano

184

INFLUENCIA DE LA ADICIÓN DE FLOCULANTES Y ELECTRÓLITOS SOBRE LA ESTABILIDAD DELSISTEMA COLOIDAL LACTOSA-AGUAY. González Diaz, J. Falcón Hernández

185

EFECTO DE LA COMPACTACIÓN EN EL TAMAÑO DE PARTÍCULA DEL PERCARBONATO DE SODIOMEDIANTE LA METODOLOGÍA DE SUPERFICIE DE RESPUESTAD. M. Soler Roger

191

ARE AVAILABLE SAFETY METHODS FOR DEGRADATION OF HAZARDOUS POLY-HALOGENATEDWASTES (CONTAINING PBDES, PCBS)?F. Kastanek, P. Kastanek, Y. Maléterová, J. Rott

192

ANÁLISIS DE LA INTERRELACIÓN ENTRE LOS COEFICIENTES PELICULARES EXTERNOS E INTERNOSDE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CONDENSADORES DE SUPERFICIES DE VAPOR DE AGUAL. Yaraisy Sánchez Ferrer

203

PREPARACIÓN DE SISTEMAS DE LIBERACIÓN CONTROLADA PARA LA AGRICULTURA UTILIZANDOCELOLIGNINAB. Gregorí Valdés, M. Bocourt Povea, Y de la Hoz

208

INTEGRACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN DE AZÚCAR Y ALCOHOL PARA EL DESARROLLODE TECNOLOGÍAS LIMPIASM. González Cortés, Y. Catá Salgado, L. Mesa Garriga, M. Eugenia OFarril, E. González Suárez

212

MODELO COMPUTACIONAL DE LA COMBUSTIÓN DE BIOMASAR. Mut Benítez, P. Beatón Soler

213


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FLOTACIÓN DE NIQUEL Y COBALTO UTILIZANDO LÍQUIDOS PIROLÍTICOSN. Varela , B. Dupotey

214

EFECTOS DE SOLUCIONES ALCALIZADAS DE LÍQUIDOS PIROLÍTICOS EN LA FLOTACIÓN DE NI Y COB. Dupotey, N.Varela

224

CONFERENCIAS DE QUÍMICA FÍSICA

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN INICIAL Y EL POTENCIAL DE ELECTRODO SOBRE LA CINÉTICA DEOXIDACIÓN Y LA EFICIENCIA DE MINERALIZACIÓN DEL P-NITROFENOL SOBRE ELECTRODOS DE SB-SNO2.

Carlos Borras, Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar, Venezuela

234

APPLICATION OF NUCLEAR POLARIZATION TECHNIQUES FOR INVESTIGATION OF STRUCTURE ANDDYNAMICS OF BIOPOLYMERS IN SOLUTIONSRenad Z. Sagdeev, International Tomography Center, Novosibirsk, Russia

236

PRESSURE DEPENDENT MAXIMUM OF THE FIRST UV-ABSORPTION BAND OF ANISOL INSUPERCRITICAL CO2 AND CHF3

Guillermo Álvarez, Departamento de Química, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

238

CARTELES DE QUÍMICA-FÍSICA

ESTUDIO DE ORBITALES NATURALES EN COMPLEJOS DITIOFOSFORADOS DE NIQUEL DEL TIPO[Ni(S2 PR 2 )2 ] (R= H, CH 3, OCH 3 ).A. Otero Calvi, G. Aullon, S. Alvarez, L. A. Montero, W. Dieter Stohrer

239

EMULSIONES DE CRUDO CUBANO CON EMULGENTE P. ESTUDIO DE ESTABILIDAD Y VISCOSIDADA. Ferro Nieto, A. Toledo Arguelles, J. Falcón Hernández

241

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS DE UNA POLIAMIDA IMPAR (POLI- β -ALANINA) QUEPRESENTA POTENCIAL APLICAC IÓN EN FERROELECTRICIDADA. Pérez Rodríguez, J. M. Fernández Santín, S. Muñoz Guerra

252

STABILITY AND KINETICS OF THE ACID-PROMOTED DECOMPOSITION OF TERTIARY BINUCLEARCU 2 L(OH) A X Y Z+ AND CU 2 L’(OH) A X Y

Z+ COMPLEXES. (L = HEXAAZA MACROCYCLE AND L’ = OCTAAZACRYPTAND): ORGANICS MOLECULES AS BRIDGES MODULATES THE KINETICS OF DISSOCIATION OFTHE PRINCIPAL LIGANDM. G. Basallote, A. Ferrer, M. Jesús Fernández Trujillo, M. Ángeles Máñez, Andrés G. Algarra, C. EstherCastillo

253

CARACTERIZACIÓN QUÍMICO-FÍSICA DEL EXTRACTO ACUOSO DE ZUELANIA SP.B. Martinez Hung, B. Hung Guzmán, E. Hernández Sosa, Y. Audivert Hung

258

ESTUDIO TEÓRICO DEL MECANISMO DE ADICIÓN DE TIOLATOS AL ACRILONITRILO COMO ACEPTORDE MICHAELC. Fong, A. García, R. Carrasco, K. Arafet

268

CONSIDERACIONES TEORICAS ACERCA DEL COMPORTAMIENTO DEL ELECTRO-CATALIZADORCARBURO DE TUNGSTENO EN UN ELECTROLITO COMPLEJO.C. Guerra Guethón

270

ESTUDIO TEÓRICO Y EXPERIMENTAL DE LA DEGRADACIÓN POR VÍA FOTOCATALÍTICA DELCLOROBENCENOC. Sánchez, G. Restrepo, L. Ríos, J. Miguel Marín, B. Llano, V. Paniagua, W. Gómez

271

MODELACIÓN DE ESPECTROS DE IMPEDANCIA EN SUPERFICIES DE TITANIO ANODIZADO. ERRORDE AJUSTE E. Peláez Abellán, L. Rocha Sousa, V. Hizau dos Santos Utuni; A. C. Guastaldi

273


http://renad_zagdeev.pdf/

http://renad_zagdeev.pdf/

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ESTUDIO POR IMPEDANCIA DE SUPERFICIES ANODIZADAS EN IMPLANTES DE TITANIO.E. Peláez Abellán, L. Rocha Sousa, V. Hizau dos Santos Utuni, A. C. Guastaldi

274

PASTAS DE HIDROXIAPATITA COMO SUSTITUTOS ÓSEOS EN SITIOS DE BAJA CARGA MECÁNICAG. Fuentes, M. González, E. Peón, J. A. Delgado, M. L. Rojas

275

EMPLEO DE UN AGENTE POROGÉNICO DE NATURALEZA PROTEÍCA EN LA FORMACIÓN DEMACROPOROS EN CEMENTOS DE FOSFATO DE CALCIOJ.A. Delgado, I. Harr, A. Almirall, S. del Valle, J.A. Planell, M.P. Ginebra

277

ESTIMACION DE COEFICIENTES DE ACTIVIDAD A DILUCION INFINITA Y 298.15 K USANDO LA TEORIADE LA CONTRIBUCION DE INTERACCIONES DE GRUPOSJ. Cobas Rodríguez, E. Pardillo Fontdevila, M. A. Gutierrez Perez

279

EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DE AGENTES ANTISICKLING EN LA POLIMERIZACIÓN DE LAHEMOGLOBINA S POR RESONANCIA MAGNETICAJ. E. Falcón Dieguez, G. del Toro García, Y. Alonso Geli

280

ESTUDIO TERMODINÀMICO DE LAS REACCIONES DE OXIDACIÓN DE LOS SULFUROS DE NI + COPRODUCIDOS EN LA MOA NICKEL SA. “PEDRO SOTO ALBA”J. Manuel Arafet Arafet, S. Landasury Yánez

282

ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE MEZCLAS DIESEL-FUEL OIL A TRAVÉS DE VARIABLESMACROSCÓPICASJ. José Galano Frutos

283

ESTUDIO MEDIANTE LA TEORÍA DE FUNCIONALES DE DENSIDAD DE LOS COMPLEJOS DÉBILMENTEENLAZADOS FURANO-HCl, FURANO-HF, TIOFENO-HCl Y PIRIDINA-HClK. Arafet C., A. García L., Y. Tamayo A

284

LA SALMUERA: UN PROCEDIMIENTO RACIONAL DE ANALISISL. León Duharte, S. Landazury Yánez, Á. Fernández Heredia.

285

OBTENCION DE MICROESFERAS A PARTIR DE COMPLEJOS INTERPOLIMERICOS ENTRE EL

POLI(CLORURO DE ACRILOILOXIETILACRILAMONIO –CO- N—VINIL-2-PIRROLIDONA) Y ALGINATO DESODIO.Y. Solís, L. Agüero, O. Valdés, D. Zaldivar

286

CINÉTICA DE LA POLIMERIZACIÓN DEL ALCOHOL FURFURÍLICO CON YODOM. del Pilar Bobes, R. González, J. Rieumont

287

DETERMINACION DE LOS PARAMETROS VISCOSIMETRICOS DE QUITOSANA DE ALTO PESOMOLECULAR DEGRADADA MEDIANTE RADIACIONES GAMMA.M. Paredes Zaldivar, S. Altanés Valentín, M. Rapado Paneque.

288

DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE FORMULACIONES DE COMPOSITES DENTALES.N. Davidenko, R. García, R. Sastre, S. de Aza, C. Baudin

289

REPRESENTACIÓN DE MOLÉCULAS EN EL ESPACIO VECTORIAL REAL 118ℜ

O. M. Rivera Borroto, Y. Cabrera García 290

LA RESONANCIA MAGNÉTICO NUCLEAR CÓMO HERRAMIENTA FUNDAMENTAL DE ANÁLISIS EN LAOBTENCIÓN DE VACUNAS CONTRA NEUMOCOCCO.R. Carlos Veloso Pita, L. Peña Icart, J. Chan Calderón, Y. Valdés Balbín, V. Fernández Santana, V. VerezBencomo

294

INFLUENCIA DEL ION CLORURO EN EL COMPORTAMIENTO DE UN ELECTRODO DE BROMURO DEPLATA.M. de los Angeles Santana Gómez, S, Landazuri Yáñez

295


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HIDROFORMILACIÓN DEL OCTETO POR CATÁLISIS EN FASE ACUOSA SOPORTADA: CINÉTICA EN LOSPOROS Y FUERA DE ESTOS. U. J. Jáuregui Haza, O. Díaz Abín, A. M. Wilhelm, H. Delmas

296

ESTUDIO DE LA ABSORCION Y SOLUBILIDAD EN AGUA DE COMPOSITES DENTALES FOTOPOLIMERIZABLES Y. Veranes, R. Krael, M. Gerber, D. Correa, R. Alvarez

298

ESTUDIO POR TEORÍA DE ORBITALES DE FRONTERA DE DERIVADOS IMIDAZÓLICOS COMOPOTENCIALES LIGANDOS DEL Cu2+. Y. Hernández M., A. García L.

300

ESTUDIO TEÓRICO DEL MECANISMO DE REACCIÓN DEL RADICAL OH Y EL PÉPTIDO GLY-ALA-ILE. Y. Pérez Badell, A. Galano Jiménez, L. Alberto Montero Cabrera

301

EFECTO DEL PECTIMORF EN LA ADSORCIÓN DEL ION Cu2+ Y SU EFECTO EN PLANTAS Y. Mederos, O. Cartaya, C. Peniche, Inés Reynaldo

303

RELAJACIÓN EN MUESTRAS DE SOLUCIÓN DE HEMOGLOBINA Y GLÓBULOS ROJOS.

Y. Cabrales, A. Fernández, M. Lores, C. Cabal, E. Pérez

304

ESTUDIO DE LA COMPATIBILIDAD DE RESINAS FURÁNICAS CON UN COMPUESTO HETEROCÍCLICONITRADO MEDIANTE CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO. (CDB) H. Guerra Menéndez, E. Peón Avés

306

TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE PRECIPITACIÓN DE SULFUROS DE NÍQUEL Y COBALTOSEPARADOS DEL LICOR DE DESECHO WL P. Rafael Bassas, M. Soza

308

PERIODIC PERTURBATIONS IN A CHAOTIC CHEMICAL REACTION J. A. Betancourt Mar, J. M. Nieto Villar

309

TOWARD A THERMODYNAMIC THEORY OF COMPLEX CHEMICAL REACTIONS J. M. Nieto Villar

310

LA DIMENSIÓN FRACTAL EN LA FORMACIÓN DE PATRONES E. Jonathan Suárez Domínguez, N. Brizuela, E. Tejera, R. Quintana, J. A. Betancourt Mar, J. M. Nieto Villar

311

VERIFICACION MEDIANTE LA AFM DE LA INFLUENCIA DEL CAMPO MAGNETICO EN LA CINETICA DE LACRISTALIZACION DE SOLUCIONES AZUCARADASG. Ribeaux Kindelán, O. Ares Muzio, F. Falcón Rodríguez, M. Girasole

312

ESTUDIO DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE TRANSFORMACIONES PARA EL RECICLADO DELPOLIETILENTEREFTALATO (PET)

A. Pérez Rodríguez, J.C. Velásquez Infante, M. D.Salvador Moya, V. Amigo Borras

314

ESTUDIO COMPARATIVO DE PROPIEDADES DE OBTURANTES DENTALES N. Davidenko, R. García, R. Sastre, S. de Aza, C. Baudin, M. Toledano, R. Osorio

315

SUPPORTED AQUEOUS PHASE CATALYSIS: HETEROGENIZING THE HOMOGENEOUS CATALYSTS U. J. Jáuregui Haza, A. M. Wilhelm, H. Delmas

316

CINÉTICA DE PRECIPITACIÓN DE LOS SULFUROS CON HIDRÓGENO SULFURO DE SODIO, EN ELLICOR DE DESECHO (WL) M. Sosa Martínez, P. Rafael Bassas

318

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ESTRATEGIA PARA EL DESARROLLO DE LA PRODUCCIÓN DE GENÉRICOS ENCUBA

José Alberto Ruiz-Garcíaa , Ulises Jáuregui-Hazaa , Pedro Camilo Rodríguez-Rodrígueza

aCentro de Química Farmacéutica, 16042, Ciudad de la Habana, Cuba.

Palabras clave: Genéricos, mercado, farmacéutico, medicamentos,Introducción: En los últimos años el interés en el mercado farmacéutico de los genéricos continúa creciendoaceleradamente. Detrás de la posición fuertemente incrementada del mercado, estimulada por unafavorable política ambiental y por la pérdida de la protección de un número de patentes demedicamentos, la industria y los inversionistas están reevaluando el papel que los genéricos jugaránen el sector farmacéutico del futuro.

Discusión de Resultados: Para muchos el mercado de los genéricos está llegando a su mayoría de edad. El mismo haexperimentado un crecimiento en ventas desde el año 2000, alcanzando un volumen en valores deventas de 466 Billones de USD, con un crecimiento que ha oscilado entre un 8% y un 12 % anual.Al igual que ocurre con las riquezas, casi el 85 % de las ventas corresponden a los países másdesarrollados, desglosados en un 47% en América del Norte, 25 % en Europa, y 12 % en Japón. Lazona más poblada del mundo Asia y África, consumieron el año pasado solo el 10,5 %, mientras queAmérica Latina le correspondió menos del 5 %.Si se compara el comportamiento del consumo de medicamentos entre América Latina y Américadel Norte, se aprecia que las ventas en América del Norte han llegado a ser superiores en más de 10veces el valor, mientras que el crecimiento de este mercado ha sido superior al 10 % por la partenorte del continente. En América Latina el mercado ha oscilado en función de las economías de los países que componen esta región. Mientras que en el 2001, las ventas no crecieron prácticamente, enel 2002 decrecieron en un 10 %, bajo los efectos de la globalización y las crisis sobre todo deAmérica del Sur. Ya en el 2003 creció pero aún no se recuperan los valores que alcanzó en 1999.Esta situación debe tenerse en cuenta a la hora de priorizar hacia donde dirigir los esfuerzos, ya queesta área de mercado es más barata y permite un mejor acceso a los grandes sectores de nuestros países.El uso en la práctica médica de los medicamentos que constituyen genéricos, está sometido a unimportante grupo de influencias, donde los criterios clínicos, farmacológicos y farmacéuticos, soncomplementados, y en ocasiones sustituidos, por criterios o influencias comerciales y económicas.En este contexto, pretendemos presentar los retos y posibilidades en el campo de los medicamentosgenéricos tanto para los especialistas que trabajan en su desarrollo, su producción, comercialización,así como describir los aspectos más destacados del uso de los genéricos por los profesionalesmédicos, quienes juegan un papel esencial en el éxito de ese mercado.La aparición del medicamento genérico de forma acelerada se produce a partir de 1985 comoconsecuencia de la decisión de la Food and Drug Administration (FDA) de permitir a las compañíasfarmacéuticas la comercialización de productos cuyas patentes habían expirado, sin necesidad derepetir los costosos y largos ensayos clínicos, y gran parte de los estudios farmacológicos ytoxicológicos.En la actualidad, en nuestro país la Industria Farmacéutica importa un gran número de materias primas, excipientes y principios activos con una erogación importante de divisas.De todos ellos, aproximadamente un 80 % corresponde a sustancias que generalmente se obtienen por síntesis o semisíntesis. La erogación anual que el país tiene que hacer para importar estas


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sustancias supera los 22 millones de dólares de ellos 15,1 millones, más del 68 %, procedentes delárea capitalista.Por todo lo antes expuesto, desde el punto de vista de la sustitución de importaciones el énfasis en laestrategia de trabajo debe estar dirigido hacia los productos obtenibles por síntesis,

fundamentalmente de aquellos principios activos y excipientes que actualmente son importados deárea capitalista.El objetivo de esta conferencia es abordar el tema de la estrategia a seguir para evaluar las perspectivas de desarrollo y producción por síntesis química de principios activos de genéricos deavanzada, analizar las potencialidades de este mercado, teniendo en cuenta los criterios clínicos y la política de salud de nuestro país y de los organismos internacionales. Además, se presentan lasamenazas y oportunidades para el desarrollo de dicha estrategia.

Conclusiones:Se concluye que si se desea mantener una estrategia actualizada para el desarrollo de genéricos esindispensable considerar los siguientes elementos: Estado de Salud, Farmacoepidemiología,Mercado y Competencia, Costos, técnicos y tecnológicos, Sistema Regulatorio, Propiedad Industrialy Recursos Humanos.

Bibliografía:(1) L.J. Sellers. Fourth Annual 50, Special Report. Pharmaceutical Executive, 2003, 42-52.(2) World Generic Markets, 2003, Vol. 3, Nº 1, 1-36.(3) 2002 World pharma sales growth: slower, but still healthy. IMS World Review 2003.(4) The global pharmaceutical market in 2000-North America sets the pace. World Review

2001.(5) World pharma sales 2001: US still driving growth. IMS World Review 2002.(6) World-Wide Pharmaceutical Market 1999.(7) Lipitor leads the way in 2003. IMS World Review 2004.(8) Sección 2, Fármacos, Capítulo 12, Fármacos Genéricos.htm. Copyright ©2003 Merck Sharp

& Dohme de España, S.A.(9) Programa de Desarrollo de los Medicamentos. 1ra Etapa. Febrero 2003(10) Plan de Desarrollo para la Síntesis de Pricipios activos en Cuba. Segunda Etapa. Marzo del

2004

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CONTINUOUS-FLOW METAL BIOSORPTION IN A REGENERABLE GELIDIUM COLUMN

Vítor Vilar a,* , Cidália Botelhoa , Rui Boaventuraa

ª LSRE-Laboratory of Separation and Reaction Engineering

Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, rua Dr. Roberto Frias, 4200-465 Porto, Portugal

AbstractDue to the increasing value of some metals, as well as due to a greater awareness of the ecologicaleffects of toxic metals released into the environment, a number of studies about metal removal andrecovery from solution have been launched.In this study, raw seaweed Gelidium sesquipedale has been converted into an inexpensive andefficient biosorbent and used for removal of Cu(II) from aqueous solutions.The equilibrium data follow Langmuir equilibrium model and indicate a good adsorption capacity.Copper biosorption behaviour of Gelidium in one sorption-desorption cycle has been investigated in

a packed-bed flow-through column fed with an aqueous solution of Cu(II) at 25 mg/l and initial pH= 5,3.A 0,1 M HNO3 solution was used as eluant. Considering the effectiveness of copper desorption fromloaded biomass, it was possible to conclude that desorption was 100% effective.The application of a mass transfer model for adsorption and desorption was successful in simulatingthe biosorption column performance.

Keywords: Biosorption; Copper(II); Gelidium;; Isotherms; Column Biosorption ______________________________________________________________________* Author to whom correspondence should be addressed

E-mail address: [email protected] (Vítor Vilar).

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mailto:[email protected]


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MICROONDAS UNA PERSPECTIVA MODERNA PARA LA INDUSTRIA AZUCARERA Dr Julio C . Llópiz * Instituto de Materiales y Reactivos, IMRE- UH

Dr. Eduardo Ortega, Laboratorio de Fisiología Vegetal, Facultad de Biología,Universidad de La Habana.

Msc. Gerlín Quintana Instituto de Materiales y Reactivos, IMRE, Universidadde La Habana. Msc. Bárbaro Gutiérrez, Instituto de Materiales y Reactivos, IMRE, Universidad

de La Habana. Msc. Walter Ricardo, Instituto de Materiales y Reactivos, IMRE, Universidad

de La Habana Lic. Juan C. Pardo, Escuela Interarmas “José Maceo, Santiago de Cuba

Ing. Kenia Otero, Instituto de Materiales y Reactivos IMRE, Universidad de La Habana.

Téc. Victoriano García, Laboratorio de Fisiología Vegetal Facultad de Biología,Universidad de La Habana.*( [email protected])

Resumen:

La industria azucarera en nuestro país tiene ante sí el reto de nuevos cambios dentro de sutecnología, para lograr una revitalización de este sector. Como indica el título del trabajo se trata deun aporte tecnológico que brinda un importante ahorro energético y de reducción de contaminantesen la producción de la sacarosa.Se trata de sustituir los tradicionales métodos de evaporación y cristalización que conducen a

costosísimos gastos de vapor para las transferencias energéticas por un proceso asistido pormicroondas, que le supera en muchos factores económicos y de protección del entorno.Se incluyen informaciones acerca de los principales efectos “no térmicos” de la interacción de lasmicroondas con los materiales.

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HIDROGENACIÓN CATALÍTICA Y CONCEPCIÓN DEL REACTOR QUÍMICOINDUSTRIAL

Lourdes Delgado Núñez1 y José Ángel Dávila Gómez2

Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco

México, D. F. (MX)El tratamiento de efluentes con alto contenido de materia orgánica se realiza, generalmente,mediante procesos biológicos por ser éstos más rentables que los tratamientos químicos.La disposición de efluentes industriales que contienen compuestos fenólicos representa un problemaambiental serio. La mayoría de estos compuestos son tóxicos aún en bajas concentraciones dealgunas partes por millón; son difícilmente biodegradables y presentan una tendencia a la bioacumulación en organismos acuáticos. Los fenoles y sus derivados se encuentran presentes enefluentes de industrias tan diversas como la textil, la papelera, la petrolera, la farmacéutica, lavitivinícola, etc. En el caso de efluentes con altas concentraciones de compuestos fenólicos(superiores a 10mg/l), los procesos biológicos son difícilmente aplicables debido a la toxicidad deestos compuestos sobre los microorganismos responsables de la degradación de la materia orgánica.Entre los procesos químicos empleados en el tratamiento de esta clase de efluentes se destacan los basados en la oxidación, que tienen por objetivo la mineralización de la materia orgánicatransformándola en bióxido de carbono y agua. Si bien en la mayoría de los casos estos tratamientosson efectivos, resultan costosos al emplear grandes cantidades de reactivos o por operar bajocondiciones de presión y/o temperatura elevadas.1

Una alternativa de tratamiento consiste en la hidrogenación del anillo aromático e hidrogenólisis delos grupos funcionales que les confieren el carácter tóxico, de forma tal que se obtengan compuestos biocompatibles que puedan ser descargados en la naturaleza sin riesgo o bien tratados por métodos biológicos convencionales.2 El proceso propuesto se basa en hidrogenación catalítica sobre rutenio, soportado en carbónactivado, a presión y temperatura moderadas; consta de tres etapas:1ª.- Adsorción-concentración de los compuestos fenólicos sobre un lecho de carbón activado previamente impregnado; la duración de la etapa está determinada por las características del lecho,la concentración de los contaminantes en el efluente y por la concentración máxima permitida en elfluente de salida.2ª.- Hidrogenación catalítica de los compuestos fenólicos. Durante la etapa, mediando un cambio del pH, se favorece la desorción de los compuestos fenólicos y se emplea el catalizador de rutenio,depositado en el carbón activado, para transformarlos en compuestos de tipo ciclohexanol.3ª.- Regeneración del lecho catalítico. En esta última etapa del ciclo se acondiciona el lechoempleando una regeneración térmica (573°K), bajo una corriente de hidrógeno.La factibilidad del proceso ha sido establecida con soluciones acuosas de moléculas modelo: p-clorofenol, tirosol, catecol, metilcatecol y los ácidos vanílico y verátrico. Un reactor agitado operado por lotes fue empleado en el estudio de la cinética de hidrogenación en régimen químico, bajocondiciones moderadas de presión y de temperatura (313-353°K y 0.4-2MPa). Se propusierondiferentes modelos cinéticos basados en el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood y un programa desimulación dinámica se empleó como apoyo en la discriminación de modelos y en la determinaciónde los parámetros cinéticos correspondientes.3 En la modelización de la adsorción de los compuestos

1 Doctora en Ingeniería Química (Claude Bernard-Lyon, FR). email: [email protected] .2 Doctor en Ingeniería Química (UTC-Compiègne, FR). email: [email protected] .

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fenólicos sobre el lecho fijo de carbón activado se empleó el modelo de difusión sobre superficiehomogénea.Los resultados muestran que el escalamiento correspondiente puede ser realizado considerandoexclusivamente la fase limitante para las características determinadas en el estudio, sin embargo, a

mayores presiones de hidrógeno se favorece la hidrogenación de los compuestos y la hidrogenólisiscorrespondiente, por lo que, el modelo general de sistemas reactivos desarrollado por Dávila yBory4,5 y aplicado por Dávila 6 para el diseño de reactores químicos heterogéneos, puede serutilizado como base primera de concepción y estimación del volumen tanto del reactor tipo tanque(presiones bajas), como del reactor tipo torre, de lecho fijo, con regeneración del carbón activado, para presiones altas.

Referencias1. Matatov-Meytal, Y. and Sheintuch, M. Catalytc abatement of water pollutants. Industrial &

Engineering Chemistry Research. Vol.37(2), 309-326, 1998.2. Richard, D. Delgado-Nuñez, L, Bellefond, C and Schweich, D. Depollution of waters

contaminated by phenols and chlorophenols using catalytic hydrogenation. Environmentalchemistry. Green Chenistry and Pollutants in Ecosystem. Chapitre 55. ed Springer , 2005.3. Richard, D. Delgado-Nuñez, L. Kinetics of the degradation by catalytic hydrogenation of

tyrosol, a model molecule present in olive. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Vol78 (9), 927-934, 2003.

4. J. A. Davila y J. Bory-Reyes. Ecuaciones Generales de los Sistemas Reactivos Multifásicos.I Congreso de Matemática. Santiago de Cuba, Cuba. Nov. 1997.

5. J. A. Davila y J. Bory-Reyes. Aplicación de las ecuaciones generales de sistemas reactivos aldiseño de ingeniería. Seminario de Matemática Aplicada. U. O. Santiago de Cuba, Dic.2003.

6. J. A. Dávila. Aplicación de las ecuaciones generales de sistemas reactivos al diseño de

reactores heterogéneos químicos (a partir del método clásico analítico de diseño de reactoreshomogéneos). UAM-A. México, D. F. Dic. 2004.

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MODELO MATEMATICO PARA EVALUAR LA VELOCIDAD DE CORROSION DECOMPONENTES METALICOS DEL SISTEMA DE ALIMENTACION DEL MOTOR

DIESEL QUE OPERA CON EMULSIONES AGUA-DIESEL A PARTIR DE LATRANSFERENCIA DE MASA Y MOMENTUM

Dr. Pedro J. Galego Hernández, Dr. Alfredo Curbelo Sánchez, Dra. Olga Cortijo Jacomino, Dra. Magalis Quincoses Suárez(1): Dpto. Ing.Química, Fac. Química-Farmacia, UCLV. Carretera a Camajuaní, Km. 5 ½, Santa

Clara, Cuba Palabras Claves: Corrosión, Motor Diesel, emulsiones agua-diesel, Grupos Adimensionales,

Modelación Matemática

Introducción:Se realiza un estudio hidrodinámico del sistema de alimentación del motor diesel por medio de laevaluación del Número de Reynolds (Re) tendiendo en cuenta para ello los regímenes de velocidaddel fluido en el sistema de alimentación del motor y las propiedades químico-físicas evaluadas

experimentalmente para las emulsiones agua-diesel estabilizadas con el emulgente RAP-Et/AQSintético. Para realizar un estudio del efecto corrosivo producido por las emulsiones ensayadas enlas condiciones hidrodinámicas bajo las cuales opera el sistema de alimentación del motor, seobtuvieron Modelos Matemáticos representados en la Ecuación No.1

Sh = a Re b Sc c (1)que relacionan Grupos Adimensionales a partir de un sistema de ecuaciones donde fue posibleinterrelacionar los fenómenos de Transferencia de Masa (Número de Sherwood) y de Momentum(Tensión de Corte en la pared ) presentes en la película interfacial metal-emulsión (Número delSchmidt) y su relación con la velocidad de corrosión de los principales componentes metálicos.

Objetivos:

1: Evaluar las propiedades químico-físicas de las emulsiones agua-diesel tales como la densidad,viscosidad, coeficiente de difusión del oxígeno, concentración de oxígeno presente en la fase polarde las emulsiones. 2: Obtener un Modelo Matemático que relacione la velocidad de corrosión de los principales componentes metálicos con Grupos Adimensionales que caracterizan la película metal-emulsión en las condiciones hidrodinámicas en la que opera el sistema de alimentación del motorDiesel.

Materiales y Métodos:Para alcanzar los objetivos previstos en el presente trabajo fue realizado un estudio químico-físicode las emulsiones agua-diesel realizándose los estudios reológicos con el Viscosímetro RotacionalRheotest 2, un jugo de pignómetros para evaluar en condiciones isotérmicas las densidades de las

emulsiones y ecuaciones de predicción de propiedades reportadas en la bibliografía especializada para estos medios polidispersos. La obtención del Modelo Matemático se realizó por medio de unAnálisis de Correlación Múltiple de los principales Grupos Adimensionales que representan los procesos de transferencia de masa y momentum en la interfase metal-emulsión que caracterizan losfenómenos corrosivos superficiales, empleándose como software el Paquete de ProgramasProfesionales Statgraphics Plus Ver 4.1

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Análisis, discusión y Conclusiones: Las principales consideraciones que tiene este estudio de la influencia de la temperatura y el fluidode una emulsión sobre la velocidad de corrosión de los materiales en contacto con las mismasfueron las siguientes:

• La corrosión tiene que ser Generalizada o Uniforme.• Las superficies metálicas estudiadas se consideran hidráulicamente lisas.• Las Tensiones de Corte en el segmento del tubo que se desea estudiar tienen una variaciónsimilar a las obtenidas en el ECR, es decir : τp ≈ τc • El Sistema de Alimentación del Motor Diesel y del Quemador operan en condicionesisotérmicas y en régimen estacionario. Por otra parte, en trabajos previos se ha demostrado que la fase polar de la emulsión constituye lafase más corrosiva y al poseer este medio un pH cercano a siete, el oxígeno disuelto en este medioconstituye el agente corrosivo principal. De todo el análisis realizado en este estudio de regresión seobtienen los exponentes experimentales enunciados en la ecuación No.1 por lo que finalmente sellega a la ecuación principal:

Sh = 0.0178 Re0.875 Sc 0.2939 (2)La importancia de la ecuación (2) radica en que la misma relaciona estos Grupos Adimensionales,que fueron evaluados para las condiciones en que opera el Sistema de Alimentación del Motor a partir de las propiedades químico-físicas determinadas experimentalmente, donde se comprobó quelas emulsiones ensayadas siguen un comportamiento reológico que obedecen al Modelo de Plásticode Bingham. Esta ecuación además relaciona para un sistema a flujo, los fenómenos de transferenciade masa y momentum con los fenómenos corrosivos superficiales que se inician y desarrollan en lainterfase metal-emulsión al poderse definir el Sherwood en términos o variables que cuantifican laintensidad del proceso corrosivo que tiene lugar, a saber:

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =

AB

pcor

AB

p

D

d

zFC

I

D

kpd Sh (3)

Por medio de la ecuación (2) y (3) es posible pronosticar la velocidad de corrosión de los principales componentes metálicos.

Bibliografía: 1. Galego Hernández P., Cortijo O, Quincóces M. Estudio de estabilidades corrosivas de las

emulsiones agua-diesel con el empleo del emulgente RAP-Et/AQ. Centro-Azúcar, No.2, mayo-agosto, p (41-46), 1998.

2. Becerra H.; Macdonald, D.D. The corrosion of carbon steel in emulsions under controlledhydrodynamic conditions. Corrosion Science. 4, p (361-375), 2000.

3. Kawai, N. Critical concentration of dissolved oxygen to form protective iron oxides undercombined water treatment conditions. Corrosion Engineering, Science and Technology, Vol.38,

No.4, December, p (286-290), 2003.

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DISEÑO EXPERIMENTAL DE CATALIZADORES SÓLIDOS PARA LADESCOMPOSICIÓN DEL ÁCIDO ACÉTICO

Ing. Alicia Rodríguez Gregorich *, Ing. Carlos Marín Pérez*, Dr. Luis Beltrán Ramos Sánchez *, Dr. Agustín García Rodríguez **

e-mail: [email protected]

* Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Camagüey** Departamento de Ingeniería Química, Universidad Central de Las Villas Palabras claves: Catalizadores sólidos, ácido acético, carbonato de calcio.

Introducción:En estudios realizados a escala de laboratorio, se haobtenido que el ácido acético puede ser descompuesto aacetona mediante el empleo de catalizadores sólidoselaborados a partir de materias primas nacionales. Estosresultados se continuaron ajustando con el objetivo deminimizar el costo de preparación del catalizador eincrementar el rendimiento del proceso de reacciónquímica.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados:Las experiencias se realizan a temperaturas entre 400 y450 ºC, en un reactor tubular enchaquetado, tipo lechofijo donde se ponen en contacto una mezcla equimolarde ácido acético y nitrógeno con partículas sólidas conalto contenido de CaCO3. La unidad experimental estáequipada con un lazo de control de temperatura yresistencias eléctricas para el suministro de calor,Los análisis del efluente del reactor se realizan porcromatografía líquido- gas, y la características de las partículas catalíticas procesadas se observan a travésdel microscopio óptico.

Discusión de los resultados:Los resultados muestran que pueden ser empeladosmateriales tales como la cromita, la magnesita, lazeolita y la paligorskita, como matrices portadoras ocuerpos promotores del CaCO3 en la descomposicióndel ácido acético, todos de producción nacional, ya queevitan procesos de sinterización, incrementan elrendimiento del proceso con respecto al empleo delCaCO3 puro y disminuyen considerablemente lacoquización.

Conclusiones:Los estudios realizados demuestran que es factibletécnica y económicamente el empleo de materias primas nacionales para elaborar este tipo de catalizadory que los resultados obtenidos constituyen la faseexploratoria o punto de partida para realizar laoptimización experimental del diseño del catalizador para su empleo en la descomposición catalítica delácido acético en la síntesis de acetona.

Bibliografía:1. Blau G. y Gavin Sinclair: Account for Uncertainty

in New Product Development,www.aiche.org/cep/, June 2001.

2. Hevia, R. Investigación y Desarrollo deMateriales. Los materiales cerámicos porosos,www.segemar.gov.ar., Noticias SEGEMAR,Boletín No 10, Mayo 2002.

3. Jodra, L. G., y colaboradores, Comparación de

catalizadores para la deshidrogenación delciclohexanol, I. Estudio de la actividad yselectividad, AFINIDAD, Marzo- Abril, 1985, pp181-185.

4. Jodra, L. G., y colaboradores, Comparación decatalizadores para la deshidrogenación delciclohexanol, II. Estudio de la velocidad dedesactivación, AFINIDAD, Julio-Agosto, 1985, pp385- 392.

5. Salvat Editrtores, S. A. DiccionarioEnciclopédico Salvat Universal, Barcelona,España, 1969.

6. Schmidt, R. Manual Práctico de equipos de plantas químicas, Ediciones Bellaterra, S. A.,Barcelona, España. 1974.

7. Szekely, J. y Colaboradores, ExperimentalTechniques for the study of Gas-Solid Reactions,Academia press, Inc, New Cork, 1976.

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SEPARACIÓN DE AGUA DEL PETRÓLEO POR ACCIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO A. Moro Martínez, Departamento FQB, Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Oriente. Santiago de Cuba,

Cuba 90900. e-mail: [email protected] J. Falcón Hernández, Departamento IQ, Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Oriente. Santiago de Cuba,

Cuba 90900. e-mail: [email protected]

V. Novoa Colás. Departamento Técnico Refinería “Hermanos Díaz”.e-mail: [email protected]; [email protected] Palabras Clave: electrodeshidratación, eliminación de agua y sales del petróleo.

ResumenLa mayoría de los petróleos crudos que actualmente son refinados en todo el mundo, contienen aguay sales inorgánicas en cantidades apreciables. Los crudos que contienen sales, estas están disueltasen el agua emulsionada presente en el crudo; al eliminar el agua, es eliminada también la mayoría delas sales que contiene el crudo. Cuando la concentración de sales es elevada, la emulsión agua en petróleo es más estable y más difícil de romper por la acción estabilizadora que ejercen la presenciade cationes bivalentes y monovalentes, por lo cual se realiza la adición de agua de lavado, con el finde diluir la salmuera emulsionada, siendo necesario emulsionar el agua de lavado para que el mismosea efectivo y luego eliminarla junto con las sales. La separación del agua conteniendo las sales puede realizarse sometiendo la emulsión a la acción del campo eléctrico de alta tensión, la acción deagentes desemulsionantes, la combinación de ambos y otros procedimientos.En este trabajo se someten a estudio emulsiones agua en petróleo para determinar sucomportamiento en campo eléctrico en dispositivo diseñado y construido con estos fines,conformado por electrodos aislados eléctricamente del líquido y donde se analizan los efectos de laacción del CE en la estabilidad de las emulsiones y en la velocidad de separación de fases en elsistema disperso objeto de estudio. Se compara con el comportamiento de estos sistemas al sersometidos a campo eléctrico de corriente directa y alterna para valores comprendidos entre 600V y900V en relación a la separación del agua que se logra en emulsiones que decantan sin la acción delcampo eléctrico, de lo cual se concluye que es posible aumentar la velocidad de extracción de aguade las emulsiones de agua en petróleo por acción del campo eléctrico empleando electrodos aislados.

IntroducciónActualmente el mercado internacional del petróleo está compuesto por una gran diversidad decrudos, algunos de más bajos precios presentan altos contenidos de impurezas y sales, además aguaemulsificada, lo cual provoca un incremento en la conductividad eléctrica. Siendo estos buenasoportunidades de mercado, muchos refinadores se ven obligados a procesar estos tipos de crudos para lograr mayores beneficios económicos1.Para procesar estos crudos en las plantas refinadoras de petróleo se debe disminuir la concentraciónde sales que contienen, para lo cual se realiza una adición de agua de lavado, la que se emulsiona en

el petróleo disolviendo las sales que contiene el mismo y luego se procede a separarla en los equiposdiseñados con ese fin llamados electrodeshidratadores, donde se aplica campo eléctrico que promueve la electrocoalescencia de las gotas de agua.Por la presencia de sales y el alto contenido de fracciones pesadas, cambian las propiedadeseléctricas de las emulsiones y se generan desviaciones de los parámetros de las unidadeselectrodeshidratadoras, ocasionando problemas en la operación de los equipos que producen laseparación, decantación y extracción del agua y las sales disueltas en ella1, 2, 3, entre los que se tienenfrecuentes disparos de los sistemas de protección eléctrica por cortocircuito, resultando entonces

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necesario estudiar el comportamiento de las emulsiones al someterlas a la acción del campoeléctrico para poder ajustar las condiciones de operación de los electrodeshidratadores.El presente trabajo se encuentra dirigido a buscar posibles soluciones a este problema, por tanto suobjetivo fundamental es estudiar a escala de laboratorio el comportamiento de la separación del agua

de las emulsiones de agua en petróleo crudo bajo la acción del campo eléctrico, en el que loselectrodos no contactan eléctricamente a las mismas.Características del sistema sometido a estudio.En una emulsión agua-petróleo, el agua constituye la fase interna o dispersa; el petróleo, la fasecontinua o externa, los agentes emulsionantes o emulsificantes, que estabilizan la emulsión, resultanuna gran variedad de componentes de un alto peso molecular presentes en el mismo, que contienenazufre, nitrógeno, oxígeno, metales, etc. denominados asfaltenos, así como resinas cresoles, fenoles,ácidos orgánicos, sales metálicas, sedimentos, arcilla, y otros1.El emulsificante es un agente superficial activo que altera las características de la interfase agua– petróleo. Al concentrarse en la interfase, el emulsificante forma una barrera física que rodea lasgotas de agua, tienden a contener la gota de agua, y mantenerla dispersa en el petróleo.El tamaño de las gotas de agua dispersas puede considerarse como una medida de la estabilidad. Eltipo y la intensidad de la agitación a que se somete el petróleo al transportarse generalmentedeterminan el tamaño de las gotas. A mayor esfuerzo cortante aplicado a la mezcla de petróleo-agua,el agua formará gotas cada vez más pequeñas y producirá una emulsión de mayor estabilidad. Se haencontrado que las emulsiones estables contienen gotas de todos los tamaños, sin embargo las gotasmayores están en menores proporciones4. Los crudos de alta viscosidad son capaces de mantenergotas de agua dispersas en suspensión, por tanto las gotas de menor tamaño tendrán mucha mayorresistencia a la separación.Una de las vías para romper la estabilidad de las gotas de agua, hacer que estas se unan y precipitenresulta añadir agentes demulsificantes. Los demulsificantes son similares en su naturaleza a losemulsificantes. Son agentes superficiales activos con determinadas propiedades que los hacenefectivos para contrarrestar los efectos del emulsificador. La acción se efectúa completamente en lainterfase agua-petróleo. Su más importante acción es producir la floculación, por medio de estemecanismo, se unen grandes grupos de gotas sin romper la continuidad de la película delemulsificador 3, sin embargo en la mayor parte de los casos se necesita una acción posterior para quelas gotas de aguas se unan y se hagan suficientemente grandes.La agitación se hace necesaria para mezclar el desemulsificador con la emulsión y parapromover la colisión de las gotas y la coalescencia después que la película emulsificadora serompe. Los demulsificadores pueden requerir de una mayor agitación para lograr undesempeño aceptable.El efecto de la temperatura puede ayudar a la separación, así en muchas plantas químicas se eleva latemperatura del crudo en el proceso de tratamiento proporcionando una ayuda al mezclado, a lacoalescencia y a la sedimentación2. El aumento de la temperatura facilita el tratamiento debido a:

1- la reducción de la viscosidad del crudo.2- la ruptura o debilitamiento de la película entre el crudo y las gotas de agua.3- el aumento de la diferencia de densidad, lo cual tienden a disminuir el tiempo de

sedimentación.La sedimentación es la operación que permite la separación por gravedad del agua y el crudo. Si lasdimensiones de las partículas en suspensión son mayores de 0.5 µm entonces, la velocidad desedimentación y la extracción del agua se someten a la ley de Stokes1.

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Según la Ley de Stokes la velocidad de sedimentación de las partículas es directamente proporcionalal radio de las mismas al cuadrado, a la diferencia de las densidades de las partículas dispersas y delmedio, y es inversamente proporcional a la viscosidad del medio que rodea a las partículas.Con una dimensión suficientemente pequeña de las gotas, la velocidad de sedimentación es tan

pequeña que prácticamente al transcurrir un período prolongado no se observa una separaciónapreciable de la emulsión. Por consiguiente se puede acelerar la sedimentación de las gotas pormedio del aumento de sus dimensiones o incrementando la diferencia entre las densidades del aguay del petróleo o disminuyendo la viscosidad del petróleo crudo. Las diferencias de las densidades yla disminución de la viscosidad del crudo se logran con el aumento de la temperatura.Todos los factores mencionados anteriormente que promueven la separación de agua de lasemulsiones agua en petróleo no son suficientes para lograr una velocidad de separación adecuada para el proceso tecnológico que se realiza en las plantas refinadoras, por lo que se efectúa una etapade electrodeshidratación aplicando un campo eléctrico con el propósito de aumentar la velocidad deseparación de la fase acuosa. Al presentar algunos crudos altas conductividades eléctricas se producen sobrecarga de los circuitos eléctricos y circulan corrientes de alta intensidad, aumenta elconsumo de potencia de estos circuitos que no mejoran la electrocoalescencia, pudiendo llegar enmuchas ocasiones a accionar las protecciones eléctricas y producirse la desconexión de estoscircuitos. Esto último se incrementa significativamente si los electrodos se encuentran en contactocon el petróleo.La aplicación del campo eléctrico es un buen procedimiento para la separación de las fases agua- petróleo. En las emulsiones agua-petróleo, las gotas de agua de menor tamaño presentes en el crudo,que no han sido eliminadas por el efecto de otros métodos, se someterán a la acción de un campoeléctrico, en el cual las gotas de agua conteniendo las sales disueltas e ionizadas y por la acción deeste campo eléctrico (puede ser campo eléctrico alterno o directo), experimentan una orientacióncon respecto al campo recibiendo una fuerte sacudida o vibración en el caso del campo alterno uorientación y alargamiento en campo directo, cambiando su forma de esférica a ovalada,disminuyendo de esta forma la tensión superficial llegando a producirse la ruptura de la gota y launión con otras. El efecto del campo eléctrico sobre gotas de agua en la emulsión puederepresentarse como se muestra en las Figuras 1 y 2.La colisión y unión de las gotas es el resultado de la atracción bipolar e instantánea por la acción delcampo eléctrico, llegando a adquirir un volumen que las haga capaz de precipitarse y decantarse alfondo del recipiente.Ambas gotas son alineadas por el campo eléctrico a causa de la proximidad de los extremosadyacentes, de polaridad contraria, los que son atraídos uno a otro con una fuerza de atracción que puede calcularse según la siguiente ecuación:

4

62

d

a E K F

⋅⋅= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)

L

La relación

U = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2) E

a es sumamente importante ya que mientras la gota sea de mayor tamaño y esté más

próxima a otra, la fuerza entre ellas será mayor, produciendo que la película estabilizadora seacomprimida entre las gotas y que se efectúe la unión de ellas. Este proceso es conocido porelectrocoalescencia. Se puede lograr la electrocoalescencia para romper las emulsiones agua petróleo, en equipos diseñados para ese fin, mediante la generación de fuertes campos eléctricos através de electrodos horizontales conectados a un transformador eléctrico. El mecanismo que explica

d

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la electrocoalescencia se basa en las fuerzas que aparecen entre las gotas como resultado de lainducción de dipolos tanto por la acción de un campo eléctrico de corriente alterna o directa2.La coalescencia es promovida por:

• Agitación de las gotas cuando la corriente es alterna (modificación permanente en los

potenciales y por tanto, en la orientación de las gotas).• La fuerza de atracción en las gotas: Este es el principio de la electrocoalescencia.• La relación de agua de lavado al crudo: A mayor cantidad de agua emulsionada, más

poderosa será la atracción y probabilidad mayor de que las gotas se junten.Por lo anterior puede afirmarse que las interacciones entre las gotas de agua en las emulsiones de petróleo, crece al aumentar la intensidad del campo eléctrico.La diferencia de potencial aplicada entre los electrodos, provoca además la aparición de corrienteeléctrica de conducción, que no promueve la coalescencia y sin embargo provoca un consumoadicional de potencia que pudiera sobrecargar el circuito produciéndose la desconexión del mismo1.Podemos afirmar también, que es importante que el campo eléctrico no sea muy intenso, ya que puede producirse la ruptura de las gotas conociéndose este fenómeno como dispersión eléctrica,

fenómeno no deseado cuando se trata de separar las fases en las emulsiones agua en petróleo. Elvalor que provoca la ruptura de las gotas se denomina tensión crítica de ruptura 2 (E crit).Investigaciones realizadas acerca de la dispersión de las gotas de agua en presencia de campoeléctrico, han permitido concluir que los procesos de dispersión se producen después que las gotasse han transformado en elipsoides de rotación, alcanzan cierta excentricidad, se aguzan los extremosde las gotas y se produce la expulsión del exceso de agua de la gota. Si la tensión aplicada sobrepasael valor del campo eléctrico crítico para un tamaño dado de la gota, estas se alarganespontáneamente y se separa en varias gotas de diferentes tamaños, lo cual puede ser comparado conuna explosión. Este efecto provoca una mayor dispersión de las gotas, produciendo gotas demenores tamaños, trayendo consigo empeoramiento de la separación del agua de la emulsión.A medida que disminuye la fase dispersa, las colisiones de las gotas se dificultan y se requiere de

valores de campo eléctrico más altos para producir la coalescencia.El efecto de la frecuencia para campos alternos incrementa los movimientos pulsantes de la polaridad de las gotas, por tanto aumenta la frecuencia de las colisiones.

Parte experimentalEn esta investigación se empleó el petróleo que actualmente es procesado en la Refinería HermanosDíaz, en una instalación experimental a escala de laboratorio, que consta de una fuente diseñada yconstruida para producir campo eléctrico de corriente directa (CD) en el rango de 0 hasta 600V, lacual se conecta al tubo de vidrio con serpentín de 3,2 cm de diámetro, mediante dos conectores yelectrodos, uno externo de cobre, aislado de la emulsión por la superficie del tubo de vidrio, y otroelectrodo de cubre que se coloca por dentro del serpentín de vidrio que contiene la emulsión, por lo

que también queda aislado eléctricamente de la emulsión. La fuente posee un voltímetro que permite, mediante una resistencia variable, ajustar el valor de la diferencia de potencial eléctrico aaplicar. Los experimentos realizados a 800 y 900V de corriente alterna (CA) se efectuaronempleando un circuito eléctrico existente en el centro Nacional de Electromagnetismo (AplicadoCNEA) de Santiago de Cuba. La emulsión sometida a ensayo se preparó en todos los casos al 20%, y para su preparación se procedió de la forma siguiente:

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Se toman 160ml de la muestra de petróleo obtenida en la refinería y se le añaden 40ml deagua destilada, se vierte en un beaker y se agita durante 20 minutos con velocidad derotación del impelente de 1630-1635 rpm.

Se vierte la emulsión en un embudo separador durante 5 minutos y se extrae el agua no

emulsionada. Simultáneamente se prepara otra emulsión siguiendo los dos pasos anteriores; y se procede arealizar los ensayos.

Una de las emulsiones preparadas se somete a la acción del campo eléctrico durante una hora, seextrae del tubo de vidrio y se coloca en embudo separador para determinar la cantidad de aguadecantada a intervalos de una hora y al cabo de las 24 h, mientras que la otra se coloca en embudoseparador sin ser sometida a la acción del campo eléctrico y se le extrae el agua que se separa aiguales intervalos de tiempo que en el caso anterior y se mide su volumen. Este ensayo sin aplicarcampo eléctrico a la emulsión se considera ensayo patrón o de referencia.

Resultados y Análisis

En las Tablas 3, 6, y 8 se muestran los resultados obtenidos en los ensayos utilizando el tratamientode la emulsión agua en petróleo en un campo eléctrico de 600V de CD. En las Tablas 4, 7 y 9aparecen los datos obtenidos al realizar los ensayos de referencia sin la aplicación de campoeléctrico.De los resultados obtenidos puede verse en primer término que las emulsiones preparadas ensimilares condiciones pueden presentar variaciones en su estabilidad, lo que se manifiesta tanto en lacantidad de agua libre (agua no emulsionada) después de su preparación, como en las extraccionesrealizadas a iguales intervalos de tiempo. Sin embargo resulta indudable que el tratamiento con elcampo eléctrico (600V, CD) incrementa la velocidad de coagulación y separación de agua contenidaen las emulsiones agua en petróleo.En las Figuras 5 y 10 se muestra gráficamente el comportamiento comparativo de la separación del

agua en los ensayos y puede observarse que a tiempo de sedimentación de 3 horas, la proporción deagua separada sin la aplicación de campo eléctrico en de 10 – 13%, mientras que en los ensayosaplicando campo eléctrico de CD esta se incrementa a valores comprendidos entre 47 y 71% durantelas 3 primeras horas.Cuando se aplica campo eléctrico de 600V para promover la electrocoalescencia, se produce unincremento en la extracción de agua en la primera hora de 3,07% (SCE) a 42,34% (CCE) y de8,29%(SCE) a 55,81% (CCE) en la segunda hora.También se aprecia que las emulsiones que presentan mayor cantidad de agua libre resultan las queel campo eléctrico de CD incrementa menos la proporción de agua separada, aunque esto últimorequiere de mayor experimentación en el futuro.Los resultados de la separación en campo eléctrico de corriente alterna (CA) para valores de 800V y

900V se muestran en las Tablas 11 y 12. Del análisis de estos resultados se puede apreciar que conel campo eléctrico de 800V se logra mayor cantidad de agua separada en menor tiempo (durante las primeras horas) que incrementando este a 900V. El comportamiento comparativo de ambos ensayosen relación a una emulsión que no ha sido tratada con campo eléctrico, se muestra en la Figura 13.Resulta significativo que en la primera hora se alcanza extracción de agua superior a 70% con elcampo de 800V.La comparación de las diferentes condiciones utilizadas para la floculación y sedimentación delagua de las emulsiones sometidas a la acción del campo eléctrico puede apreciarse en la Figura 14, donde se muestran las líneas de tendencia obtenidas de los resultados de los ensayos con aplicación

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de los diferentes valores de campo eléctrico y el comportamiento promedio que manifestó laemulsión sin la acción del campo eléctrico.Como puede apreciarse el campo eléctrico alterno logra mejores resultados (a 800V y 900V) que eldirecto de 600V. En el futuro puede experimentarse con valores de campo eléctrico directo mayores

de 600V y se espera deben producir mayores valores de velocidad de separación de agua.En general el comportamiento observado en los ensayos realizados concuerdan con lo expresado enla bibliografía revisada por cuanto el incremento del valor del campo eléctrico aplicado manifestóque existe una condición (800V) donde se produjo la mayor rapidez de la separación del agua, sinembargo un incremento de este valor de campo eléctrico (900V) no incrementa la velocidad deseparación en la primera hora de separación.Si comparamos los porcentajes de agua extraída en los ensayos realizados con valores de separaciónde agua que se obtiene en los procesos de electrodeshidratación industrial, estos últimos sonmayores, lo cual se explica ya que a escala industrial se combina la acción del campo eléctrico conla adición de agentes demulsificantes, la elevación de la presión y la temperatura, lo que provocamejor comportamiento de la coalescencia y sedimentación de las gotas de agua, mientras que en losensayos realizados solamente se empleó la aplicación del campo eléctrico.

ConclusionesDel trabajo realizado y del análisis de los resultados se puede concluir:

1. Es posible aumentar la velocidad de separación del agua de las emulsiones agua en petróleo por acción de campo eléctrico, tanto de corriente directa como alterna, aplicado conelectrodos aislados, existiendo una diferencia significativa en el comportamiento de laextracción de agua de las emulsiones tratadas con el campo eléctrico cuando se comparancon las que no reciben esta acción, pero se observa un comportamiento semejante en las quesi reciben la acción del campo eléctrico cuando se comparan entre ellas.

2. Cuando las emulsiones no son sometidas a la acción del campo eléctrico, se requiere de

mayor tiempo para obtener volúmenes de extracción de agua similares a los logrados poracción del campo, por lo que se comprueba el efecto del campo eléctrico para promover lacoalescencia.

3. Al comparar los resultados de la separación de agua lograda por acción del campo eléctricoen todos los casos se aprecia que la mayor velocidad de extracción de agua se logró al aplicarcampo eléctrico alterno de 800V.

4. De poder aplicarse el campo eléctrico a escala industrial empleando electrodos aisladoseléctricamente de la emulsión, pudiera evitarse la desconexión de los circuitos de protección por corto circuito y disminuir el consumo de potencia que se produce al circular grandescorrientes por la emulsión, lo que permitiría emplear los equipos actualmente existentes,aunque el petróleo crudo procesado presente altas conductividades eléctricas.

Referencias1. Bansbach L. Paul. The how and why of emulsions. The Oil and Gas Journal. Pág. 87-93.

Septiembre 1970.2. Tsabek L.K; Panchekov G.M; Papko V.V. Theoretical basis of operation of equipment for

electrical dehydration and electrical desalting of oil emulsions. Petrochemical and Gas Industry.Pág 71-85. 1970.

3. Heimbaugh W. A; Jones H. B. Dehydration: The key to desaltin crudes. HydrocarbonEngineering. Pág. 45-51. Nov. 1998.

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4. Marty C. Dessalage des pétroles bruts. Document d´assistance. Fotocopia DepartamentoTécnico Refinería Hermanos Díaz, Santiago de Cuba. 1999.

Simbología

F : Fuerza de atracciónCoeficiente de proporcionalidad: K

: Radio de la gotaa Distancia entre los centros de la gota:d

: Intensidad del campo eléctrico E Tensión aplicada a los electrodos en kV:U :Distancia entre los electrodos en cm L

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AnexosFigura 1 Esquema del dipolo inducido en una gota de agua por campo eléctrico.

Figura 2 Esquema de la atracción entre dos gotas por acción del campo eléctrico.

Tabla 3. Extracción del agua demulsionada por la aplicación de campo eléctrico (600V)

2 3 24

durante 1 hora, en las 24 horas siguientes a su aplicación.

Tiempo de separación (h) 1

Agua extraída (ml) 12 5.5 2.5 4.5%Acumulado 30.77 4.87 51.28 624 .82Volumen de la emulsión preparada: 199 Volu de ag mulsi a: 39mml men ua e onad l

Tabla 4. Extracción del agua demulsionada sin aplicar campo eléctrico, durante 24 horas.

iempo de separación (h) 1 2 3 4 5 24T

Agua extraída (ml) 0 2 2 4 2 18,5

%Acumulado 0 5 10 20 25 71,25Volumen de la emulsión preparada: 200ml Volumen de agua emulsionada: 40ml

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Figura 5. Comportamiento comparativo del porcentaje acumulativo de agua separada de laemulsión tratada con campo eléctrico de 600V (CD) y sin aplicar campo eléctrico.

0102030405060708090

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25t(h)

%Acumulado

cce

sce

Tabla 6. Extracción del agua demulsionada por la ción del cam eléctrico du te 1 hora,tes a su aplicación. Réplica 1

ración (h)

ac po ranen las 24 horas siguien

Tiempo de sepa 1 2 3 24Agua extraída (ml) 18,5 4,4 5 8,5% Acumulado 47.43 58. 72 71. 53 93. 33Volumen de la emulsión preparada: 199ml Volumen de agua emulsionada: 39ml

ua demu nada sin aplicar campo eléctrico, durante 24 horas.

Réplica 1ración (h)

Tabla 7. Extracción del ag lsio

Tiempo de sepa 1 2 3 24Agua extraída (ml) 2 1 1,5 20% Acumulado 5. 33 8 12 65. 33Volumen de la emulsión preparada: 197.5ml Volumen de agua emulsionada: 37.5ml

agua demu onada por la ción del cam eléctrico du te 1a, en las 24 hora guientes a su licación. Ré 2

ración (h)

Tabla 8. Extracción del lsi ac po ranhor s si ap plica

Tiempo de sepa 1 2 3 24Agua extraída (ml) 8 6 2,5 10% Acumulado 22,86 40 47,14 75,71Volumen de la emulsión preparada: 195ml Volumen de agua emulsionada: 35ml

emulsio da sin aplicar campo eléctrico, durante 24 horas.éplica 2

ración (horas)

Tabla 9. Extracción del agua d naR

Tiempo de sepa 1 2 3 24Agua extraída (ml) 1,5 2,5 1 21% Acumulado 4,05 10,81 13,51 70,27Volumen de la emulsión preparada: 197ml Volumen de agua emulsionada: 37ml

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Figura 10. Comportamiento comparativo del porcentaje acumulativo de agua separada de laemulsión tratada con campo eléctrico de 600V (CD) y sin aplicar campo eléctrico. Réplicas 1 y

2.

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010

2030405060

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 t(h)

708090

100%Acumulado

CCE-R1

SCE-R1

CCE-R2

SCE-R2

Tabla 11. Separación de agua del petróleo obtenida después de la aplicación de campoeléctrico 800V (CA) durante 1 hora, en las 24 horas siguientes a su aplicación.

Tiempo de separación (horas) 1 2 3 24

Agua extraída (ml) 27 3,1 0 1

% Acumulado 74 82,47 82,47 85,21Volumen de la emulsión preparada: 196,5ml Volumen de agua emulsionada: 36,5ml

Tabla 12. Separación de agua del petróleo obtenida después de la aplicación de campoeléctrico 900V (CA) durante 1 hora, en las 24 horas siguientes a su aplicación.

Tiempo de separación (horas) 1 24

Agua extraída (ml) 22,6 12

% Acumulado 60,27 92,27

Volumen de la emulsión preparada: 197,5ml Volumen de agua emulsionada: 37,5ml

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0102030

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 t(h)

405060708090

100

%Acumulado

CCE(800V)

SCE

CCE(900V)

Figura 13. Comportamiento comparativo del porcentaje acumulativo de agua separada de las

n aplicar campo eléctrico

eas de tendencia de la separación de agua de las emulsiones en las condiciones

emulsiones tratada con campo eléctrico de 800V y 900V (CA) y si

Figura 14. Línestudiadas., , ,

8,29 55,81 82,4720,04 78,95 82,4770,58 79,3 85,21 92,27

SinCampo 600V 800V 900V

1 3,07 42,34 74 60,272 8,29 55,81 82,473 20,04 78,95 82,47

24 70,58 79,3 85,21 92,27

100

90

00 5 10 15 20

Tiempo(Horas)

10

20 %

a c u 30

40

m u

l a t i

50

v o

60

d e

70

80

e x

t r a c

c i ó n

SinCampo 600V

800V 900V

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VALORACIÓN DE LA CALIDAD DEL CARBÓN VEGETAL DE LAS ZONAS DE LA EFI

undamentos Químicos y Biológicos, Universidad de Oriente

e realiza un estudio del carbón vegetal que se produce en las diferentes zonas

idad.

alabras claves: calidad, carbón vegetal, madera, variedades, zonas

ainado

ra celulosa / lignina.cada al aire o "estacionada" contiene todavía 12-18% de agua absorbida. 1

bón vegetal. 2

de carbonización, para que la madera no se queme simplemente enional, sino que se descomponga químicamente paraón vege l.l carbón vegetal se define según algunas de sus propiedades y, si bien todas en cierto

alúan por separado, las mismas son:

uy poca humedad, generalmente menos del

o los ácidos piroleñosos y alquitranes

do o puede suceder en lascopicidad del carbón y su contenido de humedad natural

l comprenden todos esos residuos líquidos y alquitranosos que nocompletamente durante el proceso de carbonizaci6n. Cuando la carbonizaci6n es

prolongada y a alta temperatura, el contenido de volátiles es entonces bajo. Cuando la temperaturaen el horno es breve, entonces el contenido de sustancia volátil

“ EMPRESA FORESTAL GRAN PIEDRA- BACONAO” Ana Cristina Fuentes Hernández1 ,Dolores Salas Tort 2 .Angel Recio Recio3.

1 Dpto. Fundamentos Químicos y Biológicos, Universidad de Oriente.2 1 to. F Dp

Avenida de la Américas s/n, Santiago de Cuba, Cuba.3Centro de Eficiencia Energética. Avenida de la Américas s/n, Santiago de Cuba, Cuba

ResumenEn este trabajo scorrespondientes a la Empresa Forestal “Gran Piedra-Baconao” de la provincia de Santiago deCuba. Se realiza una caracterización del carbón vegetal que se produce por zonas determinándosecontenido de humedad, volátiles, cenizas y carbono fijo entre otros, para un determinado rango degranulometría. Se analiza el comportamiento de la calidad del carbón vegetal en las diferentes zonasy se determina cuales zonas produce un carbón vegetal de buena cal

P IntroducciónLa madera consiste de tres componentes principales: celulosa, lignina y agua. La celulosa, la ligniny algunas otras materias están fuertemente unidas entre sí y constituyen el material denommadera. El agua es absorbida o retenida como moléculas de agua en la estructuLa madera seLa madera es sometida a un proceso de carbonización, a temperatura entre 280 °C y 500 ° C,obteniendo un residuo sólido llamado car Carbón vegetal es el residuo sólido que queda cuando se "carboniza" la madera, en condicionescontroladas, en un espacio cerrado, como es el horno de carbón. El control se hace sobre la entrada

del aire, durante el procesocenizas, como sucede en un fuego convencformar el carb taLa calidad demodo están interrelacionadas, se miden y se vContenido de humedad

s abierto el horno, contiene mEl carbón fresco, apena1%. La absorción de humedad del aire mismo es rápida, y gana con el tiempo humedad que, aun sinmojarse con la lluvia, puede llegar a un contenido del 5 al 10%, aun para el carbón vegetal bienquemado.3 .Cuando no se ha quemado correctamente el carbón o cuand

retomados por el carbón vegetal a causa de la lluvia, comsolubles han siquema en fosas o parvas aumenta la higro.4o en equilibrio puede subir al 15% o más

Volátiles.Los volátiles en el carbón vegetafueron eliminados

de carbonizaci6n es baja y el períodoaumenta. 4

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Contenido de carbono fijo.4

El carbono fijo es un importante indicador de la calidad del carbón y se usa como un criterio para

cenizas.ubstancias minerales, como la arcilla, sílice y óxidos de calcio y de magnesio, etc.,

studio de la calidad del carbón vegetal que se produce en las diferentes,

por zonasy densidad

orestal “

clasificar carbón para la industria. Se ha comprobado que a mayor temperatura mayor es laconversión de carbono fijo.

Contenido deSe trata de s presentes en la madera original y recogidos, como contaminaciones del suelo, durante el proceso.Otro parámetro de calidad del carbón vegetal es la friabilidad, que es un importante parámetrocomercial y da una medida relativa de la fortaleza fisica del carbón como indicando su resistencia aa manipulaciónl

En este trabajo se realiza un ezonas correspondientes a la Empresa Forestal “Sierra Maestra” de la provincia de Santiago de Cuba por lo que se realiza una caracterización del carbón vegetal que se producedeterminándose contenido de humedad , volátiles, cenizas, carbono fijo, valor calórico

aparente entre otros, para un determinado rango de granulometría.

Métodos experimentalesEl carbón vegetal que se produce en las diferentes zonas correspondientes a la Empresa FSierra Maestra”, el cual es tamizado, obteniendo una granulometría determinado, es triturado, paraobtener una muestra homogénea de carbón vegetal, realizando el análisis inmediato según las

3 Normas ASTM – Standard Methods for Proximate Análisis of Coal and Coke. HumedadEl contenido de humedad se determina secando al horno una muestra de carbón, y se expresa enmasa de agua por masa de carbón seco.Es evidente que el carbón vegetal con un elevado contenido de humedad (10% 0 más) tiende adesmenuzarse y produce carbonilla fina cuando se calienta en las fundiciones, lo que no es deseable

en la producción de hierro.

5

El contenido de humedad , vendrá dado por:

Humedad =2

21

m

mm −

m1 -------> masa de la muestra húmeda (g)m2 -------> masa de la muestra seca (g)

Contenido de volátilesSe pesa un gramo de la muestra de carbón vegetal y se introduce en la mufla a temperatura de 900° C durante 3 minutos, posteriormente se retira el crisol, se enfría y luego se pesa en balanzaanalíticaEl contenido de volátiles expresado en %, vendrá dado por:

% Volátiles = 100*2

2

mmm nv−

m 2 -------> masa de la muestra seca (g)mnv -------> masa de no volátiles (g),

Carbono fijo

% carbono fijo = 100*2m

mcf

mcf masa de carbono fijo

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mcf = m nv - m ce

mce masa de cenizasContenido de cenizasSe pesa un gramo de la muestra y se coloca en la mufla , con un exceso de aire a la temperatura de

750° C, durante 2 horas; el crisol se coloca en la desecadora y se enfría para posteriormente pesar.

5

% cenizas = 100*2m

mce

Estos análisis se realizaron en la estufa de convección forzada para desecación y esterilización ,marca P Selecta y una mufla de marca Nabertherm, ambos de fabricación alemana. Los resultados semuestran a continuación:

Resultados y discusión.Se realiza el análisis inmediato del carbón vegetal de las diferentes zonas:El Palenque, Arroyo- Naranjo, Gran Piedra, La Benevolencia y La Anita. Ver Anexo 1(Tabla 1) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona Gran Piedra (3).

(Tabla 2) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona Arroyo naranjo (2)(Tabla 3) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona La Piedra, Benevolencia (4)(Tabla 4) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona La Anita (5)(Tabla 5) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona El palenque (1)Estos resultados fueron analizados aplicando el Statgraphics 2.1, realizando un análisis de varianzaque nos permitirá analizar el comportamiento de estos factores en las diferentes zonas.Al analizar el comportamiento de estos factores, tales como: humedad, carbono fijo, volátiles ycenizas en las diferentes zonas, se tuvo en cuenta los resultados estadísticos que se muestran en laTabla 1 del Anexo 2.Como se observa en la Tabla, el P- value es menor que 0,05, por lo que entre las medias de humedad para las diferentes zonas existen diferencias significativas estadísticamente, la zona influye sobre

esta variable dependiendo de las condiciones climáticas de la misma. Para determinar cuales de lasmedias tienen diferencias significativas unas con respecto a otras, se realizó la prueba estadística deMúltiple Rango, los resultados se muestran la Tabla1 del Anexo 3.Como se observa existen siete pares de Zonas que tienen diferencias significativas estadísticamente,existiendo grupos de diferentes zonas que se consideran homogéneos , por tener un comportamientosimilar en las medias de esta variable, en este caso son tres, los cuales son: Zona La Anita – Gran

iedra, Gran Piedra – Arroyo NaranP jo y La Piedra – El palenque, como se observa en el gráfico

lo que entre las

arbonesce una

nido

No. 1En la Tabla 2 del Anexo 2 se observa que el P- value es menor que 0,05, por

medias de volátiles para las diferentes zonas existen diferencias significativas estadísticamente, porlo que el contenido de volátiles en las diferentes zonas tienen comportamiento diferente debido a los

parámetros de operación del proceso de carbonización; a una temperatura alta se obtienen c contenido de volátiles, lo que dificulta su encendido, pero produvegetales con un bajo

combustión limpia. Cuando la temperatura es baja, los carbones vegetales tienen un alto contede volátiles, pero producen mucho humo y se obtiene más carbonilla durante la transportación deeste carbón.Además hay que considerar el clima de la zona; ya que zonas muy húmedas o condiciones de lluviaen el momento de la carbonización puede provocar la readsorción de alquitranes y los ácidos piroleñosos.

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Para determinar cuales de las medias de volátiles de las diferentes zonas tienen diferencias

abla 2 del anexo 3.

ideran homogéneos , por tener un comportamientoimilar en las medias de esta variable, en este caso son cuatro, los cuales son: Zona La Anita – laa – El Palenque, La Gran Piedra – El palenque y Arroyo Naranjo, como se observa

P- value esono fijo para las diferentes zonas existen

enido de volátiles tiene comportamiento diferentel proceso de carbonización y a la variedad de especies

ue existen en las zonas. Para determinar cuales de las medias tienen diferencias significativas unaso a otras, se realizó la prueba estadística de Múltiple Rango, los resultados se muestran

Se te,existiendo grupos de diferentes zonas que se cons ran homogéneos , por tener un comportamientosi aAnita – Gran Piedra - Palenque, La Piedra – Elgráfico No. 3 .De la Tabla 4 del Anexo 2 se observa que el P- value es menor que 0,05, por lo que entre las

medias de cenizas para las diferentes zonas existen diferencias significativas estadísticamente, elcontenido de cenizas tiene comportamiento diferente dependiendo de las especies maderables, lacantidad de corteza incluida con la madera y la contaminación con tierra y arena al añadir la materia prima. Además otro factor a considerar es la cantidad de aire en el proceso de carbonización, lo cualdepende del diseño tecnológico del horno. Para determinar cuales de las medias tienen diferenciassignificativas unas con respecto a otras, se realizó la prueba estadística de Múltiple Rango, losresultaComo se observa existen siete pares de Zonas que tienen diferencias significativas estadísticamente para un nivel de confianza de 95%, existiendo grupos de diferentes zonas que se consideranhomogéneos , por tener un comportamiento simil las medias de esta variable, en este caso sontres, los cuales son: Zona La Anita – La Piedra La Gran Piedra, El Palenque y Arroyo Naranjo,como se observa en el gráfico No.4.

ConcTeniendo en cuenta los resultados obtenidos se llega a las siguientes conclusiones:1.- Todas las zonas tienen un efecto significativo en las diferentes características que determinan

la calidad del carbón vegetal.2.- El carbón vegetal obtenido en las Zonas El Palenque Y la Piedra presentan los mayoresvalores de humedad.

3.- En la Zona Arroyo Naranjo se produce un carbón vegetal con un alto contenido de volátiles.4.- En las Zonas La Anita, La Piedra y El Palenque se obtienen carbón vegetal con los mayoresvalores de carbono fijo, mientras que en la Zona La Anita se produce un carbón con un bajocontenido de carbono fijo.5.- El carbón vegetal obtenido en la Zona El Pa nque tiene un bajo contenido de ceniza y en laZona Arroyo Naranjo tiene un alto contenido de ceniza.

significativas unas con respecto a otras, se realizó la prueba estadística de Múltiple Rango, losresultados se muestran en la tComo se observa existen siete pares de Zonas que tienen diferencias significativas estadísticamente,

existiendo grupos de diferentes zonas que se conssPiedra, La Piedr en el gráfico No. 2.Del análisis de los resultados estadísticos se observa en la Tabla 3 del anexo 2 que elmenor que 0,05, por lo que entre las medias de carbdiferencias significativas estadísticamente, el cont producto de los parámetros de operación deqcon respecten la tabla 3 del anexo 3.

observa que existen cinco pares de Zonas que enen diferencias significativas estadísticamentieid

milar en las medias de esta variable, en este caso son tres, los cuales son: Zona Arroyo Naranjo, L Palenque - La Anita, como se observa en el

dos se muestran en la tabla 4 del anexo 3.

ar en –

lusiones.

le

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6- Lcompararlas con los valores de los diferentes parám tros de calidad reportados en la literatura y lasxigencias de Cuba Export .

onas analizadas, el carbón vegetal de mejor calidad es el que se produce en las zonas:

El Palenque, la Pied Bibliografía1. http\\www\Procesos de carbonización\carbonización (cap 4).htm.2. Shah N, Giraed, P: Carbonization of wood: Produc Analysis and Energy Assessment.3. Enciclopedia ULLMANN, Química Industrial, 2002.4. http\\www\Carbonización\carbón (cap13).htm.5. http\\www\Carbonización Industrial.htm.

Anexo 1(Tabla 1) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona Gran Piedra (3).

(B.S.)1 0,036484 0,1865 19,33 0,7223 74,86 0,056 5,802 0,041233 0,2256 23,49 0,6829 71,11 0,0519 5,403 0,035840 0,1932 20,01 0,724 74,99 0,0482 4,994 0,050530 O,1846 19,39 0,7295 76,77 O,0378 3,975 0,042210 0,2003 20,87 0,7168 74,70 0,0424 4,42

sMuestras Hume

a calidad de los carbones vegetales obtenidos en las diferentes zonas es bueno ale

e7.- De las z

ra – benevolencia y la Anita.

%Volátiles B.S.

% Carbonofijo (B.S.)

Cenizadad volátiles Carbono Fijo % Cenizas

(Tabla 2) Análisis rroyo naranjo (2)

0,047669 0,1872 19,61 0,7061 73,97 0,0612 6,412 0,041558 0,2858 29,77 0,6175 64,32 0,0568 5,923 0,0425 0,0721 7,524 0,0462 22,51 0,6808 0,0598 6,255 0,044932 0,2637 27,55 0,6369 66,55 0,0564 5,89

uestras Humedad volátiles arbono Fijo % Carbonofijo (B.S.)

Cenizas

inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona A

M %Volátiles % Cenizas B.S. (B.S.)

C

1

35 0,2697 28,12 0,6174 64,3644 0,2152 71,23

(Tabla 3) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona La Piedra,Benevolencia (4)

0,0430 4,52

% Carbonofijo

Cenizas % CenizasMuestras Humedad Volátiles Carbono Fijo%Volátiles B.S.

1 0,054074 0,1606 16,93 0,7332 77,28 0,0549 5,78

2 0,055743 0,1432 15,12 0,7511 79,29 0,0529 5,583 0,052631 0,1924 20,25 0,7136 75,12 0,0440 4,634 0,054410 0,1520 16,03 0,7510 79,18 0,0454 4,785 0,051967 0,1384 14,56 0,7692 80,92

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Vol. XVIII, N o 1, 2006 35

(Tabla 4) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona La Anita (5)

1 0,03832 0,042535 0,1447 80,03 0,0468 4,88

3 0,034661 0,1687 76,81 0,0554 5,734 0,041341 0,1684 78,12 0,0417 4,345 0,041775 0,1553 78,45 0,0516 5,37

% Carbono Cenizas % CenizasMuestras Humedad Volátiles Carbono Fijo%Volátiles B.S.

14 0,1395 78,12 0,0624 6,48fijo

14,48 0,761215,08

17,45

0,7677

0,742417,54 0,750216,18 0,7530

(Tabla 5) Análisis inmediato del carbón vegetal proveniente de la Zona El palenque (1)s

B

1 0,056971 0,0370 3,912 0,056189 0,0343 3,623 0,054964 0,1893 19,97 0,7216 76,13 0,0370 3,904 0,059771 0,2093 21,97 0,7029 74,49 0,0334 3,545 0,054074 0,1598 16,84 0,7591 80,01 0,0298 3,14

% Carbonofijo

Cenizas % CenizasMuestras Humedad Volátiles C ijoarbono F%Volátile.S.

0,1826 19,30 0,7265 76,780,1847 19,51 0,7278 76,87

Anexo 2Tabla 1. Análisis de varianza para la variable Humedad

Source Sum ofSquare

Df MeanSquare

F-Ratio P-Value

Between

groups

0,00112799 4 0,000282 23,97 0

Withingroups

0,00023527 20 1,1763E-05

Total (Corr.) 0,00136326 24

rianza parTabla 2 Análisis de Va a la variable VolátilesSource Sum of

SquareDf Mean

SquareF-Ratio P-Value

Betweengroups

285,149 4 71,2871 11,33 0,0001

Withingroups

125,678 20 6,29391

Total (Corr.) 411,027 24

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Tabla 3. Análisis de Vari a variable Carbono Fijoanza para lSource Sum of

SquareDf Mean


Between

groups

336,238 4 84,0594 10,28 0,0001

Withingroups

163,57 20 8,17852

Total (Corr.) 499,808 24

Tabla 4. Análisis de Varianza para la variable CenizaSource Sum of

SquareDf Mean


Betweengroups

19,8412 4 4,96031 11,9 0

Withingroups

8,33476 20 0,416738

Total (Corr.) 28,176 24

Anexo 3

Tabla 1. Prueba de Múltiple Rango para la Humedad.Contraste Di ffere nce

1 – 2 * 0,01180621 – 3 * 0,01513441 – 4 0,00262881 – 5 * 0,0166862 – 3 0,00332822 – 4 *0,0091774

2 – 5 *0,00486243 – 4 *0,01250563 – 5 0,00153424 – 5 *0,0140398

Tabla 2. Prueba de Múltiple Rango para Volátiles.Con traste Di fference

1 – 2 *-5.9941 – 3 -1,11 – 4 2,941 – 5 *3.3722 – 3 *4.894

2 – 4 *8.9342 – 5 *9.3663 – 4 *4.043 – 5 *4.4724 – 5 0,432

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Tabla 3. Prueba de Múltiple Rango para Carbono Fijo.Contraste Difference

1 – 2 * 8.771 – 3 2.3961 – 4 -1.5021 – 5 -0.252 – 3 *-6.3742 – 4 *-10.2722 – 5 *-9.023 – 4 *-3.8983 – 5 -2.6464 – 5 1.252

Tabla 4. Prueba de MúContraste

1 – 21 – 31 – 41 – 52 – 32 – 4

ltiple

****

2 – 5

Rango para Cenizas.ferenceDif

-2.776-1.294-1.436-1.738*1.482*1.34*1.038

1423 – 4 -0,3 – 54 – 5

-0,444-0,302

Anexo 4Gráfico 1

Comportamiento d

57

61(X 0.001)

e la h

ONAS

3 4 5

umedad por zonas

Z

1 237

H

u m e d a d

49

53

4145

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Gráfico 2

Com mien os vo zon

ZONAS

1 2 3 50.13

0.16

0.19

0

0.25

0.28

Gráfico 3

porta to de l látiles por as

V o l á t i l e s

4

.22

Comportamiento del Carbono Fijo por zonas

ZONAS

C a r b o n o F i j o

1 2 3 4 50.63

0.66

0.69

0.72

0.75

0.78

Gráfico 4

Comportamiento de las cenizas por zonas

ZONAS

C e n i z a s

1 2 3 4 50.03

0.04

0.05

0.06

0.07

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FIBR ARA

Andrés Gómez Es

A DE BAGAZO COMO REFUERZO NATURAL EN PIEZAS MOLDEADAS PLA INDUSTRIA AUTOMOVILÍSTICA

tévez *, Julio Puig Santillanes, Ofelia Carvajal, María Elena Rodríguez Dorrego y Pablo Sosa Pérez ICIDCA, Instituto Cuba Blanca 804 y Carretera

Central, P.Box 4 @icidca.edu.cuno de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, Vía

026, Ciudad de La Habana, Cuba, * E.Mail: andres.gomez

Palabras claves: Fibra na l, bagazo, composites

desde el 1996 hauso del bagazo

fibra sintética en la

el meollo, secado hasta 20 a

se clasifica su granulometría.168: Es un polímerogua con 45% concentración.

sina sobre peso de fibra seca, ciclo de prensado de 5

s propiedades con temperatura deºC .

helabestu

appl2002- Gfor

Lign1993- G

th

onBRA

tura

IntroducciónEn los últimos 15 años se trabaja fuerte en el desarrollode composites en general y nuevos materiales quecubran al menos dos aspectos importantes para estaactividad, empleo de fibras y/o componentes de fuentenatural, así como la posibilidad de reciclaje de las piezas fabricadas, pero siempre cumpliendo con lasexigencias de resistencia mecánica, estabilidaddimensional, etc. 1.El ICIDCA desde su comienzo ha estudiado al bagazode la caña de azúcar como un subproducto de la

industria azucarera2

, por ello en el empleo de sus fibras para composites tiene una amplia experiencia, hadesarrollado diferentes tecnologías de fabricación demadera artificial, tableros, por elloemprendido investigaciones para elcomo fibra de refuerzo en lugar deconfección de composites moldeados para la industriaautomovilística3. El objetivo principal de este trabajo esestudiar las posibilidades de la fibra del bagazo en estaactividad.

Reactivos, equipamiento y metodos empleadosBAGAZO ÍNTEGRAL (BI): Bagazo integralalmacenado en pacas con 50% de humedad BAGAZODESMEOLLADO (DB): Bagazo integral procesado para perder hasta el 30% d24% de humedad. TRATAMIENTO A LA FIBRA delBAGAZO ESTUDIADA: Ambas fibras de bagazorecibieron un tratamiento mecánico en un molino conmartillos y malla del alambre con 1.2 mm de diámetro.De esta manera la fibra del bagazo se molió y se cernió.Después se le permite reposar para alcanzar su propiahumedad de equilibrio que está entre el 9.5 al 10.5%.FinalmenteRESINA ACRONAL biodegradable, soluble en aPRENSA HIDRAÚLICA CON CALENTAMIENTO

Discusion de los resultadosLa Firma Europea que financió el estudio facilitó laresina ACRONAL que emplea para estas piezas con 5 y10% de resina sobre peso de fibra seca, para obtener piezas de 650 kg/cm3 de densidad como promedio, contemperatura de prensado de 190ºC. Los parámetrosseleccionados para nuestro trabajo fueron: 5 y 10% de

minutos a 180ºC, densidad de 450 a 650 kg/cm

re

3,realizando estos estudios para los dos bagazos BI y BD.En la Tabla se resumen los resultados más importantesobtenidos, comprados como referencia con los de laFirma Europea que financió el estudio y con los de untablero comercial de densidad semejante.Puede apreciarse que para iguales condiciones loscomposites en base a BI o BD son semejantes, peroambos superiores al composite de la Firma Europea

Conclusiones

El BI y el BD pueden ser empleados en la elaboraciónde estos composites, sin encontrar diferencias relevanteentre ellos dentro de las condiciones de estudio.Los composites elaborados con fibra de bagazo poseenmejores propiedades que el comercial elaborado confibras sintéticasSe alcanzan buena prensado de 180La umedad de equilibrio del bagazo es apropiada para

orar los composites dentro de los parámetrosdiados.

liografíaBib1- Henning, F. et. al.; LFTs for automotive

ications; Reinforced Plastics Vol.49, No.2, Feb.5, UKómez, A. et. al..; Sugar Cane Bagasse. Utilization

Production of Composites. The State of the Art inCuba ; First International Symposium on

ocellulosics-Plastics Composites, March, 13-156, Sao Paulo, BRAZILómez, A. et. al..; Polymeric composites reinforcednatural fiber from bagasse for moulding piewi ces for

automotive industry, Second International Symposium Natural Polymers and Composites, ISNaPOL’98,

ZIL

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Properties Firm COMP.C - 1

COMP.C - 12

Firm¯ 10 %

COMP.C

COMP. Commerce¯ 5%

Poly - 4 C - 9

B.D.UF Partic.

boardmer B.I. B.D. Polymer B.I.Thickness (mm) ±0.02 7.0 6. 6.3 6.5 1978 7.2 7.0

Density (g/cm 6503) ± 25 ------ 829 797 ------ 719 487

Humidity (%) ± 0.2 ------ 7.1 7.5 5 / 117.7 7.5 ------MFR (MPa) ± 2 11.6/16.3 33 30 18.3/24.8 26 11 18

PTR (MPa) 0.03 ------ 0.98 0.83 ------ 0.68 0.36 0.35

Expansion 2 h % ± 2 123 26 26 53 25 32

Expansion 24 h % ± 2 147 51 35 80 46 38 15

Absorption 2 h % ± 2 85 45 36 53 53 122

Absorption 24 h % ± 2 100 94 79 53 130 170

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ESTUDIO DE LA PRECIPITACIÓN DEL NÍQUEL DISUELTO EN LA ECGosqueda M Ing. Ariel M nes V

D .

Introduccn la destilación del licor producto de la lixiviación del

recupera todo el níquel, quedando

el níquel

la ECG, tales comotem aa escala

Ma aSe realitomadas

as posibilidades de reacción entre eligeno y la masa reactante disminuye

ad de Ni precipitado. Bajo

mpleadoslos % de Ni precipitado son significativamenteelevadas. Resultando que, aunque las diferencias no son

que la interacción de las variables temperatura y

de forma negativa, es decir el aumento conjunto de

mediante el NH HS como agente precipitante se

4. La temperatura influye de forma significativa en la

precipitación – oxidación de los sulfuros mixtosobtenidos a partir de los licores carbonatoamoniacales”. Tesis de maestría. Julio 1996.

*. Msc. Neicis Capote F *. Ing. Gerardo Mé **

* Centro de Investigaciones del Níquel.(CEINNIQ). ** Empresa Ernesto Guevara.irección: Carretera Moa Baracoa, Km 6, Moa, Holguín Cuba Palabras claves: Níquel disuelto, precipitación de sulfuro.

ión todos los niveles de dosificación de NaHS eE proceso Caron no seen el reboso de los sedimentadores de Carbonato de Níquel, un licor cuyo contenido de níquel es apreciabley que de no ser recuperado genera pérdidassignificativas en la industria, par recuperar el mismo serealiza la precipitación del níquel como sulfuro, sinembargo aún existen pérdidas en este proceso.En este trabajo se estudian las variables principales queinfluyen en el proceso de precipitación d

significativas, los más altos niveles de precipitación secorresponden a los más bajos consumos reactivo.Se realizó la prueba estadística F para los coeficientesdel modelo obtenido en el diseño de experimento paraun 95 % de probabilidad, como resultado se obtuvoque: Las variables agitación y tiempo, constituyen lasde mayor influencia en la precitación del Ni disuelto y

disuelto en los licores de reboso de los sedimentadores

de carbonato básico de níquel dedosi

concentración de NaHS posee significativa influencia

ficación y concentración de reactivo, tiempo, per tura y agitación mediante pruebas desarrolladas

de laboratorio y de banco.

ambas variables influye significativamente en ladisminución de la cantidad de Ni precipitado.Por otra parte al estudiar la precipitación del Ni disuelto

teri les, reactivos y métodos.zaron pruebas a diferentes muestras de licoren la planta, para el calculo de la cantidad de

4

obtienen mejores resultados que al utilizar el NaHS.

Conclusiones. reactivo a adicionar fue considerado una concentracióninicial de Ni disuelto de 0.3 g / L en todas las muestra procesadas los experimentos y fueron consideradas lamayor parte de las condiciones establecidas en la práctica industrial; Temperatura( ºC): 90-95, Agitación( RPM): 800. Se usó un volumen de licor tratado de 3

L, variando la dosis y concentración de reactivo y eltiempo total de reacción.

1. De todas las variables estudiadas en losexperimentos realizados el tiempo constituye la demayor importancia, pues existen valores de tiempoa partir de cual comienza una disminución gradualdel Ni precipitado.

2. Las condiciones hidrodinámicas durante la

precipitación del Ni disuelto, influyen de formasignificativa en las magnitudes de

La evaluación de la eficiencia de precipitación serealizó mediante la determinación del contenido deníquel disuelto en licor filtrado de las muestrasrespectivas. Además se midió el pH de la solución de

Ni precipitado.Los mejores resultados se producen al lograr buenas condiciones de mezclados en poco tiempo.

3. Los mejores resultados de precipitación sonalcanzados al emplear el NH4HS.

cada muestra tomada.Las determinaciones del contenido de Ni fueronrealizadas mediante Espectrofotometría de AbsorciónAtómica.

Independientemente de los consumos y es posibleobtener elevados valores de precipitación de Ni alemplear 1.2 del consumo estequiométrico.

Discusión de resultados.Según se demuestra en todos los experimentos descritos

en un tiempo de reacción hasta los 10 minutos loscontenidos de níquel disuelto bajan notablemente, y

precipitación del Ni disuelto, fundamentalmente alutilizar NaHS. Los mejores resultados secorresponden con el nivel más alto, 95 Cº.

Bibliografía.luego comienzan a aumentar nuevamente. Se evidencióuna fuerte relación entre el % de Ni precipitado y lascondiciones hidrodinámicas de reacción, al aumentaron el tiempo l

1. Habashi, F.: “Principles of Extractive Metallurgy”Vol. I y II, New York, 1970

2. Capote, N. “Caracterización de los procesos decoxsignificativamente la cantid

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SORCIÓN TENTATIVA DEL NÍQUEL. ELUSIÓN CON LICOR FUERTE Y ÁCIDO CONCAMA DINÁMICA EN BATCH

Aurora Moreno Daudinot, Katia Rodríguez [email protected]

Centro de Investigaciones del Níquel. Carretera Moa-Baracoa km 5 1 / 2 . Moa, Holguín.

Palabras clave: sorción, elusión, níquel.

Introducción. Este trabajo tiene como objetivo evaluar a escala delaboratorio las posibilidades de la separación de níqueldesde el licor producto predestilado sin descobaltizar ,utilizando la resina de intercambio iónico fuertementeácida Wofatit KPS como adsorbente y el licor fuerte y elácido sulfúrico como eluentes de la resina cargada.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados.l intercambio iónico en todos los experimentos se llevóE

a cabo en recipientes plásticos con ta

Influente y eluente se añadieron m

pas.

ediante beakers que

tos con un volumen de licor de 100 mL y

fueron empleados además para contener los licoresinfluente, efluente, eluente y eluato, probetas para medirlos volúmenes de resinas y soluciones, cronómetros,embudos analíticos, papel de filtro, frascos de muestras para 100 mL y agitador mecánico de bandeja. Para elacondicionamiento de la resina y su preparación en laforma standard se utilizó el procedimiento de MitsubishiKasei Corporation.El licor producto sin descobaltizar del proceso delixiviación carbonato amoniacal de la laterita fue predestilado para reducir la concentración de amoníaco.Se efectúa 4 veces la sorción en las mismas condiciones

durante 30 minu193 mL de resina, codificando cada uno de los recipientescomo 1, 2, 3 y 4.La elusión se realizó con 1.5 y 3 BV de ácido sulfúrico140 g/L para los casos 1 y 3 y con licor fuerte y losmismos BV para los casos 2 y 4 respectivamente.

Tabla 1.Composición química del licor producto. Ni Co Co2+ Fe Cu Zn Mg

13.89 0.321 0.073 0.001 0.086 0.009 0.017 Discusión de resultados.La eficiencia de sorción de níquel como promedio en lascondiciones evaluadas fue de 96.04 %. Elementos tales

como el Co, Cu, Zn, Mg y Mn son adsorbidos coneficiencia de 92.7, 96, 92.3, 94.3 y 93.3 %respectivamente.La e iólus n con ácido sulfúrico es mucho más eficiente

on icor fuerte, alcanzando valores de eficiencia cona el níquel de 70.3 % con la menor relación detras que con el licor fuerte solo llega a 35 % conrelación de BV. Para 1.5 BV los porcent

que c lácido par BV, mienla mayor ajesalcan oveces memás níqu

fuerte se obtienen similares porcentajes de elusión paraníquel y cobalto, 16 y 15% respectivamente, y al duplicarlos volúmenes de la cama en la elusión se elevan ambostambién con valores cercanos, 34 y 31% respectivamente.Tabla 2. Resultados de la eficiencia de elusión en dos

condiciones con dos eluentes.Elusiones (%) BV Cu Zn Mg Mn

1.5 67.33 73.05 228.09 7.18con ácido

3 141.83 160.26 507.89 18.38

1.5 17.33 23.69 361.88 9.05con licor fuerte

3 38.93 55.87 30.47 17.61Al duplicar los BV para la elusión desde 1.5 a 3.0 seelevan los valores obtenidos para los diferentes elementosde eficiencia de elusión, obteniéndose mayorconcentración de níquel y aparejado un incremento en laconcentración de las impurezas que superan el nivellogrado para el níquel que es de 1.07 veces, para el restode los elementos presentes es 1.33 Co, 1.06 Cu, 1.15 Zn yMg, 1.3 Mn y 1.39 veces para el Ca, en esencia elincremento del níquel es muy pobre. Los porcentajeseluídos de cobre y zinc con licor fuerte (LF) superan losobtenidos para níquel y cobalto; mediante esta no se lograobtener un eluato de níquel donde la relación Ni/Co seaelevada, sino que ésta se mantiene igual a la del licor

ido debe efectuarse con

l ycobalto de soluciones amoniacales. OCPI 35071. 1981.

influente.Para la elusión con ácido sulfúrico, ya sea con 1.5 ó3.0BV, las mayores relaciones Ni/Me las presentan el Zny el Mn, lo que quiere decir que en comparación con losdemás elementos hay menor concentración de estos en eleluato. El valor Ni/Cu es casi constante y se estima queocurra debido a un comportamiento similar del cobre y elníquel, las Ni/Zn al eluir con ácidos se acercan a losvalores obtenidos para esta relación en el LPP, las Ni/Mnsuperan los valores existentes en el influente y para Ni/Mg, Ni/Ca también ocurre un incremento.

Conclusiones.1. Existen posibilidades de separar el níquel desde el

licor producto predestilado sin descobaltizar.2. La descarga del níquel adsorb

ácido sulfúrico debido a los bajos niveles de elusiónobtenidos con licor fuerte.

Bibliografía.Mitsubishi Kasei Corporation DIAION. Manual of IonExchange resins and Synthetic Adsorbent. 1991.Alfonso Olmo, E. L.: Método de separación de níque

zad s durante la elusión con ácido sulfúrico son 6nores para el cobalto, es decir se eluye muchoel que cobalto. Mediante la elusión con licor

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L Q

, Nidia Sánchez Puigbert*, Rolando Gil Olavarrieta, Isis Cambeiro Novo

s de la Química, Producción de Fertilizantes, Ciencias de Transferencia.

la química de

Ingeniería e Investigaciones Químicas (CIIQ), perteneciente al Ministerio de la

carencia de materias primas de importación a precios

tes en el suelo, al mismo tiempo que provoquen un efecto ecológico, al

n las Bases de Datos disponibles en la Oficina Cubana de la Propiedad Industrial (OCPI),

A UIMICA COMO CIENCIA DE TRANSFERENCIA EN CUBA. SU PAPEL EN LAPRODUCCION DE FERTILIZANTES.

Carmen Rodríguez AcostaCentro de Ingeniería e Investigaciones Químicas, MINBAS.

Vía Blanca s/n entre Infanta y Palatino, Cerro, Ciudad de La Habana, CUBA

* Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, CITMA. Palabras Claves: Impacto

Introducción

“La Química estudia la composición, estructura y propiedades de las sustancias materiales, susinteracciones y los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía en cualquiera de susformas. Desde los primeros tiempos, los seres humanos han observado la transformación de lassustancias y han especulado sobre sus causas. Siguiendo la historia de esas observaciones yespeculaciones, se puede reconstruir la evolución gradual de las ideas y conceptos que hanculminado en la química moderna”. 1

La Química constituye una ciencia clave en el desarrollo científico y tecnológico de las sociedades

avanzadas por dos razones:2

• Su carácter de ciencia central, por cuanto muchas áreas del conocimiento tienen una estrechadependencia de la misma para su propio avance. (Ejemplo: ciencia de los nuevos materiales, biotecnología, medio ambiente, etc.)

• Su carácter estratégico, por el importante papel que juega en el proceso de desarrollo delsector productivo de una economía, dada que la industria química es un sector de fuertedemanda.

La Química es considerada una ciencia de transferencia. Las ciencias de transferencia son aquellasque establecen pasarelas entre la ciencia y la tecnología. Producen innovaciones simultáneamente enlos conocimientos tecnológicos y científicos. Entre ellas se encuentran, según clasificación de laOrganización para la Cooperación Económica y el Desarrollo (OECD), la ciencia de los materiales,

la ingeniería química, la química farmacéutica, diferentes sectores agronómicos y base (con excepción de ciertos sectores como la química cuántica y la geoquímica). 3 El Centro deIndustria Básica (MINBAS) tiene como Misión, brindar servicios científico-tecnológicos a laindustria químico-farmacéutica, y dentro de ella una de sus principales líneas de acción es la producción de fertilizantes.Es conocido que esta industria se encuentra deprimida en el país desde mediados de la década de losnoventa, debido fundamentalmente a laasequibles.Es por ello que resulta de gran interés, la búsqueda de agentes nacionales que potencien la actividadde los portadores de nutrien

emplear menor cantidad de productos químicos. Para alcanzar los mejores resultados se necesita deuna correcta gestión de todos los recursos humanos y materiales.En el presente trabajo se ofrece una panorámica de la situación actual de la Química en el mundo yen Cuba, haciendo énfasis en la Química Agrícola, donde es fundamental el papel de losfertilizantes.

Método EmpleadoSe emplearon diferentes vías para obtener información actualizada. Entre ellas las búsquedas dePatentes e

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literatura especializada a través de los fondos existentes en dependencias del Ministerio de laAgricultura (MINAGRI), Universidad de La Habana, Ministerio de Ciencia, Tecnología y MedioAmbiente (CITMA), Ministerio de la Industria Básica (MINBAS), Ministerio de Comercio Exterior(MINCEX) y sitios especializados de INTERNET. Además se efectuaron entrevistas e intercambios

directos con investigadores y productores procedentes de la rama agrícola. De igual forma se buscóinformación en diferentes firmas acreditadas en el país que producen o comercializan productos

izantes, incluyendo la ingeniería deroceso como una actividad más de Investigación Desarrollo (I+D) que permita materializar la

introduc

DiscusiónEl Dr. Albe oDíaz-Balart, phistórico-sociaradioactivos pdesarrollo de l por Ian Fleming, la cual puedecon ey la ap una resistencia y durabilidad adecuados; eldescubrimi omolécula d laa estos que s

milenio...”.

4

En la publicadesarrollados e a ha jugado un papelfundeconóm uir a mejorar la calidad de vida de la población yengrosar e o policosanol (Pcrecimiento ve bactericida-funla vacuna convisi s

Institucion tes distinciones por losresultados unos de ellos,(Sánchez, 2 4

• Organización Mundial de Propiedad Industrial (OMPI). Período 1989-2002. Medalla deOr cionadas con la rama Química. En el presente año acaba deser torga utrabajo. (Haem

• Oficina CubaCreatividad y

químicos y agrícolas.De igual forma se localizó información sobre los proyectos de investigación realizados con la líneade Producción de Fertilizantes en el Centro de Ingeniería e Investigaciones Químicas durante losúltimos seis años.El procesamiento de la información localizada sirve de base para proponer el desarrollo de nuevaslíneas de investigación en la esfera de la producción de fertil p

ción de los mismos en la práctica social.

de resultadosrt Núñez, en la obra “Cuba: Amanecer del tercer milenio”, compilada por el Dr. Castrolantea : “...Para darse cuenta de la importancia de la Química en el desarrollol hasta nuestro días, basta recordar cómo se obtuvieron los primeros materialesor los esposos Curie a inicios del siglo XX, cuyo desarrollo ulterior devino en ela energía atómica; el descubrimiento de la penicilina

sid rarse la primera arma química en la guerra contra los microbios; la vulcanización del cauchoarición de los primeros neumáticos con

ent de la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN), considerada como lae vida, por sólo mencionar algunos de los ejemplos más significativos. Retos similares

e han mencionado están por delante de los químicos en el amanecer del nuevo

ción “50 Impactos de la Ciencia Cubana” se recogen, al menos, 21 trabajosn la década de los noventas del pasado siglo, donde la Químic

amental, para un “42 % de efectividad”. Estos trabajos, más allá de su impacto científico oico, cumplen el encargo social de contrib

l c nocimiento mundial en beneficio de la humanidad. Se destaca el desarrollo delPG), biomateriales de origen natural, brasinoesteroides para la estimulación delgetal, antígenos sintéticos para vacunas, una nueva molécula de efecto simultáneoguicida, desarrollo y aplicación de importantes productos recombinantes, tales comotra la Hepatitis B, la Estreptoquinasa y el Interferon Gamma, como ejemplos más

ble del impacto en la economía y la sociedad. 5

es nacionales e internacionales otorgan anualmente diferenalcanzados en el desarrollo de los trabajos. A continuación relacionamos alg00 ), donde el impacto de la química nacional es de consideración:

o. Otorgadas: 6, de ellas 3 rela o da na nueva medalla por la primera vacuna sintética del Dr. Vélez y su equipo de

ophyllus influenzae)na de la Propiedad Industrial (OCPI). Período 1998-2004. Premio a lala Innovación. Otorgados: 10, de ellos 5 relacionados con la rama Química.

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• Ministerio dePremios Nacicon la rama Q

• Academia de

resultados de 86, de ellos 54 relacionados

Estos indicadores ilustran la participación de las Ciencias Químicas en el desarrollo de la CienciaCubana. En todosEl Dr. Alberto NúñezDíaz-Balart, plantea qla misma en Cuba, hadisciplina a nivel inter después de Estados Uhasta su aplicación paEn Cuba, el Minister

economía cubana que inería y la química básica.Estas rama iales: Cubapetróleo (CUPET) y Unión Eléctrica enla rama de la ene aexisten cuatro grupoQUIMEFA (Industriacompleto, lo que signhasta la producción yIndependientemente dla minería, la químicAzucarera (MINAZ),

luido en el desarrollo agrícola hasta el

es activos insecticidas,

El desa ste enmejorar a través de l cno n iliza y la de las plantas enla absorción de nutrientes. 6

Utilizar con eficacia rtilizantes puede tener muchas ventajas, inclus punto de vistaestrictamente econó Con todo, e s ventajas depend de una grandeterminan cómo los agricultores utilizan y aplican los fertilizantes. La industria de los fertilizantesdebe ser más creativa y garantizar qu l agricultor realm e obtenga el mo beneficio de lastécnicas actuales de cultivo y aplicación de los nutrientes.La tendencia mund la de ir al pleo de fertilizantes especiales, que combinen los mediosnaturales con los productos químicos, de forma tal que se logre una sinergia que provoque el mayoraprovechamiento d nutrientes esarios en el suelo, velando además por el equilibrioecológico. 7

Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA). Período 1999-2003.onales a la Innovación Tecnológica. Otorgados 90, de ellos 28 relacionadosuímica.Ciencias de Cuba (ACC). Período 1999-2003. Premios Nacionales a los

la investigación científico técnica. Otorgados: 2con la rama Química.

los casos su aporte es superior al 30 %., en la obra “Cuba: Amanecer del tercer milenio”, compilada por el Dr. Castroue: “Los aportes brindados por la Química y el estado actual de desarrollo den hecho posible que se le haya calificado, por personalidades importantes de lanacional como “la tercera potencia de la Química en el hemisferio occidental,nidos y Canadá”, considerando la integración que existe desde su enseñanzara fines sociales y de desarrollo económico”. . 4

io de la Industria Básica (MINBAS) representa a un poderoso sector de la

abarca tres importantes ramas: la energética, la ms se organizan en 8 Grupos Empresar rgí , el Geólogo-Minero y el Níquel en la rama minera, y en la química básica,

s: Unión de la Goma (Poligom), Cemento y Vidrio (CEMVID), Papel yQuímico Farmacéutica). Ellos están constituidos bajo el principio del ciclo

ifica que dominan todas las actividades, desde la investigación y el desarrollocomercialización.e esta clasificación por ramas, es de destacar que también en la energética y ena juega un papel fundamental. Además en los Ministerio de la IndustriaMinisterio de la Agricultura (MINAGRI), Ministerio de la Industria Ligera

(MINIL), Ministerio de Salud Pública (MINSAP) y el Ministerio de la Industria Alimenticia

(MINAL), entre otros, emplean los principios de la Química en sus procesos básicos.Cuba es un país agrícola y por tanto la aplicación de la Química en este sector es de granimportancia.Entre los elementos científico técnicos que más han inf presente, se destaca la quimización de la agricultura, caracterizada por el uso de fertilizantes, plaguicidas, herbicidas y otros productos químicos. “Se calcula que hoy se consumen en el mundomás de 140 millones de toneladas de fertilizantes y se utilizan 80 ingredient100 en funguicidas y 150 en herbicidas”. 5

fío para el futuro es utilizar los fertilizantes con mayor eficacia. Una posibilidad consia biote logía, la eficacia e la utilización de fert ntes

los fe o desde unmico. sa en variedad de factores que

e e ent máxi

ial es em

e los nec

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En los seis años que han transcurridos desde la creación del CIIQ, la actividad de proyectos hatenido un desarrollo ascendente, tanto desde el punto de vista económico al incrementarseanualmente los ingresos por este concepto, que siempre ha estado por encima del 82 % de losingresos totales, como desde el punto de vista de la aplicación en la práctica de los resultados

derivados de los mismos, pues se observa también progresivamente un incremento de los proyectosde Innovación Tecnológica.De forma general los mismos se han correspondido con innovaciones organizacionales, entre los quese destacan los de implantación del Sistema de Calidad y otras innovaciones incrementales

ecidas, fundamentalmente.

sfertilizantes.

o Este resultado permitió la caracterizació ico y estructural, así como elestudio de las entes e l yacim to de “Trinidad de Guedes”, proponiéndo adas p su empleo en la industria nacional. Enestos mome riale ateria prima en la producción de fertilizantes granulados. Existe un Cer o de Autor de Invenciónconcedido por la OCPI en esta línea en el año 2003.

• Producción de Fertilizantes Líquidos. Tecnologías de producción y estudio de lainfluencia de diferentes materias primas.

o Se proponen diferentes tecnologías paracompuestos binarios y terciarios con la incorporación o no de micronutrientes, que

aciones de Bulk Blending (mezclas físicas a granel) para su

adoras de nutrientes con

miento de la calidad del Nitrato de Amonio fertilizante de producción nacional:

susceptible a deteriorarse con facilidad, por lo que el mejoramiento de sus

relacionadas con el mejoramiento de la calidad de producciones existentes y cambio de materias primas en tecnologías establEspecíficamente en la temática de “Producción de Fertilizantes” en el período 1999-2004, los principales proyectos ejecutados corresponden a las líneas de: 8

• Empleo de la roca fosfórica nacional como fuente de fósforo para la industria de lo

n quím -físicadiferentes menas exist n e iense las tecnologías adecu arantos, uno de estos mate s se emplea como m

tificad

la obtención de soluciones nitrogenadas,

satisfagan los requerimientos de diferentes tipos de cultivos y formas de aplicación.

Se diseñó, construyó y montó una planta piloto en el propio CIIQ que entrega estos productos a diferentes usuarios, principalmente a Casas de Cultivos Protegidos,donde la técnica de riego localizado se encuentra generalizada.

• Estudio de formulintroducción en la industria nacional.

o Se estudiaron diversas formulaciones y materias primas portvistas a la obtención de productos con buenas propiedades químico-físicas ymecánicas, teniendo en cuenta las características de nuestro clima, condiciones dealmacenamiento, transportación y manipulación, fundamentalmente. Existe unainstalación industrial que entrega este tipo de producciones a la agricultura nacional.

• Mejora

o Incorporación de elementos primarios (Fósforo y Potasio).o Incorporación de Elementos Secundarios (Calcio, Magnesio y Azufre).o Incorporación de Microelementos (Zinc, Hierro, Cobre, Molibdeno, Boro y

Manganeso).o Incorporación de Zeolita.

El Nitrato de Amonio es el único portador simple que se produce en Cuba a partir de materias primas de importación. Debido a sus característicasespecíficas y a la alta Humedad Relativa de nuestro país, el producto es

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propiedades físico mecánicas es tarea de prioridad. De igual forma revistevital importancia la diversificación de este producto suministrando otros

d, amplían su rango de acciónlementos

•

probación de la Marca FERTLEN y una solicitud de

Todosde la indel pasimportaecológiEn laInorgán proyecTabla

portadores, que además de mejorar su calidadisminuyendo la aplicación de forma independiente de otros e

también necesarios para el desarrollo agrícola.Fertilizantes Ecológicos.o Bioestimuladores

Desarrollo de una gama de productos obtenidos a partir de algas y microalgasde procedencia nacional y de las cuales existen disponibilidad, enriquecidoscon productos químicos, provocando un efecto sinergético al incorporarlo alsuelo, lo que redunda en un mejor aprovechamiento de los nutrientes,disminución del consumo de los mismos y una contribución a la conservacióndel ambiente. Presenta como salida la aprobación de la Marca CBFERT y unasolicitud de Derecho de Autor de Invención presentada a la OCPI a finales delaño 2001. Se obtienen en una instalación piloto existente en el CIIQ que

puede entregar más de 0.5 MM de litros anuales.o Fertilizantes de Liberación Lenta Se han desarrollado formulaciones donde se ha sintetizado un polímero para

el recubrimiento de los fertilizantes minerales, lográndose un nivel seaprovechamiento superior al 50 %, lo que permite reducir el número deaplicaciones de este producto, en relación con el convencional. Las ventajasagronómicas y ecológicas han sido demostrada en diferentes cultivos como:hortalizas en condiciones de Cultivos Protegidos, tabaco, césped y flores.Presenta como salida la aDerecho de Autor de Invención presentada a la OCPI a finales del año 2003.

los proyectos relacionados con estas líneas han estado encaminados a lograr la reanimacióndustria nacional de fertilizantes, que se encuentra deprimida desde la década de los noventaado siglo, a la utilización de materias primas nacionales con vistas a la sustitución deciones y a la introducción en el país de tecnologías de avanzada con marcado efectoco, empleando portadores de producción nacional.Tabla 1 se muestran la cantidad de proyectos ejecutados en el Laboratorio de Químicaica relacionados con la línea de producción de fertilizantes y su incidencia en el número de

tos investigativos totales desarrollados en el período de 1999 al 2004.1. Cantidad de proyectos investigativos totales y relacionados con la línea de Producciónde Fertilizantes desarrollados en el Laboratorio Química Inorgánica (1999-2004).

AñoProyectos sobreFertilizantes (u)

Proyectos totales(u)

%

1999 3 3 1002000 4 4 100

2001 4 9 44

2002 5 12 42

2003 2 9 22

2004 2 12 17

Total 20 49 41

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En la t proyecel añoorienta

priorizámateriade recu para la ambiental en esta industria.

o obstante, en el período analizado, el 41 % de las investigaciones han estado relacionadas con latilizantes.

maT

abla se observa, en los últimos años, una marcada tendencia a la disminución del número detos relacionados con la temática de “Fertilizantes”. Esto se debe, fundamentalmente, a que en2001 se incorpora la actividad de la industria farmacéutica al MINBAS, y se recibe la

ción de potenciar el desarrollo de este sector por la incidencia social que el mismo representa,

ndose por las instancias superiores los proyectos relacionados con la síntesis química des primas (productos activos y excipientes), reformulaciones de medicamentos, nuevas formas brimiento de formas terminadas sólidas, optimización de procesos farmacéuticos y estudiosdisminución de la contaminación

N producción de fer Tanto los proyectos de investigación, como el resto de las actividades científicas que se desarrollanen el Laboratorio Química Inorgánica del CIIQ, han sido ejecutados, fundamentalmente, por una

sa pequeña de investigadores, que ha ido creciendo y superándose en estos años. (Tabla 2).abla 2. Investigadores por cantidad y categorías en el Laboratorio Química Inorgánica.

Año 1999 2004

Investigador Titular 1 1Investigador Auxiliar 1 2

Investigador Agregado 2 4Aspirante a Investigador 3 2

Especialista 0 2Técnico Químico “A”

6 6en Investigaciones

Adiestrado 1 2Total 14 19

Hoy, e Ciencias Químicas, dos Master en Ciencias (Química

Física iencia y la Innovación) y tres Master Ejecutivos por lascuela e Organización Industrial de España (EOI) en Gestión Ambiental y Gestión de Calidadotal. Cinco investigadores cursan diferentes Maestrías en universidades del Ministerio de

rior (MES).racias a la integración,

cooLa formCIIQ devaluaciones económalca prác

En el dconen l posibilidad de generar una nueva tecnología. Estedisc ientos deing proptecnología con un enfoque técnico-económ la ingenierización se

l Laboratorio cuenta con un Doctor en

de los Polímeros y Gerencia de la C dETEducación SupeEs de destacar que se han podido alcanzar resultados satisfactorios, g

peración y el vínculo con las empresas productoras y las universidades.ación del personal en la actividad de Gerencia de Proyectos, así como la existencia en el

e profesionales de experiencia en actividades de interfase como la ingenierización y lasicas, hacen posible la creación de grupos multidisciplinarios en función de

nzar resultados satisfactorios en los proyectos en ejecución y materializar su introducción en latica social.

esarrollo contemporáneo de nuevas tecnologías se manifiesta con fuerza la problemática devertir en términos económicos de producción y comercialización, los conocimientos adquiridosas etapas de I+D enlazados con los conocimientos ya establecidos universalmente, que dan la

proceso de interacción de diversas técnicas yiplinas es la ingenierización, o sea, es la incorporación dinámica de los conocim

eniería a los procesos de generación e innovación tecnológica. Su fin es garantizar que, desde laia escala de laboratorio se tome la ruta adecuada hasta la realización final de la nueva

ico adecuado. En este sentido,

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enthasta laTenden Fertilizantes a nivel internacional.Par

•

relaza con todo el proceso de I+D, con la realización de los proyectos y diseños de ingeniería,construcción y puesta en marcha de la instalación tecnológica en cuestión. 9

cia actual del uso de los 10

a lograr la utilización racional de los fertilizantes se plantean diversas líneas de acción:

Desarrollo de la Biotecnología. Muchos analistas coinciden en señalar que los aumentos enla productividad agrícola provendrán principalmente de los avances en la biotecnología. Estenuevo paradigma tecnológico basado en las nuevas técnicas de biología molecular que

avances han

es desarrollados, y bajo esquemas de patentes y licencias que lesgarantizan los derechos de propiedad intelectual sobre la comercialización de dichasinnovaciones. Aunque el potencial de estas nuevas tecnologías es enorme, los aumentosreales en productividad esperados para América Latina serán moderados y, en consecuencia,unido con la actual falta de recursos financieros y humanos para trabajar en esta dirección, es posible que se retrase relativamente el progreso tecnológico de nuestros países.

• Agricultura de Precisión

permiten cambiar la composición genética de plantas y animales, presenta un espectro muyamplio de posibles aplicaciones comerciales para la agricultura mundial. Susestado liderados por las investigaciones de un buen número de compañías farmacéuticasrecientemente fusionadas con las compañías productoras y distribuidoras de semillas yagroquímicos de los país

, que consiste en la aplicación de los desarrollos de la informática yla automatización al desarrollo de los cultivos. Varios factores limitarán la adopción de estastendencias en América Latina. El principal de ellos es la falta de información sobre los principales sistemas agro-ecológicos de las zonas tropicales y, en segundo lugar, elinsuficiente capital económico y humano con la formación requerida para superar de maneraoportuna estas limitaciones, así como de instituciones capaces de prestar los apoyosrequeridos para su cabal implantación.

• Productos ecológicos. Existe consenso, a escala mundial, en que la agricultura ecológica sedefine como aquella en cuyo proceso de producción se utilizan prácticas naturales y biológicas que preservan la fertilidad de los suelos y la diversidad genética de losecosistemas y prácticas de producción diversificada y no usan insumos de síntesis químicas.

Se trata de alterar lo mínimo posible los ecosistemas y obtener producciones agrícolas conuna garantía que repercuta positivamente en la calidad de vida evitando los riesgos derivadosde la industrialización y de las exigencias de elevadas productividades con el empleo abusivode hormonas, antibióticos, organismos genéticamente modificados, productos químicos desíntesis, etc. Es decir, no hay que abogar por ejemplo por una eliminación total de losfertilizantes minerales de síntesis, pues ello acarrearía graves problemas a la humanidaddeficitaria en alimentos en amplias zonas de nuestro planeta y podría provocar la muerte demillones de personas. La concienciación ecológica debe ser compatible con productos noecológicos pero necesarios para un desarrollo sostenible de la agricultura. El conocimientotécnico de las necesidades nutritivas de los cultivos y del medio o sustrato en el que sedesarrollan, permitirá controlar la aportación de nutrientes. Es por ello que hay queconcienciarse sobre los criterios aplicables sobre producción ecológica sin que elloimposibilite la utilización de otros recursos cuando la demanda de alimentos lo exija, peroaprovechando el conocimiento técnico de los mismos, a fin de minimizar los efectos perjudiciales.

• Realizar un plan de fertilización (fuente de fertilizante, dosis, oportunidad de fertilización,tecnología de aplicación, etc.) que permita maximizar el aprovechamiento de los elementosesenciales y al mismo tiempo reduzca al mínimo las pérdidas de nutrientes fuera del sistemasuelo-planta. Para ello es fundamental conocer con la mayor precisión posible los factores

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que afectan cada mecanismo de pérdida de nutrientes, y a partir de ese conocimiento sertilización que prop

edeberían realizar estrategias de f endan a minimizar la incidencia de los

aplicación de nutrien ario que se ajuste en forma

integral todos los demá nómico eficiente: manejo delagua, control de plagas y enfermedades, eficiencia de siembra y cosecha, etc. Entre lasmayormente empleadas se encuentran: El Fertirriego y los Fertilizantes de

iento mundial. Para

enieros químicos comandados por más de 420 Doctores en Ciencias Químicas e Ingeniería

en la práctica social y muestra delógicos alcanzados en la línea de producción de

esente trabajo.tes

mismos. También es importante tener en cuenta que para que se exprese el efecto de lates en el rendimiento de los cultivos, es neces

s aspectos que hacen a un manejo agrotécnicasLiberación Lenta o Controlada.

Conclusioneso En el futuro la Química seguirá trabajando intensamente con vistas a seguir aportando al

desarrollo social y económico del país y a aumentar las fuentes de conocimello cuenta con un verdadero ejército de más de 300 000 técnicos medios, profesores, licenciadose ingQuímica, que constituyen la cifra más alta dentro del campo de las Ciencias Exactas, Naturales y

Técnicas.o En el CIIQ se emplean las potencialidades de la Química como ciencia de transferencia paralograr la introducción de los resultados de sus investigacionesello son los impactos científicos y tecnoFertilizantes, que se ofrecen en el pr

o La gestión integrada de la nutrición de las plantas, mediante el uso prudente de fertilizanorgánicos y minerales, es necesaria para un desarrollo agrícola sostenible.

o Para lograr la utilización racional de los fertilizantes se ha plantean diversas líneas de acción:o Desarrollo de la Biotecnología.o Agricultura de Precisióno Empleo de productos ecológicos

o Realizar un plan de fertilización

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INCORPORACIÓN DE AZUFRE A LOS FERTILIZANTES. SITUACION ACTUAL YPERSPECTIVAS

C. RoCorredera González, C. Sardiñas González.

dríguez Acosta, I. Cambeiro Novo, R. Fernández Rodríguez, R. Gil Olavarrieta, Ma. del P.

Email: [email protected]

I r E a rte de 2 de los 21 aminoácidos que forman p te arse en su forma iónica SO4-2 en que se

tiamina y

• F(S

a

dulación en las leguminosas.

azufre ligadas a la materia orgánica delcamp astecimiento de las

de petróleo, así como, emplear minerales sulfurosos.

l horizonte del cultivo. Esta solubilidad presenta una gran desventaja en el uso

e ser arrastrada por excedentes de agua. Enstos casos, o el cultivo tiene que desarrollarse sin la nutrición adecuada de azufre durante eleríodo crítico de crecimiento o formación del grano o el productor tiene que repetir las aplicaciones

nt oducciónl zufre es parte de cada célula viviente y forma paro ínas, la cisteína y la metionina. Además de present

absorbe, existen numerosos compuestos orgánicos en los que se integra en su forma reducida,formando parte entre otros compuestos de la coenzima A, de las vitaminas biotina,glicósidos. Otras funciones del azufre se describen a continuación: 1,2,3

orma enlaces bisulfuros (S-S) entre cadenas de polipéptidos, por la unión de grupos sulfídricosH-)

• Forma enlaces covalentes entre cadenas diferentes o dentro de una misma cadena de polipéptidos,

umentando de este modo la estabilidad de sus estructuras.• Participa en reacciones de oxidación reducción siendo un componente de las ferrodoximas, entreotros compuestos, ayudando a desarrollar enzimas y vitaminas.

• Promueve la no• Ayuda en la producción de semillas.• Es necesario en la formación de clorofila a pesar de no ser un constituyente de este compuesto.• Es el responsable del olor característico presente en el ajo, la mostaza y la cebolla.Las deficiencias de azufre pueden corregirse con el uso de fertilizantes que contengan ese elementoo con aplicaciones directas de un compuesto de azufre; la elección entre uno y otro métododependerá por lo general de factores económicos, pero en la mayoría de los casos, resultan preferibles las aplicaciones directas en dosis de 10 a 50 kg/ha.

A pesar de que en muchos suelos se encuentran reservas deo, desafortunadamente, la composición química no siempre garantiza el abnecesidades de azufre por parte del cultivo.Hasta hace pocos años las necesidades de azufre se satisfacían exclusivamente a través defertilizantes con contenido de sulfato, por lo que ha sido necesario ir a la búsqueda de nuevasfuentes de azufre que presenten una mayor concentración del mismo y que a la vez sean tambiénmás ventajosas como por ejemplo, obtener el azufre tratando químicamente los gases naturales y losde refineríaEl S inorgánico del suelo, se encuentra como anión sulfato (SO4 -2) y es la forma en que lo toman las plantas. Debido a su carga negativa, el SO4-2 no es atraído por las arcillas del suelo y los coloidesorgánicos, excepto en ciertas condiciones. Se mantiene en la solución del suelo y se mueve con el

flujo de agua, por lo tanto se puede lixiviar fácilmente.Es evidente que los fertilizantes donde el azufre se encuentra en forma de sulfato, éste es absorbidofácilmente por el cultivo y con una acción rápida. Lamentablemente, el sulfato es muy soluble y selixivia fácilmente dede sulfatos durante la fertilización con azufre en zonas de altos niveles de lluvia, por ejemplo en laregiones húmedas tropicales donde se produce una fuerte lixiviación del S soluble, de irrigación, ensuelos arenosos o cuando la aplicación tiene riesgo de p

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de sulfato durante el período de crecimiento, trayendo como consecuencia mayores gastos. Además,

El a0.1mis la principal fuente de S. Más del 95 % del

aniLos%. ndo de la especie, método de

enc

cancomcier Tam y en otras menas

incomCongraaum obtenidas de otras formas, por ejemplo, tratando químicamente

s gases naturales y los de las refinerías de petróleo, así como los minerales sulfurosos.os usos del azufre son tan variados como sus fuentes, pero entre el 80 y el 85 %,

apro steácido se utiliza para la produccióLa mayoría de las son de uble en agua. Lasformas solubles también incluyen los bisul sulfatos y polisulEntre los materiales qu ble en forma de polvo o granular y que seríanadecuados para la aplicación directa o m a granel, figuran los siguientes: Superfosfatosimple y enriquecido,Sulfato amónico, Sulfonitrato amónico, Yeso, Su a , Urea-sulfato amónico,Urea azufre , Azufre el tal y el Sulfato .El tiosulfato de amonio (TSA, 12-0-0-26) es un líquido claro adecuado para formular fertilizanteslíquidos o para utilización directa en el ag go. El tiosulfato de amonio no debe ser colocado

directamente en conta on la semilla. Si se aplica en banda, est bicarse a 2.5 cm de lasemilla. El polisulfato onio (PSA) e ido rojo con un f r amonio, comúnmenteutilizado en el agua d ión. El S en e ebe ser oxidado a para ser disponible parala planta.

entro de los fertilizantes conocidos con el nom re de fosfosulfatos amónicos, el de calidad másconocida es el 16-20-0, que esencialmente está formado por MAP y sulfato amónico. Una de susventajas es que es relativamente no higroscópica, mbién cuando se necesita un fertilizante con unarelación N:P2O5 superior a la DAP(0,4:1,0) la co binación menos higroscópica es la MAP + SA.

el aumento de los rendimientos favorece una extracción aún más intensa de nutrientes con elconsiguiente y rápido empobrecimiento del suelo.4

Reactivos, Equipamiento y Métodos EmpleadosPrincipales fuentes y compuestos de azufre empleados como fertilizantes 1,3, 4,-6

zufre en sus diversas formas tiene una distribución muy amplia, constituye aproximadamente el% de la corteza terrestre, pero las formas en que se presenta difieren mucho en cuanto al % delmo en cada fuente. La materia orgánica del suelo es

que se encuentra en el suelo está retenido en ella. Otras fuentes naturales incluyen residuos demales, agua de irrigación y la atmósfera.

residuos de animales contienen niveles de S que varían desde 0.02 hasta aproximadamente 0.3Obviamente, el contenido varía considerablemente dependie

almacenamiento y aplicación. Las lluvias depositan en el suelo gran parte del azufre que seuentra en la atmósfera como dióxido de azufre, lo que permite que las plantas lo asimilen. Las

tidades requeridas dependen en gran medida de la proximidad a las zonas de gran consumo de bustibles sulfurados pudiendo aportar hasta 22kg de S por hectárea y por año y aun más entas áreas industrializadas. El agua de irrigación puede contener niveles de S relativamente altos. bién se puede encontrar como azufre elemental, sulfuros metálicos en la hulla

m erales, sulfatos, sulfuro de hidrógeno en el gas natural y como compuestos sulfurados orgánicos plejos en el crudo de petróleo.excepción del azufre nativo, todas estas materias se encuentran diseminadas abundantemente en

ndes yacimientos. La mayor parte del azufre elemental se obtiene en estado nativo, peroentan sin cesar las cantidades

loL

ximadamente, se utiliza para la producción del ácido sulfúrico. Alrededor de la mitad de en de fertilizantes.fuentes de S sulfatos que van de mo radamente a muy sol

fatos, tioisponi

fatos.e contienen azufre d

ezclado

lfato potásico- m potásico

gnésicoemen

ua de rie

cto c a debe ude am s un líqu uerte oloe irrigac l PSA d sulfato

D b

tam

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Otra ventaja del fosfosulfato amónico es su contenido en azufre, que resulta agronómicamente útil pa

o Empleo de fuentes de Azu itrato de Amonio de producciónnaciona

Para profundizar acerca de la acción de los aditivos probados en el nitrato de amonio y su efecto enlos fenómenos de humedad absorbida, expansión y otros7, se procedió al estudio de tres muestras:• Nitrato de am sin aditivos ( blanc• Nitrato de amonio con aditivo de ácido sulfúrico.• Nitrato de amonio con aditivo de sulfato de amonio.

Con relación a los aditivos que se le añade al nitrato de amonio, existen ificaciones. Ennuestro criterio una de las más aceptadas es ella que las divide en dos des grupos:• Aditivos de stos inorgánicos q pueden formar sales hidratadas, fijando la humedad

interna del producto; modificar las t eraturas de las transform nes polimórficas y la

• ,formando ulas p e super

La adición al nitrato de amonio de sustancias que fijan la humedad nente en la masa del producto, mediante enlaces químicos (form de hidratos), son las sales que entran en el primerode estos grupos.Entre la inmensa c dad de trabajos que eratura, se señala lmagnesio, dolomita, sulfato de calcio, mientras que algunos autores plantean la adición de sulfato dealuminio y en su defecto, ácido sulfúrico, en las etapas de neutralización. La constante de lavelocidad de la tra rmación III IV del nitrato de amonio con a sulfatado (0,27 %) escasi 10 veces me ue para el nitrato La presencia del sulfato aumenta sensiblemente ladispersión de la ra cristalina en los rangos de 0,45- 0,85 %. Se realizó la caracterizaciónquímad

o Otras fuentes de AzufrLa dema equie ntes, co rales, que tenganun alto contenido del mism ejem rita). país acimientos de pirita en vari ovincias p ente l exp es el de SantaLucía, en Pinar del Río. El mis pue r cuatro m s fundam es, entre ellos seencuentra el e en forma ta que en tualidad se utiliza para la obtención de ácidosulfúrico.Las piritas son las menas de a n las que pecie quí epondera el disulfuro dehierro, S2Fe. iritas suelen pañadas nga térre equeñas ades de arsénico(0-1%), de cobre, plomo y z proporcio ariables ( eral, sum enos del 6%) ycantidades m s de plata, o enio, coba algún otro5% de ag enta un gris amarillento con brillo metálico, su densidad es de proximadamente 5 g/cm3, su peso aparente está entre 2200-2400 kg/m3 y su calor específico es de

ra muchos cultivos y suelos.fre como aditivo al N

l.

onio o )

varias clasgranaqu

c ueomp ueemp acio

cinética de estos cambios.Agentes externos aplicados a la capa superficial de los gránulos que pueden ser inertes

simples pelíc rotectoras o hidrófobos d ficies activas.rema

ación

anti reporta la lit a utilización de el nitrato de

nsfo ditivonor q puro.

estructuy mecánico-física ica realizada al o de amonio con dos fuentes de azufre de fácil

quisición en el país: ácido sulfúrico y sulfato de amonio.e existentes en el país

nitrat

nda de azufre r re el empleo de otras fue mo yacimientos mineo (como por er ico que actualm

plo la pi En nuestroes ta

existen yloas pr o el ún tá en to tación

mo está com sto po inerale entalazufr de piri la ac

zufre e la es mica pr nte esLas p ir acom de ga a, de p cantid

inc en nes v en gen an mínima ro, sel lto y elemento. Contienen entre un 2 y un

ua, pres colora0.128 Kcal/Kg °C. 8

Las menas del yacimiento de Santa Lucía se catalogan como piritopolimetálicos ya que las mismasconstituyen alrededor del 98% de las reservas del yacimiento. Por su composición sustancial sonmenas piríticas de plomo y zinc en forma de sulfuros.

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Discusión de ResultadosPara enriquecer con azufre las soluciones nitrogenadas y los fertilizantes mixtos líquidos se utilizansoluciones de tr amónico.Los resultados ó az fertilizante,

empleando fuentes de producción nacional dem Para el caso del ácido sulfúrico un increm e rosco d a m que aumenta elnivel de azufre, y para el caso del sulfato de amonio, aunque la tendencia es la misma, existen

Al analizar la expansión del producto se observa o ácidosulfúrico o sulfato d , además de no existirdiferencias e s adit cias entre el nitrato deamonio sin aditivo y el acondicionado con azufre. (ver Tabla 2)

• Se detecta que las muestras tratadas con á ico presentan una m umedad quecuando se ad ulfato de amonio, en sos se observa un i ento de este

parámetro a ue se aumenta el nivel d zufre en la formulación. Al comparar esta propiedad respecto al nitrato sin aditivo tene muestras tratadas co to de amonio presentan edad no así con el ácido sulfúrico lo que puede d al estado deagregación de estos aditivos es decir, uno sólido y tro líquido. (ver Tabla 3)

es compuestos: polisulfuro de amonio, bisulfito amónico y tiosulfatoalcanzados en la incorporaci n de ufre al Nitrato de Amonio grado

uestran que:ento d• la hig picida edida

algunas variaciones debido a la forma de obtención del producto. Para ambos aditivos se observaun incremento con respecto al blanco. (ver Tabla 1)

• que el incremento del % de azufre come amonio no influye en la expansión del producto

ntre ambo ivos. Por otra parte no se observan diferen

cido sulfúr ayor hiciona s ambos ca ncrem

medida q e amos que las n sulfauna r hummeno eberse

o• En cuanto a las propiedades químicas se corrobora que a medida que se incrementa la cantidad

de azufre disminuye el contenido de nitrógeno. Por otra parte se detecta que existe una mayorhomogeneización del producto obtenido cuando se trabaja con ácido sulfúrico (líquido) que consulfato de amonio (sólido) lo que resulta obvio por la forma de obtención del producto a escalade laboratorio. (ver tabla 4)

Tabla 1: Comparación de la Higroscopicidad (mg/cm

2

) a las 72h entre el (NH4)2SO4 y el H2SO4empleados como portador de azufre.

% de azufre NH4 NO3 + (NH 4)2SO4 NH4 NO3 + H 2SO4

0.1 214.12 213.27

0.5 217.32 214.33

1.0 213.79 217.65

1.5 221.57 219.39

2.0 222.64 235.75

2.5 207.34 239.64

3.0 225.94 248.96

Blanco 185.71 185.71

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Tabla 2: Comparación de la expansión (%) a los 20 ciclos entre el (NH4)2SO4 y el H2SO4 empleados

SO4 NH4 NO3 + H 2SO4

como portador de azufre

% de azufre NH4 NO3 + (NH 4)2

0.1 70 700.5 70 601.0 75 701.5 70 702.0 75 752.5 65 653.0 70 70

Blanco 70 70

T el H2SO4 como portador de azufreabla 3: Comparación de la humedad (%) entre el (NH4)2SO4 y

% de azufre NH4 NO3 + (NH 4)2SO4 NH4 NO3 + H 2SO4

0.1 0.038 0.820.5 0.29 2.33

1.0 0.23 1.27

1.5 0.14 2.82

2.0 0.16 2.99

2.5 0.23 4.25

3.0 0.26 4.31

Blanco 0.07 0.07

Tab

empleado como portador de azufre

la 4: Comparación de las propiedades químicas (N y S) entre el (NH4)2SO4 y el H2SO4

NH4NO3 + (NH4)2SO4 NH4NO3 + H2SO4% de azufre

Nitrógeno Azufre Nitrógeno Azufre0.1 34.77 0.05 34.23 0.100.5 31.19 0.44 33.61 0.461.0 33.40 1.10 33.80 1.061.5 33.80 1.28 33.89 1.682.0 32.47 2.12 33.14 1.842.5 31.70 3.47 31.65 2.663.0 30.20 3.96 31.03 2.76

Blanco 34.74 0 34.74 0

Todos estos resultados demuestran que es factible la incorporación de fuentes de Azufre, al único

de

ap

fertilizante de producción nacional actual y esta incorporación, permite suplir, en parte, la necesidadeste elemento secundario en los suelos.

La caracterización general del yacimiento de pirita de Santa Lucía se puede observar en la Tabla 5,reciándose que el azufre en forma de sulfato está representado por el sulfato de bario. El zinc se

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en pir

Plomo Sulfatos Humedad

cuentra en forma de esfarelita (ZnS), el plomo en forma de galena (PbS), el hierro en forma deita (FeS4).

Tabla 5. Caracterización general del yacimiento de Santa LucíaElemento Azufre Hierro Zinc

% 33.70 30.69 6.58 1.86 1.39 4.63

La distribución del azufre por minerales puede calcularse conociendo la composición química des menas y representarse de la forma que se muestra en la Tabla 6.

mentos en la mena % S

la

Tabla 6. Distribución del azufre en los mineralesMineral Contenido de ele

Esfarelita 6.58% Zn 3.24Galena 1.86% Pb 0.29Barita 1.39% S 1.39

Sub-total - 4.92Pirita (FeSx ) 30.69% Fe 28.78

Total - 37.70

Las cenizas de pirita son las materias sólidas producidas por la tostación ordinaria, sulfatante oclorurante de piritas y otros minerales piríticos.El contenido de azufre en cenizas es alto (5.71%) ya que el azufre que contiene la galena y la

eralita es muy difícil de extraer debido a su alta temperatura de inflamación (705 y 615 °C),9

esf

portadora de azufre y que se puede valorar su incoes e este es un mineral que presenta en su composición metales pesados (Pb, Ni, Se, Bi,e, Cd) y a pesar de que los por cientos no son elevados si hay que tener en cuenta la presencia de

estos elementos en el yacimiento ya que son muy dañinos para los cultivos, pudiendo provocar unefecto acumulativo en el suelo y por tanto sobrepasar los niveles permisibles. 6 En la actualidad no seencuentra en explotación por problemas económicos, fundamentalmente.Otra de las fuentes de azufre nacional con la que se podrá contar es el obtenido a partir de ladesulfuración de los gases acompañantes del petróleo, mediante el cual se obtiene un azufre de alta pureza.De esta manera se podrá contar con un producto de excelentes condiciones para evaluar suincorporación a fertilizantes no sólo mezclados, granulados, etc. sino también como posible fuente

de azufre para formulaciones de fertilizantes líquidos (el producto debe obtenerse en forma desolución). La producción de azufre por esta vía se prevé que esté destinado fundamentalmente a laindustria del níquel y de los fertilizantes con lo cual se tendría una fuente segura de materia primacon una alta disponibilidad ya que se calcula que los niveles de producción sean del orden de las 80ton/año.

• Nuevas tendencias en la aplicación de Azufre en la agricultura.Una amplia búsqueda realizada a través de Internet nos da cuenta de que numerosas firmas demuchos países se dedican a la producción de fertilizantes ricos en azufre, debido a la importancia delmismo y las deficiencias manifiestas en el suelo.

mientras que la de la pirita es de 360°C.La pirita extraída del yacimiento de Santa Lucía se ha utilizado en la planta de Sulfometales para la producción de ácido sulfúrico. Esta es una de las posibles materias primas existentes en el país

rporación a fertilizantes, teniendo como principalventaja qud

T

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El p upoMarmon con unEntre ellos se destaca en ufre DegradableTigre 90CR es un producto gr

• Sulfato de liberación• No se lixivia• Alto análisis (0-0-0-90) para reducir volumen

entoipulac

uede s altos de azufre con la semilla)de em aico recu

rica delradabación para convertir el azufre a sulfato (SO4). Los

d de o idación incluyen 11:la pa

lemenumedad (si hay suficiente humedad par

enta l princ

oxidans y thiolos suelos)

e bacterias que oxidan al azufre salnvertiinutas, la población microbiana es adecuada paratemp

s del sueloes qu

e unrgo d ando

fluctuaciones dr

n imp pa un

Santrporar la misma a los fertilizantes su contenido de

roducto más novedoso encontrado lo reporta una firma que es miembro de la Compañía Gr a gama de productos registrados bajo el nombre de “Tigre”.10

producto Tigre 90CR considerado una fuente de Azanulado que ofrece:

controlada por el periodo de un año.en el suelo su forma de azufre elemental

• Degradabilidad óptima• Conversión excelente del sulfato• Proporciona excelente respuesta del rendimi• Buenas características de mezclado y man

elementos)• Bajo índice de salinidad (significa que usted p• Menos bolsas que manejar y menores costos• Seguridad en la manipulación debido a un ún

• Demostrado en los campos a lo largo de Amé

ión (mezcla fácilmente con N, P, K y micro

poner nivele b rque

brimiento para minimizar el polvo

NorteTigre 90CR es más que azufre elemental es degsufrir un proceso biológico conocido como oxidFactores que principalmente afectan la velocida

• La distribución de tamaño de partícula (las bacterias puedan convertir el azufre e

• La h

le. Todas las formas de azufre elemental debe

xrtículas más pequeñas son más fáciles de quetal a sulfato aprovechable por las plantas)a el crecimiento de la cosecha, hay suficiente

para comenzar el oxidación del azufre)• La temperatura (cuando el suelo se cali• La actividad microbiana (las bacterias

las bacterias thiobacilli (el thio

a velocidad de conversión aumenta)ipales responsables de convertir S a SO4 son parus) y normalmente se encuentran en todos

e multiplicarán tanto como los suelos reciban• El número daplicaciones regulares de azufre element

La clave para asegurarse que el azufre está cotierra, se destruye (degrada) en partículas dim

do es que una vez Tigre 90CR se aplica a la

empezar a convertir el Azufre a Sulfato, y larefuerza la actividad global de los microbio

eratura del suelo continúa calentando lo qué.

Una de las principales ventajas de Tigre 90CRazufre a lo largo de la estación crecimiento.Este suministro "continuo" de azufre, en lugar d90CR es un excelente producto para usar a lo la

e la cosecha tendrá un suministro continuo de

desbordamiento de sulfato, significa que Tigree una rotación entera de la cosecha. Aplic

Tigre 90CR anualmente, se evitan las amáticas en la disponibilidad del sulfato.

Conclusiones1. El Azufre es un elemento secundario de gra

aplicación en la agricultura internacional ocu2. Es posible emplear la pirita del yacimiento

sódicos, teniendo en cuenta a la hora de inco

ortancia para la agricultura y la vigencia de suimportante papela Lucía como mejorador de suelos salinos y

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plomo, ya que este puede resultar tóxico para los cultivos, el suelo y los animales. No obstante,minera, no resulta la mejor opción nacional.ante la situación actual con la rama

3. Mediante e de S, de unaalta calida

4. De a másinteresanlo que se obtiene un producto de libera

rtiliz998

s”; Potas”; Pota porta

SF, 19ueva Yde Am

informa en el o IV, 1981.

“Informe sobre los resultados deovincia de Pinar d diciembre/93”; to

s técnic1 Patente

erie No

l empleo del azufre elemental se logran fertilizantes con un alto contenidod y con un costo relativamente bajo.

las numerosas y nuevas tecnologías para la incorporación de azufre al suelo, lte resulta la combinación del mismo con arcillas dispersables, posibles de obtener en el país, con ción lenta, acorde con las necesidades delmercado actual.

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del flanco Noreste del yacimiento Santa Lucí9. García, Tamayo;

ación”, Ediciones MUNDI-Prensa, 1984.

sh and Phosphate Institute of Canada, 1996.sh and Phosphate Institute of Canada, 1996.

ncia de los nutrientes secundarios y elementos

99.ork, 1985onio de producción nacional. Informe de

e sobre los trabajos de exploración detallada período 1978-1979”; tom

la exploración detallada del yacimiento pirito-el Río realizado en los años 1982-1987 conmo 1(segunda parte).as. Canadá, 2000.US. Fertilizante basado en azufre elemental.

. 660940. Fecha de Aplicación, Septiembre

polimetálico Santa Lucía de la pr el cálculo de reservas hasta el 1 de

10.Tigre Industries. Dealer Guide. Informacione1.Ambri, Franco KUDIRKA & JOBSE, LLP

Clasificación Internacional C05D 001/00. Sdel 2002.

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MEJORA DE LAS CARACTERÍSTICAS DE SEDIMENTACIÓN DE LAS PULPASACIÓN AL PROCESO ÁCIDO

; Aisa María Nápoles Hernándeznes del Níquel (CEINNIQ)rcell Puyáns

ica, Universidad de Oriente (UO)o cortante, punto de carga cero, pzc y WL

InEn muchos procesos tecnológicos se manipulan productos que por sus características, no pueden serestudiados a través de relaciones newtonianas; tal es elcaso del proceso de lixiviación ácida de las lateritas, enel cual la granulometría y mineralogía de las menas quese alimentan es muy variable, trayendo consigo que sucomportamiento durante la sedimentación y eltransporte de la pulpa concentrada también lo sean.Esta variabilidad puede provocar pérdidas por

consumos elevados de ácido sulfúrico, así como problemas en los sistemas de rastrillos.Se ha probado que con el uso de determinado aditivo(licor de desecho de la Planta de Precipitación deSulfuros, conocido como WL) es posible incrementar lavelocidad de sedimentación y la concentración desólidos en la descarga de los sedimentadores, sinconsecuencias negativas en la fluidez de las pulpasconcentradas.En el presente trabajo se comparan los resultadosobtenidos a partir de pruebas de sedimentación en probetas con el uso del aditivo propuesto y sin él, asícomo se determina el punto de carga cero de las pulpasminerales estudiadas para ambas condiciones.

Materiales y métodosMateriales

LATERÍTICAS DE ALIMENTCiro Manuel Sam Palanco*

Centro de Investigacio Leonel Ga

Facultad de Ingeniería Quím Palabras claves: viscosidad, esfuerz

troducción

Para la investigación se prepararon cinco soluciones deaditivo por litro de pulpa. Se utilizaron dos tipos deminerales tomados del yacimiento laterítico, M2 y M3.Se utilizaron además: Probetas de un litro, un reómetroRheotest 2, cristalería y accesorios de laboratorio.MétodosSe basó en un método descrito por Shaw (Shaw,D. J.1977), donde plantea que una de las propiedades másnotables de los soles es su sensibilidad a la floculacióncuando se le añaden pequeñas cantidades de electrolito.

Discusión de resultadosSe pudo observar que el incremento de la adición deWL, mejoró la velocidad de sedimentación de las pulpas formadas con los minerales M2 y M3.Al continuar estrechando el intervalo de concentración,se notó que los mejores valores de la sedimentación fuede 9.6% y 9.5% para M2 y M3 respectivamente, lo cualindica que son prácticamente iguales, es decir que se

puede utilizar la misma co centración de aditivo paraambos minerales. No solo se obtienen estos beneficios, sino que tambiénse mejora la reología de la pulpa espesada, por lo quese requiere de un esfuerzo cortante inicial inferior parael transporte del fluido.

Conclusiones1. Mediante el empleo de solución de aditivo

neutralizado, se logra aumentar la velocidad de

sedimentación de la pulpa, con respecto a losniveles obtenidos actualmente (sin aditivo).2. Se logra mejorar los parámetros de transporte del

fluido.

Bibliografía1-Cerpa A. Y L.R.Garcell : “Propiedades superficialesy reológicas de suspensiones minerales lateríticas”,Informe al evento Metalurgia 98, Ciudad de la Habana,1998.2-E.D.Schukin y colaboradores:”Química Coloidal”,editorial Mir,1988.3-Garcell L.R: “Relación entre las características desedimentación y granulométricas de las pulpas crudasde Moa y la presencia de determinadas fasesmineralógicas” Revista Tecnología Química, Vol. 15, No 1, 1995.4-Garcell L.R : “ Caracterización reológica de pulpasde limonita de Moa”, Revista Tecnología Química,Vol. 3, No2,19625-Garcell. L. R. Y Col: “ Interfacial and RheologicalCharacteristics of Maghemite Aqueous Suspensions ”,J. Colloid Interface Sci., 205, 470-475,1998.6-Rodríguez ,González. O y Sánchez, Cutiño. A:“Estudio de la Sedimentación de las pulpas lateríticas yde los factores que la afectan”. Trabajo de Diplomadesarrollado en la Universidad de Oriente. 2000.

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n

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M

MSc. Dania del Toro Alvarez, Ing. Antoni Pons Hernández, Dr. René Viera Bertrán.

Keyw nte.

Introducción.l licor proveniente de la planta de lixiviaci

considerable de ácido sulfúrico porlímites específicos (pH= 2,4 – 2,6) para

de lo establecido, provoca problemasn otras etapas del proceso. Este trabajo

ación sólo a la primera

tales

25 mesh, elementoues el tiempo de

- La incertidumbre provocada por el desconocimientode la distribución de tamaños correspondiente a cadaturno de trabajo, condujo a la necesidad de identificar

es; seleccionando paradistribuciones que presentaban valores

extremos en la fracción correspondiente a los tamañosinferiores a 325 mesh, procediendo del mismo modo

es permite corregir laa preliminar y llevarlaa la concentración que según el modelo correspondeal valor real observado en la planta. En este sentido se

concentraciones predichas debidas al cambio en laPara todos los casos, lasel modelo se encuentran

dentro de los límites de confianza; por lo que elmodelo refleja el comportamiento observado en la

transcurre en los reactores de neutralización, sin

entaleseridos

ación del sistema, tales como:

maños de la masa de sólidoalimentada y la dependencia entre el tiempo dereacción completa de las partículas y la concentración

- Se ha comprobado la alta sensibilidad de losresultados con relación a la distribución de tamañosdel sólido alimentado.

ODELO MATEMÁTICO SIMPLIFICADO DE UNA SECUENCIA DE REACTORES DENEUTRALIZACION

oFacultad de Ingeniería Química Universidad de Oriente

Dirección: Universidad de Oriente Avenida las Américas s/n. Stgo. de Cuba, CP: 90900

ords: Neutralización, react residencia, paso controlaores en serie, distribución de tiempos de

s de dispersión posiblón contiene

los límiteello lasE

un por cientoencima de losllevar a cabo el proceso de precipitación de sulfuros.Para alcanzar estos requerimientos, se utiliza una batería de 4 reactores continuos con agitaciónconectados en serie, donde este licor ácido se neutralizacon una pulpa de coral que contiene sólidos insolublesde los cuales el 90 % aproximadamente es CaCO3. Elfuncionamiento del sistema depende de la relación de

que en el caso anterior.- Los valores del tiempo de reacción completa de las

partículas se determinaron, considerando dosmecanismos de los teóricamente posibles: reacciónquímica y difusión externa; siendo este último el quemayor probabilidad tiene de controlar la reacción.

- El factor de corrección es uno de los elementos claves

ácido y de coral alimentado; si se alimenta menos delequerido, no se alcanza el pH necesario; si se alimenta del modelo simplificado puconcentración estimada en formr por encima posteriores e presenta el desarrollo de un modelo matemático denaturaleza fenomenológica y de estructura simplificadaque permite describir el comportamiento del sistemadescrito anteriormente.

Materiales y métodos.El procedimiento en este caso consistió en:

identificó un modelo que permite estimar el valor delfactor para cualquier situación, siempre que los datosde operación sean conocidos.

- El modelo se validó con 29 corridas que no se habían procesado anteriormente; para ello se utilizó comointervalo de confianza, los cambios observados en las

- Desarrollar un Modelo Matemático simplificado parauna secuencia de 4 reactores conectados en serie con

distribución de tamaños. predicciones hechas por

alimentado fresco y recirculetapa.

- Identificar la distribución de tamaños de las partículasdel coral alimentado a la batería.

- Determinar la dependencia del tiempo de reaccióncompleta de los distintos tamaños de partículas deCoral con la concentración de ácido.

- Desarrollar los modelos de los procesos elemen

realidad.

Conclusiones.- Es posible utilizar un modelo simplificado para

describir el comportamiento del proceso que

para la estimación de parámetros esenciales alsistema.

- Validación de los resultados.

violar el intervalo de confianza identificado hasta elmomento.

- Modelos para identificar el comportamiento de

Discusión de los resultados.- La distribución de tamaños reportada por la planta

resulta limitada por dejar un porcentaje bastante

parámetros esenciales y para procesos elemque estarán presentes en modelos globales requ para la caracteriz

distribución de taalto(59 al 80 %) por debajo de 3que provoca gran incertidumbre preacción completa disminuye en igual sentido que eltamaño de las partículas; por lo que se procedió aidentificar una ecuación que permitiera describir demanera más detallada, las fracciones de partículas pordebajo de 325 mesh.

de ácido en la fase líquida, han sido identificados.- Se han estimado los valores que corresponden a los

parámetros de los modelos de los procesoselementales que actúan en el sistema.

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Bibliografía- Mason D.R. y col. “Continuous flow stirred tank

reactor systems” Ind.Eng.Chem. Vol 42, No. 5, 1950- Rodríguez, G.J. y Rodríguez, V. Y. "Estimación de

parámetros en sistemas reaccionantes F-S no

catalíticos de la Fábrica Comandante Pedro SottoAlba". Trabajo de diploma, UO, 2003- Viera R. y S.Soler, "Diseño y Aná

químicos", ENPES, 1992lisis de reactores

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ESTIMACION DE LAS TENDENCIAS INCRUSTANTES O CORROSIVAS DEL AGUA

STALLATION OF LAS TUNAS PROVINCEto Ferro, Pedro C. Uribazo DíazCentro Nacional de Electromagnetimo Aplicado. Universidad de Oriente

E mail: [email protected]

UTILIZADA EN UNA INSTALACIÓN TURÍSTICA DE LA PROVINCIA LAS TUNAS

ESTIMATE OF THE TENDENCIES INCRUSTANTES OR CORROSIVE OF WATER

USED IN A TOURIST IN Daria Ti

ResumenEn el tr sincrustante ua utilizada en una instalación turísticas de la provincia Las tunas,donde se presentaban problemas de corrosión en los calemtadores eléctricos. Los indices calculadosy la composición quimica del agua corroboraron que el agua que se utiliza en dicha instalación tienecaracteristicas corrosivas, y se dan las recomendaciones necesarias para que los nuevoscalentadores eléctricos que se instalen tengan un mayor tiempo de vida útil.

Palabras clave: corrosión, índice Langelier, índice Ryznar, incrustante, dureza

AbstracIn the work is presented the employment of the indexes of Langelier and Ryznar to estimate thetendencies scale or corrosive of the water used in a tourist installation of the Las Tunas province,where problems of corrosion were presented in the electric heaters. The calculated indexes andwater chemical composition corroborated that the water that is used in this installation hascharacteristic corrosive, and the necessary recommendations are given so that the new electricheaters that settle have a bigger time of useful life.Words key: corrosion, index Langelier, index Ryznar, incrustante, hardness

IntroducciónCon el objetivo de determinar las posibles causas de la corrosión en los calentadores eléctricos deuna instalación turística de la provincia Las Tunas se determinan la composición química y losvalores de los índices de Langeleir y Ryznar en las aguas utilizadas en dicha instalación. Estosindices nos dan una medida de la tendencia del carbonato de calcio (CaCO3) para disolverse odepositarse en una instalacion hidráulica.Si el índice de saturación de Langelier es positivo indica que el agua esta sobresaturada con respectoal CaCO3, si es cero entonces se dice que el agua está estable y si es negativo indica tendencia adisolver CaCO3 y posible tendencia corrosiva.

El índice de Ryznar rinde valores por debajo de 6.0 si indica una tendencia incrustante y latendencia para disolver CaCO3 lo indica con valores por arriba de 6.0

Métodos experimentalesSe recogieron 9 muestras de agua: M1 salida del pozo, M2 salida Planta Desalinizadora, M3entrada cisterna, M4 interior cisterna, M5 salida de la cisterna, M6 baño comedor obrero, M7entrada calentador solar Bloque # 31, M8 Salida calentador solar Bloque # 31, M9 salida calentadoreléctrico Bloque # 31.

abajo se presenta el empleo de los índices de Langelier y Ryznar para estimar las tendencias o corrosivas del ag

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A cada una de estas m

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uestras de agua se les determinó la dureza total, cálcica y m gnésica, cloruros,sulfatos, pH, conductividad, sólidos totales disueltos (STD) así como los índices de Langelier yRyznar.La dureza total, cálcica y los cloruros se determinaron por métodos volumétricos; los STD y

sulfatos por gravimetría. El pH se midió con un pHmetro marca PACITRONIC y la conductividadcon un conductimetro marca RETOMED. Para el calculo de los índices de Langelier y Ryznar seutilizó el sofware Wt Control.

Resultados y Discusión La tabla No. 1 muestra los resultados de los análisis químicos realizados a las muestras de agua , asicomo los índices de Langelier y Ryznar calculados a 27°C para las muestras # 1-7 y a 70las muestras # 8 y 9.El agua que entra a la planta desalinizadora (M1) tiene la características típicas de un agua de pozocercano al mar, la elevada dureza total de la misma, así como los valores positivos de los índicesde Langelier y Ryznar indican que tiene tendencia incrustante. Cuando el agua sale de la planta

desalinizadora (M2) adquiere característica corrosiva la cual se mantiene hasta la salida delcalentador eléctrico del Bloque 31 (M9) esta tendencia corrosiva la indican los valores negativosde los índices calculados, así como por los valores de la dureza cálcica (< 60 mg/L), de laconductividad ( > 500 µS/cm) y cloruros (>150 mg/L). En la literatura consultada /1/ se plan quelas aguas que tienen estas características tienden a ser mas corrosivas.Al suavizarse casi completamente el agua, en la Planta Desalinizadora, lo cual adem justifica en una planta de abastecimiento público de agua, se ocasiona un incremento en lacorrosividad del agua suministrada a la Villa. Esto unido al hecho de que la villa turística tiene lacaracterísticas de ser una instalación turística de playa en la cual el nivel de ocupación de lashabitaciones nunca llega al 100% y que además hay temporadas de alto y bajo arribo de turistashace que se creen las condiciones propicias para que las líneas de agua de un determinado bloque

de habitaciones quede con el agua estancada durante meses y esto produce serios problemas de picadura en el cobre, como por ejemplo en los tubos de cobre de las resistencias eléctricas de loscalentadores, en estas condiciones al parecer, el oxigeno necesario para mantener viable una películade protectora de óxido de cobre se consume, lo que provoca que el cobre quede sujeto a corrosión por picadura.Otro factor que aumenta la rapidez de corrosión del cobre es la temperatura por arriba de los 60°Cy las muestras 8 y 9 superaban ampliamente dicho valor.Para que los calentadores eléctricos que se instalen tengan un tiempo de vida útil matenerse en cuenta lo siguiente: establecer un periodo máximo de 2 meses como límite para permitirque un bloque de habitaciones permanezca desocupado sin que se enjuague la tubería donde seencuentra instalado el calentador eléctrico, incluyendo sobre todo al propio calentador Estos

enjuagues remueven las basuras y membranas por debajo de las cuales se pueden originar picadurasdurante condiciones de estancamiento.Disminuir la dosificación del anti-incrustante en la Planta Desalinizadora para obtener una durezacálcica de 60 a 80 mg/L ya que con estos valores se inhibe tanto la corrosión, como la incrustaciónAnalizar posibilidad de instalación de línea de desvío (by-pas) del calentador eléctrico para serusada cuando la temperatura de salida del calentador solar, o sea, entrada al calentador sobre paselos 55° C.

a

°C para

tea

ás no se

yor deben

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ConclusionesLa composición u or e e Langelier y Ryznar corroboraronlas característic e ua liz e a ción turística. Permitiendo ademásrealizar las recomendaciones necesarias para que los nuevos calentadores eléctricos que se instalen

tengan un mayo

Bibliografía1. Russell W Lane. Control de incrustaciones y corrosión en instalaciones hidráulicas de

edifi r 992. Standard methods for the examination of water and waste water Published by APHA.

20th Edition. 1998

quas

ím co

icarro

desiv

l agas d

a yl ag

los val uti

es dada

losn l

índic ins

es dtala

r tiempo de vida útil.

cios. Ed. McG aw-Hill, 1 5.

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Vol. XVIII, N 1, 2006 o 66

ra 1. Loc ción a g

s muestras de a ua Villa Covarrubias.

CalentadorSolar

CE

mba

Figu aliza de l

Cisterna

PlantaalinizadoraDes

Bomba

Pozo

321

Bo

4 5

Baño de ComedorObrero

6

7

Bloque # 31

8

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Tabla.1 Resu s altados de lo nálisis de agua realizados

Parametros M1 M2 M3 M4 M5 M6 MDureza total* (mg/L) 6153.60 16.41 16.41 24.61 24.61 28.71 24D * 2871.68 4.1ureza calcica (mg/L) 0 4.10 10.25 10.25 8.20 10D si 3281.92ureza magne ca* (mg/L) 12.31 12.31 14.36 14.36 20.51 14A o(m

lcalinidad feng/L)

lftaleina* 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.

Alcalinidad tota 111000l* (mg/L) 111.00 111.00 166.50 166.50 166.50 166 pH (27°C) 7.3 6.4 6.4 7.5 6.6 6.7 7C ((µ

78100onductividadS/cm)

27°C) 1108 1126 1172 1167 1158 11

S les(m 52327ólidos totag/L) disueltos 742.36 754.40 785.24 781.89 775.86 779C ) 16017.60 276.97 283.64 290.32 293.65 293.65 293loruros (mg/LSulfatos (mg/L) 2060.34 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2Indice de Langelier 2.91 -2. .7 -1. .9 -76 -2 6 -1..087 987 -1 84 1.

1.47 11. .9 10. . 9.9669575 109.67521192Indice de Ryznar* Ex CaCO

3 presado como

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INFLUENCIA DE FACTORES EN LAS ETAPAS DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DECARBÓN ACTIVADO

Dolores Salas Tort 1 , Norma Marzal Blanco1 , Melvis Betancourt P 2 1érez , Benigno Labrada Vazquez .mentos Químicos y Biológicos, Universidad de Oriente.

Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Universidad de Oriente.ricas s/n, Santiago de Cuba, Cuba.

factores que influyen en la obtención de carbónl método químico – físico, con la utilización del campo

m e lixiviación. Para ello, mediante un diseño de experimentos, se estudióde hidróxido de sodio y tiempo de exposición de la

tratamiento químico del carbón vegetal. Los resultados

estra los resultados más

exposición. El ca dicion etido al proceso detratam e temp ra para obt diferentes carbones activos,que c una m ra del carbó tivado que s tiene en lafábrica fueron terizados, inándose el contenido devolátiles, cenizas, carbono fijo, y porcentaje de decoloración frente másc

o, lixiviación, tratamiento térmico.

cciónnocido

pal para la obtención del carbón activado.s:

- Activación química con ácido fosfórico o cloruro de cinc.E

medio ambiente, sino que se usa en diferentes industrias, tal es elicia. Se emplea por ejemplo: en la

rdiente; en la recuperación

resi

un de superficie activa y buenas propiedades

rollo, lo que hace

relacionando su producción con fenómenos que han adquirido gran auge a nivel internacional en los

1 Dpto. Funda2

Centro Avenida de la Amé

ResumenEn este trabajo se realiza un estudio de algunosactivado de cascarón de coco por e

agnético en la etapa dcomo las variables concentración de la soluciónmisma al campo magnético influyen en elexperimentales fueron procesados estadísticamente y se obtuvo un modelo matemático que permitedescribir las mejores condiciones en la que el sistema extrae mayor cantidad de alquitrán del carbón

vegetal en el rango establecido para cada una de las variables, de lo cual se concluye que las dosvariables resultaron significativas, no así su interacción, y que mufavorables a menor concentración de la s r olución de hid óxido de sodio y mayor tiempo de

rbón lixiviado con las mejores coniento térmico con diferentes valores d

es de operación, fue someratuu t

ener n conjuntamente con la materia prima y

de Bara físicoes a e bo

coa por el método carac determ a una solución de yodo y ade

omparados entre sí.Key Word: Carbón Activado, carbon vegetal, campo magnétic

IntroduEl carbón primario producto de la carbonización de materiales lignocelulósicos, más cocomo pirólisis, es la materia prima princiLa activación del carbón se realiza por diferentes método

- Activación física con vapor de agua fundamentalmente.1

ste producto ha encontrado una amplia gama de aplicación a nivel mundial. No solo ayuda acontrarrestar la contaminación delcaso de la industria química y farmacéutica, así como la alimentdecoloración de aceites, grasas comestibles, cervezas, vinos, azúcar, agua

de materiales preciosos (oro), en la adsorción de sustancias radioactivas, en el tratamiento deduales, en la biotecnología y en otros procesos.2

Uno de los mejores carbones activos que se obtienen es el de cascarón de coco ya que cuenta con buen desarrollo en su estructura porosa, una gran área

mecánicas.El campo de aplicación de este sólido es amplio y se encuentra en constante desar necesaria la producción de un material adsorbente de mayor calidad, lo que sería posible

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últimos años, tal es el caso del empleo del campo electromagnético, que ha logrado en algunos procesos industriales, el aumento de su eficiencia.3

El elevado costo actual del carbón activo y las condiciones económicas del país, hacen que laadquisición de este producto en el mercado internacional se torne difícil y que cualquier vía que

tenga como objetivo la obtención de carbón activo a partir de materias primas nacionales a través deu

mico ,desarrollado e Oriente ytiene como objetivos:

Estudiar mediante un diseño de experimentos la influencia de la variables, concentración de lasolución de hidróxido de sodio y el tiempo de exposición al campo magnético en el tratamientoquímico del carbón vegetal.

Obtener carbón activado con las mejores condiciones de la etapa de lixiviación, para diferentesvalores de temperatura en la etapa de tratamiento térmico.

Caracterizar la materia prima y los diferentes carbones activados. Comparación entre ellos y con elque se obtiene en la fábrica de Baracoa.

Métodos experimentalesEl trabajo experimental se efectuó teniendo en cuenta el conocimiento histórico del sistema, loscriterios encontrados en la literatura especializada y la instalación en el laboratorio.5 , 6, 7

Caracterización de la materia prima

n proceso poco costoso, constituya un tema de gran interés. Es por esto que el estudio de vías yalternativas que posibiliten la producción de carbón activo a partir de métodos no tradicionales esde marcado interés para el desarrollo de la economía cubana.Este trabajo lo desarrollaremos con la aplicación del método de Activación físico – quí 4

por investigadores de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad d

En este trabajo la materia prima utilizada es el carbón primario proveniente de las cáscaras de coco,

n de Baracoa.

.

procesado en la regió Al realizar la determinación de volátiles, ceniza y carbono fijo se obtuvieron los resultados que se

muestran en la tabla 1.Tabla 1. Resultados de la caracterización de la materia prima.Materia m ce m cf

prima. (g) (g)

1 0Carbón. de

coco

m s (g) m n v (g) %vol. %carb. %cen

,8932 0,0302 0,863 10,68 86,3 3,02

Metodología tipo para la obtención de carbón activado por el método químico-físicoCarbón Vegetal---- Molienda---- Tamizado---Lixiviación---Filtración y Lavado----Tratamientotérmico---Lavado ácido---Neutralización—Secado.Condiciones para el diseño de experimentos.Etapa de lixiviación.Históricamente al estudiar este sistema se ha trabajado con distintas variables que influyenconsiderablemente en la lixiviación, operación de gran importancia en la activación del carbónvegetal. Al realizar un análisis de investigaciones anteriores se comprobó que muchas de estasvariables tienen rangos definidos que caracterizan su mayor efectividad en el proceso y por tanto podemos fijarlas.

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Nos apoyamos en campo magnéticoinfluye favorablemente en el tratamiento químico del carbón vegetal, siendo los valores de la masade alquitrán extraído mayores en los casos en que este se utiliza.

Variables independientes:

-Parámetros fijos:♦ Tamaño de partícula: Tp < 0.25 mm.♦ Temperatura de trabajo: 93 ºC < T < 98 ºC.♦ Intensidad del campo magnético: I = 1375 Gauss.

Relación líquido-sólido: (L/S) = 10/1(mL/g).in.

OH.donde: k = 2 ; resultan 4 experimentos

cuatro del nivel central finalmente se obtienen 8 experimentos con dos réplicas

Nivel inferior Nivel central Nivel superior

1.0 1.2X2: Tiempo de exposi

magnético. (seg.) 0.34 0.94 1.6

Variable respuesta ( Variable dependiente):Masa de alquitrán extraída por gramo de carbón primario (M)

M = (Ca * Vd) / mc ......................... (1)donde:M: Masa de alquitrán extraída por gramo de carbón primario (g de alquitrán / g de carbón).Ca: Concentración de alquitrán (g / L).Vd: Volumen de la solución de hidróxido de sodio (L).mc: masa de carbón primario según la relación líquido - sólido (g).

La metodología que se empleará en la realización de los experimentos se describe a continuación:1. Molienda del carbón vegetal.2. Tamizado de la muestra hasta tamaños menores de 0.25mm.3. Pesar la muestra de carbón a tratar según la relación líquido – sólido.

4. Preparar 50 mL de solución de hidróxido de sodio (NaOH) previamente magnetizada de

jada. (96°C).6. Añadir la masa de carbón previamente pesada y esperar el tiempo de duración7. Retirar las muestras de la plancha, enfriar y filtrarlas para posteriores análisis.8. Secar el sólido y luego lavarlo hasta que este alcance pH neutro. Después de esta operación el

carbón está listo para activar.

trabajos anteriores 8 , 9 donde se demostró que la acción del

♦♦ Tiempo de lixiviación. t =25m

-Parámetros variables:♦ Tiempo de exposición al campo magnético.♦ Concentración de la solución de NaLos experimentos se realizaron según un diseño factorial 2k

y adicionando los

cada uno.10

A continuación se presentan los niveles de las variables independientes:

Variables independientes(-1) (0) (+1)

X1:Concentración de la solución deNaOH. (mol /L) 0.8

ción al campo

concentración según el experimento en cuestión.5. Colocar en la plancha el beaker con la solución preparada según el experimento en cuestión,

hasta que esta alcance la temperatura fi

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Siguiendo el diseño de experimentos planteado y la metodología experimental se midió laabsorbancia de los licores después de la lixiviación para cada muestra, ya que para determinar laefectividad de este proceso, que tiene dentro de sus objetivos despojar el carbón de sustanciasindeseables que obstruyen sus poros, fundamentalmente alquitrán, es necesario tener en cuenta la

intensidad del color de los lico la medición de absorbancia.Con los valores de absorbancia, se determinaron mediante curvas patrones de absorbancia vsoncentración de alquitrán, los valores de la concentración de alquitrán de cada muestra en (g/L).on la concentración de cada muestra, mediante la ecuación (1) (pág. 5) se efectúa el cálculo de la

masa de alquitrán extraído por gramo de carbón primario. Los valores aparecen en la tabla 2.Tabla 2. Valores de masa de alquitrán extraída en cada experimento.

res que es específico y constante durantecC

Exp.

Masa

extraída

x103 (g/gde carbón)

Masa

extraída

x103

Replica 1

Masa

extraída

x103

Replica 21 3,12266 2,98285 3,12266

2 2,32463 2,47948 2,324633 3,41187 3,56128 3,561284 2,80335 2,47948 2,803355 2,93009 2,93009 2,847546 3,01263 2,84754 2,930097 2,84754 2,93009 3,012638 2,76499 2,84754 3,01263

Análisis Estadístico.Con los valores de la masa de alquitrán extraída en el proceso de lixiviación para cada experimento

con sus correspondientes condiciones, se efectúa un análisis estadístico con el objetivo de obtener unmodelo que describa matemáticamente el comportamiento del sistema.Se utilizará el paquete de programas profesionales Statgraphics Plus 2.1 que permite además deobtener un modelo, realizar las pruebas de calidad del ajuste de significación de los diferentes parámetros para determinar si estos son significativos, y también se comprobará el ajuste del modelo para saber si este es adecuado.Obtención del carbón activado con las mejores condiciones del proceso de lixiviación.Etapa de tratamiento térmico.Con las mejores condiciones del proceso de lixiviación, pasamos a la segunda etapa del proceso deactivación que es el tratamiento térmico del carbón lixiviado. En esta etapa del proceso pretendemosrealizar un análisis de cómo varían las características del carbón activado al usar diferentes valores

de temperatura al activarlo en la mufla (550, 750, 900 º C) durante un tiempo de 90 min.Caracterización de los productos obtenidos por el método químico-físico y por el método físicoutilizado en la fabrica de Baracoa. Se realiza un análisis de las características del carbón activado, tales como: % de volátiles, % deceniza, , % de carbono fijo y el porcentaje de decoloración de una solución de yodo frente al carbónactivado, esto nos permitirá tener una base para emitir comparaciones entre los diferentes tipos decarbón activado, los obtenidos por el método químico – físico y el que se obtiene en la fábrica decarbón activado del municipio de Baracoa mediante el método físico. Aparece en la tabla 3.

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Tabla 3. Resultado de la caracterización de los productos.m n v m ce m cf Abs.

(g) (g) (g) final550 ºC 1 0,9138 0,0228 0,881 9,62 88,1 2,28 0,64

750 ºC 1 1 0,0267 0,9733 - 97,33 2,67 0,11900 ºC 1 1 0,0282 0,9718 - 97,18 2,82 0,07Baracoa 1 1 0,0308 0,9692 - 96,92 3,08 0,1

% carb. % cen.

Prod.

ms (g) % vol.

Resultados y discusión.1- Parte estadística. Análisis del modelo matemático.El modelo matemático obtenido es :Y = 0.00291212 – 0.000378973∗X1 + 0.000188642 ∗X2 R 2= 93.0342 %

Este modelo refleja como mejores condiciones de la etapa de lixiviación, que se extrae mayor masae alquitrán a menor concentración de la solución de hidróxido de sodio y mayor tiempo de

de la solución de hidróxido de po de exposición al campo magnético.

ación de la solución de hidróxido de sodio y tiempo de exposición alo no resultó significativa.

dexposición frente al campo magnético.Las variables significativas que brinda el modelo aparecen sobrepasando la línea de puntos deldiagrama de pareto, gráfico # 1, estas son las variables: concentraciónsodio y tiem

Gráfico 1. Significación de las variables

La interacción entre la concentr

Diagrama de pareto

A:conc

B:Texp

AB

Efectos

0 3 6 9 12 15

campo magnétic

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En el gráfico # 2 se observa que la extracción de alquitrán se ve favorecida cuando aumenta eltiempo de exposición desde el nivel inferior al superior de los valores de esta variable, mientras que

de hidróxido de sodio produce una extracción de alquitrán mayor

n frente al campo, la tendencia fue a aumentar la extracción de

como en el caso que nos ocupa, al1.6seg.), la extracción se favorece

la concentración de la solucióncuando esta se encuentra en su nivel inferior.

Gráfico 2. Influencia de las variables

En trabajos anteriores se realizó el estudio de laagnético en un rango pequeño (0.078 – 0.43 seg.)

9 variable tiempo de exposició

Gráfica de los principales efectos

M a s a

29

31

33(X 0,0001)

conc-1,0 1,0

Texp-1,0 1,0

25

27

malquitrán con el mayor tiempo de exposición, resulta interesante

abajaren un rango mucho más amplio de esta variable (0.34 – tr también con el aumento del tiempo de exposición, lo que corrobora que al aumentar el tiempo deexposición se logra una mayor extracción de alquitrán.Al realizar el análisis de los experimentos se constato que en el caso donde se uso la solución dehidróxido de sodio de menor concentración, se extrae mayor cantidad de alquitrán del carbónvegetal, esto se debe a que la solución de menor concentración tiene una mayor disociación en ionesdel NaOH, que al reaccionar con el alquitrán que tiene en su composición fenoles, forma el fenóxidode sodio, este se extrae con mayor facilidad en la solución menos concentrada , por encontrarse máshidratado que en el caso de la extracción con la solución más concentrada.En el gráfico # 3 de valores observados vs predicho se aprecia que algunos puntos se sitúan sobre lalínea recta y los otros cerca de esta, por lo que, las predicciones son buenas.

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Gráfico 3. Ajuste del modelo.

2- Caracterización de la materia prima, de

Gráfica de valores observados vs predicción

los productos obtenidos con las mejorescondiciones en la etapa de lixiviación a diferentes valores de temperatura y del carbónactivado obtenido en la fábrica de Baracoa. (ver tabla # 1 y # 3). Volátiles:El porcentaje de volátiles está relacionado con la pérdida de masa, fundamentalmente loshidrocarburos, resultó ser el de la materia prima 10.68 %, que comparado con trabajos anteriores 8 , 9 que fué de 8.73 y 11 %, resulta un valor cercano a estos valores.Con relación a los productos se observa que el carbón activado obtenido 550 ºC es el único que

presenta volátiles, esto se debe a que por encima de 750 ºC se eliminan los volátiles en el proceso

de activación, según técnica para la determinación de los mismos, por lo que no es convenienteactivar el carbón por debajo de esta temperatura, pues los hidrocarburos presentes en este entorpecenlas propiedades adsorbentes del mismo.Cenizas:El porcentaje de cenizas en la materia prima es de 3.02 % , mientras que en el trabajo anterior 9 fuede 1.94 %, es decir, hay un mayor contenido de compuestos incombustibles y minerales naturales.Los productos obtenidos para diferentes valores de temperatura tienen menor porcentaje de cenizaque la materia prima, notándose un aumento de este a medida que la temperatura es mayor en eltratamiento térmico, pues va disminuyendo la masa de carbón, sin embargo este es similar en lamateria prima y en el carbón activado obtenido en Baracoa.En 11 se reporta que el contenido de cenizas de carbones activos oscila entre 1 y 18 % dependiendo

del material de partida y el procedimiento de producción, los valores obtenidos están dentro delrango y son porcentajes bajos.

Carbono fijo:El porcentaje de carbono fijo en el carbón activado es superior al carbón vegetal de partida, lo quecorrobora que el proceso de activación favorece este incremento y supone un aumento de lacapacidad de adsorción al ser un carbón con menos impurezas. Es importante señalar que el carbónactivado a la temperatura de 550 ºC tiene un menor porcentaje de carbono fijo por presentarcompuestos volátiles, mientras que los activados a 750 y 900 ºC presentan altos valores de

predicción23 26 29 32 35 38

(X 0,0001)

o b s e r v a d o s

32

35

(X 0,0001)38

26

29

23

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porce tura,nos obstante present todo físico.Porcentaje de decoloración:

ntaje de carbono fijo, aunque este disminuye ligeramente con el aumento de la temperaa mayores valores que el que se obtiene en Baracoa por el mé

12

El o,

compara resentaun bajo porcentaje d contiene productosvolátiles en su estructura y esto provoca que tenga los poros obstruidos por sustancias indeseables,

además menor desarrollo poroso. Los otros productos tienen un porcentaje deor de estos el carbón activado a 900 ºl carborcen, nosyor pido.mpar ación

n de po de nético, y con

inución de la concentración de la solución de hidróxido de sodio, conclusión que resultaceso, pues disminuye el costo de producción en la etapa de tratam

idadte:

0018864

2= 9 0ede desc

ste, no hay e

ncensulta signs product s mostraron que el carbón deena calidad como se reporta en la literatura.

ico – físico a 900 ºC ejoresdo físico en la fábrica de Baracoa y el activado a

este último, lo que indica que el método químico –

propierties and aplications”. Elseviers Publishing0.

información científica – técnica. “Activated

3- Kasser B. “Magnetización de sistemas acuosos”. 1978.

porcentaje de decoloración da una medida del grado de adsorción del carbón activad

ndo los carbones activados obtenidos podemos decir que el que se obtuvo a 550 ºC pe decoloración (28,889 %), esto está ligado a que este

presentandodecoloración mucho más elevado, siendo el mayesto se debe a que a temperaturas más elevadas e Comparando estos valores, con el valor del pactivado en la fábrica de Baracoa (88. 889 %)método químico – físico a 900 ºC obtenemos ma750 ºC se obtiene un valor (87.778%) muy parecde activación del carbón es eficiente pues en cosencillo de realizar, tiene un corto tiempo de dur Conclusiones1- En el rango de trabajo estudiado la extracciócuando la solución está expuesta un mayor tiemla dism

C (92.222 %),ón alcanza un elevado desarrollo poroso.taje de decoloración obtenido para el carbóndamos cuenta que activando el carbón por elorcentaje de decoloración , incluso activando aEsto demuestra que el método químico – físicoación con el físico (empleado en Baracoa ) esy las pérdidas son menores.

alquitrán del carbón vegetal se ve favorecidaexposición frente al campo mag

favorable para el pro iento químicodel producto de lixiviación.

2* X

del carbón vegetal y contribuye a aumentar la cal 2- El modelo matemático obtenido es el siguien

Y = 0.00291212 – 0.000378973* X1 + 0.0

El coeficiente de determinación del mismo, R demuestra que estadísticamente es bueno y purango estudiado. No presenta falta de aju

2

2.6 17 % indica un buen porcentaje, lo queribir el comportamiento del sistema en el

dif rencia significativa entre los bloques y seacepta para un nivel de confianza de un 95 %.En este modelo se aprecia que la interacción cotiempo de exposición al campo magnético no re3- La caracterización de la materia prima y locascarón de coco es un producto adsortivo de bu4- Se obtuvo que el carbón activado por el método químcaracterísticas que el que se obtiene por el méto

750 ºC presenta características muy parecidas afísico resulta eficiente. Bibliografía1- Smisek M. “Actived carbon. Manofacture

tración de la solución de hidróxido de sodio –ificativa.os obtenido

resultó tener m

Company. Amsterdam, London, New York. 1992 - Academia de ciencias. Centro multisectorial decarbon and its aplications”.

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4- Salas T rabajo demaestría .2001.5- Colectivo de autores. “Conceptos gene o”. Universidad de Oriente. CNEA.

Ed7- Treybal Robert E. “Operaci1.

del proceso de lixiviación del carbón vegetal bajoiplom bónde lixiviación del proceso. Trabajo de diplom

erime rial Ciencia y Técnica. La Habana.

olvo

adsor 7.

ort Dolores “Obtención del carbón activado por el método químico – físico”. T

rales del magnetism6- Matos Tamayo Roger. “Aspectos fundamentales de la química – física”. Editorial Pueblo y

ucación. 1988. ones con transferencia de masa”. Ediciones revolucionarias. LaHabana. 1978- Cainet Walmer “Estudio del comportamientola influencia del campo magnético”. Trabajo de d9- Tamayo H y Pino A “ Obtención de car influencia del campo magnético en la etapaUniversidad de Oriente. 2002.10-López Reynaldo. “Diseño estadístico de exp1984.

a. Universidad de Oriente. 2000.activado de cascarón de coco estudiando la

a.

ntos”. Edito

11- Frankfort “Carbones activos en forma de pensayo y aplicación”. Ediciones Lugi.12- Laborí J. E y Mesa A. “Estudio del poderTrabajo de diploma. Universidad de Oriente. 198

para el tratamiento de líquido, producción,

bente del carbón activado de bagazo de caña”.

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EVALUACIÓN DE LA PELÍCULA COMPLEJA TRIPLEX PARA ENVASAR UNACTIVADOR DEL SISTEMA LACTOPEROXIDASA

Dulce M. Soler Roger y Raisa Rodríguez SilvaGrupo Desarrollo y Biotecnol céuticas, Centro Nacional de

Sanidad Agropecuaria (CENSA), Apartado 10, San José de las Lajas, La Habana, Cuba. E.mail:

[email protected]

ogía Industrial, Dirección Producciones Biofarma

.

os farmacéuticos, el

Por otra parte, ambas bobinas

spesor de la película compleja. Estos resultados

los errores de pesaje que pueden

cada una de las bobinas.

partir de

Palabras clave: película compleja, sistema lactoperoxidasa, envase

IntroducciónEn la elaboración de product

espesor de las capas Poliéster, Tinta y Aluminio entre

aseguramiento de la calidad debe garantizar que se hanhecho todos los preparativos para la producción, elsuministro y uso de las materias primas y de envase(WHO, 1992). La calidad del envase es esencial para el producto y juega un importante papel en variasfunciones: protegerlo de todas las influencias externas

En todas las bobinas, el espesor de la capa deAluminio, fue superior a 11 µm, por lo que está porencima del valor declarado por el fabricante de 9 µm,aspecto positivo que contribuyó a garantizar lahermeticidad de todos los sobres obtenidos a partir decada bobina. Estos resultados confirman que a

que puedan alterar las propiedades del producto, de lacontaminación biológica, de daños físicos y porta la

información correcta y la identificación del producto(WHO, 2002). Por tal motivo el objetivo del trabajo fue

las diferentes bobinas de papel complejo se obtienensobres que garantizan la protección al producto de

factores de degradación (WHO, 2002).

evaluar la idoneidad de cuatro bobinas del polilaminadoTriplex utilizado para envasar los dos componentes deun activador del sistema Lactoperoxidasa para dosdosis (1 y 2 para 50 L de leche; 1 y 2 para 500 L deleche).

Materiales y MétodosEl ensayo se realizó en un local climatizado

ConclusionesSe evidenció la idoneidad de las bobinas del polilaminado empleado como envase primario de unactivador del sistema lactoperoxidasa.

Bibliografía1. World Health Organization. ”Good manufacturing

practices for pharmaceutical products”. En: WHO(Temperatura: 23°C y Humedad: 50%) donde sedeterminó el peso base y el espesor de la películaíntegra (NC 30-37, 1984) y de cada una de las capasque conformaban las bobinas (Poliéster, Tinta,

Polietileno y Aluminio). Se obtuvieron sobres a partirde las diferentes bobinas de la película complejaTriplex, en la dosificadora (Micropack MCM) a los quese les determinó la hermeticidad (FEUM, 1988).

Expert Committee on Specifications forPharmaceutical Preparations. Thirty-second report.Geneva, Annex 1 (WHO Technical Report Series, No. 823). 1992.

2. World Health Organization. “Guidelines on packaging for pharmaceutical Products”. Annex 9(WHO Technical Report Series, No. 902). 2002.

3. FEUM MGA-0486, Método IV: “Prueba de sellado

Resultados y Discusión No existió homogeneidad en los valores medios del peso base en las bobinas del componente 2 para 50L y500L a lo largo de la bobina, lo que se manifestó en unaelevada desviación estándar de este indicador paraambas muestras.

para polilaminados de origen hidroscópico”. 1988.4. NC 30-37. Plásticos. Determinación de la masa

superficial, anchura y grosor de las películas yláminas. 1984.

coinciden en ser las que tienen mayor variabilidad en ele

permiten identificar ocasionarse en el proceso de dosificación del producto, para minimizarlos, se debe tarar el sobre vacío con unamayor frecuencia, cuando se estén dosificando estasdosis.Esta variación estuvo condicionada por la desviaciónestándar elevada de la capa de polietileno, mientras que

se obtuvo una gran homogeneidad en el gramaje y

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ESCALADO PILOTO DE LA COMPACTACIÓN POR RODILLOS DELPERCARBONATO DE SODIO

Dulce M. Soler RogerGrupo Desarrollo y Biotecnología Industrial, Dirección Producciones Biofarmacéuticas, Centro Nacional de Sanidad

Agropecuaria (CENSA), Apartado 10, San José de las Lajas, La Habana, Cuba. E.mail: [email protected] .

Palabras clave: escalado, Percarbonato de sodio, compactación

IntroducciónUna vez desarrollada una tecnología a nivel delaboratorio, es necesario validarla a una mayor escala(piloto) que demuestre su pertinencia en el

ConclusionesQuedó evidenciado que los parámetros de proceso de lavariante optimizada permitieron obtener lotes de

establecimiento de un proceso productivo estable. El proceso de compactación por rodillos del Percarbonatode sodio, fue estudiado con anterioridad y seestablecieron los parámetros óptimos que garantizan unincremento en su tamaño de partícula.El objetivo del presente trabajo fue comprobar lavalidez del procedimiento desarrollado para la

producción de gránulos compactos, mediante laverificación de la uniformidad de los lotes producidos,en cuanto a las propiedades físico-química

gránulos compactos uniformes en cuanto a sus propiedades físico-químicas y tecnológicas.

BibliografíaA. Iraizoz, O. Bilbao, M.A. Barrios. “Conferencias detecnología Farmacéutica II”. Enpes. C. Habana, p 124.(1990).

E.L. Parrot “Comparative evaluation of a new directcompression excipient, Soludexs y

en una compactadota de rodillos

lométrico y el estudio de disolución. Para

masa compactacasos, sin diferitener en cuent

análisis granulo tri

obtenido en la varianteoptimizada. Los histogramas de frecuencia mostraronun comportamiento normal o gaussiano (Parrot, 1989).En cuanto a la disolución no existieron diferenciassignificativas entre los lotes, se disolvió alrededor de un74% de principio activo a los 10 minutos.

Pharm 15: 561-583 (1989).

TM-15” Drug Dev Ind

tecnológicas de los gránulos de Percarbonato de sodio.

Materiales y MétodosSe prepararon 3 lotes de 3 Kg cada uno y secompactaron

(Alexanderwerck) utilizando los mismos parámetros deo q ar la variante o proces ue los programados para logr

(Fuerza: 45 BAR y Malla 8: 2360 µm). A los lotes seles analizaron los indicadores: altura de la masacompactada, velocidad de flujo, ángulo de reposo,análisis granu

el procesamiento de los datos, se utilizó el sistema SASy se aplicó la prueba t-Student para comparar(significación de p≤ 0.05) los valores medios de losindicadores de calidad.

Resultados y DiscusiónTodos los lotes cumplieron con los requisitos de fluidez

p

establecidos para los olvos (Iraizoz et al , 1990) y novariaron significativamente entre sí. La altura de la

da fue superior a los 2 mm en todos losr entre lotes. Un indicador importante aa en este estudio fue la presencia de

s

partículas superiores a lo 1250 µm.

Se obtuvo una buena reproducibilidad en cuanto almé co, las partículas menores de 250

µm tuvieron un porcentaje inferior al 10% y el porcentaje de partículas superiores a los 1250 µm fuesuperior al 65%, similar al

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ESTUDIO DE LA CORROSIÓN DE LA TORRE DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA DELA REFINERÍA “HERMANOS DÍAZ” DE SANTIAGO DE CUBA

MSc. Elaine Ojeda Armaignac, [email protected] Ing. Romelia Hing Cortón, [email protected]

ResumenEl presente trabajo se realizó en la Refinería “Hermanos Díaz” de la ciudad de Santiago de Cuba,como parte de una investigación conjunta con el departamento de Ingeniería Química de laUniversidad de Oriente.Su objetivo fundamental es realizar un estudio de la corrosión en el circuito del tope de la columnade destilación atmosférica de la Combinada No2, y evaluar los inhibidores Corromin E2 y ChemaddH810F como métodos de protección contra la corrosión, teniendo en cuenta que en la actualidad, para la refinación se mezcla el crudo nacional con los crudos de importación, aumentando losriesgos de la corrosión por el alto contenido de azufre y de sales que posee el crudo cubano.Se utilizó el método gravimétrico para los ensayos de corrosión, y se realizaron corridasexperimentales a es entraciones, lo que

d disminuida. El Chemadd H810F tampoco fueadecu o perocorroCon nhacero pesar corrosión sin inhibidor y con el caen en el rango de estabilidad, y de utilizarse el inhibidor sería cona menor concentración, de 2.5 ppm. Para el Al Brass el Chemadd H810F no resultó un buen

idades de corrosión se mantuvieron en el

orroboró que el inhibidor Chemadd H810F resultó satisfactorio para el

uestro país, por lo que se han tenido que acometer

uivalente, en seis veces durante el período 1991-2000, conllevó alincremento del uso del crudo nacional como una de las soluciones para la sustitución del crudo deimportació n

cala industrial, con los dos inhibidores a diferentes conc permitió calcular la eficiencia de los mismos a las condiciones de trabajo.En los experimentos realizados a escala industrial con los inhibidores Corromin E2 y ChemaddH810F, se estudiaron los materiales acero al carbono y acero 08X13; y se comprobó que elCorromin E2 no fue adecuado para el acero al carbono ni para el acero 08X13, manteniendo susvelocidades de corrosión en el rango de estabilida

ad para el acero al carbono, ya que no llevó su velocidad de corrosión al rango de estabilidad,si tuvo un comportamiento satisfactorio con el acero 08X13 logrando que sus velocidades desión disminuyeran hasta el rango de estabilidad y con eficiencias mayores del 90%.el i ibidor Chemadd H810F también se estudiaron a escala industrial, los materiales: monel,12X18H10M2 y Al Brass, comprobándose que los materiales monel y acero 12X18H10M2 ade alcanzar las menores eficiencias no necesitan inhibidor, ya que sus velocidades de

linhibidor, pues aunque sus eficiencias fueron altas las velocrango de estabilidad disminuida.Los resultados obtenidos permitieron concluir que ninguno de estos inhibidores fue satisfactorio para el acero al carbono en este medio, por lo que resultó el material más inestable de todos losestudiados; también se cacero 08X13, acero 12x18H10M2 y el monel, siendo el material de mejor comportamiento el acero12X18H10M2.Palabras claves: corrosión, inhibidores, petróleo, refinación, destilación atmosférica

IntroducciónLa inestabilidad de los suministros y los elevados precios del petróleo, en el mercado mundial, hanincidido sensiblemente sobre la economía de ndisímiles alternativas.Dado el crecimiento actual de nuestras prospecciones petroleras y la multiplicación de la producción de petróleo eq

n e diferentes ramas de nuestra economía.

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La mezcla dos de importación, durante su

en una alta agresividad como

son: alto contenido d s de la corrosión enunidades ión nacionales or rango que enlos crudos importados.Esto ha traído consigo un incremento del grado de corrosión en nu s refinadoras,llegando en ocasiones a niveles críticos, razón por la cual ha esarrollarseinvestigaciones encaminadas a contrarrestar tan nocivo efectoDentro d tecnológico d el petróleo una ibles a lacorrosión ito del tope de la osf peratura),lugar donde ocurre la condensación de los vapores de hidrocarburos y del HCl y H 2S gaseosos, estos

del crudo y provenientes del azufre y de las sales

formándose el ácidosulfhídrico y una solución de disminución del pH y porconsiguiente un aumento rosióEl mecanismo de la corrosión, para el a o al car r H2S y HCl en la zona de bajatemperatura se explica a continuación:A 120 °C parte de las sales reaccionan con el agua c muestra guientes reaccionesquímicMgCl2 + 2 2HCl + Mg(OH) 2

CaCl2 + 2H 2O →2HCl + Ca(OH)

Al igual que con el H2 d del l es baja e gaseos bargo, en las partesdel circuito del tope donde el agua conde , se form olución acuosa de ácido clorhídrico

corrosivo.El problema está ademá to por e ho de l no se gradu en elagua en la medida en qu . Por el c rario, el bsorbent a y natorna concentrado en las prim gotas de agua condensada. El resultado es un ácido altamenteconcentrado y por tanto altamente peligrosoCuando el acero es atacado por el ácido clo rico, tam formado :Fe + 2HCl → FeCl 2 +

En presencia de H2S, puede observarse otro o• El acero es atacado por el H .

formada una capa prote eSa ca disuelta por el HC

FeS

en proporciones adecuadas del crudo cubano con los crurefinación, ha sido uno de los usos que se le ha dado al crudo nacional, reportando un efectoeconómico de 83 millones de USD, solamente en el año 2000.Sin embargo nuestros petróleos poseen componentes que le confier

e azufre, sales inorgánicas y ácidos orgánicos, causante de destilac atmosféricas y presentes en los crudos en un may

estras industrian comenzado a d

el sistema es el circu

e destilación d columna de destilación atm

de las áreas más senséri emca (zona de baja t

últimos formados durante el calentamientoinorgánicas contenidas en el petróleo crudo, originándose una mezcla heterogénea compuesta poruna fase hidrocarburo y otra acuosa donde se disuelven el HCl y el H

2S,

HCl muy corrosiva, provocando una de la cor n.

cer bono, po

omo se en las sias:

H2O → (1)

2 (2)S, la agresivida HC en la fas a. Sin em

nsa a una s

s compuese se forma

eras

l hect

que el HC disuelve almenteon HCl es a e del agu turalmente se

.rhíd bién es el FeCl2

H 2 (3)

mecanism :2S

• Es• L

ctora de F . pa protectora es l:

+ 2HCl → FeCl 2 + H 2S (4)• Comienza de nuevo la cor ión por HEn la figura 1 se muestra el esquema del nismo d rosión p HCl ona de baja temperatura.

ros 2Smeca e la cor or H2S y en la z

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ACERO AL CARBONO

FeSFeS

1 2 3 4

Ataquepor H2S

Formación de unacapa protectora de

FeS

El FeS es disuelto por HCl

Comienza nuevamentela corrosión por H2S

HClH2S H2S H2S

FeCl2

Figura 1. Corrosión a baja temperatura por H2S y HCl

Basándonos en lo anteriormente planteado, y teniendo en cuenta la corrosión que sufren los equiposdel circuito del tope de la torre de destilación atmosférica de la Refinería “Hermanos Díaz” deSantiago de Cuba, debido a las condiciones actuales de trabajo donde se mezclan los crudosiml

• Determinar a escala industrial la velocidad de corrosión de los materiales de construcción:acero al carbono, acero 08X13, acero 12X18H10M2, monel y Al Brass, para ubicarlos en laescala de resistencia a la corrosión y determinar si son estables o no en este medio.• Determinar la eficiencia de los inhibidores Corromin E2 y Chemadd H810F como métodode protección contra la corrosión, en el circuito del tope de la torre de destilación atmosférica,frente a los materiales de estudio, para determinar la concentración adecuada que lleva a estosmateriales al rango de estabilidad.

Métodos utilizados y condiciones experimentalesLos experimentos fueron realizados directamente en la planta, para lo cual se fabricó un dispositivoTomamuestra que fue colocado en la línea de salida de los condensadores del tope y a la entrada deltambor separador D – 105, la cual contiene una mezcla líquido – vapor que constituye la fracciónmás agresiva de la torre.Para cumplir los objetivos propuestos se utilizó el método gravimétrico, disponiendo de muestras delos diferentes materiales de estudio: acero al carbono, acero 08X13, acero inoxidable 12X18H10M2,monel y Al Brass, de aproximadamente 34 cm2 de superficie, las cuales se sometieron a untratamiento previo de decapado, lavado, medición y pesada, para luego ser colocadas en el lugar de

es lme peso final y la pérdida de peso experimentada.Se realizaron 68 corridas experimentales, en cada una se colocaron 6 muestras y se realizaron dosréplicas. Las corridas se llevaron a cabo, para cada material estudiado y con los dos inhibidores, enlas condiciones siguientes:

• En medio sin inhibidor.• En medio con concentración de inhibidor de 2,5 ppm.• En medio con concentración de inhibidor de 5 ppm.

portados con el crudo cubano en una relación 80/20, se decidió comenzar a realizar un estudio dea corrosión cuyos objetivos fueron los siguientes:

tudio con la ayuda del dispositivo tomamuestra. Luego de la exposición de las muestras en edio agresivo eran desmontadas, desengrasadas, lavadas y secadas, procediéndose a cuantificar el

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• En medio con concentración de inhibidor de 10 ppm.Los inhibidores evaluados fueron el Corromin E2 y el Chemadd H810F, la materia prima era unamezcla de crudo venezolano MESA – 30 y el crudo cubano Puerto Escondido, en una relación80/20. Estas condiciones de trabajo aparecen resumidas en la tabla 1.

Tabla 1. Condiciones de las corridas experimentalesInhibidor Concentración del inhibidor(ppm) MaterialCorromin E2 0 ; 2.5 ; 5 ; 10 Acero al carbono

Acero 08X13

ChemaddH810F

0 ; 2.5 ; 5 ; 10

Acero al carbonoAcero 08X13

Acero 12X18H10M2Monel Al Brass

Análisis y discusión de los resultadosEn la tabla 2 aparecen resumidos los resultados de los experimentos realizados para los diferentes

materiales, con los dos inhibidores bajo las diferentes condiciones de trabajo.Tabla 2. Resultados experimentalesInhibidor Material Ci(ppm) Dp(Kg/m2año) DE(mm/año)

ξ

(%)0 27.1033 3.4480 -

2.5 12.6666 1.6120 53.255 7.6970 0.9570 72.24

Acero alarbono c

10 3.8596 0.4910 85.760 14.9833 1.9330 -

2.5 9.4466 1.1253 41.78

CorromínE2

5 5.0573 0.6433 66.72Acero 08X13

10 1.2680 0.1640 91.52

0 27.1033 3.4480 -2.5 11.2917 1.4366 58.345 8.4993 1.0814 68.64

Acero alcarbono

10 5.1171 0.6511 81.120 14.9833 1.9330 -

2.5 0.6085 0.0789 95.925 0.2929 0.0378 98.04

Acero 08X13

10 0.1640 0.0212 98.900 0.3944 0.04805 -

2.5 0.2607 0.03175 33.855 0.1594 0.01870 60.98

Acero12X18H10M2

10 0.1535 0.01865 61.450 1.0636 0.05864 -

2.5 0.2527 0.02855 51.315 0.1568 0.01775 69.73

Monel

10 0.1392 0.01567 73.270 34.3026 4.1081 -

2.5 3.6005 0.4312 89.505 2.9123 0.3495 91.49

ChemaddH810F

Al Brass

10 2.5819 0.3092 92.47

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En las figuras 2, 3 y 4 se representan las curvas de eficiencia de inhibición para el Corromín E2 yadd H810F frente a los diferentes materiales estudiados.Chem

20

0

0 2,5 5 7,5 10 12,5

Concentración

40

60

80

100

E f i c i e n c i a ( % )

de inhibidor (ppm)

Acero al carbono 08X13

ra 2. Eficiencia de inhibición para el Corromin E2 frente al acero al carbono y el 08X13Figu

20

40

60

E f i c i e n c i a (

% )

100

120


80

0

0 2,5 5 7,5 10 12,5

Concentración de inhibidor (ppm)

F ura 3. Eficiencia de inhibición para el Chemadd H810F frente al acero al carbono y el08X13

ig

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0

20

Monel 12X18H10M2 Al Brass


120

100

40

60

E f i c i e n c i a ( % )

80

0 2,5 5 7,5 10 12,5Concentración de inhibidor(ppm)

ura 4 Eficiencia de inhibición para el Chemadd H810F frente al acero al carbono, acero

08X13, acero 1Fig

2X18H10M2, monel y Al Brassa

ef

• la velocidad de corrosión y a la vez aumenta la

eficiencia de inhibición, debido a que se provoca una mayor saturación de la superficieel inhibidor obteniéndose capas más uniformes, compactas y protectoras.ibidores de adsorción, porque la trayectoria que describen

contra concentración de inhibidor para ambos inhibidoresngmuir.

E2 no es buen inhibidor para el acero al carbono ni para el acerode la torre de destilación atmosférica, pues

eficiencia es superior al 80 y 90 %, respectivamente, cuando la concentración de

n el

Tom ndo como base los resultados obtenidos de los ensayos de corrosión reflejados en la tabla 2 ylas iciencias de los inhibidores estudiados que aparecen en las figuras 2, 3 y 4, se hace el siguienteanálisis:

Según tabla 2 y figuras 2, 3 y 4, en todos los casos se observa que a medida que aumenta laconcentración de inhibidor disminuye

metálica por• Los inhibidores estudiados son inh

las curvas de eficiencia de inhibiciónson muy semejantes a la isoterma de La

• Se evidencia que el Corromin08X13 en las condiciones del circuito del topeaunque suinhibidor es 10 ppm, los valores de velocidad de corrosión no llegan al rango de estabilidad.

Por la figura 2, de las curvas de eficiencia de inhibición, se demuestra que no se ha llegado al gradode saturación de la superficie metálica para ninguno de los dos materiales con este inhibidor.

• El Chemadd H810F demostró ser un buen inhibidor para el acero 08X13, ya que en este casosus eficiencias fueron muy altas y los valores de velocidad de corrosión se encuentran erango de estabilidad. Esto se debe a que el acero 08X13 en estas condiciones forma una capa pasiva de sulfuro de cromo la cual es muy compacta y protectora, aunque de todas formas seevidenció la formación de picaduras en las muestras por la presencia de iones cloruros. Comola picadura es un tipo de corrosión no uniforme las perdidas metálicas son pequeñas, sinembargo las perdidas indirectas que ocasiona son más dañinas y difíciles de controlar.

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• También se observa que a la concentración de inhibidor de 5 ppm el Chemadd H810F hasaturado prácticamente la superficie del 08X13, siendo esta la mejor concentración para este

•

10 ppm su eficiencia es mayor que 80 %, los valores de

ra. Como se vio en el mecanismo explicado en la

erro y sulfuro de hidrogeno, comenzando de nuevo la corrosión por pitiéndose el

• as de eficiencia de inhibición, figuras 3 y 4, se observa que no se logra la

los valores deeficiencia son bajos, los valores de velocidad de corrosión aun sin inhibidor los hacen

comportarse como materiales estables en este medio, debido a que la composición de losmismos los hace resistentes a los agentes agresivos presentes. Para ambos materiales sealcanza la saturación de la superficie metálica.

• Para el Al Brass con el inhibidor Chemadd H810F, aunque se obtienen altas eficiencias, lasvelocidades de corrosión se mantienen en el rango de estabilidad disminuida, según tabla 2. Lacomposición química del Al Brass es 77 % Cu, 21 % Zn, 2 % de Al y 0.04 de As, en lacomposición se observa que tiene un alto % de Cu esto lo hace poco resistente a las solucionesamoniacales, resultando perjudicial para el mismo la inyección de amoníaco que se realiza enel tope de la torre, la cual ha tenido que aumentar para mantener el pH en el rango de trabajodebido a la gran cantidad de sales y azufre que tiene el crudo cubano.

Conclusiones1. Para las condiciones actuales de trabajo y el uso del inhibidor Corromin E2 el acero al carbonoy el acero 08X13 no son los materiales adecuados para la construcción del circuito del tope dela columna de destilación atmosférica, ya que se obtuvieron valores de velocidad de corrosiónen el rango de estabilidad disminuida, a pesar de obtener eficiencias de 85 y 91 %,respectivamente, para 10 ppm.

2. Para las condiciones actuales de trabajo y el uso del inhibidor Chemadd H810F el acero alcarbono no es un material adecuado para la construcción del circuito del tope de la columna dedestilación atmosférica, pues sus valores de velocidad de corrosión se encuentran en el rangode estabilidad disminuida, a pesar de obtener una eficiencia de 81.12 % para 10 ppm deconcentración de inhibidor.

3. El uso del inhibidor Chemadd H810F es adecuado para el acero 08X13 pues manifiesta valoresde velocidad de corrosión que se encuentran en el rango de estabilidad y eficiencias mayoresdel 90 % para todas las concentraciones, aunque hay que tener presente la formación de picaduras en este tipo de acero.

4. El uso del inhibidor Chemadd H810F es satisfactorio para el acero 12X18H10M2 y el monel,ya que se obtuvieron valores de velocidad de corrosión que se encuentran en el rango deestabilidad grado 4, a pesar de que sus eficiencias no fueron mayores de 61 y 73 %respectivamente. Estos materiales pueden trabajarse sin inhibidor debido a que sus velocidadesde corrosión sin el mismo caen en el rango de estabilidad grado 5.

material, esto se puede observar en las figuras 3 y 4.El Chemadd H810F no es un buen inhibidor para el acero al carbono en estas condiciones, ya

que aunque para concentración develocidad de corrosión no llegan al rango de estabilidad, la capa de sulfuro ferroso que seforma en este caso no es compacta y protectointroducción, el sulfuro ferroso una vez formado es disuelto por el ácido clorhídricoformándose cloruro de hiH2S y se va profundizando cada vez más la corrosión en la superficie del metal, reciclo sucesivamente.

En las curvsaturación de la superficie metálica.

• Con el Chemadd H810F para el monel y el acero 12X18H10M2, aunque

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5. sson may disminuidalo, que evidencia que

Para los diferentes m es de inhibidor fueron las

tes:

inhibidor Chemadd H810F, que resultó ser el mejor de los estudiados, los materiales de

as neutralizadoras y

ta

stillation Units”. MaterialsPerforfance. February, 1976.

El Chemadd H810F no resultó un buen inhibidor para el Al Brass, pues aunque sus eficienciaores del 90 % las velocidades de corrosión están en el rango de estabilidad

este material no es adecuado.6. ateriales metálicos, las mejores concentracion

siguien• Acero al carbono: 10 ppm• Al Brass: 10 ppm• 08X13: 5 ppm• Acero 12X18H10M2: 2.5 ppm• Monel: 2.5 ppm

7. Con elmejor comportamiento de trabajo, solos y con el inhibidor, fueron el acero 12X18H10M2 y elmonel.

8. Los inhibidores estudiados son inhibidores orgánicos de adsorción.

Recomendaciones1. Evaluar la posibilidad de automatizar el sistema de neutralización en el tope de la torre dedestilación y así poder realizar un control más confiable del pH.

2. Para las condiciones actuales en la industria, dosificar una concentración de 10 ppm delinhibidor Chemadd H810F, para lograr una mejor protección del acero al carbono, aunque nose logra la estabilidad del material.

3. Analizar la posibilidad de sustituir la inyección de amoníaco por aminrecubrir el tope de la torre de destilación con monel.

4. Evaluar la posibilidad de sustituir las partes del circuito del tope, susceptibles a la corrosión, por el acero 12X18H10M2 y/o monel, tratando de eliminar la unión de materiales que puedan provocar la corrosión por par galvánico.

NomenclaturaCi: Concentración del inhibidor, (ppm).DE: Velocidad de corrosión, (mm / año).Dp: Velocidad de corrosión, (Kg. / m 2año).ξ : Eficiencia de Inhibición, (%).

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PROPUEST AD DE LAMEZCLA DIESEL-FUEL-OIL CON PRODUCTOS DE PIRÓLISIS

MSc.

A DE UNA METODOLOGIA DE ANALISIS DE LA ESTABILID

E. M. Manals, Cutiño Email [email protected] Dr. J. Falcón, Hernández Email [email protected]

ResumenEl presente trabajo contiene los resultados del trabajo investigativo realizado con las mezclas Diesel-Fuel-oil que prepara la Refinería “Hermanos Díaz”, para suministrarlas a diferentes entidades, con elobjetivo de ahorrar el primero de estos combustibles.La tarea investigativa trazó los objetivos de analizar la posible utilización de productos de la pirólisis como aditivos y establecer métodos a través de los cuales pueda predecirse la estabilidad delas mezclas.Se realizó un estudio de la tensión superficial de las soluciones de los líquidos pirolíticos y de lassoluciones de los emulgentes preparados a partir de ellos, así como de la tensión interfacial entre

u estratificación.

evaluar la estabilidad de las mezclas.Palabras c y agentes

tensoactivos.

IntroducciónEl petróleo cada día más se convierte en una materia prima deficitaria y costosa la cual no puede enun futuro cercano ser sustituida por la humanidad para la generación de energía, el transporte y otrosrenglones vitales de las economías de las naciones.Un aspecto de interés primordial en la economía cubana resulta reducir los costos y el ahorro delcombustible utilizado en las instalaciones energéticas. En estos momentos el combustible diesel

estas soluciones y los combustibles (Diesel y Fuel-oil). Se desarrolló un programa de experimentos aescala de laboratorio con mezclas de Diesel (80%) y Fuel-oil (20%) preparadas con un agitador de

hélice y fijando como variables: velocidad de agitación (600 y 1400 rpm), tiempo de agitación (3 y10 min) y lugar de adición del emulgente (en el Fuel-oil o en la mezcla); utilizando emulgente P enuna concentración en la mezcla constante de 1/500. Se determinó la estabilidad de las mezclas preparadas en el laboratorio con los componentes (Diesel y Fuel-oil) empleados en la preparaciónindustrial, aplicando el método acelerado de análisis de estabilidad. Este método se basa en lavariación de una propiedad física (densidad y viscosidad) en la parte superior de la mezcla antes ydespués de ser sometida a un campo de fuerzas para acelerar sLos resultados de la investigación demuestran los efectos de los aditivos de la pirólisis como agentesestabilizadores, con propiedades similares a la de los aditivos comerciales empleados a escalaindustrial y la factibilidad de emplear el método propuesto para

laves: combustible, tensión superficial e interfacial, productos de pirólisis

tiene precios que resultan el doble y hasta el triple en oportunidades del petróleo combustible (fuel-oil) y sin embargo, existe un número considerable de instalaciones que consumen este combustible, proponiéndose dentro de las medidas de ahorro sustituirlo por la mezcla de ambos.

Dichas mezclas comenzaron a ser utilizadas en panaderías, calderas de hospitales y otras entidades.Apareciendo serios problemas de incrustaciones y sedimentación de la mezcla, lo cual trae comoconsecuencias roturas de los equipos, paradas frecuentes por limpieza y pérdida de combustible alno poder ser utilizado. De aquí que se haga necesario darle una solución en el tiempo más corto posible.Tanto para las mezclas como para las emulsiones se requiere de agentes tensoactivos para lograr laestabilidad y la regulación de algunas características para su utilización.

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Actualmente se emplean aditivos extranjeros con este fin, por tales razones se ha considerado la posibilidad de utilizar los productos de la pirólisis, que poseen propiedades tensoactivas, comosustitutos de los mismos, cuyo valor es de 8 a 10 veces inferior.L

pirólisis como aditivos y establecer pueda predecirse la estabilidad delas mezclas.

Métodos experimentales Instalación de laboratorio para formular las mezclas diesel-fuel-oil.Las mezclas fueron formuladas en una proporción 20 % Fuel-oil y 80 % de Diesel (% volumétrico).A escala de laboratorio se prepararon en una instalación compuesta de un agitador de hélice del tipoRW20DZM.n S1, con 4 aspas de diámetro 2.2 cm y velocidad regulable en dos posiciones detrabajo a 50 Hz de 60 a 2000 rpm y a 60 Hz de 72 a 2400 rpm , con una potencia de 87 w. Lamuestra agitada en volumen de 200 ml en todos los ensayos se colocaba en un balón de cristal de500 ml de capacidad y 9.9 cm de diámetro, con una altura de líquido en el mismo de 4.3 cm y una profundidad desde la hélice al fondo del recipiente de 2 cm aproximadamente. Prueba de estabilidad de las mezclas. La estabilidad de la mezcla se desarrolló atendiendo a la teoría de Flori-Huggins, pero al no contar

a tarea investigativa trazó los objetivos de analizar la posible utilización de productos de la

métodos a través de los cuales

con la posibilidad de determinar propiedades microscópicas (solo la tensión superficial puede brindar elementos para ello) se recurrió a la medición de las macroscópicas: viscosidad y densidad.En todos los casos la determinación de la propiedad de referencia se determinó en la capa superiorde la mezcla para la parte líquida y el sedimento en el fondo (solo visual) para el sólido. Esta pruebase basa en determinar estas magnitudes en las condiciones iniciales de preparación de la mezcla y enla parte superior de las muestras luego de ser sometidas a un campo de fuerza que acelera el procesode estratificación.

Resultados y discusión

I. Estudio de las propiedades tensoactivas de los líquidos pirolíticos y su efecto en la interfasecon los combustibles.Para darle cumplimiento a los objetivos planteados primeramente se obtuvieron los líquidos pirolíticos en una instalación por condensación en dos etapas. Se procedió a determinar elcomportamiento superficial e interfacial (interfase con los combustibles) de los mismos con vistas acomprobar la presencia de sustancias tensoactivas que pudieran utilizarse para estabilizar lasmezclas Diesel-Fuel-oil. De esto mostraremos los siguientes gráficos:

Grafico # 1: Tensión superficial vs. Concentración de ácido piroleñoso.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

i ó n s u p e r f i c i a l

( m N / m )

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C o n c e n t ra c i ó n ( % )

T e n s

Aserrín 5,07

Em ulgente de

bagazoAserrín 6,04

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Grafica # 2: Tensión superficial vs. Concentración de emulgentes.

y = -4,3095Ln(x) + 54,201

R2 = 0,885

y = -3,1451Ln(x) + 57,975

R2 = 0,979

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Concentración ( %)

T e n s i ó n s u p e r f i c i a l ( m N / m )

Bagazo

Aserrín

ón de

la tensión superficial e a concentracionesmenore en re ayores u c f ns en losemulgentes. También resulta significativa las diseleccionad s a ntes io i s para elácido piroleñoso, resulta más d ab p a ó f o ción enel caso de los em , o s se e d r ementedebido a la selectividad en la a deEstos resultados fueron comp on i r por la

rma BYCOSIN, el cual se está utilizando actualmente en la refinería de petróleo “Hermanos Díaz”,

Los agentes emulsionantes (emulgentes) no muestran un comportamiento muy diferenciado,respecto a los ácidos piroleñosos (compárense ambos gráficos), en lo que respecta a la reducci

con concentraciones mayores de 1%, pero puede verse qus produc ducciones m , lo c al indi

ferencias que ma un e ecto te

anifiestan los tres emoactivo mayor

ulgenteso difere concentrac nes. A diferenc a del comportamiento ob ervado

ifícil est lecer de endenci tensi n super icial vs c ncentraulgentes ea, aquí

dsorción presenta sus com

un grad ponente

o de hets.

rogenei ad mayo , posibl

arados c los obtenidos para el ad tivo DP 99001, p oducidofide nuestra ciudad, para estabilizar las mezclas Diesel- Fuel-oil.

Gráfico # 3 Tensión superficial vs. Concentración de aditivo DP-99001.

10

30

50

70

90

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

También los resultados indican que con los productos de la pirólisis no pueden alcanzarsemagnitudes de tensión superficial en el agua como las que se obtiene con el patrón (DP – 99001) yque para lograr acercarlo se requieren mayores concentraciones del emulgente.Al realizar el análisis del comportamiento interfacial de estas soluciones con los combustibles deinterés, se obtienen curvas similares a las de las soluciones de los líquidos pirolíticos o de los

ulgentes según fuera el caso.tro factor de interés resulta la condición que el efecto de reducción de la tensión interfacial, tantoácido piroleñoso como del agente emulsionante en solución resulta mayor para la interfase

emEl odel

mecomportamiento se amplio el estudio a otros combustibles en la interfase formada con soluciones a

formada con el Fuel-oil que para el diesel. Esto último constituye un elemento importante a la horade determinar donde agregar agentes tensoactivos de productos de la pirólisis para la estabilidad de

zclas combustibles y también para la formulación de emulsiones. Para corroborar este

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difered ustibles más pesados , como se

G , gasolina, Jet A-1, diesel y fuel oil) vs.

C(Solución de emulgente P).

rentes concentraciones de Emulgente P, obteniéndose de forma similar que las mayoresucciones de la tensión interfacial se experimentan con los comb

muestra en el siguiente gráfico:ráfico 4 Tensión interfacial Combustible (Queroseno

Tensión inter facial (mN/m) "Combus tible - Sol.

Emulgente P"

3

33,00

23,00

25,00

27,00

29,00

21,00

15,00

17,00

19,00

1,00

0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000

C(So l . Emulgente P)

Queroseno Gasolina Jet A-1 Di zclas Diesel- Fuel, utilizando como agentesII. Estudio de la estabilidad de las me

Se ial donde se probaron dos velocidades deuí se seleccionó la

s. El aditivona proporción 1/500, por ser estas las

sup

visc étodo

favestu izado con los aditivos se observa como adicionando el emulgente en el Fuel-

ma haciéndose más estables las mezclas.

estabilizadores productos de la pirólisis.realizaron dos grupos de experimentos, uno inic

agitación (600 y 1400 rpm) y dos tiempos de agitación (3 y 10 minutos). De aqvelocidad que incidió negativamente en la estabilidad de la mezcla y se pasó a comprobar, en unsegundo grupo de experimentos, para los mismos tiempos de agitación, cual sería el lugar oportuno para añadir el aditivo (en el Fuel-oil o en la mezcla) para mejorar estas condicioneempleado fue el de la biomasa de aserrín a un ph=5.07 y u

mejores condiciones obtenidas durante un estudio preliminar efectuado durante el análisiserficial de estos productos.De todo esto resultaron 8 mezclas para cada lote de productos empleados, las cuales secaracterizaron en correspondencia con el método para determinar la estabilidad de la mezcla,comportándose de forma inestable. Se estudiaron dos magnitudes macroscópicas (densidad y

osidad), para ambas se obtuvo el mismo comportamiento lo cual corrobora la validez del mde estudio de estabilidad aplicado.De todo lo anterior podemos arribar a una conclusión importante: para lograr mejorar la estabildadde la mezcla se necesita, durante su preparación, de mayores tiempos y velocidades de agitación que

orecen que se obtengan estructuras más homogéneas, además, como ya se había predicho deldio superficial real

oil la mezcla se torna más estable. Esto se evidencia en la gráfica siguiente donde las columnas demenor altura corresponden a las mezclas con aditivo añadido en el Fuel-oil (por tanto las másestables), de igual forma al pasar del punto 1 al 2, o del 3 al 4, es decir de menores tiempos a

yores tiempos de agitación, las diferencias disminuyen

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12

Diferencias de las

6

8

10densidades

iniciales

Diferencias de las4densidades

2 después de

centrifugar 01 2 3 4

Gráfico 5. Variaciones de las densidades promedios de los lotes.

ateralmente a este estudio se desarrolló una prueba de envejecimiento para estudiar el procesoCol

obtenidos:

Tabla 1 Prueba estática de estabilidad de las mezclas.

Mezcla Julio 2003 5/09 13/11 17/11 01/12 10/12 17/12

natural de estratificación de las mezclas. A continuación se muestran los resultados

ρinicial ρcentrifugación ρsuperior ρsuperior ρsuperior ρsuperior ρsuperior ρsuperior

I 867.70 861.83 856.58 858.26 861.15 861.82 859.24 861.47

II 868.42 866.41 858.09 861.50 863.16 859.69 860.14 862.14

III 871.36 858.02 859.01 861.83 859.06 861.54 858.23 860.64

La densidad inicial se corresponde a la densidad de las mezclas el día en que se prepararon, luego se

les realizó la prueba acelerada de estabilidad y de acuerdo a la densidad centrifugada se puede

apreciar que habrá estratificación de las mezclas. Con el transcurso del tiempo se procedió a lalectura del líquido superior de las probetas (Ρsuperior ) observándose la variación de esta magnitud, lo

cual corrobora la estratificación de dichas mezclas, hasta llegar un momento donde comienza un período de estabilidad de la mezcla ya estratificada, es decir mínimas variaciones de la densidad.

Los resultados obtenidos por esta prueba se corresponden a los predichos por medio de la prueba

acelerada de estudio de la estabilidad, ello nos permite corroborar la efectividad del métodoempleado.

III. Consideraciones sobre la utilización de productos de la pirólisis para estabilizar lasmezclas combustibles.Los productos de la pirólisis fueron empleados en este trabajo con el propósito de aprovechar sus propiedades tensoactivas y dispersantes para lograr la estabilidad de las mezclas combustibles. A

continuación se destacan los resultados más representativos obtenidos en este sentido: Se verifica que los productos de la pirólisis (ácidos piroleñosos) y los agentes emulsionantes

preparados con ellos pueden reducir la tensión superficial del agua entre 48-51 mN/m, teniendo

los emulgentes tensiones superficiales del orden de 35 mN/m. Se verifica la acción de los

agentes emulsionantes tanto sobre la tensión interfacial siendo el efecto más significativo sobreel agua-fuel-oil.

En las pruebas de estabilidad realizadas a los tres lotes de mezclas preparadas en el laboratorio

sin aditivo y con este (emulgente de aserrín a pH=5.07 en concentración 1/500), se comprobó en

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la tot mezclasc

De todo lo analizado has tamos estudiar el efecto delagente emu

ConclusionesDespués de haber realizado t os obtenidos, se muestran aontinuación las conclusiones:

ensiónio. Si

ciónrobad ápida

ciónrmulación de Emulgentes. Trabajo de

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ta aquí podemos decir que, además, necesilsionante en la estructuración de la mezcla.

odo lo propuesto y de analizar los resultadc1. Los productos pirolíticos modifican la t

combustibles que fueron objeto de estudcombustibles más pesados (Fuel-oil).

2. Se definen condiciones adecuadas de prepara3. El método de predicción propuesto queda p

para predecir la estabilidad de las mezclas.

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Vol. XVIII, N o 1, 2006 94

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ESTUDIO DE LA HIDROLISIS DEL BAGAZO CON ACIDO SULFURICOCONCENTRADO PARA LA OBTENCION DE ETANOL Y ANALISIS TECNICO-

G. Agüero C ECONOMICO DE DICHO PROCESO

hapin1 , B. Fouad Sarrouh, J. Jover de la Prida y E.Gonzál 2 ez Suarez1.1Centro de Análisis de Procesos, Fac. Qu Camajuaní Km 5/2, Santa Clara, Cubaímica-Farmacia, UCLV; Carretera a

email: [email protected] , telf: 2811642 Dpto de I UCLV

Palabras claves: hidróli s á

na sola etapa y enun

calculados para una futura planta en el CAIcapacidad de producir 800

cido sulfúrico al 70%, 2 % de sólidos y unamperatura de 50oC durante 1hora de reacción.n el proceso modificado se obtuvo una conversión

máxima de 97.5% de azúcares fermentables a unadilución del ácido al 30%.

-Los índices VAN Y PRD indicaron que la hidrólisisácida concentrada en una sola etapa (variante 1) con unVAN de 8, 310, 659.27 y un PRD de 3 años es másfactible que el proceso modificado (variante 2) con unVAN de 3, 293, 318.69 y un PRD de 7años.

Bibliografía1. Clausen. E; Gaddy. J: “Concentrated Sulfuric

Acid Process for Converting LignocellulosicMaterials to Sugars” .US Patent, No.US188673A. Fayetteville, Ark, 472701. Feb.

ngeniería Química, Fac. Química-Farmacia, si cida, bagazo, etanol

Hl/día.

Resultados y discusiónLas tres variables resultaron ser significativas sobre el porcentaje de conversión teniendo y la ecuación delmodelo matemático del proceso fue la siguiente:%Conv= 82.603 + 0.139667xtemp + 0.71625xtiempo -15.6538xsolid- 0.0110406xtempxtiempo +0.127542xtempxsolid + 0.0658125xtiempoxsolid. El %de conversión es directamente proporcional al tiempo ya la temperatura hasta un límite por la formación de productos de degradación, sin embargo el % de sólidostiene influencia negativa sobre el proceso.

Conclusiones- La máxima conversión obtenida para la hidrólisis enuna etapa fue de 87.65% de azúcares fermentablestilizando á

IntroducciónLa hidrólisis ácida de los materiales lignocelulósicos hasido la tecnología más utilizada mundialmente para laobtención de azúcares fermentables y Cuba puedeutilizar al bagazo de la industria azucarera paradesarrollar dicha tecnología. Este trabajo tuvo comoobjetivo estudiar a escala de laboratorio la hidrólisis del bagazo en una sola etapa y en una etapa modificadautilizando ácido sulfúrico concentrado para la

producción de licores con alto contenido de azucaresfermentables así como el análisis-técnico económico dedicho proceso.

Materiales y métodosEn este trabajo se realiza a escala de laboratorio el proceso de hidrólisis ácida del bagazo utilizando ácidoulfúrico concentrado al 70% en us

una etapa modificada1. El bagazo se molió hastatamaño de 2mm y su humedad se determinó utilizandouna estufa balanza infrarroja del tipo Sartorius. Losazúcares totales se determinaron utilizando el métodofotocolorimétrico fenol–ácido sulfúrico2. En el estudio

se analizó la influencia de tres variablesindependientes: tiempo de reacción, % de sólidos del bagazo y la temperatura sobre el proceso en una solaetapa, utilizando un diseño experimental 23. Seexperimentó además el proceso en una etapa modificacon las mejores condiciones obtenidas en la anterior. Elanálisis técnico-económico de ambas variantes fuerealizado partiendo de los resultados experimentalesobtenidos en cada proceso. Los indicadores dinámicosueronf

“Perucho Figueredo” con

ute-E

23, 1998.2. Jeffries. T: “Production and application of

celulase laboratory procedures”. USDA, forest product laboratory, Madison, Wisconsin,February 1987

Vol. XVIII, N o 1, 2006 95

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EVALUACIÓN DEL PROCESO DE PLATIC

STIFICACIÓN-DISOLUCIÓN DE CAUCHOSOS INDUSTRIALES UTILIZANDO LA REOMETRÍA DE TORSIÓN “IN SITU”

G. Esperanza PérezSINTÉ

, E. Primelles Alberteris *Química Aplicada (CEQA).

nta Clara. Villa Clara. Cuba. Teléfono: 281510, e-mail:[email protected]

* Centro de Estudio de

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Sar guille

de torsión, cauchos sintéticos.

mcam e en la viscosidad aparente dela solución, y del sistema, a medida que transcurre eltiempo. Esta variación tiene una influencia significativasobre el par de torsión que se genera en la mordaza delagitador durante la operación de mezclado; pudiendo

resultar muy adecuado el empleo de la reometría detorsión “in situ” para describir el comportamientoreológico y cinético en estos tipos de sistemas, teniendoen cuenta el diseño geométrico del impelente y lageometría del equipo.En este trabajo se pretendió abordar el fenómeno de la plastificación-disolución de materiales poliméricos,específicamente de los cauchos sintéticos base isopreno(SKI-3) y estireno-butadieno (SBR-1712) de elevadamasa molecular, solamente desde el punto de vistatecnológico, empleando para ello como herramientafundamental la reometría de torsión “in situ”.

Reactivos y materiales:Aceites de producción nacional: ACT-15, AC-12I, AC12P, di-(2-etilhexil)fatalato (DOF), di-butilftalato (DBF).Cauchos sintéticos SKI-3 y SBR –1712.

Equipos: reómetro de torsión VISCOKLIC VK 250, agitador IKARW 25, Software IKASOFT DC.

Resultados: En el mismo se abordan, entre otros, los siguientesaspectos: estudio de la factibilidad técnica de latransformación de cauchos sintéticos base isopreno yestireno-butadieno de alta masa molecular en aglutinantes poliméricos, estudio de la factibilidad del empleo de lareometría de torsión “in situ” para la caracterización deestos sistemas, estudio de la factibilidad del empleo deaceites ligeros de producción nacional como plastificantesde estos tipos de cauchos, determinación de la capacidadde plastificación o eficiencia de los distintos agentes plastificantes, y la determinación de las variables demayor influencia sobre los principales parámetros detrabajo del proceso de plastificación-disolución de los

cauchos (tiempo mínimo de plastificación y par detorsión).Las investigaciones realizadas se consideran de sumaimportancia para la evaluación, cálculo y diseño defuturos procesos químicos, que incluyen: operaciones detransporte, de mezcla, de separación mecánica, detransferencia de calor y de masa, diseño de reactores,escalado de procesos, etc., así como para la definición dediferentes tecnologías relacionadas con procesos

similares, para cuyo fin pudo demostrarse que resultamuy útil la reometría de torsión “in situ”.

Conclusiones:Todos los agentes plastificantes seleccionados (los ésteresDBF y DOF, y los aceites ligeros nacionales ACT-15,AC-12P y AC-12I) son capaces, en mayor o menormedida, de transformar a los cauchos sintéticos SBR-1712 y SKI-3 en masas viscosas y fluidas. Los menorestiempos mínimos de plastificación-disolución (5-6h) seobtuvieron para temperaturas próximas a los 100ºC, congranos de caucho de aproximadamente 64 mm3 y unaconcentración de caucho en el aglutinante de 10%, en el

sistema SKI-ACT-15. La temperatura tiene unainfluencia altamente significativa sobre el tiempo mínimode plastificación-disolución. La influencia de lasvariables estudiadas sobre el tiempo mínimo de plastificación-disolución de estos cauchos en el procesode plastificación-disolución puede describirseadecuadamente con la ayuda de modelos matemáticosobtenidos por métodos de regresión. Quedó demostrada lafactibilidad y adecuacidad del empleo de la reometría de par de torsión “in situ” para la realización de estudios ycaracterización de sistemas vinculados al fenómeno de la plastificación - disolución de materiales poliméricos deltipo cauchos sintéticos de elevada masa molecular.

Referencias bibliográficasAlovitdinov, A. V.; Gazikhanova, S. D.; Mukhamedov.“Effect of dissolved-rubber suspension on sometechnological properties of industrial rubber”. Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol., 41(1), 132-133,1998. Newman, K.; Flores, M.; Rose, J.; Foster, J.; McCoy, E.“Processing and reprocessing thermoplastic elastomer based EM for extrusion and pressing applications”. CPIAPubl. , 674,Vol. 1, 1998.

Palabras claves: plastificación, reometría

Introducción:Durante el proceso de plastificación-disolución de loscauchos sintéticos, debido a la lenta disolución de las

acromoléculas, es característico que se produzca un bio paulatino y notabl

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AU S

H

TO-ORGANIZACIÓN EN MEZCLAS PEI / CTAB CON FORMACIÓN DE CAPADELGADAS

. Comas-Rojas, E. Aluicio-Sarduy, S. Rodríguez-Calvo, A. Pérez-Gramatges* Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas

* e-mail: [email protected]

Salvador Allende y Luaces, Quinta de los Molin , Plaza de la Revolución, Ciudad de la Habana Palabras clave: PEI, CTA

ía no se cuenta con un

PEI–CTAB,n el seno de

conductimétrico: Consiste en el registro de la

Cse caracterizó el proceso de micelización del

surfa ro m re elestudi rior. Se obtuvo or de C para elCTAB a 1.01 mm y de ón decontra r − enlazados por micela, f , 7, en buena c pond ia ambo n los repo s en laliteratu ]. Estos resultado dican que micelasde CTAB se forman por encim concentración,

l surfactantedisminuye proporcionalmente con la cantidad de

m r n ionesw/ o mbién

rma más compleja. EstosTAB –

agua fa n de losega .

os B, capa delgada

Introducción.La formación espontánea de capas delgadas en lainterfase aire/solución de sistemas de polielectrolitos ysurfactantes solubles es un fenómeno recientementereportado, específicamente en el sistema polietilenimina – bromuro de hexadeciltrimetilamonio(PEI–CTAB) [1]. Este sistema se está utilizando comomodelo en la formulación del mecanismo de síntesis delos nuevos materiales conocidos como MPS (mesoporous silicate materials) obtenidos a partir de la

formación de capas delgadas en mezclas de sílica yCTAB [2]. Sin embargo, todavmecanismo detallado que permita el control sobre laformación estructurada de estos materiales. En estetrabajo se estudió la formación de capas delgadas en lainterfase aire/solución en mezclas deomplementando los resultados obtenidos ec

la solución con los de la superficie.

Reactivos, Equipamiento y Métodos Empleados.Polietilenimina PEI entrecruzada Mr 750000 gmol-1 (SIGMA), bromuro de hexadeciltrimetilamonio CTABMr 364.5 gmol-1 (SIGMA), hidróxido de sodio NaOH(Merck). Agua destilada.

Celda estándar de conductividad TetraCon325 yconductímetro LF 197 de WTW (Alemania). Medidorde pH Hanna Instruments (Portugal). Termostato MLW(Alemania).Métodocurva de conductividad específica κ respecto a laconcentración de surfactante, de donde se determina laconcentración micelar crítica (CMC) del surfactante[3].

Discusión de Resultados.on el objetivo de estudiar la interacción PEI–CTAB,

ctante pu como edida de ferencia parao poste un val MC

igual olL-1 fracciiones B

sde 0.71r oorre enc s co tad

ra [4 s in lasa de esta

y que aproximadamente un 30% de los Br − seencuentran libres en solución. En el caso del sistemaPEI–CTAB, se encontró que la CMC de

políde PE

ero pI (1%

esente,-6%

según ev). E

l rangol parám

de coetr

centrac f ta

disminuye pero de una foresultados indican que la interacción PEI – C

vorece tabilizacióla micelización y la esagr dos

y = -0,074

R2 = 0

3x

,9

0

0

0

0

4 5 6 7

Fig. iones de CM iferentesconce de PEI

El gr pH hasta valor 11

delgadas se forman independientemente de lao de micelas en solución. Los estudios

+ 0,81

814

0,30

0 1 2 3

0,40

C M

0,5 C *

0,6 o l L - 1

0,7

0,8

% PEI

( m m

)

1. Determinac C a dntraciones

an aumento de es entre 10 yocurrido al disolver la PEI se debe a la protonación delos numerosos grupos amino del polímero [5]. En presencia de CTAB el pH varía dentro de un rangodespreciable respecto al cambio anterior. Aunque lainteracción PEI–CTAB–agua es la dominante para laformación de la capa delgada, a los efectos delmecanismo propuesto [2], es necesario considerar ladistribución entre las distintas fases y mesofases de losiones OH− y Br −.Estas capas se forman en un tiempo relativamente corto(minutos), y en un rango amplio de concentraciones dePEI y CTAB. Para los intereses de formular un

mecanismo resulta muy interesante que estas capas

existencia o nestructurales resultaron determinantes para esclarecereste detalle.

Conclusiones Nuestros resultados sugieren que las interaccionesdominantes modifican las cantidades de las especies presentes en cada compartimiento, provocando eldesplazamiento de los equilibrios existentes. En el

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análisis deconsiderar el efectoagregación.

Refer

1. K. Edler et al. IAppleton Laboratory, RB Number 1372 al. Chem. Mater. 14:4292 (2002).

e et al. J. Phys. Chem. B. 105/51:12823-

este mecanismo, resulta de gran importanciadel solvente en el proceso de auto-

encias

SIS Experimental Repor t, Rutherford7 (2003).2. T. Brennan et3. A. Chatterje

12831 (2001).4. S. S. Berr J. Phys. Chem. 91:4760 (1987).5. H.F. Mark et al. Eds. Encyclopedia of Polymer

Science and Technology 2nd ed. Wiley New YorkVol. 1:680-723 (1985).

Vol. XVIII, N o 1, 2006 98

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PRECIPITACIÓN DE IMPUREZAS DEL LICOR PRODUCTO DEL PROCESO

2

IntroduLaamonia idos y laconenincrustaccomaislamie co de los enfriadores de licor dereci prod

que el y

Eno

mang deagua en el Centro

de lsinañadg/L.Secantcom

e

ConTa

CARBONATO AMONIACAL CON MONOFOSFATO DE AMONIO Héctor Alepuz Llanzana, Katia Rodríguez Viamonte, Rolman Peláez Rivera.

Centro de Investigaciones del Níquel. Carretera Moa-Baracoa km 5 1 / . Moa, Holguín. Palabras clave: precipitación, magnesio, monofosfato.

cción. disolución del óxido de magnesio en la lixiviación

cal a partir de minerales reducsecuente precipitación constituye un serio problema

la operación de la tecnología Caron. Lasiones del magnesio generan diversos problemas

o son: disminución del diámetro efectivo de tuberías;nto térmi

rculación, provocando deficiencias en el enfriamientoucto a la disminución del área de transferencia de

calor llegando; calentamiento en el sistema de lixiviación por baja eficiencia de los intercambiadores de calor, lo

provoca disminución de las extracciones de níqufundamentalmente de cobalto.este trabajo se pretende probar el monofosfato denio como agente precipitante de impurezas del licoram

producto del proceso carbonato amoniacal, entre las queel magnesio es una de las menos deseada.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados.Como reactivo se empleó monofosfato de amonio degrado técnico, se asumió alto grado de pureza, en

uales se localizó como producto no hidratado de 115 peso fórmula y solubilidad de 29,4 g en 100 g de

. Se aplicaron métodos desarrollados para mantener la temperatura de la solución y tomarmuestras filtradas de soluciones sin enfriamiento notable

as mismas. Se trabajó con 20 litros de licor productofiltrar tomados de la línea a separación de cobalto,iendo el monofosfato en forma de solución de 250

hicieron pruebas añadiendo a la misma soluciónidades en exceso de monofosfato, con el objetivo de probar hasta que punto se precipitan la impurezas ylectividad de la reacción con el Ni y Co, así como lala s

distribución del fósforo entre la solución y el carbonato.diciones de realización de las pruebas:bla 1. Condiciones de realización de las pruebas.

Monofosfato

Muestra

Tiempo

(min) Vol (ml) Cantidad (g)1 y 1a 36 9.022y 2a 18 4.513 y 3a 18 4.51

3a 0 03b 0 03c 0 0

5

Se m

Tabla 2. Composición química del licor producto.

antuvo la temperatura en 50 oC y agitación constantes.durante el desarrollo de los experimento

Ni Co Fe Cu Zn Mg Mn11.45 0.339 0.012 0.045 0.008 0.074 0.03

Discusión de resultados.Tabla 3. Concentración de impurezas.

Concentración (g/L) No

Fe Cu Zn Mn Mg1 0.009 0.044 0.0084 0.031 0.0482 0.0085 0.044 0.0085 0.028 0.0283 0.0084 0.042 0.0081 0.025 0.0151a 0.011 0.043 0.0083 0.03 0.052

2a 0.017 0.043 0.0081 0.028 0.0393a 0.0093 0.043 0.0091 0.024 0.0211b 0.021 0.043 0.0084 0.032 0.0682b 0.009 0.043 0.0083 0.031 0.0693b 0.0095 0.042 0.0082 0.031 0.071

Se realizó análisis del fósforo en licores y sólidos, estecomportó de la siguiente forma:

Tabla 4 Análisis de

se

fósforo.Muestra P

Licor producto sin tratar 0.0087Licor al final de la prueba 0.155Licor destilado 0.0012Carbonato 0.7Sólido filtrado 17.75

Los resultados demuestran que el monofosfato aúnañadido en cantidades tales que queda un valor alto defósforo en la solución final, provoca una precipitación parcial del magnesio, pero no produce ningún efecto enlas impurezas Fe, Mn, Cu, Zn.Para precipitar magnesio, el fosfato tiene el serioinconveniente de que se necesita un exceso alto para producir efecto, y el fósforo remanente precipita con el

, lo que significa una impureza de las más

Perry, Robert H. Chemical Engineers Handbook. Sextaedición. Edición Revolucionaria.

carbonatoinconvenientes en los metales. Todo indica que elmonofosfato debe rechazarse como método para eliminarimpurezas del licor producto del proceso carbonato

amoniacal.

Conclusiones.Partiendo del análisis de los resultados se concluye que elmonofosfato de amonio no debe ser utilizado paraeliminar impurezas del licor producto.Bibliografía.Quagliano, James V. Chemistry. Instituto del libro, LaHabana, 1968.

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DISEÑO DE UNA PLANTA DE LEVADURA TORULA UTILIZANDO LAHERRAMIENTA DE SOFTWARE SUPERPRO DESIGNER

I. Pérez Bermúdez Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA)Centro de trabajo: Instituto Cubano de Investigaciones de los

Vía Blanca 804 esq. Carretera Central. San Miguel del Padrón. Ciudad Habana.


indTodenuDentro de las estrategiasDeotr que ofrece este simulador está la flexibilidad en la construcción del

diacoemEnEn mo otros parámetrosdePa

InLafor

/ ca 450 Kg/m 3

20-30%ceso de tipo convencional. La

os entadores, consiste en una dilución con agua hasta10 a 120ºC. Las sales nutrientesen la fermentación. Después de

entación que es donde se produce elnques de lavado y a las primera separación y 150

a

encon

ReEn la actualidad el Minis

sumenterio del Azúcar está llevando a cabo un proceso de reestructuración de la

ustria azucarera que incluye el desarrollo o remodelación de plantas de producción de levadurarula destinadas a la alimentación animal. Teniendo en cuenta lo anterior es de gran interés elsarrollo de estrategias de simulación con el objetivo de realizar análisis de costos de inversión enevas fábricas y minimizar los costos de producción de las existentes.

de simulación se incluye el empleo de la herramienta de software SuperProsigner 5.1 para Windows destinado a la simulación de procesos químicos y farmacéuticos, entreos. Entre las facilidades

grama de flujo del proceso y la presencia de múltiples opciones para el análisis de los resultadosmo por ejemplo: diagrama de Gantt, análisis de los costos y evaluación económica, análisis de botellamiento y una valoración del impacto medio ambiental de los residuales, etc.el presente trabajo se realiza la simulación de una planta de levadura Torula con este software.donde se obtiene el análisis económico, la recuperación de residuales así cointerés.labras Claves: Levadura Torula, simulación de procesos, alimento animal.

troducciónlevadura se utiliza como fuente de proteína para todas las especies animales y para la

mulación de piensos en la alimentación avícola. Es un forraje valioso porque su relación proteína

arbohidratos es mayor que en otros forrajes vegetales.racterísticas físicas y composición química:CDensidadHumedad 6-8%Proteína bruta 45-50% bs

za 7-10%CeniCarbohidratos totales

r rula a partir de m proLa producción de levadu a To ieles es une se alimenta a l ferm preparación de la miel qu

43 o 45 ºBx y posteriormente son esterilizadas a temperaturas de 1se preparan diluyéndolas con agua, las cuales a demás regulan el pH

preparadas las materias primas se pasa al proceso de fermcrecimiento de la levadura. El mosto agotado es bombeado a los tacentrífugas donde se obtienen cremas de levadura entre 50 y 100 g/l en lag/l en la segunda. Los efluentes de este proceso se pueden enviar al sistema de residuales o enfriarey recircularse a los fermentadores para sustituir el agua de dilución.

crema de la segunda etapa dL e la separación se bombea a los evaporadores de películadescendente y doble etapa al vacío donde se concentra hasta 240 g/l para posteriormente ser secada

un secador spray empleando los gases calientes de la combustión del fuel pesado. El polvo secoun 5-8% de humedad es envasado en sacos de papel.

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Acerca de superprodesignererPro Designer es un software empleado comoSup herramienta en la simulación de procesos de la

las

entación, destilación,

igable para el usuario desarrollada totalmente en ambiente Windows yersiones posteriores a Win95.e permite buscar los diferentes tópicos a través de palabras

anificación de procesos discontínuos.do en cuenta los diferentes costos

Excel, Lotus, CorelDraw, AutoCAD, etc.

ulación

rategia de simulación empleando SuperPro Designer.. Especificar el modo de operación para toda la planta (Tasks: Set Mode of Operation)

de operación primario y el tiempo de operación de la planta en

ister Components & Mixtures)e serán usados en el caso de estudio deben ser definidos.

Unit Procedures/...)ada por un conjunto de operaciones que

un mismo equipo. Las operaciones representan el paso de transformación

e ser modelado por el programa. trada y de salidaás relevantes en

ede ser realizadaico de unidad de

ta , donde pueden, reacciones, etc.

industria farmacéutica, bioquímica y especialmente la química y de alimentos. Cuenta consiguientes características:

Está enfocado a dos propósitos diferentes: diseño de una planta nueva o simulación de una planta existente. Permite simular un total de 22 unidades de procesos entre ellas: ferm

filtración, centrifugación, etc. Posee una interfase am

compatible con todas las v Posee archivos de ayuda qu

claves. Realiza los balances de materiales y energía de procesos integrados

Permite la pl Ejecuta la evaluación económica de un proyecto tenien

incluyendo el impacto medioambiental. Brinda facilidades de exportación de los resultados hacia otros programas en ambiente Windowscomo Word,

Metodología a seguir para realizar la simPara llevar a cabo este trabajo es necesario definir una serie de pasos metodológicos que sirvan deguía para establecer una est1

En este paso se define el modogeneral. También empleando las opciones del menú Edit pueden ser fijadas modificadas lasunidades de medida del sistema.

2. Registrar los componentes y mezclas (Tasks: Reg Todos los componentes y mezclas quLos mismos pueden ser seleccionados de la librería de componentes de SuperPro o pueden seradicionados por el usuario. En todos los casos estarán presentes como componentes puros predeterminados el nitrógeno, el oxígeno y el agua. Para los componentes o mezclas de nuevoingreso deben introducirse las propiedades físicas y medio ambientales, las que puedeninicializarse con valores igual a cero o ser copiadas de otro compuesto. Además debe adicionarselos datos económicos del componente como precio de venta y de compra.

. Construcción del diagrama de flujo (3Se adicionan las unidades de proceso la cuál está formtienen lugar dentro de

físico mecánica más simple que puedDespués de ser conectadas las unidades de proceso con las corrientes de endeben ser inicializadas. Este proceso consiste en la adición de las operaciones mel caso de que se trabaje en un sistema batch. En el modo contínuo solamente puuna sola operación. El tipo de operación a adicionar dependerá del tipo específ proceso que vaya a ser utilizada.La inicialización de las operaciones se realiza a partir de la opción Operation Daser fijadas o modificadas las condiciones de operación, las facilidades auxiliares

4. Definición del equipamiento

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En los equipos en que serán llevados a cabo las unidades de proceso pueden ser modificadosensionarlos y fijar el costo de

aliza la simulación. En estela hoja de cálculo, estima el

r primeramente los tipos deestimar el precio de venta o de compra en el caso que sea

conómica están definidos en

mediante la opción Equipment Data que brinda la posibilidad de dimcompra.

5. Simulación del proceso (Tasks: Solve M&E Balances )

Después de haber introducido todos los datos del proceso se remomento el programa realiza los balances de masa y energía de todatamaño de cada equipo y la planificación de cada operación.

6. Análisis económico.Antes de introducir cualquier dato económico es necesario definicorrientes para que el sistema puedadesconocido por el usuario. Los parámetros para la evaluación e

el cálculo del costo.cuatro niveles los cuales tienen un impacto significativo en Nivel 1: Operación.

Se especifican parámetros que afectan la demanda de facilidades auxiliares y utilidades en laeso.unidad de proc

Nivel 2: Equipamiento.El usuario puede introducir información del precio de compra del equipamiento. En caso que no

ama lo estima empleando el modelo, el cual puede ser modificadoPuede además definirse el por ciento de depreciación, el costo de la instalación y

r del costo de material de construcción.

se conozca este valor el progr por el usuario.mantenimiento del equipo y el facto Nivel 3: Secciones.

Cuando el proceso tiene una o varias secciones, debe especificarse en cada una:- Inversión de capital- Costo de operación.

Nivel 4: Proyecto.Se definen parámetros de tiempo, como por ejemplo: año de análisis, año en que comienza laconstrucción (si es una planta nueva), tiempo de vida del proyecto, interés, período dedepreciación, nivel de producción en el tiempo de vida del proyecto, entre otros.

Caso de estudioSe tomó como referencia para el proceso de estudio una planta de levadura Torula de 10 t/d y se

ales:consideraron los siguientes componentes princip• PurosSulfato de amonio: (NH4)2SO4 Urea

Agua: H: N2H4CO

2OLevadura

Fosfato de amonio: (NH4)2HPO4

Dióxido de carbono: CO2

Cenizas SucrosaMezclas•

Aire Miel final. La Fig. 1 muestra la Introducción de los componentes puros al programa

Se realizaron las siguientes consideraciones:- La miel final tiene como componentes principales: sucrosa (20%), cenizas (4%) y agua (76%) y

de levadura de 250 Kg/h con ung/l, una cantidad aportada por el

rea por cada tonelada de

un precio de compra de 29 $/t.- Para el balance de masa en el fermentador, un flujo másico

rendimiento de 70%, una concentración de levadura de 10medio de fosfato de 3.9%, de nitrógeno 8% y un límite de 50 Kg de ulevadura.

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- r linas se consideraron concentraciones de 300 g/l de

los precios establecidos en el 2004 por las normas del MINAZ.

er

ados al costo directo e indirecto principalmenteacilidades auxiliares,

de operación de 24 h, 300

o y final de cada operación

ntes se encuentran: ele los costos, de los datos

• os de entrada

error queroducen resultados inesperados.

H22O11ea Urea H2NCONH2t er Wat er H2Oast Yeast CH1. 66O0. 5N0. 14

Pa a la preparación de las soluciones sasulfato y fosfato de amonio y 260 g/l de urea.

- En el proceso de centrifugación se consideró un tamaño de partícula mínimo de 15µ.En la Fig. 7 aparece el diagrama de flujo del proceso.

Para el análisis económico se definieron las corrientes de salida (Fig. 2), apareciendo además el precio de venta del producto final y el costo de las materias primas. Todos los cálculos están basados enSe fijaron los siguientes parámetros:• Año de comienzo: 2004• Tiempo constructivo: 2 años• Período de arrancada: 3 meses• Vida útil de la planta: 15 años• Nivel de producción con respecto a la capacidad: 1er año: 60%, 2 do año: 85% y a partir del 3

año: 100%.El precio de venta como 1.1 veces el costo de producción.•

En la Fig. 3 se fijan los valores de aspectos relacioncantidades referidas a la compra de tuberías, instrumentación, aislamiento, f ingeniería, etc.Para el análisis de la planificación de las operaciones se fijó un tiempodías al año como puede observarse en la Fig. 4.Además para cada unidad de proceso se planificó un tiempo de comienzinvolucrada en el proceso.

Resultados de la simulaciónEl software nos brinda una amplia cantidad de reportes, entre los más importareporte de corrientes en el balance de masa, de la evaluación económica y d

e las corrientes de entrada, diagrama de Gantt, etc.dReporte de los dat

En el mismo aparecen todos los datos de entrada de los componentes puros y mezclas presentes enel proceso así como las propiedades termodinámicas de los mismos, datos de las operaciones, delequipamiento, parámetros económicos, corrientes de ingresos y subproductos, materias primas ytratamiento de residuales. También se incluyen los valores de inicialización de cada operación en lasunidades de proceso. Este es un reporte muy útil porque permite identificar las fuentes de p

THERMODYNAMI C AND OTHER PROPERTI ES OF CHEMI CAL COMPONENTS

Number of Components = 10

Component Ful l Name For mul a- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Amm. Sul f at e Ammoni um Sul f at e ( NH4)2SO4Amoni umFosf at e Amoni umFosf at e ( NH4)2HPO4Car b. Di oxi de Carbon Di oxi de CO2Ceni zas Ceni zas Ceni zasNi t r ogen Ni t r ogen N2Oxygen Oxygen O2ucr ose Sucr ose C12S

UrWa

Ye

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CompName- - - - - - - - - - - - - - - - - -

MW( g/ gmol ) Tb (C) Tf reez (C) DHf orm ( J / gmol ) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Amm. SuAmoni um FCarb. Di oxCeni zas 18. 02** 473. 20** 0. 00 - 285830. 00Ni t r oge

OxygenSucr ose 342. 30** 477. 85** 186. 00 - 2226100. 00Ur ea 60. 06** 191. 85** 132. 70 - 333590. 00

16** 420. 00** - 273. 15 0. 00

OF MI XTURES

i xture I s Li qui d Densi t y ( a+bT: g/ l )or Sol i d? a b

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ai r

Ni tr

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Wat er 76. 00Ceni zas 4. 00Sucr ose 20. 00

Reporte de las corrientes en el balance de masaContiene tablas que resumen los resultados de todo el proceso. Este reporte está dividido en dos partes. La primera ofrece información de las condiciones de entrada y los requerimientos de materia prima. La segunda brinda los resultados del balance de masa especificando el flujo total y por

componentes de cada unidad de proceso. A continuación se muestra una parte de los resultados yaque los mismos se repiten para cada corriente involucrada en el proceso.OVERALL PROCESS DATA======================================================= Annual Oper at i ng Ti me = 7196. 75 hAnnual Throughput = 2700 t on MPBat ch Thr oughput = 8 t on MPReci pe Bat ch Ti me = 8. 75 hReci pe Cycl e Ti me = 12. 00 hNumber of Bat ches Per Year = 600

======================================================= MP = Mai n Pr oduct = Tot al Fl ow i n Levadur a seca

BULK RAW MATERI AL REQUI REMENTS PER SECTI ON========================================================================== SECTI ONS I N: Mai n Branch

Mai n Sect i on- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Raw Materi al t on/ Year t on/ Batch t on/ t on MP

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Mi el f i nal 706. 36 1. 177 8. 624Wat er 16600. 48 27. 667 202. 687Amoni umFosf at e 15. 75 0. 026 0. 192Ur ea 11. 25 0. 019 0. 137Amm. Sul f at e 40. 20 0. 067 0. 491Ni t r ogen 730. 17 1. 217 8. 915Oxygen 2746. 83 4. 578 33. 538

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Sect i on Total 20851. 03 34. 752 254. 585

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -l f at e 132. 13** 2000. 00* 513. 00 0. 00

osf ate 115. 30** 2000. 00** 513. 00 0. 00i de 44. 01** - 273. 15** - 56. 57 - 393510. 00

n 28. 02** - 195. 76** - 210. 00 0. 00

32. 00** - 182. 84** - 218. 79 0. 00

Wat er 18. 02** 100. 00** 0. 00 - 285830. 00 Yeast 180.** Pr opi edades usadas en l a presente si mul aci ón

PROPERTI ES AND COMPOSI TI ON

M - - - - - - - - - - - - - - - -Ai r NoMi el f i nal Yes 1470. 0000** 0. 0000**

I ngr edi ent Mass %

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -ogen 76. 71

Oxygen 23. 29

Mi el f i nalI ngr edi ent Mass %

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• Reporte de la evaluación económicaes de los costos de las operaciones que se realizan en cada equipoContiene resúmen , de los servicios

a proceso. También se t tilidades. Además se

brindan los resultad anancias brutas ynetas, retorno de la tamos eintereses.PROFI TABI LI TY ANALYSI S ( 2004 pri ces)

====================================== == =

0

of Levadur a seca

=========

46. 40 % 2. 16

5743000 $==========================

uede analizarse la capacidad y el tiempo de utilización de cada equipo. También puedenades para incrementar la cantidad procesada con el mínimo de inversión

mas de embotellamientos en el proceso. (Fig. 5 y 6).ejemplo: el diagrama de consumo de materias

rvarse el consumo de estos en el tiempo.

ónen un día de trabajo pueden hacerse dos templas

entación con un tiempo de 4 h. Entre un batch y otro se

iempo de 2 h para la limpieza y preparación de los equipos.e la construcción de este tipo de planta conlleva a

sto de producción unitario de 61.19 $/t. La ganancian se recupera en aproximad ente 2 años con una

de 46.4% y un valor actualizado neto (VAN) de $ 5743000. Estos valoress demuestran que el proceso es viable.

uxiliares, el costo unitario y anual de las materias primas, así como el costo y monto total de todo elabulan los costos del tratamiento de residuales y otras u

os del costo de operación anual, flujo de caja, análisis de las g inversión y ti formación sobre los présempo de recuperación, así como in

============= = === ================ $ 1 702 000

1 052 0003000

A. DI RECT FI XED CAPI TALB. WORKI NG CAPI TALC. STARTUP COSTD. UP- FRONT R&DE. UP- FRONT ROYALTI ESF. TOTAL I NVESTMENT ( A+B+C+D+E)G. I NVESTMENT CHARGED TO THI S PROJ ECT

H. REVENUE STREAM FLOWRATESkg/ year of t otal f l ow ( i n Levadur a seca)

I . PRODUCTI ON ( UNI T) COST$/ t

02 757 0002 757 000

2 2 2 654

61. 195

67. 100 J . SELLI NG/ PROCESSI NG PRI CE

$/ t of t ot al f l ow ( i n Levadur a seca)

K. REVENUES ( $/ year) Levadura secaL. ANNUAL OPERATI NG COSTM. GROSS PROFI T ( K- L)N. TAXES (15 %)O. NET PROFI T ( M- N + Depr eci at i on )

================================================= GROSS MARGI N

RETURN ON I NVESTMENTPAYBACK TI ME ( years)

NPV ( at 5. 0 % i nt er est )================================================

• Diagrama de Gantt

14 940 00013 625 0001 315 000

197 0001 279 000

================ 8. 80 %

Pidentificarse las oportunid posible. Además, se analizan los posibles probleAdemás de estos diagramas existen otros como por primas y facilidades auxiliares donde puede obse

Análisis de los resultados de la simulaci Los diagramas de Gantt nos permiten saber queiendo el proceso de mayor duración la ferms

consideró un tEn el análisis económico se pudo comprobar quuna inversión grande de $ 2 257 000 con un coanual obtenida fue de $1 279 000 y la inversió

sa de retorno TIRam

taobtenidos no

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Conclusiones Con la simulación realizada se demostró que el software SuperproDesigner, es una

el que pres

Es viab ta capacidad (10t/d).

ades que

de las plantas concentr roducción de0. (1

zúcar co

oProD iar.. Cole

herramienta de gran utilidad para la simulación de procesos químicas tan complejos comoentamos.

le la inversión desde el punto de vista técnico económico para es

RecomendacionesDebemos seguir profundizando en otras facilidabordadas en este trabajo.

ibliografía

nos brinda el programa y que no han sido

B- Estévez, R. E , “Manual de operaciones de levadura de vinazas” (1999).

ación de azúcares sobre la p- Estévez, R; Almazán, O. “Influencia de lalevadura Torula”. ICIDCA, Vol VII, No. 3, 6

- González, R; Klibansky, M “La caña de aICIDCA, Vol XXX, No. Especial (1996).

973).

mo base de sistemas de alimento animal”.

- User Guide for SuperProDesigner and Envir - Manual de los Derivados de la Caña de Azúc

es gner Intelligent, Inc. . (2003).ctivo de autores. (2002).

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ES N

Ing. Isne

TUDIO A ESCALA PILOTO DE LA DESULFURACIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓUTILIZANDO SÓLIDOS RICOS EN OXIDO DE CALCIO

duc.edu.cul Benítez Cortés * e-mail: [email protected] , Ing. Fernando Prieto Montenegro **, Dr. Luis Ramos Sánchez *, Dr. Agustín García Rodríguez ****:

Beltrán

**: Grupo de Indi a “10 de octubre”

manómetro de para la medición de la caída de presión

ndiciones de trabajo.

Calcareous Rocks as SO2 sorbents inPFBC conditions, Proceding of the 15th al Conference on Fluidized Bed

Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Camagüey

ce y Régimen, Central Termoeléctric***: Universidad Central de Las Villas

Palabras claves: Horno rotatorio, desulfuración de gases, oxido de calcio, dióxido de azufre

Introducción.La utilización del crudo cubano para la generación deenergía eléctrica ha traído un incremento de lasemisiones del dióxido de azufre. Dentro de lastecnologías para su reducción están los lavados secos yhúmedos con partículas ricas en CaO. El presentetrabajo desarrolla un horno rotatorio para la reacciónentre el dióxido de azufre de gases de combustión de laCTE “10 de octubre” y la cal viva en el que se pueden

variar una serie de parámetros que caracterizan el proceso.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados:El equipamiento consiste en un horno rotatorio a escala piloto de 2,20 m de longitud y 0,2 m de diámetro y seencuentra instalado entre el EKO y el CAR de laUnidad No. 6 de la CTE “10 de octubre”. El mismo permite variar la velocidad de rotación y el ángulo deinclinación. Presenta un dosificador de sólidos develocidad variable y permite variar la velocidad y flujoe entrada de los gases. Tiene instaladosd

columna liquida

y la concentración de los gases y la temperatura a lolargo del reactor se mide con una maletagasoanalizadora marca TESTO.

Discusión de los resultados:Los resultados muestran una conversión baja para lafase sólida debido al taponamiento de los poros de lacal. A pesar de ello, se obtiene una reducciónconsiderable del dióxido de azufre de los gases. Seobtienen diferentes parámetros de operación así como propiedades de los diferentes fluidos obtieniendose losmodelos de dispersión para la fase sólida paraiferentes cod

Conclusiones:Los resultados obtenidos brindan la posibilidad derealizar estudios para la introducción de una tecnologíade desulfuración de gases de combustión a partir de lautilización de la cal viva.

Bibliografía:1. Li, Y. y M. Sadakata: Study of gypsum formation

for appropiate dry desulfurization process of fluegas. Fuel, Edit Elsevier, 78, 1999, pp 1089-1095.

2. Liu, H y colaboradores: Sulfation behavior oflimestone under high CO2 concentration in O 2/CO2 coal combustion, Fuel, , Edit. Elsevier, 79, 2000, pp 945-953.

3. Qiu, K., Lindqvist, O. y T. Mattisson.: Oxidation behavior of desulphurization residues fromgasification and fuel-rich combustion, Fuel, 78,1999, pp 225-231.

4. Trikkel, A., Zevenhoven, R. Y R. Kuusik.:

EstonianAFBC andInternationCombustion, May 16-19, 1999, Savannah,Georgia, EU.

5. Mattisson, Tobias y Anders Lyngfelt: The reaction between limestone and SO2 under periodicallychanging oxidizing and reducing conditions-effectof temperature and limestone type. ThermochimicaActa. Edit. Elsevier, 325, 1999, pp 59-67.

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CINÉ CAS

Ing. Isnel Benítez Cortés * e-mail: ibenit

TICA DE LA REMOCIÓN DEL DIÓXIDO DE AZUFRE CON PARTÍCULAS RIEN CaO

[email protected] , Dr. Luis Beltrán Ramos Sánchez *, Dr. Agustín García

*: D ey

**: Departamento de Central de Las Villas

de CaO. Las

a que las temperaturas utilizadas sonlativamente bajas. La literatura plantea conversiones

combustión.

. Trikkel, A., Zevenhoven, R. Y R. Kuusik.:

Georgia, EU.

tering and Sulfation Model for

rition-reaction models of SO2 capture by

Mericboyu, A. y S. Kucukbayrac.:

Rodríguez **epartamento de Ingeniería Química, Universidad de Camagü

Ingeniería Química, Universidad Palabras claves: Cinética, remoción, dióxido de azufre, oxido de calcio.

Introducción:En estudios realizados a escala de laboratorio, se hanobtenido las curvas de incremento de peso de partículasricas en oxido de calcio en el tiempo. Estos resultadosse han trabajado ajustándose a los modelos reportados por la literatura de núcleo sin reaccionar y de desgaste.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados:Para el estudio a escala de laboratorio se construye unreactor rotatorio donde se ponen en contacto una

mezcla de SO2 en aire a concentraciones de 2, 4 y 6%con partículas sólidas con alto contenidotemperaturas estudiadas fueron 200, 300 y 400ºc.Para el estudio se aplicó el método gravimétrico y se

obtuvieron las curvas de incremento de peso en eltiempo a partir de las cuales se determinó la conversiónde las partículas de CaO.Los resultados obtenidos se ajustaron a los modelos denúcleo sin reaccionar y de desgaste obteniéndose buenos resultados.

Discusión de los resultados:Los resultados muestran que existe una baja conversiónde las partículas debido al efecto de taponamiento delos poros yredel orden del 30% para temperaturas alrededor de los800ºc y las obtenidas en el trabajo oscilan alrededor del20%.Se logra el ajuste a los modelos del núcleo sinreaccionar y de desgaste

Conclusiones:Los estudio realizados brindan el modelo cinético de lareacción entre el dióxido de azufre y el CaO para suutilización en el diseño del reactor químico para lafutura introducción de esta tecnología de desulfuración

de gases de

Bibliografía:1

Estonian Calcareous Rocks as SO2 sorbents inAFBC and PFBC conditions, Proceding of the 15 th International Conference on Fluidized BedCombustion, May 16-19, 1999, Savannah,

2. Mahuli, S. K. y colaboradores.: CombinedCalcination, SinCaCO3-SO2 reaction, AIChE Journal, 45, Issue 2,Feb. 1999, pp 367-382.

3. Shimizu, T. y colaboradores.: Comparison amongattuncalcined limestone under pressurized fluidized bed combustion conditions, Chemical EngineeringScience, 58, 2003, pp 3053-3057.

4. Ersoy-

Modelling of the Isothermal Sulfation Reactions of Natural Sorbents, Thermochim. Acta, 319 (1-2),1998, pp 163-170.

5. Zijlma, G. J.; Gerritzen, A. W. y C. M. van denBleek.: SO2 Retention in Fluidized Combustors,Modeling and Influence of Oxygen.

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ES M. n

1Cuba. Departame [email protected]

TUDIO DE EVALUACION TECNOLOGICA EN LA PAPELERA“PULPA CUBA”Sc. Ing. Juan Pedro Hernández Touset 1 , Dr. Ing. Agustín García Rodriguez2 , Ing. Fidel Alain Rodriguez3 , Dayro

Soto del Valle4.nto de Ing. Química. Universidad Central de Las Villas, juanpe

2Cuba.Centro de Análisis de Procesos. Universidad Central de Las Villas, [email protected]

Cuba. UEB Papelera Pulpa Cuba.4Cuba. Departamento de Ing. Química. Universidad Central de Las Villas.aves: integración de masa, tratamiento de agua , evaluación tecnológica, reciclo de agua, recupe Palabras cl ración de

agua fib

fibra. Los resultados deldel proceso de confección

s y ra

de los diagramas fuente – sumidero.A través del programa de optimización matemática seobtuvo la magnitud de los flujos de las fuentes hacia los

sumideros. Con el objetivo de estimar la rentabilidad deuna inversión, se realizó la selección del equipamientoy el diseño de las modificaciones tecnológicas del

Introducción La tendencia actual en las fábricas de papel es reducira cero la descarga de efluentes, con la consecuentedisminución de costos por tratamiento de residual y laminimización del consumo de agua fresca (1). Se aplicaun procedimiento de evaluación tecnológica (3) en elcontexto de la planta de papel, que incluye el análisis y procesamiento de la información obtenida en la

caracterización de la industria y la tecnología, ladefinición de las deficiencias asociadas al procesoinversionista, la aplicación de las herramientas delanálisis e integración de procesos, el diseño y laevaluación económica. Como resultado de la aplicacióndel procedimiento, se alcanza un sensible ahorro deagua y energía en el proceso.El objetivo del trabajo ha sido superar las limitacionesde eficiencia y de índole ecológicas que prevalecen enla fábrica de papel, así como prevenir posiblescontingencias por concepto de deficiencias de latransferencia en las nuevas inversiones.

Metodología.Se aplica un procedimiento de evaluación tecnológicaen el contexto de la planta de papel. Se utiliza comométodo de integración de masa, el diagrama fuente –sumidero. Esta es una herramienta de visualización quese puede utilizar para determinar directamente lasoportunidades de reciclo directo, segregación,mezclado e intersección (2). Otras herramientas de laingeniería de proceso utilizadas son la optimizaciónmatemática mediante el programa LINGOTM y lasimulación. Se realiza la evaluación económicamediante la utilización de métodos estáticos yinámicos.d

Resultados y discusión.Se realizó la caracterización de todas las corrientes del proceso, que incluyó la determinación de la DQO antesy después de realizar las pruebas de laboratorio encondiciones similares al equipamiento propuesto paraa recuperación de agua yl

estudio se obtienen a partir

sistema recuperación de agua y fibra de las aguasresiduales del proceso. Se realizó la simulación delciclo cerrado de aguas mediante la utilización del programa SuperPro Designer, que permite estudiar lasvariaciones de la composición y flujo de las corrientes

del proceso.

Conclusiones La aplicación de la estrategia gráfica y matemáticacontribuyó significativamente a la evaluacióntecnológica del sistema de aguas de la fábrica.Mediante la adición de un sistema de recuperación deagua y fibra de las aguas residuales de la planta de papel se obtiene un significativo beneficio económico por concepto de ahorro de agua fresca y energía.Los resultados obtenidos en el trabajo constituyen unafuente importante de información para implementar un proyecto de reconversión tecnológica.

Bibliografía.(1) Panchapakesan, B “Optim,zing White WaterSystem Design”, PaperAge feb. (2001):www.paperage.com/02_2001whofewater.html(2) El-Halwa

ass Integr gi, M. M. “Solve Design Puzzles with

ation”, Chemical Engineering Progress,

mtr Cyd

MAugust:1-20(1998)(3) Hernández T, Juan P. “Procedimiento para el

ejoramiento de la evaluación tecnológica y de laansferencia tecnológica” Memorias en CD de delongreso Iberoamericano de Investigación en CelulosaPapel (CIADICYP' 2004), del 10 al 12 de noviembre

e 2004, Córdoba, España.

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ANALISIS DE LA ADITIVACION DE Lino Chaviano Rod

Grupo empresari Empresa Erne

Carretera Moa- Baracoa. Yag

L LICOR CARBONATO AMONIACALríguez, Ariel Díaz Puigal CUBANIQUELsto Che Guevararumaje Km 5 ½.Moa. Holguín

oa.minbas.cu [email protected] Palabras clave: Aditivación del licor de níquel; licor carbonato amoniacal; Alambiques de licor

ión del licor producto en la Tecnología

concon petr de secado,

r Termla Pcon

n Lallevar a cabo con un catión fuerte como el Ca, Na, Ba

ha sesteEl pobte pruecon a una alternativa para ladisminución del Ni soluble o disuelto y/o ladisminución o minimización del uso del Sulfhidrato desodio o Hidrosulfuro de amonio en la precipitación del

Ni soluble.

Método y materiales empleados1. Las pruebas se realizaron a escala industrial en unainstalación artesanal por una tubería de 50 mm que porgravedad se inyectaba a todos los alambiques enoperación durante un período de 2 meses con dosis nomayor de 1.5 t/d de Soda ash..2. Loa análisis de NH3 se hacen mediante elDestilador KJELDAL, disolución y valoración conHCl.3. La separación de Ni total y soluble se hacen porfiltración en crisoles goosh con papel craft y el análisis

por EAA.4. Los análisis de S y CO2 se hicieron por el métodode combustión y detección infrarroja en el analizadorde S y C Modelo CS-MAT6500.

Discusión de los resultados1. Las pruebas demostrativas permitieron determinarque la Soda ash es el aditivo adecuado para aditivar ellicor en el alambique antes de la precipitación de níquel

a razón de menos de 10 t/d egún la cantidad de azufre presente en el licor.2. La soda disminuye la f ación de Ni soluble y la precipitación de sales que s hidrolizan y disminuyen lacalidad del carbonato al nuclearse en partículas masfinas.Conclusiones1. La adición de soda ha s o una alternativa usada enotras Industrias para purifi r el Carbonato de níqueldel azufre

2. El uso de la cal en las condiciones de la ECG esaplicable solo si aplica al nte, con un esquema bastante complejo.3. Se pudo determinar en as pruebas que la adiciónde Soda debe hacerse no e el anillo 7 sino antes delanillo 10-12 previo a la precipitación del Ni en formade Carbonato básico de níqu .4. Las pruebas preliminares permitieron valorar la posibilidad de usar la soda la ECG como un reactivode purificación de azufre del Carbonato básico deníquel, mejorando su calidad y la disminución delníquel soluble.

Bibliografía1. VAREKA J. Resultados y conclusiones sobre laadición de soda al licor producto y efecto del azufre enla Destilación. Empresa Rene Ramos Latourt. Nicaro.Marzo 1967.2. PARRA D. Resumen sobre los trabajos realizadossobre la adición de Carbonato de sodio al licor productoy evaluación económica final. Nicaro. Abril 1980.5. COLVIN N, Gulyas J.W. The Marinduque Surigao Nickel Refinery international Laterite Simposium.Edit.Aime.New Cork.1979.Pag 346-381.6. WEIR D. R. Caron Process Study. Sherrit GordonLimited.1991.7. CHAVIANO R. L. Composición y formulación de

los Carbonato básico de níquel convencionalmentemalo y bueno. Reporte técnico. ECG. Moa 20038. IPIÑA R. FONT G. Informe del viaje realizado ala Empresa metalúrgica del Níquel Sered-Checoslovaquia. Empresa Rene Ramos Latourt

Feb.19779. .OSSEO ASAR E K and Asihene S.W.Heterogeneous Equilibria in ammonia LateriteLeaching Sistems. International LateriteSimposiums.Eds Aime.New York.1979. Pág. 585-609.

IntroducciónEn la DestilacCarbonato amoniacal en la ECG la Aditivación

stituye una alternativa para licores con altacentración de azufre (4-6 g/L),debido al uso delóleo crudo nacional en los procesos

pet óleo aditivo en los Hornos de reducción y en laoeléctrica, para la minimización o eliminación de

recipitación del Ni disuelto con NaHS o NH4HSla posterior mezcla del NiS con carbonato básico

íquel (BNC) y su contaminación en los pde roductosfinales de Polvillo y Níquel Sínter óxido. Aditivación del Proceso de destilación se puede

en forma de BaCl2, CaCl2, Ca(OH)2 y Na 2CO3 la cualido usado en Nonoc. Marinduque por la Sherritquiométricamente al azufre.resente trabajo hace un análisis de los resultadosnidos por la “Sherrit internacional” y de las bas demostrativas realizadas en la ECG en 1999la Soda de manera que se

s

orme

idca

eflue

ln

el

en

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA CORRELACIÓN ENTRE LASY COLOIDEQUÍMPROPIEDADES REOLÓGICAS ICAS DE LAS SUSPENSIONES

n: Fa d de Oriente.

Palabras claves: Laterita, reología, propiedade superficiales, viscosidad relativa, temperatura.

y la temperatura de lade cada factor, en particular, o

, no

ismo sistema

ahí la necesidad de especificarse determinan las

ón.

ratura, para unaisma distribución de tamaños de las partículas,

de sólidos y estabilidad de la

s

s

LATERÍTICAS. MSc. Liudmila Pérez García y Dr.C. Leonel R. Garcell Puyáns

Institució

Dirección: Avenida de las Américas S/N. Santiago de Cuba. Cuba.

cultad de Ingeniería Química. Sede Julio Antonio Mella. Universida

s

Introducción:En las dispersiones coloidales, de alta concentración desólidos, juegan un papel importante los fenómenos desuperficie de las partículas. En la literaturaespecializada se han descrito los aspectos básicos de laquímica de superficie y de coloides que facilitan lacomprensión acerca de la influencia de las propiedadesde superficie de las partículas sobre el comportamientoreológico de las dispersiones concentradas.Las suspensiones minerales lateríticas constituyen

ejemplos específicos de sistemas dispersos odispersiones. La mayor parte de estas suspensionesexhiben comportamiento no newtoniano, aspecto estede suma importancia a tener en cuenta para eltransporte y manipulación de estos materiales a travésde conductos y aparatos de mezclado, sedimentación,lixiviación, y otros.En los diferentes tipos de interacciones interpartículasinterviene una variedad de factores que determinan elcomportamiento y las características reológicas de ladispersión. Unos de los factores más importantes son eltamaño de las partículasdispersión. La influencia

de un conjunto de ellos sobre el tipo de interacción, y,viceversa, es muy compleja. Por consiguienteresulta difícil comprender que el estudio reológico delas dispersiones coloidales no constituye una tareasencilla y que, incluso, el comportamiento ycaracterísticas reológicas para un mdisperso, teniendo en cuenta las posibles influencias delas interacciones y de los factores antes señalados, pueden resultar diferentes o aparentementecontradictorios. Declaramente bajo que condicionescaracterísticas de la dispersi Materiales y reactivos: HNO 3, KOH, KNO3 y minerallaterítico.Equipamiento: Reómetro, juego de tamices, PHmetro,y balanza digital.Métodos empleados: Reometría, análisis de tamizado,valoración potenciométrica.

Discusión de resultados:En el presente trabajo fueron procesados datosreológicos experimentales de suspensiones de minerallaterítico, preparadas con agua destilada con el

objetivo de estudiar los nexos existentes,cuantitativamente, entre las características reológicas ycoloidequímicas de dichas suspensiones, endependencia de la temperatura y de la distribución detamaños de las partículas sólidas.Se emplearon tres muestras compósitos de dos bloquesdiferentes del yacimiento mineral, las cuales secaracterizaron granulométricamente, obteniéndosecomo resultado que estaban constituidas por partículas, predominantemente, mayores de 50 micrones y con

diferentes distribuciones de tamaño.Con vistas a determinar el efecto de la granulometríasobre la reología de las suspensiones lateríticas, las pruebas reológicas se realizaron a tres concentracionesde sólidos (35, 45 y 50 %), y a diferentes valores detemperatura (la ambiente, 35 y 40 °C), separando cadamuestra en fracciones finas (< 0,05 mm) y fraccionesgruesas (>= 0,05 mm). Se comprobó que las pulpasconstituidas por las fracciones finas presentancaracterísticas plásticas y pueden ajustarse al modelode Bulkley – Herschel, mientras que las fraccionesgruesas presentan un comportamiento seudoplástico,ajustándose al modelo de Ostwald de Waele.

En el presente trabajo se logra establecer un modeloque describe el cambio de la viscosidad relativa conuna variable adimensional de tempemconcentraciónsuspensión.

Conclusiones:1. El comportamiento reológico de las fraccione

gruesas (>= 0,05mm) se ha ajustado al modelo deOstwald de Waele, mientras que para las fraccionesfinas (< 0,05 mm) se ha hecho para el modelo deBulkley – Herschel, dadas las características plásticaque exhiben estas últimas, debido a susgranulometrías.

2. Se comprobó que la distribución de tamaños de las partículas constituye un factor de influenciaapreciable en la correlación de la viscosidad relativaen función de la relación τ/τ0, de la concentración yde la estabilidad.

3. La distribución de tamaño acumulativa de todas lasmuestras pudo describirse bien, con excelente ajustede los datos experimentales, acorde con la ecuaciónempírica YB=A+B.(DPB) - C/DPB.

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4. Se determinó que la temperatura puede serconsiderada como un factor de influencia a tener encuenta, mediante una variable adimensionalrepresentativa (S), en la correlación de las propiedades reológicas con las coloidequímicas. Pudo

determinarse que la influencia de la temperatura esmás marcada en el rango de 24 a 35 °C que en el5 a 40 °C.

Bib1.

perties of

2. particle

3. Madrid,

(1977).4. Pérez, L. “Efecto de la temperatura y de la

distribución de tamaño de las partículas sobre lacorrelación entre las propiedades reológicas ycoloidequímicas de las suspensiones lateríticas”,Tesis presentada en opción al título de Máster enIngeniería Química, Universidad de Oriente,Santiago de Cuba (2004).

intervalo de 3

liografía:Cerpa, A. García-González, M. T. Garcell, L.R.Serna, C.J. et.al., “Rheological proconcentrated lateritic suspensions”, Progr ColloidPoym. Sci., Vol /100: 266-270 (1996).Cerpa, A. García-González, M. T. Garcell, L.R.Serna, C.J. et.al., “Mineral – Content andSize effects on the colloidal properties ofconcentrated lateritic suspensions”, Clays and ClayMinerals, Vol/ 47, No 4: 515-521(1998).Shaw, J. D. “Introducción a la química desuperficie y coloides”, Aljhambra S.A.

Vol. XVIII, N o 1, 2006 112

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CARACTERIZACIÓN CUOSAS DE CIENO

Institución: Facultad de Ingeniería io Mella. Universidad de Oriente. Dirección: Avenida de las Américas S/N. Santiago de Cuba. Cuba.

claves: Cieno carbonatado, reología, propiedades superficiales, viscosidad relativa, granulometría.

con vistas a

eriormente beneficiado y mezcladoara obtener la suspensión de cieno

lizar la

arbonatado.

ue el 70% en peso de las partículas poseen tamañosatos experimentales de

húmeda y mediante un analizador de partículas,demuestran que dichas distribuciones son muy

preparan. En las suspensiones preparadas con agua

suspensiones industriales y en las preparadas en ellaboratorio con agua de proceso, los valores de los

mayores que este.

pudo observar la dependencia del comportamiento

2-El análisis granulométrico demuestra que las

s ylas preparadas con agua de proceso el p.z.c. y el i.e.p.se desplazan en sentido contrario debido a la adsorción

niones presentes en estas aguas.industriales muestran plasticidad en su

comportamiento reológico, y sus curvas de flujo fueronajustadas al modelo de Bulkley-Herschel.

REOLÓGICA DE SUSPENSIONES ACARBONATADO

MSc. Liudmila Pérez García y Dr.C. Leonel R. Garcell PuyánsQuímica. Sede Julio Anton

Palabras

Introducción:En los últimos años la producción de ní

similares y estables. A partir de dichos datos se obtuvoquel y cobalto

ha experimentado incrementos importantes en Cuba, yaque constituye uno de los rublos productivos de mayoraporte económico en el país. Las industrias niquelíferascubanas procesan el mineral laterítico, el cual estáenriquecido con Ni y Co. Una e

un modelo matemático que describe con gran precisiónla distribución de tamaños acumulativa de las partículassólidas. Se realizó un análisis de la estabilidad de lassuspensiones de cieno carbonatado en función del pH yde la fuerza iónica del medio dispersante,

tapa del procesotecnológico consiste en neutralizar la alta acidez de la pulpa lixiviada de laterita mezcándola con unasuspensión acuosa de cieno carbonatado

comprobándose que las magnitudes de los puntos decarga cero (p.z.c.) dependen de la naturaleza de la fasesólida y de la composición iónica del agua con que se

lograr el pH óptimo para su posterior elaboración.

l cieno carbonatado se obtiene de yacimientos de

destilada, las magnitudes de sus p.z.c. y de sus puntos

isoeléctricos (i.e.p.) coinciden; en cambio, en lasEcoral, el cual es postcon agua industrial pcarbonatado. Las suspensiones son transportadas por bombeo a través de conductos hasta el sitio de suutilización. De esta suspensión se conoce muy poco enla fábrica acerca de sus propiedades de flujo; de ahí queel objeto fundamental del presente trabajo es rea

p.z.c. y de los i.e.p. se desplazan en sentidos contrarios,hacia pH más ácidos los primeros, y más básicos lossegundos. Las partículas están cargadas positivamente para pH menores que el p.z.c., y negativamente para pH

caracterización reológica de las suspensiones de cienocarbonatado y determinar los efectos del pH y ladistribución de tamaño de las partículas sobre sucomportamiento reológico.

Se determinó el comportamiento reológico de las pulpas industriales y de las preparadas en el laboratorio, pudiéndose comprobar que sus curvas de flujo puedenser ajustadas al modelo reológico de Bulkley-Herschell.

Materiales y reactivos: HNO 3, KOH, KNO3, Ca2CO3 y suspensiones industriales de cieno c

Se obtuvieron los respectivos valores de τ

Equipamiento: Reómetro, analizador de partículas, juego de tamices, PHmetro, equipo de rayos X, equipode adsorción atómica y balanza digital.

reológico con la temperatura y el pH.

Conclusiones:

Métodos empleados: Reometría, análisis de tamizado,valoración potenciométrica, difracción de rayos X,adsorción atómica.

1- El análisis de la composición mineralógica de lasmuestras de cieno carbonatado demuestra que estánconstituidas por un contenido muy alto de Carbonato deCalcio en forma de Aragonita y Calcita Magnesiana.

Discusión de resultados:Se determinó la composición química y mineralógicadel cieno carbonatado, cuyas suspensiones se emplean

en una empresa de procesamiento de laterita mediantelixiviación ácida, que muestra un contenido medio de89% en peso de Carbonato de Calcio.Se obtuvo la distribución granulométrica de lasmuestras estudiadas, encontrándose en todos los casos

muestras están compuestas, mayormente, por partículasfinas, siendo ellas las causantes de las propiedadessuperficiales y de la plasticidad de las suspensiones.3-El p.z.c. de la suspensión cambia con el tipo de agua

utilizada, lo cual está relacionado con la composiciónquímica del medio dispersante. En todas las muestras preparadas con agua destilada el p.z.c. y el i.e.p.coinciden debido a que no hay adsorción específica deiones; sin embargo, en las suspensiones industriale

qinferiores a 53 micrones. Los dla distribución de tamaños acumulativa de las muestras,determinadas por un análisis de tamizado por vía

de cationes y a4-Las pulpas

0 , K, n conuna correlación estadística (R 2) promedio de 0,99. Se

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5- Se logró estimar la región donde aproximadamentese encuentra el punto de carga cero (p.z.c) para las pulpas industriales. Así se obtuvo que el p.z.c. del cienocarbonatado se encuentra en el intervalo de pH = 8.41 -8.9 a temperatura ambiente, dependiendo de la

composición iónica del agua.Bibliografía:

r. Colloid).

, P. Serna, C.J.“Interfacial and Reolegical Characteristics ofMaghemite Aqueus Suspensions”, J. ColloidInterface Sci., Vol. /305: 470-475 (1998).

7. Zamora N. L., “Caracterización reológica de loscienos carbonatados que se manejanindustrialmente en Moa”. Trabajo de Diploma.Facultad de Ingeniería Química. Universidad deOriente. Santiago de Cuba (2003).

5. Cerpa, A. García-González, M.T. Garcell, L.R.Serna, C.J. et.al., “Rheological properties ofconcentrated lateritic suspensions”, ProgPoym. Sci, Vol. /100: 266-270 (1996

6. Garcell, L. R. Morales, M.P. Tartaj

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CELULOSA MICROCRISTALINArcía García, E.Bordallo López, D. Cordero Fernán L. Ga dez.

UIP DE LA CEL AGAZO CUBA , CP 335 uba.e-mail:

ULOSA DEL B -9, Pablo Noriega 00, Quivicán, La Habana, C [email protected]

ResumeEl objetivo fundamental de este trabajo, fue lautilizada en diferentes industrias.La obtenc a ha sido estudiada por muchos auto artir de diferentesmaterias p algodón, pulpas de diferentes orígenes obtenidas por diferentes procesos, de trigo, pap esecho, cáscara e nuez, pulpa de bagazo deEn particular la celulosa m tiliza como excipiente en la industria farmacéutica ycomo sus entos de calorías. Es ut en cápsulas,como portador del color y el sabor.Palabras talina, Fibra Dietética, Celulosa de E reza, Excipiente

ntroduccióncristalina es un derivado del ∝-celulosa depolimerizada y purificada a partir de

parccontamLa o e

aterias prim ígenes obtenidas por diferentesas, bambú, cáscara de trigo, papeles de desecho, cáscara molida de nuez, pulpa de

2,3

insoluble (carbohidratos no digerible por elmás abundante en la naturaleza, ya que constituye

una parte significativa de la masa de las plantas). Uno de los productos más comunes de ella es la

celulosa microcristalina. Diferentes autores destacan la importancia que tiene el consumo de lasfibras para la salud del hombre. Las fibras influyen en la función del intestino grueso, reduciendo eltiempo de transito, aumentando el peso y la frecuencia de las deposiciones, y diluyendo el contenidointestinal mediante su fermentación por la microflora, que habitualmente se haya presente en él 4.

Materiales y métodosProcedimiento para la obtención de celulosa microcristalina5.

nobtención de celulosa microcristalina, para ser

ión de celulosa microcristalin res a primas tales como linter de

maderas, bambú, cáscara eles de d molida d caña de azúcar, etc.

icrocristalina se utituto de harina y azúcar en alim bajas ilizado también

Claves: Celulosa Microcris levada Pu

I La celulosa micro plantas fibrosas, esta constituye la fracción sólida de bajo peso molecular, resistente a la hidrólisis

ial controlada de la celulosa en medio ácido1. Es un producto blanco, inodoro, libre deinantes orgánicos e inorgánicos.

bt nción de celulosa microcristalina ha sido estudiada por muchos autores a partir de diferentesas tales como linter de algodón, pulpas de diferentes or m

procesos, mader bagazo de caña de azúcar, etc .El objetivo fundamental de este trabajo, fue la obtención de celulosa microcristalina para ser

lizada con diferentes fines.utiEn particular la Celulosa Microcristalina se utiliza como excipiente en la industria farmacéutica y

mo sustituto de harina y azúcar en alimco entos de bajas calorías. Es utilizado también en cápsulas,como portador del color y el sabor 1.

la actualidad en nuestro país, la MCC es utilizada como teEn rapéutico sobre la absorción de losácidos biliares en las Heces Fecales en los pacientes con cáncer de colon y pólipos adenomatozos y

ivel de jugo gástrico en los casos de gastritis alcalina por reflujo duodeno gástrico coa n n magníficosresultados desde el punto de vista clínico.

tre las fuentes más abundante de fibra dietéticaEnhombre ), se destaca la celulosa (el carbohidrato

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Al re alta pureza. Se mezcla el conten 100 °C, con agitación . Lasusp nteco

Fin .

El

de los resultados

actor esmaltado se le suministra una solución acuosa de ácido clorhídrico y pulpa deido durante 60 min. a temperatura

ensión obtenida se centrifuga y lava con agua desionizada hasta pH neutro. Se lava nuevame etílico. La masa húmeda se secn agua desionizada y alcohol a a temperatura entre 55-60°C.

almente el producto es molido hasta el tamaño de partículas deseado y envasado adecuadamenteEl diagrama de flujo de este proceso se muestra en la figura 1.Fig. 1 Diagrama de flujo

producto obtenido es caracterizado por la metodología descrita por las Normas Farmacopea5 .

Discusión

Vapor

Hidrólisis Filtrado y

lavado Secado

La TABLA 1 describe las propiedades de la celulosa microcristalina producida y lasespecificaciones de calidad reportadas en las Normas Farmacopea.Como se aprecia, las propiedades de la celulosa microcristalina obtenida a partir de pulpa de bagazoestán entre los rangos establecidos por las normas especializadas para que este producto seautilizado con diferentes fines, tales como:

• Excipiente en la industria farmacéutica para la producción de tabletas.• Fabricación de cremas y suspensiones sólidas para cosméticos y otras formulaciones.• En cápsulas, como portador de color y sabor.• Fibra dietética. Como sustituto de harina, azúcar y grasas en alimentos de bajas calorías.• Uso terapéutico para el tratamiento de diferentes patologías.• Industria Alimenticia en el mercado de los aditivos.• La mezcla de celulosa microcristalina que contiene un 10% de carboximetilceulosa son

utilizados en productos dietéticos, productos congelados como yogurt y helados. La principalfunción es mejorar la consistencia y prevenir el crecimiento de los cristales de hielo.

Molida Pesaje yenvase

1,046 t 1,015 t

1 t

PPD 1,25 t

H2O desionizada

HCl

PRODUCTO

TERMINADO

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Tabla 1. Propiedades de la celulosa microcristalina obtenida y las especificaciones de calidadreportadas en las normas farmacopea.

Propiedades UIP CUBA-9 Normas Farmacopea

+ 60 mesh < 1,0 + 60 mesh < 1,0Distribución del tamaño de

partículas (%) + 200 mesh < 30,0 + 200 mesh < 30,0

PH 6,5 5,5-7Pérdida por desecación (%) 4 < 5,0

Residuos de ignición (%) < 0,05 < 0,05

Contenido de hierro (ppm) < 10 < 10

Sustancias solubles en agua(mg/5g)

< 12 < 12 (0,24%)

Contenido de almidón (%) negativo negativo

Contenido de celulosa (%) 97-99 97-100

Conclusionescción

Referencias: 1. Fernández Velazcos, L; Fernández Velasco, R. et. al “Celulosa Microcristalina” ATCP 32a,

Reunión Aunal, México, DF. (1992).2. Pavlov, I.N. et al. “Disintegration and Drying of Microcrystalline Cellulose” Chemistry of plant

raw materials ·2, 159-162 (1999).3. National Research Development Corporation Microcrystalline Cellulose FRO. India et. al

“Microcrystalline Cellulose from Groundnut Shells” (2000).4. Paniagua Estévez M; Piñol Jiménez F. et. al “Aplicación Clínica de la Celulosa Microcristalina

en la Gastritis Alcalina” Nueva Terapéutica de la Gastritis Alcalina. 61-63 (1998).5. García, L. et al. “Celulosa Microcristalina” V Congreso Internacional sobre Azúcar y Derivados

de la Caña. DIVERSIFICACION`98, 29 (1998).6. Normas Pharmacopea USP 23 NF 18 (1995)

1. A partir de la pulpa de elevada pureza se obtuvo una tecnología adecuada para la produde celulosa microcristalina.

2. La celulosa microcristalina obtenida cumple con los requerimientos necesarios para serutilizadas por diferentes industrias.

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KINETIC MODEL FOR THE ECOLOGICAL HYDROGEN PRODUCTION VIAETHANOL STEAM REFORMING

L. E. Arteaga, Pereza ( [email protected] ), L. M. Peralta, Suárez ( [email protected] ), Y. Casas, Ledón( [email protected] ), M. A. Labordec

aCentro de Análisis de Procesos. Universidad Central de Las Villas (UCLV). Carretera a Camajuaní Km 5 y 1/2,

Santa Clara, c/p 54830, Villa Clara, Cuba.b Departamento de Ingeniería Química. Universidad Central de Las Villas. Carretera a Camajuaní Km 5 y 1/2, SantaClara, c/p 54830, Villa Clara, Cuba.

c Laboratorio de Procesos Catalíticos, Dpto. Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería Pabellón de Industrias,Ciudad Universitaria, 1428 Buenos Aires (UBA), Argentina.

AbstractIn this work the kinetic model for the bio-ethanol steam reforming over a Cu-Ni-K/γ-Al2O3

catalyst was developed, using a hybrid between experimental results obtained in a fixed bedmicroreactor 1 and an integration-optimization procedure. The whole mathematical model was

and optimizes the results. The model is valid in

as energy carrier for the different scales of energy production it seems to bethe solution for the energy crisis that the humanity crosses at the moment 2. In our days there areseveral ways for hydrogen production, but the most used are based in reforming processes *, inwhich the H2 is obtained using a feedstock of hydrocarbons and alcohols, the process consist ofseparate the carbon and hydrogen contained in this fuels3. The use of bioetanol and biomass tohydrogen appears as the more commitment variant because of their renewable characteristics (it is part of a natural cycle), their high yield in the production of hydrogen, easy handling, transportation, biodegradability and low CO2 emissions4. The reforming process analyzed in the present work issteam reforming (allothermal), because the allothermal reformers* are at the moment the mosteffective, cheap and broadly used for hydrogen production5. The steam reforming is based on the principle that outlines that the fuels containing hydrogen break down in presence of a catalyst toobtain a mixture of hydrogen, carbon oxides and other by-products.

Mariño et al1 have reported that the reaction mechanism of the ethanol steam reforming (e-s-r)over a Cu-Ni/Al2O3 catalyst take place via a complex multi reaction system involving the

f water and ethanol (over Cupper sites) and C-C bounds rupture over (Nisite

account the main variables that affect the process and giving a useful tool for an optimum reformerdesign.

implemented over professional software for validatethe range of 2 to 9 mols of water/ethanol (rae) in the inlet flow ( Fea) and a temperature of 300°C,and also captures the effect of the H2O/EtOH molar ratio and the feed flow by means of empiricequations, through the influence that this operational factors have in the kinetic parameters,assuming that the controlling step for the process is the mass transfer. The whole mathematicalsystem is used in the optimization of a commercial reactor design by the UCLV and UBA.

Key Words: Kinetic, Steam Reforming, Modelation, Simulation, Renewable Fuel

Introduction The use of hydrogen

dissociative adsorption os), been the main products H2, CH4, CO, CO2 and little quantities of acetaldehyde and acetic

acid. In the other hand these authors affirm that the controlling steps in the reaction mechanism arethe mass transfer phenomena, and the main parameters to be controlled are the molar ratiowater/ethanol, residence time and the diffusional effects.

Although Peppley 6,7 and Bogild 8 have been studied widely the kinetics for the methanol steamreforming there are few information related with this behavior for the e-s-r. Because of allmentioned above, in this work the research in the kinetic behavior for e-s-r is carried out taking into

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Experimental MethodsThe experimental data used in the present work was obtained by Mariño et al.1. This data was

analyzed and related directly with the behavior of the variables that determine the scale up of the

pressure and 300ºC, charged with a Cu-Ni-K/δ-composition and the reaction mechanism were analyzed by means of a

ty and yield are defined as:

reactor and the process (yield, selectivity and the molar composition of the chemical species infunction of the molar ratio of H2O/EtOH at reactor inlet). The laboratory analyses were developed infixed bed microreactor operated at atmospherica

Al2O3 catalyst. The syngasShimadzu gas chromatograph, Porapaq QS columns, a molecular sieve, and a thermal conductivitydetector.Ethanol conversion, products selectivi

)3(

)2(

)1(

23

23

2323

2323

ec F

F Yi

ec F

F F C

ec F F

F S

OH CH CH IN

i

OH CH CH IN

OH CH CH OH CH CH

IN

E

OH CH CH OH CH CH

IN

i

i

=

−=

+=

Where FiIN

and Fi are the (i) component molar flows at the inlet and at the outlet respectively.

A graphical extrapolation of the experimental results Fig. 1 was carried out as first step, proceeding later on with the obtaining of the representative models for each parameter in function of

the feeding ratio EtOH/H2O.

7Figure 1. Yield vs water/ethanol molar ratio

The mentioned models are represented below:

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)9(0126.00276.00061.00003.0

)8(2687.01017.00147.00007.0

)7(2494.00991.00135.00003.0

)6(142.10334.1232.00226.00008.0

)5(7787.00257.0

)4(5121.00345.00067.00004.0

23

234

233

2343

23

2

2

ecraeraeraeS

ecraeraeraeS

ecraeraeraeS

ecraeraeraeraeS

ecraeS

ecraeraeraeY

CO

CH

COOH CH

CHOCH

H

H

++−=

+−+−=

+−+−=

−+−+−=

+=

++−=

Reaction Mechanism and General Reaction Model

The reaction mechanism proposed, is conformed by a series of parallel and consecutive reactionsoccurring over metal sites (Cu and Ni). In the other hand, the use of (K) in the catalyst configurationred

2423

423

43

224

222

2323

VIII O H CH C OH CH CH

VII CH COCOOH CH

VI CH COCHOCH

V H COO H CH

IV H COO H CO

III H CHOCH OH CH CH

II

++ ⎯→ ⎯

+ ⎯→ ⎯

+ ⎯→ ⎯

+ ⎯→ ⎯ +

+ ⎯→ ⎯ +

+ ⎯→ ⎯

System kinetic analysis

uces the acid potential of the Al2O3, because of this, the dehydration of the ethanol was reducedand no ethylene was found at the reformate stream. The main resistances in the process were foundin the mass transfer phenomenon, this was investigated varying the feed flow and measuring theincidence in the reaction rate. Rivera and Mariño et al9,1 has reported that the main mechanism thatinvolves e-s-r are the adsorption over Cu and Ni catalyst, including the insitu rupture of the C – C bonds. Taking into consideration these concepts and the experimental data, the reaction scheme proposed is as follows:

)(2

4223

23223

CH H COOH CH CH

I H COOH CH O H OH CH CH

++ ⎯→ ⎯

+ ⎯→ ⎯ +

)(

)(

)(

)(3

)(

)(

)(

The general kinetic pattern for the reaction mechanism (ec I to VIII) was conformed by a systemof equations represented by a hybrid among the mass action law expressed by 1st order kineticequations. Temperature dependence was studied by means of Arrehinus law and an empiricdependence of the kinetic constants with other operational parameters (rae and Fea).

In this sense, Apichai et al2 has developed an overall kinetic equation (ec. 10) for the ethanolsteam reforming over a Ni/Al2O3 catalyst based in a simple reaction scheme composed by threemain reactions (WGSR, methane reformation and ethanol decomposition). A more reliable

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pro

ater respectively (atm) and k ap is thereaction constant given in (mol/gm-cat hr atm9.52).

odel of Reaction

cedure implies a study of every reaction steps using a detailed scheme as the proposed in thisarticle.

280075

)10(75.2

=

⋅=

ap

ap

k

ec pA pE k r

Where pE and pA are the partial pressures of ethanol and w

Kinetic MThe kinetic equations for reaction IV and V were settled down by Parisi, D and Arteaga et al10,

the other ones are represented below:

( )

C D AE AE

AE

C nD EA

RT

E

K

d AE

N nd EA

E

A

r r mol jmol cal r

v

K

Where RT

e pE K rd R

CuCH E OH CH CH

E r

v K

n

233

333

2

3

3

33

3

22

22

2

2

1

);/6270(/150074.5;*

***

(2)(23

;l)cal/mol 1231;081.81

;*

*100

====

=

⎯→ ⎯

==

=

=

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −

β β

β

β

N

RT

E

Where RT

e pE K rd R

sites NiOver ME CH H H M CO E OH CH

2

22

4223

***

)()()()(

=

++ ⎯→ ⎯

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −

K CH

E

2

11 j/mol)(8360cal/mol2000;738.24 == β

EA ev Aden

pmont v

**

*=

AE AE ND

EA

RT E

K

nr r v K

Where RT

e pE K rd R

sitesCuOver H H AACOOH CH AO H E OH CH CH

1-111

1

11

231

223

);(s **10

***

)(2)()()(

=

=

+ ⎯→ ⎯ +−

β

sitesOver H ) H AC )( +CHO3

j/mo(5146

E

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62.4 ;; j/mol)(10216cal/mol2444

*

7

7

77

77

= ==

⎟ ⎠

⎜⎝

β

β D

AE E

AE

r K E

r ;*10*

**

)(

j46/9.58479

5;*10*

)(**

(

07*

077

77

27

23

6

9066

266

3

7

6

⎟⎜⎛

=

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

+ ⎯→ ⎯

=

==

=

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −

⎟ ⎠

⎞

⎜⎝

⎛ −

EAT R

E

E

K

RT

E

AA

v K e K K

Where RT

p K rd R

H CH AOH CH CH

mol Cal E

e K K

Where RT

p K rd R

AACOOH CH

The processed experimental results in the previously described way and the equations thatdescribe the kinetic behavior of the mechanism (kinetic model of reaction), are used in acomputational program by means of which the kinetics of the process was investigated, according tothe algorithm described in the Fig. 2. The equations constants that conform the kinetic pattern, wereobtained by means of a non lineal optimization (search of parameters), using the facilities toasted bythe simulation professional software (PSI v1993), reducing the error until a minimum value (10-4)for the function objective represented below. The changes in the main operational parameters weretaken into account by means of empirical relations between the parameters and the kinetics constantsusin

)()() 426 + ⎯→ ⎯ K ME CH M CO

)( + ME )(C C

/mol)2444(

)1(0203.

7 ⎞ ND

4

06

O

s K

=

g Chilton-Colburn analogies as it has been reported by Worstel11.

Figure 2. Algorithm for the kinetics analysis.

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The system analysis were carried out establishing an analogy with an ideal plug flow reactor andsolving the energy and mass balances for this ideal model, such in that way, the parameters definedin ec(11) can determined and compared it with the experimental ones. The model developed wasadjusted minimizing the error between these quantities. The equations used for the mass and energy

balances were solved using a Runge – Kutta variable step integration method. The interval and theerror for the integration were set as 10-5 and 10 -6 respectively.

( ) ( ) ( ) ( )[ ] )10(1212 ecY Y C C S S S S ABS Fobj iE i EE E HE H E −+−+−+−=

WhereSi and S iE are calculated and experimental selectivities respectively, C E is ethanol conversion and Yiare the species yield and ABS is the absolute error.

The multi-parametric objective function represents reliably the phenomena that take place withinreactor, and evaluates the coal deposition (parameter that defines the useful life of the catalyst).Also, conceives the ethanol conversion and the selectivities of all species. All these parameters has aspecific behavior related with the operational conditions for the system, this problem is solved using

empirics correlations for the kinetics constants in function of water/ethanol molar ratio, reactingmixture velocity and space time.

Results and DiscussionThe model validation was carried out using the laboratory data as was appointed above, note that

selectivity of hy SR (near to theequilibrium state) and because of the water feed in the reactor inlet.

The results obtained for the optimal values (Table 2) coincide favorably with experimental data(Table 1), giving a reliability index for model validity. Nevertheless it is of highlight that theseexperiments were only carried out at 300°C over Ni-Cu catalyst and because of this model isrestricted for the operational conditions used in the experiments.

Table 1. Experimental results for main process variables.Experimental Results

drogen is grater than one (>1) and this is due to the extent of the WG

Rao S(1/2) Y(AC) C(E) S(H2)

2.5 0.208083 0.51106 54.9 1

3.5 0.181041 0.53328 --- 1

4.5 0.16004 0.536613 59.6 1

5.5 0.128514 0.542168 --- 1

6.5 0.119644 0.531614 --- 1

7.5 0.100718 0.531058 --- 1

8.5 0.085356 0.530836 --- 1

9 0.08243 0.529995 54.5 1

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Table 2. Results obtained for optimal values that program offer.Results for Optimal Values

Rao S(1/2) Y(AC) C(E) S(H2)2.5 0.208077 0.488 54.899 1.01

3.5 0.181039 0.5333 59.095 1.0144.5 0.16003 0.5432 59.6 1.015

5.5 0.128515 0.54216 58.8317 1.0161

6.5 0.11963 0.531614 57.919 1.1054

7.5 0.100718 0.53145 56.779 1.01456

8.5 0.0854 0.529038 56.1285 1.0185

9 0.0824 0.51398 54.501 1.01

obtained, receive a mathematical treatment to find some correlations (ec 12 and 13)

)13(2

2

−==

D

ec D

ind d as functions to study the selectivity

The rated the system

witopt ighest hydrogen yield finding an interval (2.9-3.3) of

The results

that describe the behavior of the fundamental variables in the whole analyzed interval. In this waythe sensibility of the model can be evaluated.

Moal thematic

)12(4598.15707.00653.0

)5.45.2(2 +−= ec X X C D

rae X dels Ma

9748.0358.00463.0 2 +−= X N

14.0

999.17

=

= D

1After the models validation a mathematically complex simulation was carried out, taking asependent variable the feeding molar ratio of EtOH/H2O an

of hydrogen, the yield of the reaction and the ethanol conversion.results of the simulation are presented in the Fig. 3 and 4, where can be corrobo

answer for the standards operational conditions (rae=2.5 and T=300ºC ) and the accuracy relatedh the experimental values given in Mariño et al1. These programs were used to estimate theimal operational conditions for obtain the h

ethanol/water molar ratio where this value reach a maximum.

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Figure 3. Results for optimal values (EtOH/H2O=2.5, T=300ºC)

Figure 4. Results for optimal correlations (EtOH/H2O=2.5, T=300ºC)

The group of models were validated for the experimental data obtained for the model with theinterval conditions (2.5<rae<9, T=300ºC, Cu-Ni/Al2O3), giving an answer with a high convergence

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index (Error <1%) for the fundamental indicators that define the process (CE, SH ). The developed programs have ve experimentswithout the variab ravating factor and with considera l of reliability. Thissimulation was us ion and design studies de ed by Peralta et al 12.

Conclusions• The kinetic characteristics of the bioetanol steam reforming are described by means of a

system of• A package able to analyze the kinetic behavior of the steam reforming of

water/etha for different compositions.• The obtain e able to analyze the system at microreac le.• The group of programs can be used as design and scale up tools formers working at the

analyzed c

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kinetic model”. Appl Cat (1999) 179:31–49.

s in the humid reformation of

2

a quick answer speed this facilitates the realization of successile time as an agg ble leve

ed as reference for the validat velop

mathematical models.of programs is

nol mixturesed models ar tor sca

for reonditions.

mechanism proposal t. J. of

ng, A. Sakulkoakiet, T. Therdthianw

riño F. Laborde, M. Am cu/zn/Al O

ol co2

mphlett, J. formin

ction networ 7. Peppley, B. Amphlett, J. Kearns, L. Mann, R.

siveming on Cu=ZnO=Al2O3

catalysts. Part 2: a comprehen8. Hansen, J. B. Holund, P.E. Schiodt, N.CH. Vinding, CH. “Methanol reforming in water gas shift

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OBTENCIÓN Y POLIMERIZACIÓN DEL ALQUITRÁN DE PIRÓLISIS DE ASERRÍN DEPINO EN CAMA FLUIDIZADA.

Manuel Díaz Velázquez1 , José Antonio Suárez Rodríguez2

1 Departamento FQB, Facultad de Ingeniería Química, Universidad de OrienteSantiago de Cuba, Cuba 90900. e-mail: [email protected]

2 Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad de Oriente 90 400Santiago de Cuba. Cuba e-mail: [email protected]

Resumen.Los productos de la pirólisis de materiales lignocelulósicos presentan fenoles, los cuales al ponerseen contacto con formaldehído, forman polímeros que pueden ser utilizados a escala industrial. Porotra parte la mayoría de los trabajos realizados hasta el presente utilizan la pirólisis convencional enla obtención de estos productos.Objetivo: Obtener alquitrán por pirólisis de aserrín de pino en cama fluidizada y polimerizar el

alquitrán obtenido con formaldehído.Países altamente desarrollados como Estados Unidos, Canadá, Francia, Bélgica, Reino Unido,

España e Italia entre otros, se han integrado en importantes proyectos de investigación dedicados al btención de productos de líquidos pirolíticos a partir de la biomasa.mayor importancia los diversos procesos de conversión de la

a de arroz y de

Se obtuvo aceptablerendimiento. El líqui una sola imerizó. Las pruebas al producto dem alto polímero.Palabras Claves: polim ma fluidizada

I. Introducción:

or estudios realizado s de m teriales lignocelulósicosativos se

celulósicos en la obtención de productos químicos trae

del trabajo consisteen obtener alquitrán merizar el alquitrán

obtenido con formald II. Métodos experi nEQUIPOS E INSTRU ENAgitador eléctrico, P eta ño rmostato), pipeta, tamices, balóntrihoradado, estufa, ol Co , condensador, tuboscapilares Cannon Fren en , L)

desarrollo de las tecnologías de oEn nuestro país cobran también biomasa, en particular de los desechos como el bagazo y la paja de caña, la cáscar café.

el líquido pirolítico utilizando como materia prima el aserrín de pino condo se destiló, obteniéndose fracción. El residuo se pol

uestran que se trata de unerización, pirólisis en ca

P s es conocido que los productos de la pirólisi a presentan en su composición una amplia cantidad de compuestos entre los más signific1encuentran los fenoles . Estos al ponerse en contacto con formaldehído, ocurre una

policondensación formando materiales plásticos, que quizás puedan ser utilizados a escala industrialy su aplicación ofrece la posibilidad de aumentar la productividad del trabajo, reduce los costos de producción y ahorra grandes cantidades de materiales tales como: metales, madera y otros2. Lautilización de residuos de materialesaparejado beneficios medioambientales, ya que forma parte de una gran industria de materiales dedesechos y reciclables3. Por otra parte la mayoría de los trabajos realizados hasta el presenteutilizan la pirólisis convencional en la obtención de estos productos. El objetivo

p i serrín de pino en izada y polior p

do

rólisis de a cama fluid

ehí .

me talesM TOS

rob , pHchímetro GLP-22, Baómetro, crisoles,

de agua (tecris es, term nductímetro GLP-31

tro, Picnómetro (25 msk No.4 y 18, balanza analítica cronóme

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Tabla1 Principales características del aserrín de pino cubano4.Características ValorContenido de humedad (%) 15.5

Densidad aparente (kg/m3

) 167Valor calórico bajo (mJ/kg) 17.86

Análisis inmediato (% peso total, base seca)

Material volátil 84.70

Carbón fijo 15.14

Ceniza 0.16

Análisis elemental (% peso total, lhc a)

C 50.65

H 6.03 N 0.14O (por diferencia) 43.18

Análisis de tamaños (% peso total)

>4.0 2.29

4.0-3.35 2.32

3.35-1.98 6.60

1.98-1.60 9.62

1.60-1.25 17.87

1.25-0.84 23.13a lhc: libre de humedad y ceniza.

MATERIALES Y REACTIVOSAlquitrán, Formaldehído, Ácido sulfúrico concentrado, Hidróxido de sodio c = 0 ,13 mol/ L,

n de pino (Pinus Cubensis) fue recogido en el aserrío Martí en la Provincia Santiago de

OBTENCIÓN DE LÍQUIDOS PIROLÍTICOS EN CAMA FLUIDIZADA.Para obtener los líquidos pirolíticos a partir de la pirólisis oxidativa de aserrín de pino cubano seoperó usando un nuevo procedimiento y aparato de cama fluidizada autotérmico formado por unsistema de alimentación de tornillo sinfín, un reactor o columna de fluidización, el separadorciclónico, un condensador ciclónico y el soplador centrífugo. La temperatura del reactor puede sermantenida entre 600 °C y 1000 °C, y es logrado por el ajuste del factor de aire( ), definido comola razón de aire/ combustible real introducido al reactor, y el aire/ combustible estequiométrico

Alcohol etílico, Benceno, Cloroformo, Tetracloruro de Carbono, éter etílico.

CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA.El aserríCuba, cuidadosamente, evitando que estuviera contaminado o mezclado con otro tipo de madera.Las principales características de este aserrín aparecen en la Tabla 1

FA

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(se de19.5% de líquidos, 80.3% los gases y 0.2% de sólidos.SeD

de la filtración con una colu n ocurrió a 101˚

C, quedócomo residuo en el balón

n un

ta alcaentrad

híner la

a 3 vvo 10 gramos.

el líqs se micas

o

gún Suárez y Beatón ). Los rendimientos obtenidos, para factor de aire de 0.4, han sido

paración del alquitrán del líquido pirolítico obtenido en cama fluidizadaespués de haber filtrado la solución con papel de filtro, se procedió a destilar el líquido obtenido

mna de fraccionamiento. La destilacióalquitránPolimerización del alquitrán con el formaldehído1. Medir 50 mL de alquitrán vegetal y verterlo eagua con termostato.2. Calentar el balón, durante cierto tiempo hasrpm, luego, añadir 10ml de ácido sulfúrico conc3. Adicionar el volumen de solución del formaldecabo de una hora (tiempo establecido), detecalentamiento.4. Se filtra el precipitado formado, se lava de 2el caso que se estudia se obtu

balón. Acoplar al mismo el agitador y baño de

nzar una temperatura de 90OC y agitar a 5000o.do, poco a poco alrededor de 10 minutos. Al

reacción retirando el balón del medio de

eces con agua destilada y se mide la masa. En

uido obtenido por destilación.uestran en la tabla 2

del líquido piroleñoso (destilado)Valores de los parámetros

III. Resultados y discusiónIII.1 Análisis de los resultados químico-físicos dLos resultados de algunas pruebas químico-física

Tabla 2. Características físico-químCaracterísticas del líquid

Densidad(20° C, g/cm 3 ) 1,002

Viscosidad( 20° C, cP) 0,953

pH 2,5Tensión superficial (mN/m) 40,2

Análisis de los resultados de la policondensacióEl alquitrán concentrado que quedó en el balón proceso de polimerización con formaldehído s

1

n y caluegoobre

noles . Se consideró también del análisis bibliográ

vítre

ilida

racterización del polímero obtenido.de la destilación fue recogido y sometido a un

la base de que estos alquitranes son ricos enfico las condiciones para llevar a cabo dicho

o, con cierto brillo. Las pruebas de solubilidad

d realizadas al polímeroResultado

fe proceso2-5.III.2. CARACTERIZACIÓN DEL POLÍMERO El polímero obtenido tiene a la vista un aspectoy los resultados se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Pruebas de solub No. Disolvente1 Benceno Insoluble2 Cloroformo Insoluble3 Tetracloruro de Carbono Insoluble4 Éter etílico Insoluble5 Ácido clorhídrico diluido Insoluble6 Etanol Soluble con residuo7 Hidróxido de sodio acuoso Soluble8 Agua Insoluble

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E do es un polímero semejante al obtenido por otrosa os disolventes orgánicos de baja polaridad2,4 y su

be a que el polímero, que se obtuvo de un fenol ofenólicos que reaccionan con las bases formando

fe ío y en caliente con el etanol del polímero, se notóque este se hinchaba. Por ello como parte de la caracterización se determinó el grado deh hinchamiento.

iento, dio como resultado que este polímero a unmperatura aproximadamente de 400° C, se inflama y se carboniza.

96, P = 0,05MPante el compuesto obtenido por reacción del alquitránlímero con alto grado de polimerización (pocoatura de reblandecimiento, etc)

lítico en cama fluidizada utilizando como materia prima el aserrín de pino con aceptables rendimiento para este tipo de proceso.6. Se destiló el líquido pirolítico en una columna de fraccionamiento obteniéndose una solafracción, con características semejantes a los reportados en la literatura, siendo significativo el valordel pH.7. El residuo obtenido en el balón de destilación se polimerizó con formaldehído. Las pruebasrealizadas al producto obtenido en esta reacción demuestran que se trata de un polímero de altogrado de polimerización.

V. Referencias1. González V. A.” Policondensación del alquitrán vegetal”(Tesis en opción al Título de Máster enIngeniería de Procesos), Universidad de Oriente(1988).2. Suárez J., Beaton J. Autotermal Fludized Bed Pyrolisis of Cuban pine. Aceptado para publicación en Energy Sources4/1:93-93( 2003).3. Díaz, V. M.”Caracterización de los productos líquidos obtenidos por pirólisis de residuos de lahoja de tabaco”.4. Trabajo presentado en el V Congreso Internacional de la . Sociedad Cubana de Química. (CD delevento)5. Díaz, V. M., Maury E. P.”Polimerización del alquitrán obtenido por pirólisis residuos de la hojade tabaco con formaldehído”. Revista Tecnología química24/1:33-34(.2004)

stos resultados indican que el producto obteniutores, en cuanto a su pobre solubilidad en l

solubilidad en hidróxido de sodio acuoso, se dederivado, conserva determinados grupos –OH

nóxidos. Observando el comportamiento en fr inchamiento5. Resultó que α=0,07 o sea 7% de

Temperatura de reblandecimientoLa determinación de la temperatura de reblandecimteIII.3 R ESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

La misma se determinó en un equipo Restrolav-2Todos estos análisis demuestran que efectivameantes mencionado con el formaldehído es un posoluble en los disolventes orgánicos, alta temper IV. Conclusiones5. Se realizó la obtención del líquido piro

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DESTILACION DE PRODUCTOS LIQUIDOS DE LA PIROLISIS DEL BAGAZO DECAÑA

MSc Margarita Penedo Medina, Ing. Yayne Beltrán Guilarte, Lic. Eric Maury Cabrera, Ing. Giselle Giralt Ortega Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Oriente. Facultad de Ingeniería Química, sede Julio Antonio

éricas, Mella, Ave. Las Am s/n. Stgo. de Cuba.

Resumeno se reportan los resultados de la

osrimarios: el carbón vegetal, los líquidos piroleñosos y

lisis

mperatura final de 475 ºC. Los rendimientos delíquido de pirólisis, 25,5 %

Resultados del proceso de destilación

e 400 ºC a la presión de 137 mm Hg, obtiéndose 6iduo, con intervalos definidos de puntos

n sustituyenteslectrodonadores, compuestos carbonilos y aminas.

Cdeal

la

cate

reca iones obtenidas en lae ron caracterizadas

cualitativamente, observánd se la presencia de fenoles,ácidos carboxílicos, compu s insaturados, sustanciasorgánicas oxidables, sustancias con sustituyentesdonadores de electrones y c mpuestos carbonilos.

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En este trabajdestilación atmosférica y al vacío de los productoslíquidos de la pirolisis del bagazo de caña. El alquitránvegetal, a una presión de 137 mm Hg, tiene un puntoinicial de ebullición de 54ºC y el punto final 400ºC. Ladestilación a presión reducida del ácido piroleñoso dalugar a 8 fracciones y un residuo, con puntos deebullición inferiores. En la destilación atmosférica delácido piroleñoso, se obtiene un 61,8 % de destilado auna temperatura de 106 ºC. Con estos resultados se hanelaborado las curvas características de destilación a las

diferentes condiciones de presión.IntroducciónLa producción agrícola y forestal dan lugar avolúmenes considerables de desechos lignocelulósicos.Para su aprovechamiento con fines energéticos estosmateriales se utilizan en procesos de pirólisis,combustión y gasificación. En el caso de la pirólisis, laconversión de la biomasa da lugar a tres product pel gas de pirólisis. Los productos líquidos de la piróse han convertido en importantes productos,obteniéndose a partir de ellos biocombustibles y productos químicos orgánicos, como los fenoles de

aplicación en la industria farmaceútica y de plásticos.En este trabajo se presentan los resultados obtenidos enla destilación del ácido piroleñoso y el alquitrán vegetalcomo una vía para la separación de fracciones, lascuales son caracterizadas químicamente.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados.Para obtener el alquitrán vegetal y el ácido piroleñosose utiliza una instalación experimental de pirólisis conun horno eléctrico de cama fija. La pirólisis se realiza auna velocidad de calentamiento de 10ºC/min yte productos son: 61,3 % de

de gas de pirólisis, 27,5 % de carbón vegetal (base seseca). Para la destilación de los líquidos pirolíticos seutiliza una instalación experimental en la cual se puededesarrollar la destilación a presión atmosférica y alvacío. Las fracciones líquidas se obtienen según tienelugar la evolución de mezclas de puntos de ebullciónaproximadamente constante, con lo cual se lograobtener la relación de por ciento destilado y punto deebullción, con lo cual se representan las curvas dedestilación características.

Se logra obtener el rendimiento de las fraccionesdestiladas y sus puntos de ebullición, en diferentescondiciones de presión. Para el alquitrán vegetal el punto inicial de ebullición es de 54 ºC y el punto finaldcortes y un resde ebullición. La destilación a presión reducida delácido piroleñoso da lugar a 8 fracciones y un residuo,con puntos de ebullición inferiores, lográndose separarhasta un 75% de destilado a temperaturas de hasta 70ºC. En la destilación atmosférica para separar el ácido

piroleñoso, se obtiene un 61,8 % de destilado atemperatura de hasta 106 ºC, no lográndose separar lasfracciones de mayor punto de ebullición por esta vía.Se realizaron las pruebas de caracterización cualitativade las fracciones obtenidas por destilación,identíficándose fenoles y enoles, sustancias orgánicasoxidables, compuestos orgánicos insaturados, ácidoscarboxílicos, sustancias coe Conclusiones

omo resultado de la aplicación del procedimiento destilación, se ha logrado separar por fracciones elquitrán vegetal y el ácido piroleñoso provenientes de

pirólisis del bagazo de caña, obteniéndose un 65% y75 % en volumen de destilado respectivamente. Deigual modo, ha sido posible obtener las curvas

racterísticas de destilación, por la medición de lamperatura correspondiente a cada corte destilado,

tanto en fase líquida como en la fase de vapor,lacionando estas con los por cientos destilados deda una de ellos. Las fraccstilación de cada sustancia fued

oesto

o

eet

90. Homl, Qff

Vol. XVIII, N o 1, 2006 131

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bioconD.G

4.

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Penedo, Margarita. 2000. Obtención de productoslíquidos de la pirólisis del bagazo de caña. Su

rmulación de emulgentes paradiesel”. Tesis presentada ener de Ingeni

ería de Procesos.

dad de Oriente,.cal technology of wood”.

Además, de forma adicional se desarrolló la destilaciónatmosférica del ácido pirioleñoso, ya que, como seexplicó por las pruebas preliminares, este líquido tieneun rango de ebullición relativamente bajo con relaciónal alquitrán vegetal, y además en su composición existeun alto contenido de agua y de ácido acético, lo quehace pensar la posibilidad de separar por destilación a presión atmosférica las fracciones provenientes dedicha mezcla. En la tabla ¿???? Se muestran losresultados de la destilación de este líquido de pirólisis.

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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓLA PIRÓLISIS DE

MSc. Margarita Penedo Medina, Dr. José Falcón Fernáacultad de Ingeniería Química, Universida

N DE UNA PLANTA ESCALA PILOTO PARABIOMASA VEGETALndez, Ing. Yayné Bertrán Guilarte, Ing. Giselle Giralt Ortega Sede Julio Antonio Mella, Ave. Las Américas, s/n, Stgo de

uba.

s, ácido piroleñoso, alquitrán.

InLa aplicación de tecnologías en la obtención de portadores energéticos y de productos químicos tienegran interés en el mundo actual, entre ellas cabedestacar la pirólisis de la biomasa. El perfeccionamiento de las mismas tiene muchaimportancia, bajo la premisa de que sean capaces degarantizar el uso eficiente de los recursos naturales y la preservación del medio ambiente. Los productos de la pirólisis tienen múltiples aplicaciones, por ejemplocomo combustibles y en la obtención de compuestos

químicos. Tienen mucha importancia los procesos posteriores de separación y/o conversión de los productos en las etapas posteriores a la pirólisis propiamente dicha. En estos procesos de separación ytratamiento se obtienen sustancias químicas especiales,como fenoles, cresoles, éteres, levoglucosano,furaldehído, alcanos y alquenos, ácidos grasos porejemplo el ácido acético, así como hidroxiacetaldehído,acetol, entre otros, cuyas aplicaciones son disímiles.

Reactivos, equipamiento y métodos empleados.El diseño de la instalación piloto parte de laexperimentación con diferentes tipos de biomasas en unequipo a escala de laboratorio (bagazo de caña, cáscarade arroz, cáscara de café, aserrín y residuo de tabaco),el que consta de horno eléctrico, sistema decondensación y bomba de vacío, que se opera a unavelocidad de calentamiento de 10°C/min; Temperaturafinal – 450 °C; Densidad aparente – 341 Kg/m3 . Losrendimientos de producto fueron: 47,6% de líquido de pirólisis, 29,66% de carbón vegetal y 22,7 % de gas de pirólisis; con esto y las condiciones de operación entreotros parámetros, se hace el cálculo de diseño de lainstalación a escala piloto, teniendo en cuentacondiciones de capacidad y velocidad adecuados.

Discusión de resultados.

La instalación de pirólisis diseñada y construida tienedos secciones cilíndricas, con conductos de salida paralos gases, uno de lo cuales va conectado al sistema deseparación de volátiles. El horno tiene una capacidad detotal de 0,6 m3, y permite pirolizar alrededor de 200kg de madera, considerando una densidad aparente de341 kg/m3. Para las corridas de prueba se utilizócomo biomasa madera de pino (40,3kg). El tiempo de pirólisis fue de 28 horas. Las fracciones líquidasobtenidas fueron dos, una de color oscuro poco viscoso

(alquitrán + ácido piroleñoso) en el primer colector, yácido piroleñoso de color claro y olor característico, poco viscoso en el segundo colector. El pH de losmismos fue de 5,14 y 4,48 respectivamente.

ConclusionesSe ha desarrollado el diseño, construcción, montaje yoperación de una planta a escala piloto para realizar la pirólisis de la biomasa vegetal. El proceso se lleva acabo en un horno de cama fija y está caracterizado porser un proceso de carbonización teniendo en cuenta el

tiempo de duración, que fue de 28 horas. Elrendimiento de productos obtenidos es comparable aotros procesos desarrollados para la pirólisis de lamadera. La instalación es fácilmente desmontable parala limpieza y/o adaptación de mayor o menor númerode etapas. La versatilidad de esta instalación la hacefactible de aplicar localmente en áreas de alta producción de residuos agrícolas.

Bibliografía1. Boucher , M.E., Chala, A., Roy, C. 2000. Bio oils

obtained by vacuum pyrolysis of softwood bark as aliquid fuel for gas turbines. Part 1: Propierties of bio-oil and its blends with methanol and a pyrolyticaqueos phase. Biomass and Bioenergy 19, 337- 350.

2. Cantillo, A. R.; L. Delás. Diseño, construcción,montaje y operación de una instalación a escala piloto para la pirólisis de la biomasa. Trabajo deDiploma. Universidad de Oriente. 2003.

3. Diebol, J. P., J.W.Scabell. Pirolysis from Biomasa.ACS Symposium Series No. 376. Am. Chem.Soc.Washington, pp 31-40, 1988.

F d de Oriente.C

Palabras clave: Pirólisi

troducción.

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LIXIVIACIÓN DE LAS COLAS DEL PROCESO CARBONATO AMONIACAL DEIÓN DE NÍQUEL Y COBALTO CON PRODUCTOS LIQUIDEXTRACC OS DE LA

Silvia Ariza

*** Centro de Investigaci Dirección: Sede Julio Antonio M

,

n el ácidoiroleñoso de bagazo.

se generan grandesolúmenes de colas como resultado del procesamiento

una mezcla compleja

tenido es de 0,409 % de Ni, 0,101% de

ilación del ácido

se efectúan ende fondo esférico con agitación

El calentamiento se realiza con una

ir a

s colas.

s

productos líquidos de la pirólisis para

la

Química, Universidad de Oriente,xxx(2004)xxx.

PIROLISIS DEL BAGAZO DE CAÑA. MSc. Margarita Penedo Medina Lic. Eric Maury Cabrera**Ing. Giselle Giralt Ortega* Ing. Yayné Beltrán Guilarte Ing.

Borges***

Instituciones: * Dpto de Ingeniería Quimica, Universidad de Oriente** Dpto de Fundamentos Químicos y Biológicos, Universidad de Oriente

ones del Níquel, Moaella, Ave. Las Américas, s/n,

ácido piroleñoso, pirólisis.

piroleñoso. La composición de los líquidos se obtiene por análisis de cromatografía gaseosa y espectrometría

Palabras claves: Lixiviación

ResumenSe presenta el estudio de la lixiviación de las colas del proceso carbonato amoniacal de la empresa niquelíferade Moa “Ernesto Che Guevara” aplicando productoslíquidos de la pirólisis del bagazo de caña como agenteslixiviantes. Se realiza el análisis de la influencia de latemperatura durante la lixiviación en un reactor con

agitación, utilizando el ácido piroleñoso obtenido por pirólisis lenta del bagazo de caña y el residuo de ladestilación del ácido piroleñoso. A la máximatemperatura aplicada, 60ºC, se alcanzan extracciones de35,6 % de níquel, 37,0 % de cobalto, 39,4% de hierro,30,3% de cobre y 34,0 % de manganeso co p IntroducciónEn la industria hidrometalúrgica de extracción deníquel y cobalto, Empresa Comandante Ernesto CheGuevara (ECEG) de Moa,

uel, 37,0% de cobalto, 39,4% de hierro, 30,3% de cobre y 34,0% de manganeso. Con el residuo de la destilación delácido piroleñoso la extracción es menor, a todos losniveles de temperatura considerados. El resultado de ladisolución de los metales analizados se puede atribuv

de las lateritas, las cuales se consideran minerales de baja ley, siendo una necesidad recuperar especiesmetálicas contenidas en estos desechos del procesohidrometalúrgico. Se reportan estudios de lixiviacióndel mineral laterítico y de las colas en diferentesmedios, entre ellos aquellos referidos a la lixiviacióncon ácidos orgánicos y la biolixiviación. Los líquidosde pirólsis están constituidos porde ácidos carboxílicos, fenoles, aldehidos, cetonas,aminas, entre otros. En este trabajo se realiza un estudio preliminar sobre la extracción de Ni, Co, Fe, Cu y Mncon productos líquidos de la pirólisis del bagazo decaña, y el análisis del efecto de la temperatura.

Reactivos, Equipamiento y Métodos EmpleadosEl sólido sometido a lixiviación es la fracción (-100+200 mesh) de las colas del proceso carbonatoamoniacal. Su conCo, 42,6% de Fe, 0,0103 % de Cu y 0,766% de Mn (%en peso). Se aplican como agentes lixiviantes: ácido piroleñoso, obtenido por pirólisis lenta del bagazo decaña de azúcar; residuo de la dest

de masas. Se identifican en estos líquidos ácidoacético y fenoles entre otros compuestosorgánicos.Los experimentos de lixiviaciónun reactormecánica.manta eléctrica con sistema de control de

temperatura.

Discusión de ResultadosEn la lixiviación de la fracción de cola , la extracción de Ni, Co, Fe, Cu y Mn se incrementa con el incrementode temperatura (nivel máximo de temperatura, 60ºC).Con el ácido piroleñoso se alcanzan las siguientesextracciones a esta temperatura: 35,6 % de níq

la presencia de ácidos carboxílicos fundamentalmente, por ejemplo el ácido acético, y otros compuestosorgánicos que en su conjunto le confieren unacaracterística ligeramente ácida a los líquidos, lo cual puede resultar favorable para la solubilización de Ni,Co, Fe, Cu y Mn presentes en la ConclusioneSe ha podido comprobar experimentalmente ciertacapacidad de losdisolver especies metálicas contenidas en las colas del proceso carbonato amoniacal. Como resultado delixiviación a escala de laboratorio se alcanzanextracciones de Ni y Co de 35,6 % y 37,0%respectivamente. Se debe ampliar el estudio al análisis dela influencia de otras variables significativas en el proceso de lixiviación.

Bibliografía1. Ariza, S.M., Salazar, Y., Capote, N., Breffe, J., 2004.

Lixiviación química de las colas producto del procesocarbonato amoniacal con ácidos orgánicos. RevistaTecnología

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1.solubiliz by means of organiJour

2. Mukh

Mc. Kenzie, D., Denys L., Buchanan, A., 1987. Theation of nickel, cobalt and iron from laterites

c chelating acids at low pH. Inter.nal of Mineral Processing 21, 275-292.

erjee, A., Raichuv, A.M., Modak, J.M.,

Natarajan, K.A., 2004. Dissolution of Cu, Co and Nifrom ocean nodules by L-ascorbic acid. Chemical Eng.And Processing xxx(2004)xxx-xxx.

Vol. XVIII, N o 1, 2006 135

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ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA LOSEFORMACIÓN CATREACTORES DE R ALÍTICA DE LPG

MSc. Margarita Rivera Soto. [email protected] , Dr. Angel René Viera Bertrán, Dr. Rafael Matos Durán.de Ingeniería Química. Universidad de Oriente. AUniversidad de Oriente. Facultad venida las Américas S/n. Stgo. de

Key words: LPG reforming drogen, parameters estimation.

IntroducciónLa estimación de parámetros econstrucción de un modelo matemático, ya que los

ismo dependerán en gran medida del

,e

e

de los

e

e

aa

A partir de la identificación de la estructura del modeloribe satisfactoriamente el

nree

ns

etros de tansporte efectivo: conductividadose

rminaron utilizando los datos de operacióne la planta y un programa de computación implementado

nr

s a la dispersión.- Mediante un análisis de regresión no lineal sedeterminaron correlaciones para los parámetros detransporte efectivo. Las mismas muestran la dependencia

ica efectiva con el número defusividad efectiva con la

velocidad del fluido.- coelsim Co-

co pa cos como los factores pre exponencialesdefoapqu ofu te de datos que propicia su mejor conocimiento yex es más altos de eficiencia.- escocinlos transporte efectivo de calor y masa.- sibilidad de emplear datos de operación para laest rámetros cinéticos, amplía notablementelaco saltex Bi1. PartA,2. An ew York, 1990.3. E. E. Gonzo Estimating correlations for the effectivethermal conductivity of gran ar materials. Chem. Eng.

J.90 299–302, (2002).4. Rivera. S. M.: “Modelo y tmo para la estimaciónde parámetros en los reactores reformación catalítica deLPG”. II Conferencia Internacional de Eficiencia yRefrigeración, 2003.5. Rivera. S. M.: Análisis de sensibilidad en lamodelación matemática de reactores de reformacióncatalítica de LPG. Revista de Tecnología Química. N0 1.Vol.XX. (2005).

Cuba, CP: 90900

, Catalytic reforming, hy Palabras Claves: Reformación catalítica, LPG, estimación de parámetros.

s un paso determinante en la Reynolds, así como de la di

resultados del mgrado de precisión con que sean estimados sus parámetrosesenciales.Este trabajo, partiendo de un modelo bidimensionaldesarrollado para el estudio de los reactores dreformación catalítica del LPG y de un análisis desensibilidad paramétrica reportado anteriormente5, s

dirige fundamentalmente a la determinación parámetros básicos del modelo tales como: conductividadtérmica efectiva, difusividad efectiva y factores pr exponenciales de algunas reacciones de interés. Se presenta el algoritmo matemático para la estimación destos y se valoran los resultados obtenidos.

Reactivos, equipamiento y métodos empleadosEl equipamiento utilizado ha sido los reactores dereformación catalítica de LPG y los laboratorios de l planta de Hidrógeno pertenecientes a la empresComandante Pedro Sotto Alba.

Discusión de resultados-matemático que desccomportamiento de los reactores utilizados en la obtencióde Hidrógeno mediante la reformación del LPG con vapode agua4, se desarrolla un algoritmo para la estimación d parámetros utilizando como fuente primaria los datos doperación de la planta industrial.- Mediante un análisis de sensibilidad paramétrica, en utrabajo anterior 5, fueron identificados como fundamentalelos parámtérmica efectiva y difusividad efectiva, así com parámetros cinéticos entre los que se encuentran lofactores pre-exponenciales de las reacciones d

reformación del butano y de formación del metano. Losmismos se deted para tales fines.- Los factores pre exponenciales determinados muestrauna tendencia a permanecer constantes como es de esperaen los parámetros cinéticos y las diferencias observadas pueden ser atribuida

de la conductividad térm

Los resultados obtenidos muestran como elmportamiento de estos parámetros se corresponde con

observado por varios investigadores en sistemasilares según reporta la literatura 1,2.

nclusionesEl algoritmo permite la estimación de los parámetros:

nductividad térmica efectiva, difusividad efectiva yrámetros cinéti las reacciones de reformación del butano y dermación de metano. El procedimiento puede serlicado a sistemas de naturaleza diferente al analizado, loe hace posible el uso de la operación industrial comen plotación con nivelLas correlaciones obtenidas para los parámetrostimados muestran un comportamiento que concuerdan el teóricamente esperado en el caso de los parámetroséticos y con el reportado en la literatura para el caso de parámetros de

La poimación de paaplicabilidad del modelo y algoritmo, reduciendo

nsiderablemente los costos, el tiempo de trabajo y loos riesgos que implicaría la utilización de instalaciones perimentales con estos fines.

bliografía:Feyo de Azebedo, S. y Col.: I Chem E., Vol 68, November 1990Froment G. F. y Bischoff. K. B., Chemical Reactoralysis and Design., 2nd ed., Wiley, N

ul

algori de

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SI A MSc. Ing. Maria adira Suárez Rodríguez3 ,

5

1 J' de Carrera y Profe rsidad de Camagüey.Circunvalación qui.reduc.edu.cu

MULACIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN FERMENTACIÓN SÓLIDCaridad Julián Ricardo1 , Dr. Ing. Luis B. Ramos Sánchez2 , Ing. Y

Ing. Angel O uardo Morell Pérez svaldo Gómez Atanay4 , Ing. Ed sora del Departamento de Ingeniería Química de la Unive

Norte, Km. 5 1/2, Camagüey 74650. CUBA. E-mail: mcjulian@ 2

Vice Decano de

Investigaciones de la Facultad de Química y Profesor del Departamento de Ingeniería Química dela Universidad de Camagüey. E-mail: [email protected] Profesora del Departamento de Ingeniería Química de la Uni du.cuversidad de Camagüey. E-mail: [email protected]

4 Ingeniero Principal y Gerente de Ventas. Empresa S s Mecánicas de Camagüey. E-mail:onao.c

olucioneerea@ca mw.inf.cu

5 Empresa Lác Palabras claves: Simulación, modelación,

tea. Ci transf

os químicos y/o biológicos basadoen la Mod y la Simulaciónconstituye e n aporte importante aldesarrollo de a de Procesos. Trabajando en

esta dirección el grupo de investigaciones deBiotecnologí de Química de laUniversidad y ha construido una Planta

uebas de puesta enarcha, que se caracteriza por contar con un

azo,

planta cuenta además

modelación matemática y la simulación..

onclusiones ermitieron validar el modeloara la transferencia de calor, realizar la

A.- INRA-Dijon Reactors for SSF:

a. -Habana: Tesis doctoral, 1999.- 164 p.ELÍAS, A. Producción y utilización de la

. Nuevo alimento para los animales.

LópCien199

4. ModTec del Bagarip. Tesis

Doct5. SAU

SimGuti . Bacquet, M. Raimbault.Biotechnology & Bioengineering. 35: (802-808),

ego de Ávila.erencia de calor, planta piloto, escalado.

IntroducciónEl escalado de proces

elación Matemátican la actualidad u la Ingenierí

a de la Facultadde Camagüe

Piloto para desarrollar la tecnología de Fermentación enEstado Sólido del enriquecimiento proteico de residuosde la Industria Azucarera a partir de la modelaciónmatemática y la simulación.

Reactivos, Equipamiento y Métodos Empleados La instalación incluye una línea de producción que pasó satisfactoriamente las pr m biorreactor semicontinuo donde a partir de bagcachaza, miel y levadura Cándida utilis como materias

primas fundamentales se pueden producir hasta 80kg/día de producto húmedo. Lacon un conjunto de reactores semicontinuos de 10 L devolumen que permiten realizar estudios de escalado a partir de la Discusión de Resultados En este trabajo se presenta un estudio realizado de latransferencia de calor radial y axial en el Birreactor decama empacada semicontinuo de 100 L de capacidad,observándose gradientes de temperatura importantes enlas 2 direcciones.

CLos resultados obtenidos p propuesto psimulación de los perfiles de temperatura y ajustar lasconstantes termofísicas y de transporte.

Bibliografía1. DURAND,

Designs and Applications./ A. Durand, R. Renoud,

J. Maratray, S . Almanza, y M. Diez. J. ofScientific & Industrial Research. 55: ( 317-332),mayo - junio ,1996.

2. DUSTET-MENDOZA, J. C Contribución alestudio y al desarrollo de la fermentación en estado

sólido de materiales linocelulósicos./ J. C. Dustet -Mendoz3.

SaccharinaMesa Redonda./ A. Elías, R. Lezcano, R. García

ez, D.M. Pedroso y C. Geerken . Seminariotífico Internacional 25 Aniversario del ICA,

0a.-10p.RAMOS – SÁNCHEZ, L. R. Aplicación de la

elación Matemática para el Desarrollo de lanología de Fermentación

presentada en la opción al grado científico deor en Ciencias Técnicas. Abril del 2000.CEDO-CASTAÑEDA, G. Heat Transfer

ulation in SSF. / G. Sausedo-Castañeda, M.érrez-Rojas, G

1990.

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DISEÑO Y CONFECCIÓN DE CÁMARAS DE INHALACION PARA EVALUACIONESTOXICOLÓGICAS

María Elena Cañizares1 , Joaquín Iglesias1 , Ivan Ivonet 1 , Natalia Davidenko1 , Enrique Ibarras2 , Heliodora Díaz Padrón2 , Manuel Alvarez Prieto3 y Roberto Orta4

1 Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana, Cuba

E mail: [email protected] Instituto Nacional de Salud de los Trabajadores, INSAT, La Güinera, Cuba.

3 Instituto de Materiales, IMRE, Universidad de la Habana, Cuba.4 Empresa de la goma, MINSAP, Boyeros, Cuba.

Palabras claves: inhalación, cámaras, toxicidad, crónica.

IntroducciónLas regulaciones sanitarias para el empleo de productosquímicos están condicionadas al estudio profundo desus consecuencias sobre la especie humana. Estasevaluaciones se llevan a cabo en la práctica mediante elestudio de las afectaciones que dichas sustanciasocasionan en animales de experimentación, teniendo en

consideración el período de exposición y la dosis.Para evaluar el ambiente laboral es muy importante elanálisis de la toxicidad por vía inhalatoria. Es ésta lavía que más comunmente afecta al trabajador, provocando la aparición de enfermedades profecionalesmuy conocidas en la actualidad, tales como laasbestosis, la silicosis, la plumbosis y otras. El uso deequipamientos que involucran la vía inhalatoria ydérmica al unísono, trae como consecuencia la posiblecontaminación de los locales dónde se desarrolla elexperimento con el material que quedó impregnadosobre el pelo del animal expuesto. Este hecho pone enriesgo la salud de los evaluadores y del resto de losanimales en estudio, incluyendo a los controles.

Materiales y elaboraciónExcepto el material de los tapones, que fue elaborado por la industria de la goma, el resto de los materialesutilizados fueron deshechos. En el presente trabajo selogró confeccionar una cámara que independizara cadaanimal entre sí, así como el área de exposición del áreaque recepcionará los cuerpos de los animales durante elestudio, limitando así el volumen a cubrir por el agentetóxico.Para seleccionar los frascor de vidrio que receptan losanimales se tuvo en cuenta las dimensiones de ratashasta de seis meses, lo que permite realizar ensayos

agudos, subcrónicos y crónicos con el mismoequipamiento.

El diámetro de las conexiones de vidrio tienen quecumplir el requisito de ser mayores que el capilar delreómetro que limita la entrada de aire y regula el flujode entrada, pues de lo contrario el reómetro no cumplecon sus funciones.

Es importante hacer notar que este tipo de evaluación puede abarcar un gran número de especialidades dentrode la toxicología, pues su uso en la evaluación defármacos que actúan por la vía inhalatoria, laevaluación de sustancias que se utilizan comocosméticos, la evaluación del medio ambiente detrabajo y la repercusión de tóxicos sobre el ecosistema

entro otros, se ven beneficiadas con el uso de estosimplementos.Otro aspecto a destacar en la presente ponencia es elhecho práctico de que en el país no se dispone deequipos análogos para efectuar estos ensayos, debido aque no se ofertan en el mercado.

ConclusionesCon el presente resultado es posible adelantar en lasevaluaciones toxicológicas por vía inhalatiria dentro del país y ofrecer productos al público con la calidadrequerida en cuanto a los riesgos que su usorepresentan.

Bibliografía1 Heath Effects Test Guidelines OPPTS 870.4100,Chronic Toxicity. Public Draft, EPA, junio 1996.2 Acute Inhalation Toxicity. OECD Guidelines forTesting of Chemicals, section 4. Health Effects ShortTerm Toxicology. Pag. 8 - 14. mayo 1981.3Toxicology of the Lung, 2nd ed., edited by D.E.Gardner et al. Raven Press, Ltd., New York, 1993.4 Acute and Repeated Inhalation Toxicity of 1 -Bromopropane in SD Rats. Hyeon - Yeon Kim et als. J.Occup. Health, 1999; 41:121-128.

Vol. XVIII, N o 1, 2006 138

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EVALUACIÓN RESINA KY – 28 PARA TRATAMIENTO DE AGUA EN PLANTAELÉCTRICA DE LA EMPRESA RENE RAMOS

María Elena Magaña HaynesCEINNIQ. Carretera Yagrumaje Km 5/1/2. Moa. Holguín

Palabras clave. Resina, calcio, magnesio, capacidad de carga.

IntroducciónLa resina KY –28 es aniónica y viene en formahidrógeno. Es Granular de color desde el amarillo hastael castaño oscuro. Tiene una humedad – 50.3. ElVolumen específico en la forma H+ - 2.48 g/ cm3. Lacapacidad volumétrica dinámica de 1.83g eq / ml . LaTemperatura de trabajo – 130º CUn ciclo de operación con esta resina consta de lassiguientes pasos:

Activación inicial Lavado. Carga

Lavado Regeneración Lavado

El trabajo con esta resina se realizó a solicitud de la planta eléctrica de la Empresa René Ramos Latour de Nicaro y consistió en probar a escala de laboratorio laresina KY- 28 existente en los almacenes de estaempresa para determinar su posible utilización, para loque se tomaron como base los índices que se utilizan enlos intercambiadores de esta planta y se extrapolarona las condiciones de laboratorio

Reactivos, Equipamiento y Métodos empleados.Las pruebas se hicieron a nivel de laboratorio en una

columna de 24 mm de diámetro y 30 mm de alto paraun volumen de resina de 100 ml.El agua a tratar fue traída de planta eléctrica, tomada ala salida de los filtros de carbón con una temperaturade 45º C.Se hicieron 5 pruebas. Para cada una de ellas se utilizóagua de planta eléctrica en un recipiente deaproximadamente 25 L de capacidad. Según estevolumen de agua se determinó que el flujo a pasar através de la columna (97.7 Ml/ min). Se determinó queel tiempo de duración de la prueba no podía excederlas 4 horas. El muestreo se realizó tomando la primeramuestra a los 15 minutos y las restantes cada 30 min

Resultados y discusión.Activación.Para la activación de la resina KY – 28 se utilizaron700 ml de cloruro de sodio al 15%. Se partió de un PHen la solución de 6.7 llegando a la salida a un PH de6.1 luego de pasado este volumen de sal.RegeneraciónEste ciclo de operación de la resina se comportó comose esperaba, pues al cargar nuevamente la misma se

notó que había vuelto a recuperar su capacidad decarga dando el agua libre de calcio y magnesio.LavadoEl lavado con agua destilada cumplió su objetivo,notándose en el análisis de los cloruros que estos semantuvieron dentro de la norma establecida por la planta.Como se puede observar para utilizar esta resina senecesita emplear un volumen grande da NaCl dada lanecesidad de activar la misma inicialmente lo cualrequiere un Vs/Vr = 7 y dada su baja capacidad decarga que es 2.6 veces menor que la Waffatit KPS, es

decir, que se hace necesario regenerarla con másfrecuencia.

Conclusiones1. La resina KY – 28 es capaz de eliminar del

agua prácticamente todo el calcio y magnesio presentes en la misma, entregando esta con lacalidad necesaria para el proceso tecnológico.

2. Se determinó que para la activación inicial deesta resina con cloruro de sodio al 15%, senecesita un Vs / Vr = 7.

3. Dada la baja capacidad de carga de la resina,es necesario consumir mayor cantidad decloruro de sodio que con la resina que

actualmente se usa en la planta eléctrica (waffatit KPS)

Bibliografía1. García A. “ Estudio a escala de laboratorio de

la capacidad de carga de la resina Amberlite2006. Nicaro 1998.

2. Hernández Raquel. “Evaluación de diferentesresinas . Nicaro. 1988.

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MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DISCONTINUO A VACÍO, PARA LAOPTIMIZACIÓN Y CONTROL AUTOMÁTICO DE FABRICACIÓN DE MASAS

COCIDAS DE PRIMERA Msc. María Eugenia O’Farrill Pie1 , Dr. Luis Manuel Peralta Suárez.1

Instituciones: 1 Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Dirección: Facultad de Química-Farmacia. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Carretera aCamajuaní, Km. 5.5. Santa Clara. Villa Clara. CP: 54830

Palabras Claves: Modelación, simulación.

IntroducciónSe impone la necesidad de un mayor aprovechamiento del potencial nacional de la ciencia y la técnica; y concentrarlos esfuerzos en las direcciones principales de nuestrodesarrollo económico y social, así como fortalecer losvínculos entre la investigación y la producción. Pues laciencia y la técnica aplicadas son las que llevan el pesodel desarrollo económico en nuestros días.Este trabajo está dirigido a:

• Determinar los parámetros de operación que garanticenun óptimo agotamiento de las masas cocidas en tachos para la obtención de azúcar, dada una función objetivoque incluya maximizar el rendimiento en cristales ygarantizar una distribución de tamaño determinada, bajolas condiciones actuales de la industria azucarera cubana.• Seleccionar aquella alternativa que permita operar lomás cercanamente posible al óptimo del proceso en presencia de perturbaciones en la calidad de la material prima.• Seleccionar el esquema de control automático,adecuado para implementar la alternativa que permita laoperación cercana al óptimo del proceso de cristalización

a vacío en tachos de primera para el sistema de azúcarcrudo.

Discusión de resultadosEl modelo matemático definido, fue ajustado utilizando para ello once corridas experimentales, obtenidas en laindustria, en las cuales se midieron los parámetrosoperacionales y se realizaron análisis de laboratorios paramedir la distribución de tamaño de los cristales durante lacristalización. El programa de simulación PSI permitió elajuste óptimo de los parámetros cinéticos de lacristalización y de la transferencia de calor resolviendo un problema de optimización no lineal de parámetrosmúltiples con una función multiobjetivo. Se realizó el

estudio de optimización empleando el modelo obtenido yapoyado en la simulación computarizada, lo que permitióobtener el rango óptimo adecuado de operación de lostachos de primera, así como el estudio de selección dealternativas de control arrojó 4 esquemas de control que permiten la implementación de la estrategia óptima deoperación de los tachos.

Conclusiones1. El modelo dinámico de carácter fenomenológicoobtenido, predice con suficiente precisión la etapa de

cristalización en tachos discontinuos de primera, el cualfue corroborado a nivel industrial, con resultadossatisfactorios.2. El análisis operacional de la etapa de cristalización avacío efectuado mediante la simulación computarizadaen el CAI “George Washington”, arrojó seis alternativasde operación en los tachos con incrementos en la producción de azúcar y con ello incrementos enganancias anuales; cuatro de estas variantes se

corresponde con las condiciones de alimentación al tachomás frecuentes en que opera la fábrica.3. Del estudio de optimización efectuado con el modelo,se obtuvo el rango adecuado de operación para tachos,correspondiente a los valores de pureza de meladuraentre 0.87-0.88 o superiores, para el que se logran losmejores indicadores de calidad del proceso decristalización al compararse con las condiciones establesde operación del proceso.4. Del estudio de selección de alternativas de controlautomático en tachos discontinuos de primera, seobtienen cuatro esquemas de control automático quegarantizan, la implementación de la estrategia óptimaoperacional de este proceso con un mínimo de pérdida enla función objetivo. Ello garantiza de manera robusta ysatisfactoria la calidad del proceso de cristalización eincluye, incrementos en la producción de azúcar y en lasganancias anuales de la fábrica, considerando perturbaciones en las variables de entrada de la etapaobjeto de estudio.5. Desde el punto de vista científico, con los resultadosalcanzados en el trabajo se enfoca integralmente ladisminución de pérdidas de sacarosa en mielesintermedias en la industria azucarera, a partir de laconcepción de un sistema de control optimizante de lacalidad del azúcar.

Bibliografía1) Azevedo, S., “Monitoring Crystallization I”International Sugar Journal N0 12, 1993.2) Azevedo, S., “Monitoring Crystallization II”International Sugar Journal N0 1, 1994.3) Schneider, P, A., “Controllability analysis of anIndustrial Crystallizer.” 6th World Congress of ChemicalEngineering, School of Engineering James CookUniversity. Townsville 4811.Australia, 2001.

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LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE, UNA ALTERNATIVA VIABLE PARA ELDESARROLLO DE TECNOLOGÍAS MÁS LIMPIAS

Marlén Morales Zamora, Xiomara Cabrera BermúdezFacultad de Química y Farmacia

Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas. UCLV

C. Camajuaní Km. 5,5. Santa Clara, Villa Clara, Cuba. CP: 54830Teléfono: 53- 42- 281164; Fax: 53-42-281608

e-mail: [email protected]

IntroducciónLa disminución progresiva de las reservas decombustibles fósiles y los problemas de contaminaciónambiental asociados a su combustión, han atraído laatención de los investigadores hacia la búsqueda denuevas fuentes de energías limpias y renovables. Unade las tecnologías con mayor potencial en este campoes la de la utilización de hidrógeno como fuente deenergía para la cogeneración de electricidad y calor a

través de celdas de combustible (1,2,3). Nuestro país nose mantiene exento al desarrollo que viene alcanzandodicha tecnología a partir de hidrogeno, es por ello, quese motiva el interés de los investigadores hacia esatemática considerando el desarrollo de tecnologías máslimpias, con beneficios ambientales a partir de energíasrenovables.

Métodos EmpleadosEn el trabajo se realiza un estudio de la tecnología delas celdas de combustible como alternativa a consideraren el desarrollo de tecnologías ambientalmentecompatibles; se discuten los aspectos teóricos referidosa los diferentes tipos de celdas, principios defuncionamiento, conceptos y definiciones básicas de lossectores de la electroquímica y de la termodinámicaque involucran dicho proceso. Se crean las bases parala comprensión y asimilación de la transformacióndirecta de la energía en las celdas de combustible, asícomo los procesos que tienen lugar en los electrodos yla constitución de distintas pilas de combustible.

Discusión de Resultados y ConclusionesA partir de los resultados, se obtiene una valoracióntécnico-económica de la posibilidad de utilización de latecnología de las celdas de combustible a partir dehidrogeno. Sin lugar a dudas, la tecnología de las celdas

de combustible representa un desarrollo potencialmenterevolucionario, ya que, además de utilizar la reacciónelectroquímica entre el hidrógeno del combustible y eloxígeno del aire para producir electricidad, agua ycalor, presenta alta flexibilidad para aceptar grandiversidad de combustibles, lo cual la ubica como unatecnología que permite una transición hacia tecnologíaslimpias y el uso de fuentes de energía renovables.La aplicación en Cuba de esta tecnología dependeráde: la masificación y mayor desarrollo que

experimenten las celdas de combustible en paísesdesarrollados y pioneros en el uso de esta tecnología,de la velocidad de asimilación de tecnologías de producción de hidrógeno como fuente alternativa parala generación de energía eléctrica y de la búsqueda dealternativas económicamente competitivas,energéticamente sustentables y ambientalmentesostenibles para la producción de hidrógeno destinado aceldas combustibles.

Bibliografía1. R. Reinhold Wurster. El hidrógeno y la búsquedade combustibles renovables. Winterthur. Abril1999.http://www.prevencionintegral.com/Winempresa/WE-19/19P20- 22.pdf2. H. D’Elía, Eduardo. Pilas de Combustible.http://www.monografias.com/trabajos10/pico/pico.shtml#intro 3. Fernández Rojel, Daniel. Las celdas decombustible, una alternativa ecoeficiente en lageneración de energía eléctrica.http://www2.ing.puc.cl/~iing/ed433/anales/celdasCombustible.htm 4. Fuel Cells Org. "Fuel Cells 2000". Online.www.fuelcells.org

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EMPLEO DE LAS TÉCNICAS DE TRABAJO EN GRUPO PARA LA MEJORACONTINUA Y LA CALIDAD DE LOS PROCESOS QUÍMICOS EN UNA PLANTA

PILOTO Marlen Ramil Mesa, Manuel Díaz de los Ríos.

Institución: Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar(ICIDCA) Dirección: Vía

Blanca 804 y Carretera Central. Apdo Postal 4026 CP 11000 Cuidad de La Habana, [email protected]

Palabras Claves: calidad, planta piloto, técnicas de trabajo en grupo, tormenta de ideas.

Introducción.El trabajo en plantas piloto constituye un proceso deinvestigación y desarrollo en el que se requiere de unacorrecta planificación de la experimentación y laadopción de medidas organizativas propias del trabajoen esta escala, en la que el conocimiento del proceso, laestadística y la instrumentación, juegan un papelfundamental. Las técnicas de trabajo en grupos sonmuy numerosas y tienen un gran número de

modificaciones al ser adecuadas a una realidad concretao por el aporte creativo de quienes las han empleado.

Métodos Empleados.En el presente trabajo se muestra los beneficios ylogros del empleo del “Brainstorming” (tormenta deideas) como técnicas de trabajo en grupo para lamejora continua de una planta piloto de procesosquímico. Se utiliza software MindManager X5 que esuna herramienta altamente eficiente para generar mapasmentales y gestionar ideas e información; facilita laexposición de procesos y actividades para su

comprensión y permite la identificación rápida de

problemas y sus relaciones, organizando las ideas yconceptos

Discusión de ResultadoUn trabajo en planta piloto puede tener dos objetivos:desarrollar una nueva tecnología a partir de unresultado laboratorial e implementar una produccióndemostrativa con vistas a validar reproducibilidad ycalidad de producto y promover un mercado incipiente,especialmente en el caso de productos de alto valor y baja demanda.En muchas ocasiones, una vez implementada una producción demostrativa se presentan nuevos

problemas, los cuales exigen de una revisión minuciosade los resultados obtenidos y la evaluación de las posibles causas que los originan. Se ilustra laimplementación de esta técnica para realizar producciones semicomerciales de la resina furfuralacetona modificada con epoxi (FAM), que es unamateria prima utilizada para producir composiciones poliméricas de base furano – epoxídica, que se utilizan

comercialmente en soldaduras metálicas en fríos y enrecubrimientos especiales.Durante cierto tiempo se presentaron problemas con lacalidad de este producto, y surgió la iniciativa deimplementar las técnicas de trabajo en grupo para buscar alternativas de solución a los problemas planteados de una forma participativa. Una vezestablecido el grupo de trabajo se utilizó el softwareMindManager X5, el cual es una herramienta altamente

eficiente para generar mapas mentales y gestionar idease información; facilita la exposición de procesos yactividades para su comprensión y permite laidentificación rápida de problemas y sus relaciones,organizando las ideas y conceptos. Se enumeran lasalternativas de solución al problema planteado y unavez implementado el cronograma de accióncorrespondiente a las causas que originaron los problema detectados, se reanudo la producción y severifico el cumplimiento de los parámetros de calidadestablecidos para el proceso objeto de estudio.Se muestra un análisis estadístico del comportamientode los parámetros de calidad de los lotes

semicomerciales obtenidos antes y después de lassoluciones propuestas.

Conclusiones.Se pudo constatar que el empleo de las técnicas detrabajo en grupo posibilitan la búsque a de soluciones alos diversos problemas técnicos que se pueden presentar en un proceso productivo y no constituyenuna herramienta exclusiva de la actividad deinvestigación en si. Estas técnicas, adecuadamenteimplementadas permiten orientar a los especialistas aformular el mejor camino en la solución de un problema y considerar detalles que solo pueden serdetectados mediante una actividad participativa queincluya las opiniones y experiencias de todos losniveles profesionales vinculados a la actividad.

Referencia1. Kaoru Ishikawa. Que es el control total de calidad.Editorial Norma. 1996.2. Ayala A., Ignacio J. Técnicas de trabajo en grupo.Ed. Pirámide. 1ra edición. 2002.

d

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UTILIZACION DE FLOCULANTES Y EL CAMPO MAGNETICO EN SOLUCIONES ACUOSAS.

*Melvis Betancourt Pérez. **José Falcón Fernández. **Yanet Ribero Ricardo.*Centro Nacional Electromagnetismo Aplicado. **Facultad de Ingeniería Química. Universidad de Oriente.

e-mail [email protected] , [email protected]

Palabras claves: sedimentación, campo magnético, floculantes.

Introducción:Determinar la sedimentación y clarificación que ejercenlos floculantes industriales de la marca CIBA, sobre el proceso de aglomeración de partículas de hidróxido demagnesio. El análisis se realizo atendiendo a ambasseparaciones, concentración del lodo y clarificacióndel liquido sobrante.

Método Experimental y Materiales:Si se considera que todo el óxido de magnesio setransforma en hidróxido de magnesio, el peso de este

ultimo será 1.45 veces mayor. Por otra parte elhidróxido de magnesio tiene densidad 2.4 g/cm3 y siconsideramos que este mantiene la densidad ydividimos este volumen del hidróxido entre el volumende sedimento al cabo de las 24h, obtenemos la fracciónvolumétrica ocupada por el mismo. Proceso desedientacion.a)Instalación experimental y reactivos. Magnetizador(CNEA).Colorímetro. pHmetro. Balanzaanalítica digital. Probeta: 250 y 500 ml Cronómetro.Floculantes.b)Tratamiento magnético.Para preparar las soluciones de Mg(OH)2 (25,6.2,1.6,1g), se procedió a someter bajo tratamientomagnético al agua destilada y muy rápidamente semezcló estas con 1ml de floculantes seleccionado.Características de tratamiento magnético.Velocidad del liquido = 0,589 m/sTiempo de exposición = 0,34 segIntensidad del campo = 1473 Gauss( 1,4 T).c)Medición de la turbiedad : Determinación por elmétodo Nefelométrico, Los resultados se expresan en launidad NTU para una longitud de onda igual a 430nm.Solo se determina esta variable para soluciones concaracterísticas coloidales, las muestras tomadas serealizaron a intervalos de 1min y 3min debido a queel proceso de clarificación es un poco más lento, y

existe mayor formación de floculos con este tiempo.

Análisis de los Resultados:La tabla A contiene las veces que los floculantesensayados ocuparon los lugares del 1 al 7 en cuanto a laconcentración del lodo y a partir de ellos, estosaparecen ordenados en correspondencia con la mejor actuación en el espesamiento. De estos resultados seobserva que los floculantes PLT-20 y PLT-24 sesituaron la mayoría de las veces en los primeros treslugares mientras que el PLT-26 hace algo similar pero

ocupando los últimos lugares, los restantes floculantesse sitúan las mayorías de las veces en lugaresintermedios por lo que puede afirmarse que losfluculantes de baja toxicidad del tipo PLT-20(policacrilamida no ionico), PLT22(copolimerocatiónico de acrilamida y sal cuaternaria de acrilato)resultan los de mejores efectos para incrementar lavelocidad de espesamiento de la suspensión dehidróxido de magnesio, mientras el floculante PLT-26 poliacrilamida aniónico resulta el que logra los peoresresultados entre los ensayos.

Tabla A Floculantes por orden de espesamiento.Orden de mayor concentración de lodoFloculantes I II III IV V VI VIIPLT-20 4 2 ---- 1 ---- 1 -----PLT-24 3 1 2 ---- ---- ----- 2PLT-22 1 2 ---- 1 2 2 -----PLT-25 1 1 1 ---- 3 ----- 2PE-10 ---- 1 2 2 1 1 1MLT-27 ---- ---- 2 3 2 ----- 1PLT-26 ---- ---- 1 1 ---- 4 2

Para analizar la clarificación se tomaron las muestrasde menor espesamiento para cada concentración tablaB, apreciándose la acción del campo magnético y losfloculantes en la sedimentación evidenciándose que lasconcentración mas alta 0.030ppm(25g) y la menor

0.001ppm(1g) no introducen variaciones significativasen el comportamiento estudiado, de igual forma en eltratamiento magnético(T) sobre el proceso.

TablaB Orden de los floculantes en la clarificación.S PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-2625gT PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-26S PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-266.25gT PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-26S PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-261.6gT MLT-27 PE-10 PLT-25 PLT-26S PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-261.0gT PE-10 MLT-27 PLT-25 PLT-26

ConclusionesCon el uso de los floculantes en las suspensiones de

hidróxido de magnesio se acelera el proceso desedimentación y clarificación. Con la aplicación delcampo magnético se evidencia que este tiende aretardar el proceso de sedimentación y clarificación enalgunos casos.

Bibliografía:Rosabal Vega J. Valle Matos M. Hidrodinamica ySeparaciones Mecanicas. MES. ISPJAM. 1989.Fotocopia 127. Aplicación del magnetismo en laIndustria azucarera. MES. Habana 1999.

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MODELACIÓN DE FILTROS SUMERGIDOS Y AEREADOS MSc. Miguel. Díaz Marrero, Ing. Farah. de Armas Machado

Centro de Ingeniería de Procesos (CIPRO) Fac. de Ingeniería Química. Cujae E- mail [email protected]

IntroducciónEn el presente trabajo se realiza un estudio delcomportamiento de un reactor de cama fija sumergido yaireado en el tratamiento de un residual sintético.Los objetivos que se persiguen con el mismo son:Modelar el comportamiento de un Filtro Sumergido yaireado ante variaciones de parámetros operacionalestales como: concentración de la alimentación (Qo),tiempo de retención hidráulico (tret), área deempaquetadura )Aemp) y flujo de aireación (Qaire), ydeterminar la influencia de estos en el porcentaje deremoción.

Materiales y métodosEL experimento se realizó en dos columnas cilíndricasde vidrio de 10 cm de diámetro y con un volumen totalde 3 L. Ambas columnas se empacaron de manerairregular con medios de soportes diferentes compuestos por pequeños anillos hasta una altura de 34.4 cm,ocupando un volumen de 2.7 L.Para estudiar el comportamiento del sistema bajodiferentes variables operacionales y su influencia en laeficiencia de remoción se diseñó un experimentovariando en dos niveles la concentración inicial delresidual, los flujos de aereación y de alimentación y lasáreas específica de las empaquetaduras. Combinandoestas variables se realizaron 16 corridas experimentales.

(8 para cada reactor)

Análisis de resultados.El análisis de los resultados se centró en modelar elefecto de las variables de operación seleccionadas,sobre el porcentaje de remoción de la DQO. Con estafinalidad se utilizó a través del Programa Stat graphicsel método de análisis estadístico “superficie derespuesta”. Este método permite, mediante un conjuntode técnicas matemáticas y estadísticas, realizar lamodelación y análisis, en aplicaciones donde unarespuesta es influenciada por varias variables aunque elobjetivo no es optimizar la misma.

La ecuación ajustada obtenida fue:%REM = 90,9038 – 0,021024DQO + 0,0029936Aemp - 0,004432Qaire + 0,624655 Tret.+ 0,0000782DQO*Qaire

El modelo describe satisfactoriamente la variabilidaddel porcentaje de remoción con un coeficiente de ajustedel 98.1548 % . La influencia de cada variable sobre el porcentaje de remoción, sigue el siguiente ordendecreciente; concentración inicial del residual, flujo deaire empleado, tiempo de retención hidráulico y áreaespecifica de empaquetadura.

Se apreció también que en el efluente hay unatendencia de los sólidos suspendidos totales a aumentarcon la concentración inicial, a pesar que la producción

de lodos en los sistemas de película fija no obedece aun desprendimiento continuo. Además los valoresmayores aparecen en los experimentos

Conclusiones1. Se obtuvo un modelo que describe el porcentaje deremoción de la DQO para Filtros Sumergidos Aereadosen función de la concentración inicial del residual, flujode aire, tiempo de retención y área especifica de laempaquetadura, con un coeficiente de ajuste del98,1548%2. En los rangos en que se trabajaron las variablesindependientes, la influencia de las mismas sobre el porcentaje de remoción sigue el siguiente ordendecreciente:• Concentración inicial del residual• Flujo de aire• Tiempo de retención• Área específica de empaquetadura3. Los resultados obtenidos permiten establecer que unadisminución en el porcentaje de remoción, producida por un incremento de la concentración inicial delresidual, puede ser contrarrestada a través de unaumento del flujo de aire empleado, manteniendoconstante el área especifica de empaquetadura y eltiempo de retención.4. En el efluente hay una tendencia de los sólidossuspendidos totales a incrementarse con el aumento dela concentración inicial, a pesar que la producción delodos en los sistemas de película fija no obedece a undesprendimiento continuo. También se aprecia que losvalores mayores aparecen en el reactor que tienemayor área específica de empaquetadura, debido a quese origina una mayor cantidad de biomasa en el interiordel reactor

BibliografíaBeacheler, V. J.; Zambrano, M. E.; Urrutia, H. B.(2001)“Estudio de la cinetica de crecimiento de biopelicula bacteriana aplicada en el tratamiento deriles.’’ XIV Congreso de Ingenieria Sanitaria yAmbiental. Santiago de Chile.Beyenal, H. and Z. Lewandowski (2002) “ Internal andexternal mass transfer in biofilms grown at variousflow velocities.’’ Biotechnology Program 18:55-61

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Biotechnology Volume 11ª Enviromental Processes I.Submerged fixed bed reactor. Second completelyrevised edition. 350-363Castañeda, E. Sedimentación y nitrificación en lostratamientos biológicos por lodos activados. Tesis para

optar por l Título de Master. I.S.P.J.A.E. 1999.M. Diaz, Montesino, M.A. Filtros SumergidosAereados. Revista Hidráulica, No. 1, Vol. XXIV,2003 .

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RECUPERACIÓN DE AGUA SUAVIZADA EN LA PLANTA DE SORBITOL M. Rodríguez Marrero, M.Carvajal Arribas, C. Del Sol Serrallonga.

Unidad Básica de Derivados “Sorbitol-Alcohol Furfurílico” Email: [email protected]

ResumenEste trabajo apoya el empeño de la Revolución por preservar los recursos naturales y el medioambiente de nuestro país. A través de el se pudo determinar que en la producción de Sorbitol se pueden recuperar 3,652 m3/h de agua suavizada, que provienen del CAI Ignacio Agramonte, y quese vertían a la canal por la estructura y diseño con que fue instalado el proceso. Este ahorrorepresenta el 50 % del consumo de agua de la planta.Con este estudio se disminuye el volumen de residuales líquidos que son vertidos al exterior y elmanejo de los mismos. Se logra un mayor aprovechamiento del agua en la industria, pues durante laconcentración del Sorbitol se genera un volumen de agua que puede ser reincorporada al proceso yla pérdida de agua de enfriamiento ocasiona constantes inestabilidades en el sistema general de aguarefrigerada, requiriéndose una reposición continua de agua al sistema. Para dar una solución

emergente a estos problemas actuales se desarrollaron alternativas de bajo costo y fácil acceso,empleando recursos recuperados.Palabras Claves: agua, recuperación, ahorro, industria.

IntroducciónEn el mundo actual reviste de forma cada vez más creciente el disponer de agua para la población,así como para usos industriales. De este modo los problemas relacionados con la conservación y la purificación del agua, constituyen una preocupación actual y los esfuerzos que se realicen parasolucionarlos redundan en beneficio de las generaciones actuales y especialmente de las futuras.Es importante que se tenga plena conciencia del peligro que plantea el cada vez más reducidonúmero de precipitaciones que se han venido produciendo en los últimos años, así como la

depresión que sufren los mantos freáticos. No quedarse de brazos cruzados, aplicar cada una de lasalternativas que sugieren los adelantos de la ciencia y la técnica, y una férrea disciplina laboral seimponen como fórmulas inviolables para salir juntos de este período de sequía.La industria química utiliza grandes volúmenes de agua para los más diversos fines debido alconjunto de valiosas propiedades que esta posee. Generalmente el agua empleada con propósitostecnológicos recibe un conjunto de operaciones básicas para su tratamiento con el objetivo deeliminar las impurezas nocivas que se hallan en ella, que de no ser separadas ocasionarían serios problemas en las instalaciones.Una de las alternativas para reducir el consumo de agua tratada en los procesos tecnológicos esutilizar un adecuado sistema de toma y distribución de las aguas que forman parte del sistema deenfriamiento así como las obtenidas por la condensación del vapor, es decir aquellas que intervienen

en procesos de intercambio de calor y que en algunas ocasiones es vertida a la canal. Estassoluciones tienen como grandes ventajas el ahorro de productos químicos en la planta de tratamientode agua así como un máximo aprovechamiento del preciado líquido, que en la actualidad amenazacon ser uno de los mayores problemas que enfrenta la humanidad.La fábrica de Sorbitol, ubicada en el municipio de Florida, cuenta con un gran número de bombascapaces de trasladar el agua de un lugar a otro de la planta en dependencia de sus usos y destinos.Ante la necesidad de no malgastar los recursos con que contamos y dando frente a la escasez deagua como una de las necesidades presentes, este trabajo se desarrolla considerando como hipótesisla posibilidad de incorporar al proceso el agua suavizada que no es reutilizada.

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Se tiene como objetivo general contribuir a la disminución del consumo de agua suavizada en la planta. Los objetivos específicos están dirigidos a:

- Evaluar y cuantificar la cantidad de agua de enfriamiento que se pierde en la unidad dehidrogenación a través de cada bomba.

- Determinar la cantidad de agua que puede ser recuperada de la unidad de concentración.- Proponer una variante para reincorporar el agua de enfriamiento de las bombas de la unidadde hidrogenación al sistema general de enfriamiento de la planta.

- Plantear una alternativa para recuperar los condensados de evaporación y el vaporcondensado.

Materiales y métodosEvaluación de las pérdidas de agua de enfriamiento por cada bomba en la U-400De los siete equipos dinámicos con que cuenta esta área cuatro de ellos (bombas) necesitan unsistema de enfriamiento durante todo el tiempo que se encuentran funcionando, el volumen de aguaque se desperdicia durante dicho enfriamiento es significativo si se tiene en cuenta que esta agua

atraviesa por un proceso de tratamiento en el CAI Agramonte.Fueron utilizados para este trabajo: cronómetros y probetas de 1000 ml. Se realizó un muestreo porcada equipo y se aplicó el método de las medias aritméticas para conocer el caudal vertido. Durante el período productivo comprendido entre el 20/05/03 al 25/06/03 fueron realizadas en laestación de hidrogenación 67 hidrogenaciones. A continuación se refiere el volumen de aguadesperdiciada por cada una de las bombas durante el proceso de hidrogenación.

Bombas Caudal de agua (m3 /h) B 404 0.337 B 416 0.521 B 420 0.568

B 450 1.036Donde: B 404 Bomba de recirculación en el circuito principal. B 416 Bomba del circuito secundario. B 450 Bomba del sistema de lubricación del sello de B420. B 420 Bomba de jarabe de sorbitol + Níquel, prepara precapa de filtro, realiza secuencia de filtración y espera de filtración.Este último equipo dinámico tiene un tiempo de trabajo mayor que las restantes bombas por cuantodebe trabajar durante la hidrogenación de la Glucosa, en la filtración del Sorbitol y es la encargadade preparar la precapa del filtro F409. Debe tenerse presente que las 67 hidrogenaciones fueronfiltradas en un período promedio de 2,50 horas cada una y el tiempo promedio de hidrogenación fue

de 5.55 h. lo que representa que solo por concepto de este equipo se vertieron 306,35m3

de agua a lacanal durante esa producción.Para dar solución a esta problemática se propuso la conexión de las tuberías de salida del sistema deenfriamiento de las bombas a la red de aguas de retorno de la unidad de hidrogenación hacia launidad de enfriamiento del agua.

Evaluación de las pérdidas de agua suavizada en la unidad de concentración.En esta unidad el agua que puede ser recuperada proviene de dos fuentes:

Condensado de evaporación (CE).

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Vapor condensado (VC).A continuación se procede a realizar los cálculos correspondientes:El vapor condensado es equivalente al flujo de vapor que consume el evaporador, este valor es de 1100 Kg/h que en unidades volumétricas corresponde a 1,1 m3/h.

El condensado de evaporación se determinó por un balance de masa, se conoce que el evaporador sealimenta de 2.4 m3/h de sorbitol al 50 % y de esta corriente sale 1.71 m3/h al 70 % por tanto el aguaque se evapora es de 0.69 m3/h.Entonces el agua obtenida se puede determinar como CE + VC = 1.79 m3/h.El condensador de evaporación se envía a un tanque (T 907) con el fin de utilizarlo en el proceso dedisolución, este tanque fue instalado con un volumen de 3 m3 , que no satisface las condiciones detrabajo actuales, es conocido que del mismo se vierte a la canal un volumen considerable de aguacuando no es consumida en la disolución. Por estas razones se propone realizar una conexión de lalínea que envía esta agua al T907 con la tubería que envía el vapor condensado a un tanque en launidad de producción de vapor.Del agua obtenida en la unidad de concentración se consumen 0.5 m3/h para la disolución lo quesignifica que 1.29 m3/h de agua tratada pueden recuperarse (AR).Según la instalación de esta unidad para la conexión del CE con el VC solo son necesarios 1,2 m detubería, 2 válvulas manuales, entre otros recursos.Se ha comprobado que el vapor condensado que se dirige al tanque que alimenta la caldera no esaprovechado en su máxima totalidad pues este depósito tiene una salida por reboso por la que sevierte el exceso; este tanque se repone con una línea de agua suavizada (R) que es regulada por unflotador. Para evitar este derroche se propuso el envió del agua recuperada (AR) a un tanque parasu recuperación y posterior bombeo al tanque de agua suavizada de la planta (T 1300).

Análisis de los resultadosDe la evaluación del período de producción de Sorbitol durante los meses de trabajo antes señalados

se comprobó que la pérdida de agua de enfriamiento es significativa ya que al sumar las pérdidas deagua de enfriamiento de cada bomba se obtiene un total de 2.462 m3/h si se tiene en cuenta quefueron realizadas 67 hidrogenaciones cuyo tiempo promedio de hidrogenación fue de 333 minutos(5.55 horas) por lo que las cuatro bombas trabajaron todo este tiempo, por concepto de gasto de aguade enfriamiento se demuestra que se desperdició un volumen de 915,488 m 3.Por otra parte a esta se le suma el gasto de agua empleado en la B 420 durante la filtración delSorbitol siendo la misma de 95.14 m3 Al sumar ambos resultados se obtiene que la pérdida de agua para el enfriamiento de las bombas404, 416, 420 y 450 durante la producción de Sorbitol en los meses de mayo a junio fue de 1010,63m3.Lo que representa para una hidrogenación un derroche de 15.08 m3 de agua del sistema de

enfriamiento, adicionándole a esta la pérdida de agua por decantación-filtración 1.61 m3

comprobándose entonces que para un ciclo de hidrogenación la pérdida por concepto de agua deenfriamiento fue de 16,69 m3.Por otra parte el hecho de utilizar el condensado en las necesidades tecnológicas repercutefavorablemente en el proceso, pues se racionaliza el consumo de agua tratada. Además si se tiene encuenta que la planta también recibe vapor del CAI Agramonte, entonces el volumen de agua areponer seria de 1.29 m3/h.Todos estos valores representan un ahorro de 3,752 m3/h de agua suavizada del CAI para una producción continua este valor equivale recuperar 90,05 m3/día.

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El consumo de agua de la planta es de 180 m3/día por lo tanto el caudal de agua que se ahorrarepresenta el 50 %.Para la producción se consume una proporción de agua suavizada de 9,5 m3/Ton de Sorbitol. Con elvolumen diario de agua que se recupera pueden producirse 9,48 Ton de Sorbitol, este valor

ingresaría a la planta por concepto de ventas: $ 5 214 en divisa y $ 5 688 en moneda nacional.

Análisis económico Para el periodo analizado el volumen de agua desperdiciada en la unidad de hidrogenaciónrepresenta una pérdida de $ 333.51 pues 1 m3 de agua tratada se cobra a $ 0,33. Mientras que parala otra unidad en estudio fue de $183.90, para un total de $517.41 mal empleados por concepto deagua suavizada desperdiciada.Unidad de hidrogenaciónEl costo de inversión CIv = Gasto de materiales + Mano de obra

Materiales U/m Cantidad Costo (pesos)Tubos galvanizados de ½ pulg. m 18 53.78

Electrodo Kg ½ 6.92Total 60.70

Mano de obra:Un soldador C: $11.13/día y un ayudante de soldador: $ 5.70/día para un día de trabajo.Total: $ 16.83CIv = $ 77.53Unidad de concentración y producción de vaporAnte la creciente preocupación por evitar cualquier vertimiento de agua innecesario en la planta setomó la alternativa de emplear ciertos recursos que no se tenían en explotación para recuperar elagua que se derramaba a la canal. Para ello se instaló un sistema de tuberías, un tanque de 10 m3

y una bomba, estos dos últimos recuperados.Otros materiales U/m Cantidad Costo (pesos)Electrodo Kg 1.25 17.30Válvula manual Mecainox - 2 139.98Válvula de Globo - 2 32Tornillos DN 16 - 32 7.74Total 197.02

Mano de obra:Un soldador C: $11.13/día y un ayudante de soldador: $ 5.70/día para 3 días de trabajo.Total: $ 50.49CIv = $ 247.51El costo de inversión para las alternativas propuestas corresponde a un total de $ 325.05.

Conclusiones1. El caudal de agua total que se pierde, en el trabajo de las bombas de la unidad de

hidrogenación durante su funcionamiento, es de 2.462 m3/h.2. En la unidad de concentración del sorbitol se generan 1.79 m3/h de agua de la cual se puede

incorporar 1.29 m3/h como agua suavizada al depósito receptor de agua tratada de la planta.3. En períodos de zafra nuestra fábrica puede ingresar 1.29 m3/h de agua tratada.

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4. Con las alternativas planteadas se ahorra un total de 3,752 m3/h (90.05 m3/día) de aguasuavizada del CAI y la planta reduce el consumo de agua al 50 %.

5. El costo de inversión corresponde a un total de $ 325.05 y se emplean recursos recuperados.6. Entre otros aspectos, se logra una mayor estabilidad en el sistema de enfriamiento, se reduce el

volumen de residuales líquidos así como los gastos en la planta de tratamiento de agua delCAI. A demás se logra un uso más racional de este preciado líquido para fines industriales.

Recomendaciones1. Realizar un chequeo frecuente y detallado, por medio de análisis químicos, a la calidad del

condensado de evaporación.2. Realizar un análisis previo al agua recuperada antes de ser incorporada a la red de agua

tratada.3. Exigir un estricto control de vigilancia ante los posibles vertimientos de agua por parte de los

técnicos de producción y todos los trabajadores en general.

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6. PÉREZ, DIOSDADO. Equipos de bombeo/ Diosdado Pérez Franco.-Ciudad de La Habana:Editorial Científica Técnica, 1981.-211p.7. PONJUAN, A. Química inorgánica/ A Ponjuan, J. Blanco, J. Novoa.- Ciudad de La Habana:

Editorial Pueblo y Educación, 1979.- 460p.8. Precio de mayorista de empresa.- Editorial del Ministerio del Azúcar, 1992.- s.p.

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Vol. XVIII, N o 1, 2006 151

MODIFICACION EN LA UNIDAD DE HIDROGENACIÓN

Unidad de producciónde agua refrigerada

Sistema de enfr iamientode las bombas

Intercambiadorde calor

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Vol. XVIII, N o 1, 2006 152

ALTERNATIVA PARA LA RECUPERACION DEL CONDENSADO DEEVAPORACION Y EL VAPOR

CONDENSADO

Agua suavizadaCAI

Planta de AF

VC

Concentración del

Sorbitol

Sorbitol

50 %

Sorbitol 70

%

CE

Tanquepara

disolución

Proceso

Tanque

10 m3

Tanque de agua

suavizadaSorbitol

Unidades Auxi liares

Producción deVapor

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COMPARACIÓN DE CATALIZADORES EN LA REFORMACIÓN HÚMEDA DELETANOL PARA LA OBTENCIÓN DE H2

O. M. Rivera, L. M. Peralta, G. EsperanzaUniversidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Carretera de Camajuaní km 5½. Santa Clara, Villa Clara. Cuba.

Palabras claves: Revisión, catalizadores, reformación húmeda de etanol, obtención de H 2

Introducción:Teniendo en cuenta que el etanol, fuente de energíarenovable empleado en la obtención de hidrógeno através de la reformación húmeda y otros procesos, para posteriores aplicaciones en celdas combustibles, es unaopción atractiva para países caribeños como Cuba yteniendo en cuenta la disponibilidad de materias primasrelativamente baratas en nuestro territorio nacional conutilidad potencial en la conformación de catalizadores para el proceso en cuestión, en el presente trabajo serealiza una comparación minuciosa de los metales (Co, Ni, Cu, Zn) y soportes (Al2O3, SiO2) de nuestro interés,

reportados ya en la bibliografía, llegándose aimportantes conclusiones acerca del roll quedesempeñan los mismos así como de la estrategia paraatacar el problema planteado.

Discusión de los resultados.1. Es posible asociar el papel de cada metal por

separado en la reformación del etanol, en el rangode temperatura de 300-500oC.

Diag.1 Efecto de las especies metálicas en lareformación húmeda del etanol

(1)CH3CH2OH = CH3CHO + H2/ Cur , Nir , Cor , Zno

(2)CH3CHO = CH4 + CO/ Ni, Co r

(4)CH4 + H 2O = CO + 3H2/ Fe, Ni

(5) CO + H2O = CO2 + H 2/Ni, Co, Fe2. Uno de los problemas de los catalizadores es su

desactivación por la formación de coque. Altrabajar por encima de H2O/EtOH = 3, a tiemposde retención medios, dilución con gases inertes y aaltas temperaturas, se minimizan las deposicionesde coque.

3. Se puede proponer que la reformación,tradicionalmente formulada como:

CH3CH2OH + 3H2O = 2CO2 + 6H 2: la ecuación demáximo rendimiento de H2 y mínimo rendimientode CO es, en realidad, un proceso químico globalde otras cuatro reacciones consecutivas:

CH3CH2OH = CH3CHO + H2 (deshidrogenacióndel etanol)

CH3CHO = CH4 + CO (descomposición delacetaldehído a metano y CO)

CH4 + H 2O = CO + 3H2 (reformación del metano) 2CO + 2H2O = 2CO2 + 2H 2 (WGSR)

Conclusiones

- Es posible la conformación de catalizadores para lareformación húmeda de etanol y producción dehidrógeno, utilizando materias primas nacionales.

- Es factible seleccionar de antemano cada metal (oespecie metálica) de acuerdo a su efecto en elcamino de reacción de la reformación, con elobjetivo de optimizar los parámetros deseados.

- La reformación húmeda del etanol se puedeoptimizar consecutiva y separadamente de acuerdoal set de reacciones que la integran.

Bibliografía1. F. Mariño, E. Cerella, S. Duhalde, M. Jobbagy, M.

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2. J. Llorca, P. Ramírez de la Piscina, J. Sales, and N.Homs “Direct production of hydrogen fromethanolic aqueous solutions over oxide Catalysts”Chem. Commun. 641 (2001).

3. V. Fierro, V. Klouz, O. Akdim, C. Mirodatos,“Oxidative reforming of biomass derived ethanolfor hydrogen production in fuel cell applications”Catalysis Today 75: 141–144 (2002)

4. J. Llorca, P. Ramírez de la Piscina, J. Dalmon, and N. Homs “CO-free hydrogen from steam-

reforming of bioethanol over ZnO-supportedcobalt catalysts” Applied Catalysis B:Environmental 43: 355–369 (2003)

5. J. Llorca, P. Ramírez de la Piscina, J. Sales, and N.Homs, J. Fierro “Effect of sodium addition on the performance of Co–ZnO based catalysts forhydrogen production from bioethanol” Journal ofCatalysis 222: 470 – 480 (2004)

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MODELOS PARA EL CÁLCULO DEL TAMAÑO DE CRISTALES DE AZÚCARCOMERCIAL EN TACHOS DEL CAI COSTA RICA

MSc. Rafael Fernández Pérez, Dr. Angel René Viera Bertran, Dr. Carlos Hernandez Pedrera Institución: MINAZ

Dirección: Central Costa Rica. Guantánamo.

Palabras claves: Azúcar, Cristales de Azúcar, Crecimiento de Cristales, Tachos, Masas Cocidas.

Introducción Este trabajo se desarrolló en el CAI Costa Rica delmunicipio El Salvador en la provincia Guantánamo.En las últimas zafras de este central, el tamaño de loscristales de azúcar comercial no siempre alcanzaba sutalla comercial que es el 65 % o más sobre malla Tyler20. Al no alcanzar el tamaño convenido con el puerto,el producto era rechazado y debía ser nuevamente procesado con la consiguiente pérdida de tiempo yenergía, o de lo contrario se penalizaba el central aldársele un valor menor al azúcar producido.

Se procedió entonces a modelar el desarrollo del producto acabado en las áreas comprendidas entre lostachos y las centrífugas, para dar una herramienta capazde predecir, con las condiciones industriales, el tamañocon que se obtendría el grano de azúcar comercial.

Equipamiento y Método EmpleadoSe utilizó el método estadístico de Regresión Múltipleauxiliado con el programa Statgraphics Plus 4.1 corrido sobre Windows 2000. En las corridas seutilizaron los datos históricos reportados por ellaboratorio del central.En el trabajo se procedió de la siguiente manera: secalcularon –para cada masa– a partir de los valores de

entrada de las variables del proceso el valor de laconstante de cristalización (Ks), con este valor y ladistribución de tamaños de entrada –que es la misma para todas las masas– se calculó la distribución detamaños a la salida del tacho para cada masa. Con elconjunto de las distribuciones de tamaño de todas lasmasas procesadas en el día, se obtuvo un único valor de porciento de tamaño de Masa de Azúcar Inicial (MAI,conjunto de todas las masas cocidas A y B procesadasen el día en la descarga del tacho) formado por la sumade todas las fracciones con tamaño igual o mayor aldeseado, y ya por último con ese valor y una funciónadecuada se obtuvo el valor predicho para el producto

acabado en la salida de las centrífugas.

Discusión de los Resultados Para ambos tipos de masa (MCA y MCB) la constantede cristalización (Ks) muestra una dependencia de la pureza y concentración (pol) de sacarosa del granomejorado que es el pie de masa y de la pureza delfluido alimentado (meladura para MCA y miel A paraMCB).Para la MCA la Ks depende además de laconcentración de sacarosa del fluido alimentado; del

área de transferencia de calor del tacho y del volumenfinal de la masa cocida. El valor de Ks para MCB,además de las variables comunes a la MCA, dependedel tiempo en que se le da vapor a la masa sin que hayaalimentación alguna de fluido, es decir, el tiempo quetarda en “dársele punto a la masa”.Los modelos obtenidos para ambos casos son:

Para MCA

Vf 8-2.8122e

PolMe7-4.80186e-PzaMel7-6.04928eA8-3.75181-

PzaGM7-9.73284ePolGM7-8.03348e-5--6.51383eKs

⋅+

⋅⋅+⋅

+⋅+⋅=

donde, PolGM = pol del grano mejorado [%]

PzaGM = pureza del grano mejorado [%]A = área de transf. de calor del tacho

[m2]PzaMel = pureza de la meladura [%]PolMel = pol de la meladura [%]

Vf = volumen final de la masa cocida[pie3]

Para MCB

ts8-7.74178ePzaMiel7-2.97906e

PzaGM7-4.32236ePolGM7-4.92836e-5--1.76333eKs

⋅+⋅+

+⋅+⋅=

donde, PolGM = pol del grano mejorado [%]

PzaGM = pureza del grano mejorado [%]PzaMiel = pureza de la miel A [%]

ts = tiempo de cocción sin alimentación[min]

Para el factor de corrección se obtuvo la expresión queaparece abajo mediante la correlación del porciento detamaño del grano calculado utilizando las expresionesajustadas de Ks y el valor del porciento de tamaño delgrano reportado por el laboratorio.

donde, TR = porciento de tamaño sobre malla Tyler 20reportado

TC = porciento de tamaño sobre malla Tyler20 calculado

Conclusiones Con este trabajo:

2TC389.187-TC280.23636.3931TR ⋅⋅+=

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1. Se obtuvieron los modelos de la constante decristalización para MCA y MCB que dependen delas variables de entrada del proceso.

2. Se obtuvo un modelo que ajusta un factor decorrección para lograr la distribución de tamaños

reportada.3. Los modelos permiten predecir el porciento detamaño sobre malla Tyler 20 del producto acabadocomo función de las variables de entrada con loque se tiene un medio eficiente para dirigir laoperación en este sistema.

Bibliografía 1. Clark, J. A. y F. García López. “El Proceso de

Fabricación de Azúcar Crudo en los Tachos”.Editorial Ciencia y Técnica. Instituto Cubano delLibro. La Habana. Cuba. 1969.

2. Honig, Pieter. “Principios de TecnologíaAzucarera”. T-II. Edición Revolucionaria.Guantánamo. Cuba. 1987.

3. Jenkins, G. H. Introducción a la tecnología delazúcar de caña. Editorial Ciencia y Técnica.Instituto Cubano del Libro. La Habana. Cuba.1971.

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UNA APLICACIÓN DEL ANÁLISIS EN COMPONENTES PRINCIPALES Y DECLASIFICACIÓN AL ESTUDIO DE PROCESOS INDUSTRIALES

Ms C. Lic. R. E. Peña Abreu, rpeñ[email protected] , Ing. Roberto Majendié Cemitiere,[email protected] , Ing. Betsy Rivero Piña, [email protected] , Ing. Ciro Sam Palanco,

[email protected] , del Centro de Investigaciones del Níquel (CEINNIQ) y Ing. Neris Laborí Leiva,

[email protected] , de la Empresa Ernesto Guevara de la Serna

ResumenLa calidad del Sínter de Níquel, producto final de la Empresa Comandante Ernesto Che Guevara(Punta Gorda), se ha visto afectada en los últimos años, se sospecha que una de las posibles causassea la granulometría del Oxido de Niquel, por lo que ha sido necesario aumentar el conocimiento del proceso hasta la obtención de este óxido. En el trabajo se realiza un estudio estadístico multivariadocon el fin de determinar la influencia, de la composición físico-química del carbonato básico de Níquel, de los parámetros de operación en la planta de Recuperación de Amoniaco y del horno decalcinación, sobre la granulometría del óxido de Níquel. En el estudio se pretendió además clasificarla granulometría de dicho óxido en clases de comportamientos y caracterizarla por sus variables.

Como método de diagnóstico estadístico se realizó un Análisis en Componentes Principales (ACP) yde clasificación por la metodología PRESTA, utilizando el soft SPAD versión 3.5. En el presentetrabajo se pretende básicamente mostrar la potencia del ACP en el diagnóstico estadístico de problemas en la industria, se prescinde de la identidad de una gran parte de las variables del proceso,solo se identifican las básicas del diagnóstico realizado que son necesarias para las conclusionesfundamentales del análisis, esto se hace por razones de discreción con la información sensible del proceso.Palabras Claves: Estadística Multivariada, Componentes Principales, cluster análisis, DiagnosticoEstadístico, Oxido de Níquel, granulometría, Proceso CARON.

AN APPLICATION OF THE PRINCIPAL COMPONENTS AND CLUSTER ANALISIS TO

THE STUDY OF INDUSTRIAL PROCESSES AbstractThe Sínter of Nickel quality, final product of the Company Comandante Ernesto Che Guevara(Punta Gorda), has been affected in the last years, it is suspected that one of the possible causes isthe Nickel Oxide grain, for that reason it has been necessary to increase the knowledge of the process until the obtaining of this oxide. A multivariable statistical study is carried out in this paperwith the purpose of determining the influence of the physical-chemical composition of the basic Nickel carbonate,the operation parameters in the plant of Ammonia Recovery and the calcinationfurnace on the grain of the Nickel oxide. In the study was also pretended to classify the grain of thisoxide in classes of behaviors and to characterize it for its variables. As method of statisticaldiagnosis was carried out an Analysis in Main Components (AMC) and of classification for the

PRESTA methodology, using the soft SPAD version3.5. In this paper is pretended basically to show the power of the AMC in the statistical diagnosis of problems in the industry, it is done without of the identity of a great part of the variables of the process, only the basic variable of the carried out diagnosis are identified that are necessary for thefundamental conclusions of the analysis, this is done by reasons of discretion with the sensitiveinformation of the process.Keywords: Multivariable Statistic, Main Components, cluster analysis, Statistical Diagnosis, NickelOxide, grain analysis, CARON Process.

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IntroducciónLos productos finales de la empresa metalúrgica Comandante Ernesto Guevara de la Serna, son elóxido de Níquel granular sinterizado (Sínter) y el sulfuro mixto de Níquel y Cobalto. El primero de

ellos se obtiene aglomerando el óxido Níquel3

en una mezcla que tiene como componentesfundamentales, el producto calcinado, carbón y agua como aglutinante. En el proceso desinterización se genera además del Sínter, un material con una granulometría por debajo de lasespecificaciones de calidad, este se le denomina material fino de retorno y es recirculado al proceso de sinterización. Aparece además un material aún mas fino que se le denomina polvo ytambién se le recircula. El material fino de retorno se genera como producto de la degradación delmaterial sinterizado y el polvo se obtiene mayormente en la calcinación del carbonato y es unaanomalía de la calcinación.La sinterización se lleva a cabo logrando la combustión del carbón, para ello es necesaria la penetración de aire a través de la mezcla y se logra utilizando equipos de succión. Sin embargo, si lamezcla no es lo suficientemente permeable como para lograr que penetre la cantidad de aire

necesaria, el carbón no combustiona y la calidad del Sínter se ve afectada en su granulometría yresistencia, o sea, la mala combustión genera un Sínter fácilmente degradable, así como, mayorcantidad de fino y polvo que hacen mas ineficiente el proceso.La permeabilidad de la mezcla depende entre otros factores de la granulometría del óxido, o sea, losóxidos que tienen un porcentaje alto de granulometrías muy finas provocan mezclas impermeables,de aquí la importancia que tiene mantener bajo control este parámetro en el proceso. De estasituación emana la necesidad de conocer la influencia, que sobre la granulometría del óxido tiene lacomposición química de los productos y los parámetros en la operación de los procesos antes de lacalcinación. Teniendo en cuenta la situación explicada se plantean los siguientes objetivos:1. Evaluar la influencia que tienen sobre la composición granulométrica del óxido de níquel:

• La operación en la planta de recuperación de NH3.

• La composición físico-química del Carbonato Básico de Níquel y los parámetrosfundamentales en el horno de calcinación.2. Clasificar los turnos en clases de comportamientos y verificar su relación con la calidad del

óxido según su granulometría en cada clase.

Método de estudioPara caracterizar la forma en que influyen sobre la composición granulométrica del óxido de níquel,los parámetros de cada operación antes de la calcinación y la composición química del carbonato yel sulfuro, se decidió realizar un estudio estadístico multivariado a los datos obtenidos de muestrasextraídas del proceso (Ferrer, R. et al. 1992), garantizando una cantidad de estas suficiente paraaproximar la distribución muestral a la Normal (Ivchenko. G.I., Y.I. Medvediev.1984), se exigió no

menos 30 muestras (M Spiegel, M.R. 1992), las variables para las que no se logre este número dedatos se le probará la bondad de ajuste a la distribución normal con las pruebas Chi–cuadrado yKolmogorov-Smirnov (Ivchenko. G.I., Y.I. Medvediev.1984). En el caso que se presenta, fuecorroborada la normalidad para todas las variables probadas.De acuerdo con los objetivos que se han fijado y el tamaño del conjunto de datos, se realizará unAnálisis en Componentes Principales (ACP). En el ACP (Crivisqui, 27/4/2002) el conjunto de datosse representa en un sistema de coordenadas, que garantiza en cada plano la máxima representación

3 Obtenido a partir de la calcinación de una mezcla cuyo contenido fundamental es carbonato básico de níquel (CBNi) y en menor proporción sulfurode Ni+Co

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posible del conjunto de las variables en un espacio n-dimensional, (n=30 cantidad de muestras deeste trabajo). El ACP se realiza además para los individuos en el espacio de las m variablescuantitativas, para el propone en este artículo los 30 turnos se denominarán en adelante individuos,en el espacio de 65 variables. Luego de obtener los resultados del ACP se le realizará un estudio de

clasificación para cumplimentar con el segundo objetivo planteado. La clasificación separa losgrupos de individuos con comportamientos semejantes, estos grupos descartan tipologías decomportamiento en la operación y en los rangos de valores de las variables analizadas, luego seasocian con la calidad del óxido y de esta manera se logra interpretar la influencia delcomportamiento de cada variable en la aparición de uno u otro grupo.Con la utilización del soft Spad 3.5 todo lo explicado anteriormente se puede realizarautomáticamente (Spad Ver 3.5, Manual de Usuario), luego de forma sencilla se interpreta el ACPleyendo los gráficos en el espacio de las variables y en el espacio de los individuos, los gráficos serealizan para el plano de mayor representatividad, Primer Plano Factorial, (Crivisqui, Eduardo27/4/2002). En el caso de las variables el gráfico toma la forma de un círculo unitario, en el cualcada variable está representada por un vector que tendrá como máximo valor modular la unidad, osea, el extremo del círculo y como mínimo el valor cero, o sea, el origen de coordenadas, lasvariables mejor representadas en el plano se muestran en el gráfico con una longitud cercana alextremo del círculo y viceversa, las de menos longitud, o sea, cercanas al origen del sistema, estánmal representadas en ese plano. La correlación se lee en el ángulo que se forma entre los vectoresque representan las variables, los ángulos mas agudos muestran buenas correlaciones positivas, losllanos o cercanos a este, negativas y los rectos o cercanos a el, muestran independencia.Para el caso del gráfico de los individuos, (Crivisqui, Eduardo, 20/5/2002) estos se representaráncon puntos en el plano, la cercanía entre ellos indica similitud y la lejanía comportamientosdiferentes, de esta manera se pueden establecer visualmente los grupos de individuos que presentancaracterísticas similares (Crivisqui, E. y J.J. Droesbeke. 1993), la retroalimentación con los datosoriginales nos facilita establecer además, las tendencias de comportamiento en los ejes del gráfico.El Spad, muestra las clasificaciones coloreando los puntos, sin embargo, el análisis del especialistacontribuye a complementar lo realizado por el soft ware (Crivisqui, Eduardo, 20/5/2002).Recopilación de la informaciónSe procesaron 67 variables, dos de ellas son nominales, un nominador y un cualificador, lasrestantes 65 son cuantitativas y pertenecen a los procesos de las plantas de recuperación de NH3 y al proceso de calcinación. Se tomaron los datos de las operaciones correspondientes a los procesosantes mencionados, así como la composición química para el óxido, el Carbonato Básico de Ni(CBNi) y el licor producto de la lixiviación, se tomó además la composición granulométrica delóxido, todo esto en un período de 10 días efectivos, la frecuencia de la toma de datos fue por turnos,las variables que aparecen por horas se promediaron por turnos.El Promedio, la desviación estándar, los máximos y mínimos de cada variable cuantitativa semuestran en la Tabla No 1, no son cuantitativos el Nomenclador V41 y el cualificador V27 quetiene que ver con uno de los elementos en el contenido químico del CBNi en el proceso. Además delas variables originales, se construyeron cuatro variables adicionales con el fin de encontrar algunascaracterísticas nuevas en la relación entre los parámetros. La nuevas variables son: V44 que es lasuma del porcentaje de las fracciones mas finas (de 1.6 a -100 mesh) y V43 y las fracciones masgruesas (de 22.4-2.5 mesh), y las variables V37 y V35

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Tabla No 1. Parámetros Descriptivos de las variablesVar Media D. Est. Mín Max. Var Media D. Est. Mín Max.V1 13,690 2,250 8,900 16,830 V34 1024,920 10,670 1010,000 1045,000V2 11,020 1,560 7,960 13,270 V35 0,280 0,110 0,110 0,570V3 10,890 1,830 8,050 14,680 V36 274,520 6,600 253,500 281,880V4 8,560 1,970 5,870 11,960 V37 6,620 0,300 6,070 7,330V5 7,060 1,700 4,980 10,560 V38 343,420 17,400 318,630 383,880V6 5,740 1,440 4,110 8,610 V39 0,010 0,010 0,000 0,050V7 6,430 0,740 5,170 8,160 V40 0,100 0,060 0,030 0,330V8 5,240 1,070 3,370 7,220 V40 74,240 1,880 67,670 77,010V9 2,520 1,770 0,000 5,250 V41 25,520 1,420 22,970 28,560

V10 5,470 1,300 3,550 7,860 V42 17,270 2,820 11,360 22,460V11 5,860 1,030 4,140 8,340 V45 0,010 0,000 0,010 0,020V12 10,670 0,310 10,190 11,300 V46 0,030 0,000 0,020 0,040V13 0,020 0,000 0,020 0,020 V47 1,700 0,210 1,280 2,230V14 0,460 0,090 0,300 0,670 V48 1,660 0,220 1,080 2,040V15 4,570 0,320 4,020 5,410 V49 70,170 1,260 67,770 73,780V16 0,000 0,000 0,000 0,000 V50 0,080 0,060 0,030 0,380V17 0,010 0,000 0,000 0,020 V51 10,490 1,680 9,500 19,390V18 73,710 1,150 70,600 76,600 V52 9,650 0,430 8,720 10,620V19 0,130 0,040 0,070 0,210 V53 76,690 0,480 75,950 78,090V20 0,170 0,020 0,140 0,200 V54 0,260 0,070 0,140 0,400

V21 0,040 0,040 0,000 0,140 V55 1,340 0,090 1,180 1,580V22 0,360 0,080 0,110 0,520 V56 1,040 0,070 0,810 1,130V23 47,860 0,800 45,720 49,010 V57 3,830 0,220 3,410 4,480V24 19,790 31,190 12,650 187,730 V58 3,760 0,150 3,520 4,090V25 33,940 2,500 26,980 39,300 V59 5,760 0,210 5,300 6,220V26 0,100 0,020 0,060 0,170 V60 88,580 0,730 87,500 90,310V28 0,790 0,100 0,640 1,090 V61 790,840 34,170 734,500 880,130V29 5,720 0,470 4,850 6,610 V62 519,420 25,400 471,880 580,250V30 10,180 0,780 8,250 11,550 V63 413,440 10,720 375,880 430,380V31 5,210 0,400 4,210 5,900 V64 121,740 2,690 118,120 129,380

V32 0,000 0,000 0,000 0,000 V65 131,080 23,330 85,500 182,630V33 0,040 0,000 0,040 0,050 V66 0,010 0,000 0,010 0,010

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Gráfico Nº 1. Primer Plano Factorial del ACP

Discusión de los resultadosAnálisis de las variablesSiguiendo la metodología explicada en el primer plano factorial del ACP se tiene un 35%aproximadamente de representatividad, la máxima posible para la base de datos analizada.Atendiendo al Gráfico Nº1 se consideran poco representativas las variables V39, V13, V32, V36 yV45.Se obtuvieron once grupos de correlación y cinco variables que no se encuentran correlacionadas engrupos. Las variables que pertenecen a los grupos, presentan correlaciones significativas entre ellasy están agrupadas de la siguiente forma:• Primer grupo: Las variables V6, V4, V21 y V57.

• Segundo grupo: Esta constituido por las variables V17, V59, V39 y V58 y V55.• Tercer grupo: Esta constituido por la Suma de las fracciones finas y las variables V14, V26,V15.

• Cuarto grupo: Esta constituido por las variables V35, V8, V30, V28y V63.• La variable V22 y V46, son variables que no tiene relación directa con ninguna otra variable,

pero están correlacionadas inversamente con los grupos 10 y 11 respectivamente.• Quinto grupo: Esta constituido por las variables V37, V47 y V48, V19, V1.• Sexto grupo: Esta constituido por las variables V10, V49 y V42.• Séptimo grupo: Esta constituido por las variables V25 y V26.• Octavo grupo: Esta constituido por las variables V33, V34 y la Suma de las de las partículas

gruesas, V42 y V61.

• Noveno grupo: Esta constituido por las variables V31, V62 y V12, V50, V65, V18, V23, V45 yV53.

• Décimo grupo: Esta constituido por las variables V54, V64, V50, V24, V32, V66, V36 y V38.• Décimo primer grupo: Esta constituido por las variables V7, V9, V5, V52, V16, V56 y V60.• La variable V40 no esta correlacionada positivamente con las otras variables.Existe además de la correlación intragrupo, la correlación entre los grupos, ambas se explicanseguidamente: Grupo 1, las variables V6 y V4 presentan una alta correlación, las otras variables que lo

componen están correlacionadas con menos fuerza. Este grupo tiene una correlación positiva

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débil con el 2do grupo y la variable V3. Este grupo esta opuesto o correlacionado inversamentecon el grupo 7 y 8 y con la variable V10, muestra independencia con los grupos 5, 6 y 11, lasvariables V45 y V40, estas últimas están correlacionadas inversamente entre ellas. Vale aclararque los grupos 5 y 6 están correlacionados entre si directamente e inversamente con el grupo

11. El grupo 2 todas sus variables están fuertemente correlacionadas, pero la más alta es entre lasvariables V59 y V55. Este grupo esta correlacionado directamente con los grupos 1 y 3, einversamente con los grupos 7,8 y 9, es independiente de los grupos 5, 6, 11 y de las variablesV40 y V46. Los grupos 4 y 10 están débilmente correlacionados con este grupo.

El Grupo 3, todas sus variables están fuertemente correlacionadas, sin embargo lascorrelaciones mas fuertes son entre las variables, Suma de los Finos con V14 y V26 con V15 . Este grupo esta positivamente correlacionado con los grupos 4 y 2, inversamente con el 8, 9 y 10y es independiente de las variables V40 y V10, además resulta independiente de los grupos 5, 6y 11. Con los otros grupos y variables está débilmente correlacionado en ambas direcciones. Elgrupo 3 es un grupo de control ya que en el se encuentra la variable Suma de los Finos, o sea,las variables correlacionadas en este grupo controlan el aumento del porcentaje de fino en elóxido, y los grupos correlacionados negativamente con este controlan la disminución de estacaracterística del proceso, este grupo se opone al 8 que contiene la variable Suma de lasFracciones Gruesas. De este análisis podemos indicar que aumentando las variables V15, V26,y V14 se favorece la aparición de las fracciones más gruesas en el óxido. Otra deducción es quecon el aumento de las variables del grupo 9 disminuye la aparición de fracciones finas y enalguna medida favorecen la aparición de fracciones gruesas ya que los grupos 8 y 9 estáncorrelacionados positivamente.

Grupo 4, las variables mas correlacionadas de este grupo son V35 con V8 y V30 con V63, estaúltima relación esta afectada por la representatividad de la variable V63, la correlaciónintergrupo entre estos dos pares de variables es débil. Con este grupo a su vez estácorrelacionado positivamente el grupo 3 y negativamente la variable V22 y está ademásfuertemente correlacionado con el grupo 10. Con los demás grupos y variables la correlación esdébil.

La explicación de los demás grupos está incluida en la relación con los grupos del 1-4. Lascorrelaciones entre los grupos han indicado la forma del comportamiento de los datos estudiados, deesta manera se caracteriza el comportamiento de las variables del proceso durante el periodoestudiado.Análisis de los Individuos (Turnos)Para completar el análisis y cumplimentando el segundo objetivo, se realizó el estudio declasificación, se obtuvieron tres clases fundamentales de individuos, cada una de las cualescaracteriza un estado diferente del proceso, durante en el periodo estudiado.En el gráfico 2 cada clase se muestra enmarcada en un rectángulo con un color que las caracteriza,los turnos que por su comportamiento deben pertenecer a otra clase, están circundados con una líneacontinua y cerrada, con el color de los puntos que diferencia a la clase que según el análisisrealizado por los autores estos debían pertenecer. Este análisis se realiza a partir de los datos deorigen, la lectura de los gráficos de las variables y de los individuos.

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Gráfico Nº 2. Individuos en el Primer Plano Factorial

Cada una de las clases está caracterizada por un grupo de variables que definieron su agrupamiento particular. El método de selección es una prueba de hipótesis que valora su significación en cadaclase con respecto al total de los datos. Por tanto la significación de las variables en la formación decada clase depende de la prueba de hipótesis realizada. Los turnos contenidos en cada clase semuestran en la Tabla Nº 2.

Tabla Nº 2 Clases.Clase 1 Clase 2 Clase 3

No Turno No Turno No VAR.1 18_3 1 27_1 1 21_22 19_2 2 23_3 2 21_33 20_3 3 25_1 3 21_14 20_2 4 27_3 4 23_15 19_3 5 25_3 5 23_26 19_1 6 26_3 6 22_17 20_1 7 24_1 7 22_38 18_2 8 25_2 8 22_29 18_1 9 24_2

10 27_2Las variables se dan en una tabla ordenada según el valor de la prueba de hipótesis realizada, estatabla contiene la distancia de cada individuo al centro de masa de la nube de puntos, la media y ladesviación de cada variable para todos los datos y para la clase en específico.Primera ClaseLa primera clase esta caracterizada por las variables que se muestran en la Tabla N 3. Esta claseesta compuesta por turnos que presentan, comportamiento heterogéneo, o sea, buenos, regulares ymalos. La intercalación de turnos con diferentes comportamientos en la primera clase, puede estarrelacionada con la baja contribución que tienen una gran parte de los individuos de esta clase en el

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primer plano factorial, sin embargo esta no es la única razón posible, seria lógico suponer que latoma de muestras o la observación del óxido en estos turnos pudieron tener fallas, pudo ser unatambién la combinación de ambas causas, en cualquier caso se puede mejorar la situación realizandouna clasificación visual basada en un profundo conocimiento y experiencia del proceso.

Tabla Nº3.Variables caracterizantes de la Clase 1.Media Desv. TípicaVar. Test Prob.

Clase Gen. Clase Gen.V6 5.05 0.000 7.84 5.77 0.44 1.46V9 4.62 0.000 13.33 10.94 0.74 1.84

V21 4.5 0.000 0.10 0.04 0.04 0.05V11 3.39 0.000 10.39 8.50 1.50 1.97V17 2.55 0.005 0.01 0.01 0.00 0.00V61 -2.34 0.01 767.39 790.11 21.01 34.52V63 -2.40 0.008 99.21 102.12 1.58 4.30V31 -2.45 0.007 4.92 5.20 0.35 0.40

V2 -2.69 0.004 9.81 11.01 1.98 1.59V42 -3.09 0.001 14.74 17.23 1.67 2.86V10 -3.59 0.000 4.18 5.50 0.41 1.31

Segunda ClaseLa segunda clase esta caracterizada por las variables que se muestran en la Tabla Nº4. Esta claseestá compuesta fundamentalmente de turnos con una mala calidad del óxido, esto fija una direcciónde comportamiento a lo largo del primer y segundo eje factorial en el gráfico 2, o sea, los turnos quese encuentran en el tercer cuadrante están caracterizados por un mal comportamiento, los que seencuentran en el segundo o cuarto cuadrante alrededor del eje se caracterizan por un buencomportamiento.

Tabla Nº4. Variables Caracterizantes de la Clase 2Media Desv. Típica

Var. Test Prob. Clase Gen. Clase Gen.V63 3.76 0.000 105.75 102.12 4.47 4.30V31 3.49 0.000 5.51 5.20 0.24 0.40V7 3.13 0.001 6.92 6.40 0.62 0.74V54 2.95 0.002 0.31 0.26 0.07 0.07V61 2.95 0.002 813.01 790.11 34.15 34.52V2 2.71 0.003 11.98 11.01 1.00 1.59V62 2.63 0.004 533.95 518.78 19.95 25.60V64 2.50 0.006 123.32 121.80 3.21 2.71

V5 2.47 0.007 8.05 7.10 2.04 1.72V9 2.41 0.008 3.39 2.44 1.22 1.75V15 -2.36 0.009 4.40 4.57 0.18 0.32V17 -2.60 0.005 0.01 0.01 0.00 0.00V6 -2.87 0.002 4.82 5.77 0.38 1.46V21 -2.94 0.002 0.01 0.04 0.00 0.05V35 -3.29 0.001 0.20 0.28 0.07 0.11V23 -3.46 0.000 0.72 0.80 0.05 0.10V22 -3.56 0.000 0.30 0.36 0.06 0.08

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Tercera ClaseLa tercera clase está caracterizada por las variables de la Tabla No 5. Esta clase esta compuestafundamentalmente con turnos de buen comportamiento en la calidad del óxido, solo contiene dosturnos adversos y uno regular, estos se encuentran en la zona fronteriza con la Clase 2 caracterizada

por el mal comportamiento, esto hace pensar en una zona de transición alrededor del 3

er

y 4

to

cuadrante. Igualmente para los turnos que pertenecen a la primera clase y que están cercanos a laclase 3, también existe una zona de transición. Estas zonas en un análisis de diagnóstico son de granutilidad para detectar cambio en los individuos (turnos) en estudio.Observando las tablas, se nota con facilidad las diferencias en cada clase en cuanto a los valoresmedios y las desviaciones típicas de cada variable comparadas con sus valores en toda la muestra yentre clases. De este modo las diferencias entre las variables de las clases fundamentales del análisis,las Clases 2 y 3, muestra la influencia de éstas en la aparición de individuos en una u otra clase.

ConclusionesSe ha realizado un análisis de correlación multivariada y una clasificación o análisis cluster basados

en un ACP, del cual se ha podido descartar a partir del análisis de regresión las variables quefavorecen la aparición de fracciones finas, y fracciones gruesas, o sea:La aparición de fracciones finas está favorecida por el aumento de los valores en las variables V26,V14,V24 y la disminución de los valores en las variable V31, V62,V12, V50, V65, V18, V23, V45y V53. La aparición de fracciones gruesas la favorece el aumento de los valores en las variablesV33, V34, V62 y la disminución de los valores en las variables V17, V58, V59, V55, V26, V14 yV15.La clasificación en tres clases, coinciden prácticamente con el comportamiento del óxido observadodurante el estudio y se determinaron las variables que caracterizan a cada clase. Por tanto laclasificación muestra también su veredicto, ya que la clase 2 aporta otro grupo de variables queinciden en el mal comportamiento de la granulometría del óxido. Estas son V49, V19, V20, V28,

V23, con valores medios en la clase mayores que su media en toda la muestra, esto indica que elaumento de ellas favorece el mal comportamiento en la calidad del óxido. En caso contrario sianalizamos las variables que caracterizan la clase 3, compuesta por turnos con una buena calidad enel óxido, se tiene que, las variables V31, V61, V54, V62, V64, V56, V50, presentan valores promedios de clase ligeramente superiores al promedio general de la muestra y las variables V59,V57, V15, V17, V14, V21, V35, V58, V28 y V22, tienen valores promedios de clase ligeramenteinferiores al valor de la muestra. Con esta información y la aportada por la correlación del ACP,consideramos que el manejo de estos parámetros puede ser parte de la combinación necesaria paraobtener un buen óxido.La variable V33 no presenta diferencias entre la clase y la muestra en cuanto a sus valores promedios, así sucede con otras variables que no se analizan aquí pero que forman parte de la clase

3, sin embargo esta variable como las otras subrayadas se reiteran en ambos análisis (correlación yclasificación), como variables que tienen influencia en la aparición de buenas calidades en el óxido,en sus combinaciones.Se establecieron las correlaciones entre las variables que expresan la composición química delCarbonato Básico de Níquel, los gases en la calcinación, los parámetros de operación de la planta derecuperación de NH3 y del horno de calcinación con las diferentes fracciones granulométricas yvariables que las expresan. Se clasificó el óxido en tres clases que coincidieron con los tres tipos decalidades según la granulometría y se verificó el comportamiento de las variables en cada uno de losgrupos obtenidos.

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Se pude notar algunas relaciones contradictorias de las variables con la aparición de las malas o buenas calidades, un ejemplo de esto es que la disminución de Azufre en el carbonato resultófavorecer la aparición de fracciones finas, sin embargo la disminución del contenido de SO 4 y S enel licor producto favorece la aparición de fracciones gruesas. Esto evidentemente esta relacionado

con la concepción propia del muestreo, que no estuvo coordinado previamente para un análisis deeste tipo, otra causa es que se tomó un número reducido de muestras en un período corto de tiempo, poco representativo del fenómeno en general.Con este artículo se ha pretendido mostrar las potencialidades del método y proponer que se realiceun estudio más profundo, con un mayor muestreo orientado al diagnóstico. No obstante losresultados del trabajo pueden servir de orientación en cuanto la relación de un grupo de parámetros yvariables con las anomalías. No se ha mostrado la identidad de las variables y los resultados hanestado reflejados solo en la nomenclatura utilizada en el soft debido a que las mismas contieneninformación sensible del proceso se desea mantener discreción de ellos.

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AHORRO ENERGÉTICO INTEGRAL EN LA FABRICA DE CERVEZA TÍNIMA. Dr. Ricardo González Gutiérrez, Ing. Raul González de la Cruz.

Institución: Universidad de Camagüey. Carretera de circunvalación norte km 5 ½. Camagüey.Teléfono: 261192. Fax: 322-261126


ResumenEn el presente trabajo se propone realizar un análisis integral del sistema termoenergético de lacervecería Tínima de Camagüey; en el mismo se realizan, entre otras cosas: la determinación delgasto de vapor en los grandes consumidores y su valoración económica (global y por aparato), elanálisis del comportamiento de algunos indicadores energéticos, la consideración de dos posiblesalternativas para el ahorro de combustible así como una valoración del impacto medioambiental del proceso.El problema en la fabrica fue: insuficiente aprovechamiento del vapor y los condensados y lahipótesis propuesta: Alternativas para el ahorro de combustible en el sistema termoenergético deTinima y los resultados fueron:

El tacho (2) es el mayor consumidor de vapor de la fabrica(en un 50%),los indicadores energéticosconsiderados no tienen valores favorables y tienden a crecer, la producción de cerveza de altadensidad proporciona tanto un aumento de la productividad como un apreciable ahorro de fuel-oil(37,5%),Como resultado del análisis de condensado (3) se obtuvo que el sistema presenta caídas de presiónrelativamente bajas; las pérdidas exergéticas son poco significativa así como la eficiencia de lastuberías se presenta en un rango bastante aceptable próximo a un valor de 99 % que es el óptimovalor para este tipo de tuberías y se llevo a cabo su valoración económica.

Introducción.En los momentos actuales, el consumo energético en la empresa cervecera Tínima es una gestión de

primera necesidad y tiene una influencia marcada en las fichas de costo de las áreas productivas. Porello se hace necesario un análisis minucioso del sistema energético, principalmente de la energíatérmica, de la empresa. Tanto los procesos de cocción de mosto como la pasteurización y lavado de botellas representan puntos críticos en el consumo energético de las empresas cerveceras mundiales.En los momentos actuales, la fábrica desconoce por completo los consumos reales de los grandesconsumidores, tales como el macerador, el tacho, el pasteurizador y la lavadora, y por lo tantodesconoce también si hay una sobreproducción de vapor en la casa caldera.En esta institución la recuperación y recirculación de los condensados que se obtienen a partir delvapor de agua generado en la caldera son de gran importancia debido al ahorro energético que proporciona a la misma ,otro problema que existe en la fábrica consiste en la emisión a la atmósferade los vahos del tacho, cantidad considerable de energía que podría ser aprovechada; ocasionando

pérdidas considerables por concepto de no aprovechamiento óptimo de combustible, sin dejar dedestacar que este escape de vahos también constituye una fuente de contaminación al ambiente.

Objetivos del trabajo:• Realizar un análisis técnico-económico del uso y aprovechamiento del vapor y el condensado

en el esquema termoenergético de la cervecería Tínima. Esquema de distribución de vapor en la cervecería Tínima Los 12006 kg./hora de vapor producido en la casa caldera, con una presión de trabajo que oscilaentre 523343.63 y 837349,8 Pa, es enviado a un distribuidor de vapor, el cual alimenta a todos los

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consumidores de vapor de la fábrica. Del distribuidor, salen las tres líneas fundamentales de vaporcon los siguientes destinos: área de cocción y área de embotellado.Aparte de estos consumidores potenciales, existen otros que se alimentan de alguna de estas líneas principales antes mencionadas.

Metodología de cálculoLa metodología de cálculo consiste en el planteamiento y uso de balances de masa y energía para losdiferentes equipos bajo estudio. Estos balances de masa y energía encuentran sus fundamentos en laciencia de las operaciones y procesos con transferencia de calor.Para realizar la evaluación de tuberías de equipos de la fábrica de cervezas Tínima primeramentese procedió a realizar un levantamiento hidráulico del sistema de tuberías instalado, para conocerlas características técnicas de la misma como son, diámetro, longitud, cantidad de accesorios,tipos de accesorios, etc. Luego de realizar dicho levantamiento, se calculan las pérdidas o caídasde presión en las diferentes etapas que componen el sistema. Más tarde se realiza un balanceexergético para cuantificar las pérdidas de exergía a través de la tubería, así como el cálculo delvalor monetario de estas pérdidas. Para realizar los cálculos antes mencionados, se dividió elsistema en seis secciones las que enumeraremos a continuación:Sección 1:salida del macerador hasta el tanque de recepción de condensado.Sección 2:salida del tacho hasta el tanque de recepción de condensado.Sección 3:salida de la lavadora hasta el tanque de recepción de condensado.Sección 4:salida del pasteurizador hasta el tanque de alimentación de condensado.Sección 5:salida del tanque de condensado hasta el deareador.Sección 6:salida del deareador hasta la caldera.En el caso del aprovechamiento de los vahos se procede de la forma siguiente: Se toma como basela cerveza de 80 balling (50-50) ya que es la que mayor producción tiene la fábrica.Para realizar el diseño del Termocompresor a fin de recuperar los vahos del tacho en la fabrica decerveza, primeramente se procede a realizar un balance de materiales para cuantificar pérdida devapor a la atmósfera.Luego se calculó la cantidad necesaria de vapor vivo para comprimir el vapor aspirado, de acuerdo aesa cantidad, si es rentable y sus características, así como su dimensión, con lo que se calculó elTermocompresor por separado.Por último los cálculos de ahorro de energía y económico. Datos de los fluidos de los equipos bajo estudio. Datos del MaceradorT 1 = 38,5 oC Pv = 0,395 MpaT 2 = 76 oC Tv = 143,22 oCV = 430 Hls = 43 m3

ρ = 1250 kg/m3

Datos del Tacho

3

3

1040

87,1112

75750

º6,130

273,

mkg

horasminutost

mhlsV

C Tv

pa Pv

=

==

==

=0=

ρ

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Datos de la lavadora

C Tv

Mpa Pv

º22,143

396,0

=

=

C Tv

Mpa Pv

º22,143

396,0

=

=

C T

C T arranqueel en

º75

º30....

2

1

=

=

Datos del pasteurizador

C T

C T procesoel durante

º8

º6.....

2

1

=∆

=∆

hmQv

C Tv

Mpa Pv

325

º22,143

396,0

=

=

=

Datos a utilizar.

Los datos con que trabajaremos a continuación se darán por equipos compréndase estos como susalida hasta su destino.Tabla # 1.Datos de salida de los equipos.

Equipos T( °C) ρ(Kg/m3 ) µ(Pa*s) Qm(Kg/s) Dtub (m) Macerador 143.18 943.49 192 1.646 0.0875Tacho 132.97 932.59 207.3 2.280 0.0875 Lavadora 143.18 943.49 192 0.363 0.0875 Pasteuriz. 143.18 943.49 192 0.309 0.0875T. conden. 143.18 94349 192 4.598 0.0875 Deareador 202.89 851.7 131.11 4.598 0.0875

Datos para la realización del diseño del Termocompresor.

Datos del vapor que entra a la calandria del tacho Huppmann.Vapor saturado a la temperatura de 133˚C y a la presión absoluta de 3 kgf/cm = 304,059kPa.=0.273 MpaVolumen específico del vapor: 0,2196 m /kg. (Keenan, 1978)...Densidad = 2,12 kg/m (Keenan, 1978)...H = 2721 kj/kg (Keenan, 1978)...λ= 2254.4 kj/kg (Keenan, 1978)...Presión de trabajo: 3 kgf abs/cm = 0.273 MpaDatos para la cervezas de:8º Balling (50/50)

Resultados Obtenidos:1) VaporTabla 2: Consumo másico de vapor en los equipos.

2

3

3

2

Equipos Consumo(%)Tacho 50,42

Macerador 35,8 Lavadora 7,9

Pasteurizador 6,72

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Tabla 3: Costo de producción del vapor. Equipo Costo($USD) %Tacho 512,95 45,67

Macerador 130,47 11,61

Pasteurizador 220,51 19,63 Lavadora 259,32 23,09Total 1123,26 100

Tabla 4: Indicadores energéticos. Indicador Enero/03 Febrero/03 Marzo/03 Abril/03

Indice de consumo de fuel-oil (ton/Mhl) 5,62 6,62 4,61 4,55 Eficiencia energética(TCC/Mhl ) 14,51 14,54 12,03 11,32

Intensidad energética(TCC/Mpesos) 0,3469 0,3255 0,3091 0,3335Comportamiento del consumo de otros portadores energéticos.

Consumo de combustibles

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4Portadores energéticos

% c

o n s u m o m e n s u a l

Fuel oíl

Gas oíl

Gasolina regular

Tabla 5: Algunos indicadores por equipos.

Indicadores Macerador Tacho pasteurizador lavadoraKg vapor/kg combustible 17,63 17,39 17,63 17,63

Kg vapor/hl cerveza 4,82 18,68 24,44 28,74 Indice de fue-oil (ton/Mhl ) 0,2734 1,074 1,386 1,63

Alternativa de solución para el ahorro de combustible. Aumento de la presión de vapor en los aparatos Los siguientes cálculos se realizarán para la cerveza de 10º(85-15), considerando las siguientes

presiones de vapor en los equipos: Tabla 6: presión de vapor.Variable Macerador tacho Pasteurizador Lavadora

Presión(Mpa) 0,49 0,294 0,49 0,49

Cálculo del combustible equivalente gastado.Siguiendo la misma metodología ya empleada más arriba, se obtuvieron:

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Tabla 7:Combustible gastado

Macerador Tacho Total

Masa de fuel-oil(kg) 224,18 881,37 1105,55

Aumento de la concentración del mosto(cerveza de alta gravedad: 16).Cálculo del combustible equivalente gastado .Siguiendo la misma metodología ya empleada más arriba, se obtuvieron:

Tabla 8: Combustible gastado

Macerador Tacho Total

Masa de fuel-oil(kg) 168,8 714,92 883,72

• Teniendo en cuenta que el volumen final de cerveza de 16ºP producido es de 650 hectolitros yque el índice de dilución para 10ºP es de 1,6, se podrá obtener un volumen de cerveza de 10ºPigual a:

• El gasto de fuel-oil en estos equipos que correspondería a esta producción de 10ºP sería igual a:

shectolitroV P 10406,1650º10 =×=

kg dilucióndeíndice P mfueloil oil mfuel 95,14136,172,883....º16... =×=×=− lo que corresponde a un ahorro de fuel-oil igual a:

El porcentaje de ahorro será:

tonkg 53023,023,53072,88395,1413 ==−

%50,3710095,1413

72,88395,1413=×

−

Lo que equivale a un ahorro monetario de: USD$86,10219453023,0 =× por cada cocimiento de cerveza de 16ºP(58-42).

A razón de tres cocimientos diarios, el ahorro se elevaría a 338,58$USD, en un mes de 29 días detrabajo, ascendería a 9818,82$USD y al cabo de un año de 12 meses daría un total de117825,84$USD.2) Condensado.

Tabla # 9. Cálculos energéticos y eficiencia de las tuberías. Secciones e1 e2 e P Ψ

2 73.806 70.42 3.39 95.413 86.464 82.08 4.44 94.784 86.464 82.08 4.44 94.785 86.464 63.44 23.02 73.376 177.41 170.97 6.44 96.37

Cálculo con la eliminación del tanque de condensado.Con la eliminación del tanque de condensado reduciremos las secciones de 6 a 5 y el CGLOBAL =1327.88$/año que equivale a 6.95 t/año estos resultados se obtuvieron realizando los mismoscálculos que anteriormente efectuamos teniendo en cuenta el tanque, que se reflejan en este costoglobal de las pérdidas exergéticas.

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Tabla #10. Resultados de los restantes cálculos económicos. Secciones K C t ($/año)

2 1.035 143.203 1.046 30.18

4 1.046 25.685 1.299 2461.126 1.068 566.50

Tabla #11. Resultados del radio crítico y espesor del aislante. Secciones Radio crítico (ft) Radio ext. Tub.(ft) Espesor . (ft)

1 0.0358 0.1455 0.0532 0.0406 0.1455 0.0523 0.035 0.1455 0.0484 0.036 0.1455 0.0485 0.030 0.1455 0.0526 0.026 0.1455 0.052

Conclusiones.1. De todos los grandes consumidores de vapor, el tacho es el mayor consumidor(en un poco más

del 50%), seguido por el macerador, el pasteurizador y la lavadora.2. Los indicadores energéticos considerados no tienen valores favorables y hasta ahora presentan

valores superiores a los del año anterior.3. Con la producción de cerveza de alta gravedad se logra cierto ahorro de combustible(aumenta

también el volumen de producción); por ejemplo, para el caso estudiado se logrará un 37 ,50%de ahorro de Fuel oíl y un monto de 117825,84$USD anual.

4. La fábrica genera residuales de diversos tipos, a los cuales no se da ningún tipo tratamientoantes de ser incorporados al medio ambiente.5. La eliminación en el sistema del tanque de condensado reduciría de seis secciones existentes a

cinco, por consiguiente las pérdidas exergéticas disminuyen a 34.758 KJ/Kg, ahorrándose poreste concepto 23. KJ/Kg, estando de esta manera la eficiencia energética más próxima a un valorde 99% para tuberías conductoras.

6. El cálculo del espesor arrojó que es más factible la utilización de un espesor de 1.5 plg desde el punto de vista energético.

Referencias Bibliográficas.1. bad, y. model for water distribution system reliability. Journal of hydraulic engineering/y. bad; l.

w. Mays-. usa, 1990. pp 1119-1137.2. GONZALEZ G., RICARDO . APUNTES MAESTRO CERVECERO / GONZALEZ G ., RICARDO ...[et al.].. CAMAGUEY,2001.S.A, 213P.

3. Moreno Figueredo, c. problemas de mecánica de fluidos/ Moreno Figueredo, c., FernándezSerna, c- la habana. editorial ispjae. 1986- 255 pág.Evaluación del sistema de tuberías dedistribución de vapor del C.A.I. “Brasil”. Camaguey 1999.- Tesis presentadas en opción deltítulo de Máster en Ciencias.1999. [s.p].

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4. CARDOSO MARIN MIDALYT. Variantes tecnológicas para el ahorro de energía en la producción de cerveza y maltinas/ Midalyt Cardoso Marin- Trabajo de Diploma- Camagüey:Universidad de Camagüey, 2002.

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INCREMENTOS DE LOS RENDIMIENTOS AGRICOLAS MEDIANTE DIFERENTESTIPOS DE FERTILIZANTES DESARROLLADOS POR EL CENTRO DE INGENIERIA E

INVESTIGACIONES QUIMICAS Rolando Gil Olavarrieta, Carmen Rodríguez Acosta, Mayra Gónzalez Hurtado.

Centro de Ingeniería e Investigaciones Químicas,MINBAS

Vía Blanca s/n entre Infanta y Palatino, Cerro, Ciudad de La Habana, CUBA Palabras Claves: Fertilizantes, Rendimientos Agrícolas, Ecológicos.

IntroducciónA pesar de que las actuales tecnologías de producciónde fertilizantes satisfacen numerosos requerimientos delos consumidores, tienen gran vigencia los trabajosencaminados al mejoramiento de la calidad,incrementar el coeficiente de utilización del Nitrógenoque rara vez excede de un 50 % debido a las grandes pérdidas ocasionadas por la lixiviación, volatilización ydescomposición así como lograr cada vez más ladisminución de productos químicos portadores de

nutrientes mediante la utilización de agentes naturalesque potencien la actividad de los mismos en el suelo,logrando además buenos rendimientos agrícolas .

Materiales y métodos empleadosEntre los fertilizantes desarrollados por el Centro deIngeniería e Investigaciones Químicas se encuentran:• Fertilizantes con Zeolita• Fertilizantes de Liberación Lenta• Fertilizantes Líquidos Ecológicos

Discusión de ResultadosLa existencia de grandes yacimientos y manifestaciones

zeolíticas en el país motivó la obtención de diferentesfertilizantes con zeolitas entre los que se encuentran loscompletos granulados, urea y nitrato de amonio. Los productos obtenidos mejoraron sus propiedades físicomecánicas además de resultar altamente atractivo elempleo de este mineral en las formulaciones ya quedisminuye las pérdidas de Nitrógeno por volatilizaciónen más de 20 % , incrementando los rendimientosagrícolas en los cultivos evaluados –arroz, tomate, papa, frijol ,ajo y caña de azúcar-. Lo anterior esmotivado por las propiedades adsortivas e intercambioiónico de la zeolita, que provoca un comportamientode liberación lenta de los nutrientes, lográndose unmayor aprovechamiento de los nutrientes, lo que loshace superior a los productos tradicionales .Dentro de la línea de productos de liberación lenta sehan desarrollado además formulaciones donde se hasintetizado un polímero para el recubrimiento de losfertilizantes minerales, lográndose un nivel seaprovechamiento superior al 50 %, lo que permitereducir el número de aplicaciones de este producto, enrelación con el convencional. Las ventajas agronómicas

y ecológicas han sido demostrada en diferentes cultivoscomo: hortalizas en condiciones de CultivosProtegidos, tabaco, césped y flores.Con relación a los Fertilizantes Líquidos Ecológicos, sehan obtenido productos enriquecidos con microalgas de producción nacional que aportan vitaminas yaminoácidos, que permiten, al aplicarse conjuntamentecon los macro y micronutrientes, su transportación ymejor asimilación por las plantas, lo que permite unareducción en las cantidades de dichas materias activas

sin alterar su eficacia. Los resultados agroeconómicos yecológicos obtenidos en cultivos como papa, arroz,hortalizas y pastos, avalan las bondades de estos productos.

ConclusionesSe obtuvieron nuevos tipos de fertilizantes cuyas bondades se reflejan en los incrementos agrícolas en loscultivos evaluados.

Bibliografía• FAO. Los fertilizantes y su futuro. www.

Fertilizar.org/ifa. Febrero del 2005.

• C. Rodríguez et al. Vías para incrementar lasolubilidad de los fertilizantes. Revista Cubana deQuímica. Vol. 16, No. 3, 2004.

• Gil A.R. et al. Incorporación de las Zeolitas Naturales Cubanas a los Fertilizantes Minerales.Fertilizer Latin America. International Conference.British Sulphur Publishing.Mexico. 2-4 abril 2000.

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ESTUDIO DE ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE REFORMACION DE BIO-ETANOL COMO FUENTE DE ENERGIA RENOVABLE

Ing. Y. Casas, Ledón1 , Drs. M. Morales, Pérez1 , Ing. L. E. Arteaga, Pérez2

1 Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Química Farmacia. Universidad Central de Las Villas; [email protected] . 281164; carretera a Camajuaní km 5 y ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

2 Centro de Análisis de Procesos. Facultad de Química Farmacia. Universidad Central de Las Villas.

ResumenEn el presente trabajo se realizó un estudio comparativo entre las diferentes variantes de obtenciónde hidrógeno a partir de bio-etanol, desde el punto de vista de los mayores rendimientos dehidrógeno obtenidos en el equilibrio, para ello se hizo necesario realizar un estudio de la bibliografíarelacionada en dicho tema.Se determinó las composiciones de equilibrio en cada una de las sustancias obtenida en el procesode reformado y se analizó la influencia de la temperatura y las relaciones de alimentación en losrendimientos de hidrógeno, obteniendo así las mejores condiciones de operación para las variantestecnológicas seleccionada.

Palabras clave: Reformación, Hidrógeno, Equilibrio.

Introducción:Los problemas de contaminación ambiental asociados a la combustión de combustibles fósiles,unido al progresivo agotamiento de estas reservas en todo el mundo han provocado la atención delos investigadores hacia la búsqueda de nuevas fuentes de energía para la industria automotriz y lageneración de energía eléctrica. El hidrógeno es uno de estos recursos por sus grandes ventajasambientales; además de ser un excelente portador energético, es un combustible limpio cuando sequema con aire, produciendo emisiones no contaminantes y puede ser obtenido a partir de materias primas renovables como no renovables. Uno de los métodos más empleados en la actualidad para la producción de hidrógeno es el proceso químico denominado reformado, entre los cuales los más

difundidos son: la reformación a vapor, la oxidación parcial y la reformación auto-térmica.Debido a que nuestro país aun no tiene una base sólida de conocimientos relacionados con lastecnologías de obtención de hidrógeno a partir de bio-etanol como fuente de energía, es que el presente trabajo tiene como objetivo; Realizar un estudio de las diferentes variantes de obtenciónde hidrógeno a partir de la reformación de bio-etanol.

Métodos empleadosPartiendo de los esquemas de reacción propuestos por la literatura para cada una de las variantesreformativas (según se muestra en Apéndice A), se procedió a determinar el número de reaccionesindependientes que representarían el sistema en el equilibrio, considerando que solamente elMonóxido de carbono (CO), Dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4), Agua (H2O), Etanol

(C2H5OH) y el Hidrógeno (H2) intervienen en el sistemas, tras la combinación de las ecuacionesoriginales se eliminaron los elementos que no se consideraron estar presentes en el sistema, según(J.M Smith, H.C.Van Ness, 1979) [1] este es un procedimiento sistemático que consiste enseleccionar una ecuación y combinarlo con cada uno de los otros del juego ecuaciones originales ycon el juego de reacciones que surgen a raíz de estas mismas combinaciones, para eliminar unelemento particular. Este procedimiento se repite hasta eliminar todos los elementos no consideradosen el sistema.La selección específica de estos esquemas de reacción seleccionados para su estudio se debe; a quelos catalizadores empleados tienen en su composición sustancias tales como Al20, Ni, Cu y silicatos,

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los cuales son materias prima cubana; lo que posibilita un abaratamiento en una futura asimilaciónde estas tecnologías en nuestro país, es por ello que para la reformación a vapor, la oxidación parcialy la reformación autotérmica se tomaron aquellos mecanismos para los cuales se emplearonCu/Ni/Al2O3, Ni/La2O3/Al2O3 y Rh/cerio como catalizadores respectivamente.

Dado que el estado de equilibrio depende de un número grande de reacciones simultáneas (más detres reacciones independientes), (H, C.Van Ness y M, M. Abbott. 1975) [2] propone utilizar elmétodo de la minimización de la energía libre para determinar las composiciones en equilibrio decada unos de los compuestos presentes en el sistema, mediante el empleo de los indicadoresindeterminados de Lagrange.

Resultados y discusión Efecto de la Temperatura

Las figuras 1, 2, 3 muestran el efecto de la temperatura sobre la conversión de reactantes y sobre ladistribución de productos en el equilibrio, para la Reformación de vapor (SR), Oxidación Parcial(POX) y la Reformación Autotérmica (AR) respectivamente; manteniendo constante la relación

molar de alimentación y la presión.Reformación a Vapor

0

20

40

60

80

100

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Temperatur a (ºC)

D i s t r i b u c i ó n d e

P r o d u c t o s ( % )

Conversión etanol Monóxido de carbonoDióxido de carbono MetanoHidrógeno Conversión agua

Figura 1: Efecto de la temperatura sobre la conversión de reactantes y sobre la distribución deproductos en el equilibrio, para la reformación de vapor a presión atmosférica y relación

Agua / Etanol de 3.5.

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Oxidación Parcial

-20

0

20

40

60

80

100

120

200 400 600 800 1000

Temperatura (ºC)

D i s t r i b u c

i ó n

d e

P r o

d u c

t o s

( % )

Conversión etanol Conversión oxígeno AguaMonóxido de carbono Dióxido de carcono HidrógenoNitrógeno Metano

Figura 2: Efecto de la temperatura sobre la conversión de reactantes y sobre la distribución deproductos en el equilibrio, para la Oxidación Parcial a presión atmosférica y relación O2 /Etanol de 1.4.

Reform ación Autotérm ica

0

20

40

60

80

100

120

200 400 600 800 1000Temperatura (ºC)

D i s t

r i b u c i ó n d e P r o d u c t o s ( % )

Conversión etanol Conversión óxigeno Conversión aguaMonóxido de carbono Dióxido de carbono MetanoHidrógeno Nitrógeno

Figura 3: Efecto de la temperatura sobre la conversión de reactantes y sobre la distribución deproductos en el equilibrio, para la Reformación Autotérmica a presión atmosférica y relación

O2 / Etanol de 0.5, H2O/Etanol de 1.6Para el rango de temperatura estudiado, tanto en la reformación a vapor, la Oxidación Parcial comola Reformación Autotérmica se observa que el etanol se convierte totalmente.

En la SR el agua tiene un comportamiento ascendente hasta alcanzar su máxima conversión atemperaturas muy próximas a 700ºC y posteriormente desciende. En cuanto a las concentracionesobtenidas de CO, estas se incrementan con la temperatura hasta mantenerse casi constante a 700ºC,sin embargo el H2 y CO 2 comienzan a ascender hasta alcanzar un máximo valor de concentración(55% de H2 y 15% de CO 2) y posteriormente reportan una ligera disminución; esto indica que elaumento del H2 y CO 2 se debe a la reacción de intercambio WGSR,CO + H2O = CO2 + H 2 y su siguiente disminución; a que la misma es reversible, lo que trae consigoque a temperaturas mayores de 700ºC se favorezca la reacción inversa; es decir la formación de COy H2O, este comportamiento justifica la disminución en la conversión del agua, y la concentración

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del H2 obtenidos en el equilibrio. La progresiva disminución del CH 4 esta dado por su propiareformación dando como resultado CO y H2: CH4 + H2O = CO + 3 H2, corroborando además elincremento de las concentraciones del CO en todo el rango de temperaturas.En la POX el comportamiento de las concentraciones del CO, CO2, CH4, y el H2 son muy similares

a la SR. El progresivo aumento de CO se debe a que se está verificando las reacciones C2H5OH =CO + CH4 +H 2 y la reformación del metanoCH4 + H 2O = CO + 3H2, esta última hace que las concentraciones del CH4 disminuyan hastaalcanzar valores muy cercanos a cero, concluyendo que este constituye un producto intermedio en laPOX. La reacción de reformación del metano justifica además que las concentraciones de H 2Odesciendan con la temperatura.En cuanto la AR se reportan una total conversión del etanol y del oxígeno alimentado. Lasconcentraciones de H2 y CO se incrementan con la temperatura debida a la combinación de lasreacciones de combustión y la reformación del etanol, sin embargo el CH4 y CO 2 van disminuyendohasta alcanzar valores muy próximos a cero, siendo estos a altas temperaturas productosintermedios.Es importante señalar que se obtienen las mayores concentraciones de hidrógeno para todo elintervalo de temperatura en la Reformación a Vapor, siendo estas cercanas al 55%, seguido laReformación Autotérmica con valores aproximadamente a 60%, y se obtiene las menoresconcentraciones de H2 en la Oxidación Parcial.

Efecto de la Relación Molar de AlimentaciónLa figura 4, 5, 6 muestra el efecto de la relación molar de alimentación sobre la conversión dereactantes y la distribución de productos en el equilibrio, a temperatura constante (500ºC) y presiónatmosférica, para la Reformación de vapor, Oxidación parcial y la Reformación auto térmicarespectivamente.

Reformac ión a Vapor

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12

Relación m olar Ag ua:Etanol

D i s t r i b u c i ó n d e P r o d u c t o s ( % )

Convers ión etanol Monóxido de carbonoDióxodo de carbono MetanoHidrógeno Conversión agua

Figura 4: Efecto de la Relación molar Agua/Etanol sobre la conversión de reactantes y sobre ladistribución de productos en el equilibrio, para la Reformación a Vapor a presión atmosférica

y Temperatura de 500ºC.

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Oxidación Parcial

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2Relación m olar O2:Etano l

D i s t r i b u c i ó n d e P r o d u

c t o s

( % )

Convers ión etanol Convers ión oxígeno Agua Monóxido de carbonoDióxido de carbono MetanoHidrógeno Nitrógeno

Figura 5: Efecto de la Relación molar O2 /Etanol sobre la conversión de reactantes y sobre la

distribución de productos en el equilibrio, para la Oxidación Parcial a presión atmosférica yTemperatura de 500ºC.

Reformación Autotémica

0

20

40

60

80

100

120

200 400 600 800 1000

Tempe ratur a (ºC)

D i s t r i b u c i ó n d e P r o d u c t o s ( % )

Conversión etanol Conversión óxigeno Agua Monóxido de carbonoDióxido de carbono MetanoHidrógeno Nitrógeno

Figura 6: Efecto de la Temperatura sobre la conversión de reactantes y sobre la distribuciónde productos en el equilibrio, para la Reformación Autotérmica a presión atmosférica y

relación O2 / Etanol de 1.4, H2O/Etanol de 3.5En las mismas se reportan que el etanol se convierte totalmente en todo el intervalo de temperatura,

sin embargo no se observa una marcada variación en la concentraciones del H2, CO y CO2 en lamedida que se aumenta la relación agua /etanol y la relación O2/etanol para la SR y POXrespectivamente, solamente el CH4 tiene un comportamiento mas significativo, el mismo vadescendiendo hasta valores muy cercanos a cero. Para dichos casos resulta muy importante no tomarrelaciones de alimentación muy elevadas debido a, que si bien el exceso de agua evita la formaciónde carbón, un aumento excesivo trae consigo la utilización de un reformador más grande y pérdidasenergéticas por concepto de vaporización. Un aumento de oxígeno trae a la vez un aumentosustancial de nitrógeno, este último si bien permite disminuir los efectos térmicos producto a que lasreacciones son altamente exotérmicas, trae consigo la obtención de un gas de síntesis muy diluido,

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además la utilización de un equipo de mayor capacidad que se vería limitado su utilización a laindustria automotriz.En la Reformación Autotérmica (Figura 6) cuando tenemos una relación molar O2 / Etanol de 1.4 yH2O/Etanol de 3.5, las concentraciones de H2 aumentan con la temperatura, el CH 4 disminuye hasta

cero a temperaturas aproximadamente 580ºC, el CO presenta un ligero aumento y el resto semantiene prácticamente constante. Comparando estos resultados con los ya obtenidos para unarelación molar O2 / Etanol de 0.5 y H 2O/Etanol de 1.6 se puede concluir que para esta ultima seobtienen mayores concentraciones de H2 y de CO en todo el rango de temperatura estudiado, el CH 4 alcanza su valor cero a temperaturas mayores, próximas a 700ºC.Como se ilustran en las figuras analizadas anteriormente se alcanzan las mayores concentraciones dehidrógeno alrededor del 30% en la Reformación de Vapor, seguido la Autotérmicaaproximadamente el 20%, y por último la Oxidación Parcial con concentraciones de H2 próximas a17%, dichos resultados corroboran lo planteado por P. Hübner, 2002 [3].

Conclusiones

A partir de los resultados obtenidos se concluye que:En la Reformación de Vapor las máximas concentraciones de hidrógenos se obtienen para relacionesmolares de alimentación agua/etanol entre 3 - 4 y temperaturas muy próximas a 700ºC. Sinembargo para la Oxidación Parcial las máximas concentraciones están dadas a 600ºC detemperaturas y relación O2/etanol de 0.5. Mientras tanto en la Reformación Autotérmica seencuentran a temperaturas de 700ºC y relacion O2/Etanol de 0.5 con una relación Agua/Etanol de1.6.En el intervalo de temperatura desde 200ºC hasta 1000ºC, la Reformación de Vapor es la variantemás factible desde el punto de vista de los rendimientos de Hidrógeno (H2).

Apéndice A:

Esquema de reacción propuesto por L. E. Arteaga Pérez. 2004[4]

para la Reformación a vapor,operando a presión atmosférica y empleando Cu/Ni/Al O como catalizador.

Partiendo de este esquema de reacción, se estimaron el conjunto de reacciones independientes querepresenta el sistema en reacción en el equilibrio, según la metodología propuesta por J.M Smith,H.C.Van Ness, 1979 [1] quedando las siguientes reacciones:

2 3

)(

)(

)(

)(

)(

)(

)(2

423

43

2224

222

2323

4223

23223

VII CH COCOOH CH

VI CH COCHOCH

V H COO H CH

IV H COO H CO

III H CHOCH OH CH CH

II CH H COOH CH CH

I H COOH CH O H OH CH CH

+=

+=

+=+

+=+

+=

++=

+=+

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)(

)(

)(2

)(

2224

222

422223

4223

IV H COO H CH

III H COO H CO

II CH CO H O H OH CH CH

I CH H COOH CH CH

+=+

+=+

++=+

++=

Esquema de reacción propuesto por A. N. Fatsikostas, 2005 [5] para Oxidación Parcial,operando a presión atmosférica y empleando Ni/La O /Al O como catalizador.2 3 2 3

)(

)(

)(

)(

)(

)(322

3

)(323

43

2224

222

2323

4223

22223

22223

VII CH COCHOCH

VI H COO H CH

V H COO H CO

IV H CHOCH OH CH CH

III CH H COOH CH CH

II H COOOH CH CH

I O H COOOH CH CH

+=

+=+

+=+

+=

++=

+=+

+=+

El número de reacciones independientes son:

)(

)(

)(32

2

3

)(323

2224

4223

22223

22223

IV H COO H CH

III CH H COOH CH CH

II H COOOH CH CH

I O H COOOH CH CH

+=+

++=

+=+

+=+

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Esquema de reacción propuesto por G. A. Deluga, 2004 [6] para la Reformación Autotérmica,operando a presión atmosférica y empleando Rh/cerio como catalizador.

)(

)(

)(

)(

)(742

1

)(42

)(322

1

)(323

43

2224

222

2323

22223

2223

2223

22223

VIII CH COCHOCH

VII H COO H CH

VI H COO H CO

V H CHOCH OH CH CH

IV H COOO H OH CH CH

III H COO H OH CH CH

II H COOOH CH CH

I O H COOOH CH CH

+=

+=+

+=+

+=

+=++

+=+

+=+

+=+

El número de reacciones independientes son:

)(

)(

)(742

1

)(323

2224

222

22223

22223

IV H COO H CH

III H COO H CO

II H COOO H OH CH CH

I O H COOOH CH CH

+=+

+=+

+=++

+=+

Bibliografía:1. J.M Smith, H. C. Van Ness. “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”. Pág

398-419. 1979.2. M. M. Aboott, H. C. Van Ness. “Termodinámica Teoría y 205 Problemas Resueltos”. 1975. 3. P. Hubner, “Research on the reforming of ethanol”. Fraunhofer Institut Solare

Energiesysteme Dec. 3 - 5, 2002.

4. L.E. Arteaga. Pérez. “Estudio Termodinámico y Cinético de la Reformación Húmeda deEtanol. Diseño y Aplicaciones de la Operación”. 2004. 5. A. N. Fatsikostas, et al “Hydrogen from Biomass for combined Heat and Power Production”.

Hypothesis VI. Vol 2. 2005.6. G. A. Deluga, J. R. Salge, L. D. Schmidt, X. E. Verykios. “Renewable Hydrogen from

Ethanol by Autothermal Reforming”. Science Vol 303 13, 2004.

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PROCEDIMEMIENTO PARA LA OBTENCION DE TECNOLOGIAS MÁS LIMPIASCONSIDERANDO LA INCERTIDUMBRE

MSc. Y. Catá Salgado1 , Dr. Sc. E. González Suárez1 , Dra. M. González Cortes1 , Lic G. Corsano2.1 Centro de Análisis de Procesos. Facultad de Química Farmacia. Universidad Central de Las Villas; [email protected]; Tel. 281164; carretera a Camajuaní km 5 y ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

2 Instituto De Desarrollo y Diseño.INGAR, Santa Fe. Argentina Palabras claves: tecnologías más limpias, incertidumbre, plantas químicas, integración de procesos.

IntroducciónEn la actualidad se evidencia la necesidad de buscarsoluciones a través de las cuales garantice la obtenciónde una tecnología más limpia con el aprovechamientode los recursos del proceso, que pueden ser utilizadosen otros procesos o dentro del propio proceso, queminimice el volumen a tratar al final de la tubería através de la generación de los residuales en las etapasintermedias y que no exista la necesidad de esperar alfinal del proceso para darle solución al residual

generado.Materiales y métodosSe propone un procedimiento que abarca los aspectosantes mencionados en el diseño de nuevas plantas en laindustria de procesos químicos considerando laincertidumbre en varios aspectos .Para ellos secomienza el análisis del problema con un estudio demercado que posibilite la selección de la tecnología,teniendo en cuenta el aspecto medioambiental. Seconsidera la incertidumbre en la demanda del productofinal y materia prima, para así fijar la capacidad de lanueva planta, valorando la incertidumbre en los

balances de masa y energía y en la fiabilidad de losequipos. Se tiene en cuenta las oportunidades deintercambio de recursos materiales y energéticos en el proceso con el objetivo que sea más eficiente. Loanterior es evaluado económicamente considerando laincertidumbre financiera.

Discusión de resultadosLa aplicación de la estrategia planteada permitió evaluareconómicamente como influye la consideración de estosaspectos en la toma de decisiones en el proceso previoinversionista.Se logran beneficios en los aspectos: tecnológico,económico, ambiental y social.

ConclusionesSe carece de un procedimiento que contribuya a laobtención de tecnologías más limpias considerando laincertidumbre en el diseño de nuevas plantas químicas.Se garantiza este procedimiento que se aprovechencorrientes materiales y energéticas dentro del propio proceso, minimizando los residuales al final de la

tubería. Con la aplicación de esta estrategia seminimiza el riesgo inversionista en la toma dedecisiones por la consideración de la incertidumbre.

Bibliografía1. Dunn, R; Bush, G. E. “Using process integration

technology for cleaner production”. Journal ofcleaner production. Vol. 8, pp 1-23, 2000.

2. Lauchy y col., La incertidumbre y el riesgo en laevaluación de inversiones de plantas de la ruta

alcoholquímica. Artículo aceptado para publicar,Centro Azúcar, 2000.3. Manousiou T. V. Process synthesis for waste

minimization. University of California. LosAngeles.1995.

4. Wilson. S. D. and Manousiouthakis. V. I. Heatmass exchange network synthesis with streammixing a linear program formulation Annualmeeting session 199. AICHE. 1997.

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ESTUDIO DE FIABILIDAD EN UN COMPLEJO FABRIL INTEGRADOCONSIDERANDO LA INCERTIDUMBRE

MSc. Yenlys Catá Salgado 1 , Dr. Sc. E. González Suárez1 , Dra M. González Cortes1 , Dra Gabriela Corsano3

1) Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas.Cuba Email:[email protected]) Centro de Innovación Tecnológica. . Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas.

3) Universidad Tecnológica Nacional. Santa Fe. Argentina. Palabras claves: complejo fabril integrado, fiabilidad, incertidumbre, integración de procesos

IntroducciónAl tener en cuenta las corrientes intermedias que pueden ser aprovechadas dentro del proceso o por otros procesos, la fiabilidad del sistema integrado debe sermayor, para garantizar la estabilidad en la producciónde todas las fábricas integradas.En aquellos casos en que se han integrado variasfábricas en un complejo productivo, no se han tenido encuenta aspectos como: el hecho de que una planta salgade funcionamiento por problemas operacionales, o de

mantenimiento, escasez de una materia prima, problemas con la calidad del producto y son estosaspectos los principales argumentos que esgrimen losdetractores de integración de procesos. Por lo que sehace necesaria la consideración de la incertidumbre enla fiabilidad del complejo fabril integrado y larelacionada a los balances de masa y energía por estarestrechamente vinculada tanto al dimensionamiento delos equipos en el diseño, como al análisis en lascondiciones del proceso lo que minimiza el riesgo de lainversión

Materiales y métodosSe propone una estrategia donde se considera la

incertidumbre en la fiabilidad de los equipos queconforman el sistema integrado optimizando el númerode equipos redundantes a través de una programaciónno lineal en enteros.Se muestran los resultados de la aplicación de dichaestrategia en la empresa mielera Heriberto Duquesneubicada en la provincia de Villa Clara una vez que hansido analizadas las posibilidades tegraciónmaterial y energética en las plantas por separadas y enel sitio total, utilizando diferentes sustratos comomateria prima para la obtención de biotanol

Discusión de resultados

Se utilizaron en ste análisis los métodos económicosdiná os para evaluación de la solución óptima,incl do la ilidad de los equipos, a través delefec ue tienen en la disponibilidad de la instalación,lo cual enriquece el enfoque multilateral de laestim ón de la efic ncia de una inversión brindandonuevos elementos que en muchos casos modificandecisiones realizadas sin estas consideraciones.

ConclusionesLa metodología propuesta puede ser usada en cualquierindustria de procesos químicos, pues la misma esdiseñada con flexibilidad e independencia.Los resultados obtenidos garantizan un aumento en lafiabilidad del complejo integrado.Es importante considerar en la evaluación económicade alternativas métodos dinámicos de evaluación deinversiones, incluyendo estos aspectos deincertidumbre, pues la utilización simultánea de los

mismos proporciona claridad en la rentabilidad delcomplejo.

Bibliografía1. Zhelev.B.G Reliability Contolled heat

exchange net work benefit.Cuarto CongresoMundial de ingenieria quimica, Alemania1991.

2. Gruhn,G.N Reliability Analysis of complexchemical engineering system. HumgarianJournal of industrial chemistry, Vol.8.1980.

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5. Bellman R and Dreufys S.Dynamic programming and the reliability ofmulticomponent devices. Operations 200.1968

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INFLUENCIA DE LA ADICIÓN DE FLOCULANTES Y ELECTRÓLITOS SOBRE LAESTABILIDAD DEL SISTEMA COLOIDAL LACTOSA-AGUA

MSc. Yudith González Diaz, Dr. J. Falcón Hernández.Facultad de Ingeniería Química, Universidad de Oriente, Avenida de las Américas S/N 90900, Teléfono: 641695,

correo electrónico: [email protected] .

ResumenLa presente investigación está encaminada a realizar un estudio preliminar de la acción de algunosde los floculantes producidos y comercializados por la firma CIBA sobre la solución de lactosa y lainfluencia que poseen en este tratamiento los diferentes electrólitos presentes en los residualeslácteos.Se probaron ocho floculantes de la firma CIBA resultando ser el más eficaz el PERCOL LT-20. Laagitación mecánica resultó ser la forma más eficiente para el mezclado del floculante en la soluciónobjeto de estudio. Los valores óptimos se obtienen para dosis entre 8.3 y 14 mg/L del PERCOLLT-20 con velocidades de 520 a 1020 r.p.m. En trabajos investigativos anteriores encaminados a realizar un estudio preliminar de la acción defloculantes producidos y comercializados por la firma extranjera CIBA sobre el residual líquido dela producción de yogurt de soya se demostró que los valores óptimos se obtienen para dosis de 4mg/L sin embargo en el presente trabajo se obtuvieron dosis superiores, esto demuestra que la presencia de iones en el residual puede favorecer el proceso de floculación. Al adicionarle a lasolución de lactosa 3g/L de los compuestos: K 3PO4, KNO3, KCl, NH4OH, NH4 NO3 se observó quetodos los compuestos favorecieron en gran medida el proceso de sedimentación, destacándose losaniones: PO4

3-, NO3- , CL - demostrándose que los electrólitos forman series liótropicas próximas a

las que se determinan por la participación en el intercambio iónico y por la influencia de loselectrólitos sobre el potencial electrocinético.Palabras claves: Floculación, estabilidad, clarificación, electrólitos

IntroducciónLa sedimentación es una de las operaciones más utilizada en la industria química para la separaciónsólido - líquido Si bien mediante la misma es posible separar del agua todas aquellas partículas que poseen una densidad mayor que la de esta, desde un punto de vista práctico no es factible diseñar unequipo para separar las que poseen velocidades de sedimentación muy pequeñas. La eliminación deestas partículas puede realizarse mediante la adición de floculantes que permitan su sedimentaciónrápida, pues propician su aglomeración, formándose así micelas de mayor volumen y velocidad desedimentación.La presente investigación está encaminada a realizar un estudio preliminar de la acción de algunosde los floculantes producidos y comercializados por la firma extranjera CIBA sobre las solución de

lactosa y la influencia que poseen en este tratamiento los diferentes electrólitos presentes en losresiduales lácteos.

Métodos ExperimentalesLos ensayos realizados se caracterizan por un orden que va desde lo general hasta lo particular conla determinación de la concentración y la dosis adecuada de floculante, así como el tiempo y el tipode agitación óptimos en la operación de mezclado y el estudio de la influencia de los electrólitossobre la estabilidad del sistema coloidal.

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Para la realización de los experimentos se utilizaron soluciones de lactosa con calidad de reactivo dela marca Merck. Primeramente se tomaron ocho floculantes al azar, con la única precaución de queexistiera por lo menos uno de cada tipo en cuanto a la clasificación de aniónico, catiónico y noiónico y ser floculantes de baja toxicidad. De esta forma se obtuvieron los floculantes que a

continuación se representan relacionados con el número de la probeta en que se depositaron cadauno de ellos durantes la práctica experimental.PROBETA 1 2 3 4 5 6 7 8

FLOCULANTE LT-22 D-1235B LT-26 PE-10 MLT-27 LT-20 M-455 LT-24

Esta primera parte del experimento tuvo como objetivo fundamental la selección de los floculantescon mejores efectos sobre la muestra objeto de estudio específicamente en cuanto a la formación deflóculos y disminución de la turbidez. De esta forma se probó primeramente con 10 y 20 mg/l.Otro de los objetivos de esta experimentación preliminar fue ver el comportamiento de los flóculosformados y el tipo de sedimentación que tuvo lugar.El segundo paso en este bloque experimental fue continuar el estudio de los floculantes queresultaron más efectivos, pero esta vez incorporando otra variable el tipo de agitación (aireación y

agitación mecánica) e incrementando el rango de concentración de los floculantes.El trabajo experimental clasificatorio de los floculantes nos permitió establecer márgenes deconcentración de los mismos, pero para precisar la dosis adecuada y las variables de agitaciónóptimas se recurrió al diseño de experimento. Se realizó un diseño de experimentos con nivelcentrado con el objetivo de seleccionar las condiciones óptimas de trabajo quedando como variables: dosis, velocidad y tiempo de agitación.# de experimentos = nK = 33 = 27

Factor Unidad Variable codificada Nivel

-1 0 +1Dosis mg/L D 4 10 16

Velocidad de agitación r.p.m V 370 880 1100Tiempo de agitación Segundo T 30 165 300

El procesamiento estadístico de los resultados experimentales se realizó utilizando el programaSTAGRAPHICS PLUS versión 2.1.En trabajos investigativos anteriores encaminados a realizar un estudio preliminar de la acción defloculantes producidos y comercializados por la firma extranjera CIBA sobre el residual líquido dela producción de yogurt de soya /9/ se demostró que los valores óptimos se obtienen para dosis de4 mg/L sin embargo en el presente trabajo se utilizaron dosis superiores para llegar a dichosresultados , esto demuestra que la presencia de iones (NH4,

+ NO3

- , NO 2-, PO4

3- , Cl- ) en el residual

puede favorecer el proceso de floculación . Para comprobar este planteamiento se adicionaron a lasolución de lactosa 3g/L de los siguientes compuestos:

K 3PO4 KNO3 KCl NH4OH NH4 NO3

que aportan los iones ya mencionados .Las mediciones del % de tramitancia se realizaron al cabo de los 20 minutos una vez añadido elfloculante y se compararon con el valor de tramitancia inicial del patrón.

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Resultados y análisis de resultadosAl adicionar a la solución de lactosa 10 mg/L o 20 mg/L de floculante y mezclar el contenido totalde la probeta manualmente de manera general no se observó la formación de flóculos con ningúnfloculante. La representación gráfica del comportamiento de los diferentes floculantes empleados

para la solución de lactosa se muestran en la figura 1.

90

9294

96

98

Patrón LT-22 D-1235B

LT-26 PE-10 MLT-27 LT-20 M-455 LT-24

Floculantes

% T

r a m i t a n c i a

Patrón 10mg/L 20mg/L

Figura 1. Selección del mejor floculante para la solución de lactosa

De las observaciones y mediciones realizadas se puede concluir que los floculantes más efectivos para la solución de lactosa los floculantes más efectivos son (PERCOL LT-26, PERCOL E-10,MAGNAFLOC LT-27, PERCOL LT-20) destacándose el floculante PERCOL LT-20.En los ensayos con agitación mecánica y aireación no se observó para la solución de lactosa laformación de flóculos.En todo los casos tanto de aireación como de agitación mecánica las probetas ganaron en claridadcon respecto al experimento donde se mezcló el contenido de las probetas manualmentedestacándose nuevamente la muestra tratada con el PERCOL LT-20.Los resultados comparativos delos ensayos con agitación mecánica y aireación sobre la base de las mediciones del % de tramitancia

se muestran gráficamente en la figura 2.Como se observa en la figura los resultados más altos de tramitancia se obtienen con agitaciónmecánica, destacándose el floculante no iónico PERCOL LT-20.

90

92

94

96

98

Patrón LT-26 PE-10 MLT-27 LT-20

Floculantes

% T r a m i t a n c i a

Ag. Mecánica Aireación

Figura 2. Comparación de los métodos de agitación de la solución de lactosa con 15 mg/L defloculante.

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Diseños de experimentos 33 para la lactosaLos resultados obtenidos del procesamiento estadístico realizado fueron los siguientes:Modelo de regresión:

Tramitancia=86.3911+1.46948*D+0.011445*v-0.0200036*t-0.066358*D

2

+0.0000409371*D*v-0.000102881*D*t-0.00000842429*v2+0.00000782059*v*t+0.0000426764*t 2

Al ser el elemento Durbin Watson de 2,93 ( mayor que 1,4) se demuestra que no existe la posibilidad de fallas que provoquen dependencia entre las variables.Del análisis de significación realizado a los términos del modelo (Figura 3) se obtuvo que lasvariaciones de las interacciones dosis , dosis-dosis y velocidad-velocidad influyen de formasignificativa sobre la tramitancia dentro de los límites de experimentación para un 95 % deconfianza, se quedando el modelo matemático como sigue: Tramitancia=86.3911+1.46948*D-0.066358*D2-0.00000842429*v2

Figura 3. Diagrama de Pareto

Al obtener la superficie de respuesta (Figura 4) de la variable de estudio (tramitancia) para elfloculante PERCOL LT-20 con dosis entre 8.3 y 14 mg/l se evidencia la presencia de un máximodentro del intervalo de experimentación que se localiza aproximadamente entre 520 y 1020 rpm.Este valor óptimo se observa con mayor claridad en la superficie de contorno ( Figura 5) quedescribe el modelo obtenido a través de los datos experimentales.

Figura 4 Superficie de respuesta.

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Figura 5. Superficie de contorno.De los resultados de los experimentos anteriormente expuestos podemos concluir que el floculanteno iónico PERCOL LT-20 es el que mejor efecto tiene sobre la solución de lactosa en la dosis entre8.3 y 14 mg/L utilizando como método de agitación la agitación mecánica y una velocidad deagitación de 520 a 1020 revoluciones por minuto.Al adicionarle a la solución de lactosa 3g/L de los compuestos: K 3PO4, KNO3, KCl, NH4OH, NH4 NO3 se observó que todos los compuestos favorecieron en gran medida el proceso desedimentación, destacándose los aniones : PO4

3- , NO3- , CL - demostrándose que los electrólitos

forman series liótropicas próximas a las que se determinan por la participación en el intercambioiónico y por la influencia de los electrólitos sobre el potencial electrocinética.

Conclusiones.Partiendo del análisis de resultados realizado, se llega a las siguientes conclusiones: La agitación mecánica resultó ser la forma más eficiente para el mezclado del floculante en la

solución objeto de estudio. Los valores óptimos se obtienen para dosis entre 8.3 y 14 mg/L del PERCOL LT-20 convelocidades de 520 a 1020 rpm. La adición de los iones favoreció en gran medida el proceso de sedimentación, destacándose losaniones: PO4

3-, NO3- , CL - .

Referencias1. Bishop, L., Pollution Prevention, Fundamental and Practice, University of Cincinnate, 2001.2. Choy, Maricela, Polímeros conductores como alternativas tecnológicas para la protección de

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EFECTO DE LA COMPACTACIÓN EN EL TAMAÑO DE PARTÍCULA DELPERCARBONATO DE SODIO MEDIANTE LA METODOLOGÍA DE SUPERFICIE DE

RESPUESTA Dulce M. Soler Roger

Grupo Desarrollo y Biotecnología Industrial, Dirección Producciones Biofarmacéuticas, Centro Nacional de

Sanidad Agropecuaria (CENSA), Apartado 10, San José de las Lajas, La Habana, Cuba. E.mail:[email protected] .

Palabras clave: Percarbonato de sodio, compactación, tamaño de partícula, superficie de respuesta

IntroducciónDurante muchos años los polvos farmacéuticos hansido formados por densificación seca de los polvos, eneste proceso, los polvos son lingoteados en prensasrotativas o son compactados en una compactadota porrodillos (Miller y Sheskey, 2001). La técnica decompactación posibilita obtener gránulos de mayortamaño de partícula, independientemente de lascaracterísticas iniciales de la materia prima, y por tanto,

retardar la velocidad de disolución (Xiaorong, 2003). Elobjetivo del presente trabajo fue evaluar la influenciade la fuerza de compactación y la abertura de la mallade la compactadora de rodillos sobre las propiedadesfísico-químicas y tecnológicas de los gránuloscompactos de Percarbonato de sodio.

Materiales y MétodosSe prepararon 6 mezclas de 2 Kg cada una y secompactaron en una compactadota de rodillos(Alexanderwerck) mediante un diseño bifactorial, conlas variables independientes: fuerza de compactación(X1) a 3 niveles y abertura de la malla (X2) a 2 niveles.Se consideraron como variables dependientes lavelocidad de flujo (Y1), el ángulo de reposo (Y2), laaltura del compacto (Y3), el tamaño de partícula mayora 1250 µm (Y4) y el porcentaje de peróxido disuelto alos 4 minutos (Y5). Se aplicó el análisis de superficiede respuesta para las variables más significativas (Y1,Y2, Y4 y Y5).

Resultados y DiscusiónSe observó un incremento en la fluidez representadas por Y1 y Y2, al aumentar la fuerza de compactación yla abertura de la malla, los resultados estuvieron dentrode los parámetros establecidos para polvos (Iraizoz etal , 1990). Se obtuvo un mejor resultado del porcentaje

de partículas superiores a 1250 µm con la malla 8(2360 µm), presentando un comportamiento cóncavoen función de X1 y X2. Ambas variablesindependientes influyeron significativamente en Y5 presentando un comportamiento convexo y paraminimizarlo fue necesario disminuir la fuerza decompactación e incrementar la abertura de la malla.Este resultado está acorde a lo planteado por Noyes-

Whitney en cuanto a que con una menor áreasuperficial se produce una disminución de la velocidadde disolución (Noyes y Whitney, 1897).

ConclusionesSe seleccionó como variante óptima, la logradaaplicando una fuerza de 45 BAR y utilizando unamalla 8 (2360 µm), que presentó un mayor tamañode partícula y exhibió una menor velocidad de

disolución.

BibliografíaA. Iraizoz, O. Bilbao, M.A. Barrios. “Conferencias de

tecnología Farmacéutica II”. Enpes. C. Habana, p 124.(1990).

A.A. Noyes y W.R. Whitney “The rate of solution ofsolid substances in their own solutions” J. Am. Chem.Soc. 19: 930-934 (1897).

R.W. Miller y P.J. Sheskey “A Survey of CurrentIndustrial Practices and Preferences of RollerCompaction Technology and Excipients Year 2000”American Pharmaceutical Review pp 37-45, Spring

(2001).4. H. Xiaorong “Application of Roller Compaction inSolid Formulation Development” AmericanPharmaceutical Review pp 20-24, Spring (2003).

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ARE AVAILABLE SAFETY METHODS FOR DEGRADATION OF HAZARDOUS POLY-HALOGENATED WASTES (CONTAINING PBDEs, PCBs)?

F. Kastanek a,* , P. Kastanek b , Y. Maléterováa , J.Rott ca Institute of Chemical Process Fundamentals, Academy of Science of the Czech Republic,165 00 Prague 6-Suchdol,

Czech Republicb Biocen Laboratories, Ltd., 100 00 Prague 10, Czech Republicc CEVATECH Int. Ltd., 102 00 Prague 10, Czech Republic

SummaryPolybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are a new class of global and toxic contaminants. A groupof brominated fire retardants called PBDEs have come to the attention of scientists because ofevidence of their environmental persistence and bioaccumulation in living organisms, as well astheir potential toxic effects. Brominated fire retardants are found in everyday consumer products: plastics, textiles, polyurethane foam, rubber, paints. It is known, that PBDEs are found in surfaceand waste waters and that some part of PBDEs will end up in the municipal water sludge. Thegeneral population is targeted by the PBDEs due to their application and via the food web. A review

of the use, occurrence and physico-chemical characteristics and chemical behavior of PBDEindicates many parallels between some PBDEs, PCB (polychlorinated biphenyls) and another poly-halogenated persistent organic pollutants. However, in contrast to PBDEs, PCBs were used primarily in electrical transformers and capacitors that were external to the home environment.PBDEs, in contrast, are applied to products found in almost every home. The decontamination ofPBDEs may be a significant environmental challenge in the future. However, possible degradation pathways of both PBDEs and PCBs are the formation of much more toxic intermediates like dioxinsand furans. At present there are no widely accepted environmentally friendly and safety methods forremediation of wastes contaminated with PBDEs and the knowledge of their degradation kinetic israther limited.The paper deal with the development and application of the technologies for the decontamination of

solid and aqueous wastes polluted by mentioned compounds. One method can be considered asfundamental and safety for solving the problem at real conditions, namely the reductive degradationof organic polyhalogented substances on catalyst with Pd deposited on different supports at the presence of zero-valent Fe.To test the efficiency of the selected decontamination methods simulated and real water samplescontaminated with both PBDEs (the congener No.209 containing 10 bromine atoms in the PBDE,concentrations in micrograms/L) and PCBs (Czech commercial product DELOR 103 which is amixture with prevailing content of tri-(64.0%) and tetra-(24.1%) chlorinated congeners,concentrations in milligrams/L) were chosen and treated at laboratory conditions. The results presented made evidence of the feasibility of the method. The principal reaction intermediates wereidentified and the formation of dioxins and/or furans was not detected. The weak point of the

method is a tendency to gradual blocking of catalyst with reaction products, mainly at the higherconcentrations of PCBs in samples of water (adhesion of the dechlorinated biphenyl to the surface ofthe catalyst).Keywords: polybrominated diphenyl ethers, polychlorinated biphenyls, methods of degradation,reductive dehalogenation, palladized zero-valent iron, safety ___________* Corresponding author: [email protected]

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1. IntroductionChemical fire retardants have become ubiquitous in highly flammable synthetic materials inconsumer products. There are many different kinds of fire retardants with varying degrees oftoxicity. A group of brominated fire retardants (BFR) called polybrominated diphenyl ethers, or

PBDEs, have come to the attention of scientists because of evidence of their environmental persistence and bioaccumulation in living organisms, as well as their toxic effects. PBDEs are inthousands of products, in which they typically comprise to 30 percent of product weight. Duringmanufacturing, PBDEs are simply mixed into the plastic or foam product, without being chemically bound to the material, making them more likely to leach out into the human environment.Brominated fire retardants are found in everyday consumer products all over the world: plastics(DecaBDE, OctaPDE, PentaBDE), textiles (DecaPDE,PentaBDE), polyurethane foam (PentaBDE),rubber (DecaBDE,PentaBDE), paints and lacquers (DecaBDE,PentaBDE). Contamination of flameretardants is one of the most important factors that affect the recyclability of polymers.Recent evidence suggest PBDEs and PCBs may work together to cause adverse health effects(1,2,3,6). The use of these BFRs increased in the last three decades. DecaBDE is the most widely

used of the PBDEs with 83 percent of the global market by weight, followed by PentaBDE with 11 percent and OctaBDE with 6 percent (4,5,6). Today, half of the PBDEs used worldwide are used inthe Americas (36 000 tonnes in 2001- Deca, Penta, Octa). The European market is a little more than9 000 tonnes (2001). Another sources (7) estimated the annual worldwide market demand for Penta-,Octa-,and DecaBDE technical products in 2001 was 7500,3790,56 100 metric tons (brominatedPBDE technical products such as Bromkal, 70-5DE, DE-71 and FR-1205 contain primarily Tetra-,Penta-and some Hexa-BDE (8)). In Europe, the use of higher brominated PBDE technical products, particularly DecaBDE (BDE-209) has increased due to the discontinuation of PentaBDE and theimpeding ban in the EU. DecaBDE products such as Saytex 102E, DE-83 and FR-1210 contain primarily BDE 209. Since the PBDE are used as additives, they can migrate from products andspread into the environment. The major PBDEs looked for and found in environment samples have

been BDE 47, BDE 99 and BDE 100.PBDEs have been found in sediments and sewage sludge, lower brominated BDEs have been foundin a variety of different organisms and since the 1970s, environmental concentrations of Tetra-toHexaBDE have been increased including in human mother milk. The lower brominated BDEs have been found to bioaccumulate in both aquatic and terrestrial ecosystems. DecaBDE is usuallyincorporated into high-impact polystyrene that is commonly found in the casing of TV sets andcomputers.Higher BDE have been shown to affect liver enzyme activity, negatively influence the regulation ofthe thyroid system. Induce immunotoxicity and affect neurological development at a sensitive periodof brain growth. The predominance of BDE 47 may be due to its higher potential for bioaccumulation (the source has been PentaBDE).

In the last few years, it has become clear that PBDEs have joint PCBs (polychlorinated biphenyls)and dioxins on the list of persistent bioaccumulative chemicals contaminating people. These fireretardants are now found in house dust, sewage sludge, and the water and sediments of rivers andseas. They have been found in human breast milk, fat and blood. Brominated retardants have beeneven detected in animals far from areas in which they are used. Around the world the researchershave documented dramatic increase of PBDE in wildlife and humans. In spite of the fact that theconcentration of PCBs in the human tissues have decreased in the last years, the concentration ofPBDEs in the environment and in the breast milk exponentially increases. Research shows that thePBDEs containing 3,4, and 5 bromines are the most likely of the PBDEs to be absorbed and build up

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in the living organisms. PentaBDE is almost exclusively used in flexible polyurethane foam forhome and office furniture, carpet padding and mattresses, as well as to automobile sets to meet thestringent standards for fire suppression. Foot is thought to be the major PBDE exposure route forEuropeans (fish, chicken, other meat and fats), as well as inhalation and ingestion of PBDEs in the

ambient environment.The general population is targeted by the PBDEs due to their applications and via the food web.Occupational exposure occurs not only during direct handling of BFRs, but also during handling,repair and dismantling of flame retardants. The results clearly show that workers were exposed toPBDEs when handling PBDE containing products or goods. The serum PBDE levels in computertechnicians were found to correlate to the estimated cumulative work hours with computers.Exceptionally high concentrations of BDE-209, almost up to 300 pmol/l lipid weight were observedin serum from rubber workers handling rubber compound that was flame retarded by BDE-209 (35).Few studies have measured the flame retardants PBDEs in the indoor environment. Concentrationsof total PBDEs ranged from 780 ng/g dry mass to 30 100 ng/g (36). The present scientificknowledge of the potential health risks of these BFR still needs to be further developed.During the 1990s, concern about the risks of brominated flame retardants, especially polybrominated diphenylethers, has increased. This concern has led the European to conduct riskassessment of the three major PBDE technical products. Based on the risk assessments of the pentabromo- and octabromodiphenyl ether products, the EU decided in February 2003 to ban these,with the ban going into effect in August 2004. The DecaBDE mixture was exempted from this ban;however, because it is photolytically and biologically (32) debrominated to lower molecular weightcongeners. BFR in the environment: Concentrations of PBDEs in water are expected to be low due to their lowsolubility in water. However, almost no studies of PBDEs concentrations were found.The PBDE concentrations measured in effluent wastewater from one sewage plant in Denmark (9)are shown in a Table 1:

Table 1The example of concentrations of PBDE in effluent wastewater from sewage plant

_______________________________________________________________________PBDE congener 17 28 47 49 66 85 99 100 153 154 183 209Waste water, ng/l 0.02 0.02 0.42 0.02 0.02 0.05 0.25 0.06 0.05 0.02 1.0 1.4

_______________________________________________________________________Similar values ( 3 – 513 pg/l) are reported from the US (31).The PBDEs are more strongly absorbed to sediments than are PCB and are therefore more likely to persistent in the environment compartment. Concentration of PBDE congeners in soil and sewagesludge reportedly closely agree with concentrations in commercial mixtures. There are not relevantdata concerning the volume of PBDEs in the Czech environment at hand, however, probably thedata reported in other European countries comparable as for industrial level and area could be takenas rough estimates for the Czech Republic as well. High concentrations of BDE-209 were detectedin river sediment in Ireland (up to 1800 ng/g wet weight, a study of sediment cores in the Netherlands from two fresh water lakes revealed a time- dependent increase in the concentrations ofPBDEs that correspond to the first appearance of technical PentaBDE (Bromkal 70-5DE-the agentalso used in the Czech Republic) in the last 30 years and the appearance of technical DecaDBEabout 20 years ago. In a study of river sediments in England, it was shown that levels of PBDEswere significantly higher downstream from plants where flame retardants are used. A recent study ofsewage sludge in the United States revealed that the composition of PBDEs in the biosolids closelymatched the commercial formulation (on dry weight basis, the samples contained 499-1049 g BDE-

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47/kg,377-851 g BDE-99/kg and 70-134 g BDE -100/kg !). All of the sewage sludge biosolids wereintended for land application as fertilizer. Another study reported that sewage sludge in Swedencontained 15 and 19 g/kg of TetraBDE and PentaBDe, respectively. Determination of BFR insewage sludge in South-West Germany showed (10) a strong dependence of the concentration of

PBDE on the properties of the sediments and the occurrence of substances like detergents and oils.In all samples of surface water (0.2-0.7ng/l), sediments (0.2-29.6 ug/kg), influents of liquid phase(0.5-0.7 ng/l), sludge (77.7 -338.4 ug/kg) and effluents (0.6 ng/l) which were analyzed PBDE weremainly represented by BDE-47,-99,-and -100.The information concerning the dispersion of PBDE in the environment of Central and SouthAmericas are lacking but, because of import of varied articles containing PBDE from US andEuropean countries it is expected the presence of that contaminant in those countries of Americas aswell. The contaminations of soils and waste and/or ground waters with PCBs in the US andAmericas are principally caused by the penetration of commercial mixtures of the US productsAroclor into the environment.More studies on the leaching of PBDE due to accumulation in soil and sediments are recommendedand lack of information on leaching to the water table.According to the estimate of the EU risk assessment the predominant source of PBDE release towaste water in EU is textile washing. However, there is no data on brominated flame retardants inwaste water effluents from Czech industries. The discharge of BFR from plastic process industriesto water was roughly assessed, the dates were not sufficient to make any calculation of the dischargeof BFR. We estimate that in total about 200 tons /year of BFR were disposed of to solid wasteincinerators. Analysis of the fate of other organic compounds during incineration show that traceamounts of these compounds will pass the combustion chamber and end up in residuals from theincinerators. These BFR passing the combustion chamber may act as precursors for formation of brominated dioxins and furans. The BFR disposed of landfills may in the long term be released tothe landfills leachates. However, measurements of BFR in landfill leach have not been identified.Potential emission/disposal in Denmark in 1997 (which could be roughly comparable with thesituation in the CR) indicates the release in tons:Air (0.2-1.6), Water (0.005-0.07), Soil (0.03-0.3), Landfills (90-200), Incinerators (170-360).Although the use of brominated flame retardants with protective clothing in the CR compared toother countries is limited, laundry of clothing with BFR is estimated to be one of the major sourcesof BFR to the waste water. Roofing foils containing BFR initially evaporated to the air are estimatedto be other major source of BFR to waste water.A wide range of man-made chemical designed for use in industry, consumer goods and emissionsfrom the combustion of wastes are the main sources for pollution of soil. Within the water cycle,soils act as the key zone for storage, filtration and transport of water and associated pollutants. If theaccumulation of pollutants exceeds the buffer capacity, than soils and sediments treated by direct pollution due to the disposal/use of sewage sludge, incineration sludge, compost and/or atmosphericdeposition, can become a source of diffuse pollution releasing pollutants to adjacent compartmentssuch as groundwater and surface water. There is a lack of adequate quantitative systemunderstanding and pertinent models. For this reason indirect effects of large- scale pollution aredifficult or even impossible to predict.Emerging contaminants are suspected of causing adverse effects in humans and wildlife. Forinstance, PBDEs have been listed as priority hazardous pollutants in the field of water policy by ECWater Directive 2000/60/EC and the final EU decision No.2455/2001/EC.

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State-of-the- art of the decontamination technologies:Emerging techniques for a gentle remediation of already polluted agricultural soils, clean-up andsite-stabilization schemes, are still not operational at the field scale. This is a great need fortheoretical knowledge how water quality can be influenced to achieve the goals of pollution

reduction and sustainable land-use and how respective policies can be implemented in practice.Therefore, the philosophy of decontamination of water contaminated by emerging persistent organic pollutants including the hazardous PBDEs, at the points of their origin (waste water from plantsusing the flame retardants, waste waters from incineration plants, extracts from dumps, etc.,), aswell as a treatment of an influent waste water to the sewage plant, seems useful for a reduction ofcontact of people with such a hazardous substances.Methods of decontamination: The methods of decontamination of PBDE in liquid (aqueous) phaseare almost lacking compared with decontamination of solid wastes.Practically all flame retarded plastic from discarded products will ultimately be disposed off byincineration or land filed. The content of brominated flame retardants or elemental bromine in fluegas or residues from solid waste incinerators has not been currently measured in the CzechRepublic. High-temperature incineration and/or melting system have become a major focus as a destructiontechnology for bromine containing materials (11-13, 29).Melting treatment was performed at more than approx.1500oC with coke-based gasification furnace(capacity 20 tons/day). In this system, the addition of small amounts of coke and limestone flux tothe melting furnace makes it possible to directly melt waste, including incombustibles, at hightemperatures. The waste gas is then discharged after rapid cooling and waste gas decomposition in acatalytic reactor followed. The study aims at obtaining fundamental knowledge concerning behaviorof dioxin related compounds in the process of gasification of wastes including brominated flameretardants. Target material was waste TV casing which were supplied into melting with normalmunicipal solid waste.The major concern is the formation of brominated dioxins and furans but also HBR, Br 2 and nonaliphatic compounds emissions.During pyrolysis of scrapped electronic circuit boards, it was reported by others that 72% of the bromine was released to the gas phase, mainly bromobenzene and HBr.Previous research has indicated that the presence of bromine during the combustion of hazardouswastes increases the production of PBDD/Fs. It has also been established that brominated flameretardants are known processors of PBDD/Fs (30).The capability of anaerobic microorganisms (14) associated with the marine sponge to transformhaloaromatic compounds under different electron-accepting conditions (i.e. denitrifying,sulfidogenic and methanogenic) was tested. The abundance of halogenated compounds in spongetissue and the bacterial biomass imply that sponge-associated microorganisms might have the abilityto dehalogenate and degradate brominated compounds. However, more studies are needed toelucidate the role of degrading microorganisms involving also the tests of eco-toxicology (it is wellknown, that in the biodegradation pathways the origin of compounds even more toxic than original polyhalogenated compounds can be formed).In comparison with chlorinated aromatic contaminants, research on the metabolism andenvironmental fate of PBDEs is limited. The metabolic pathways of PBDE include reductivedebromination, hydroxylation and ether bond cleavage (3).The aerobic and anaerobic biodegradation of PCBs with various types of microorganisms have

been successfully accomplished in laboratory studies (22, 23), but the reaction require month and

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depend on the ability of the microorganisms to survive in systems containing the halogenatedcompounds. Analogous studies with PBDE are, however lacking for the present.Some studies have demonstrated manganese oxide-mediated degradation (15, 33, 34) ofhalogenated organic pollutants occurs. In the Department of Earth and Atmosperic Sciences, School

of Civil Engineering, Purdue University, IN, the potential reaction of PBDEs with manganeseoxides in the environment was investigated. Decabromodiphenyl ether (BDE-209), the majorPBDEs manufactured product, was added to tetrahydrofuran (THF) and water with birnessite (delta-MnO2). The THF was used mainly to enhance salvation of BDE-209, such that if reaction did notoccur under these “optimal” conditions, even very slow reaction in pure aqueous solution would beunlikely. In 60-90% THF in water, over 75% BDE-209 was degraded within 9 hrs (20 mg/ml birnessite). Release of Br - into solution confirmed reductive debromination was occurring. Productswith GC-ECD retention times similar to those of tetra-to octa-BDE were observed. Deuterated-waterexperiments indicated that THF was the hydrogen donor.

PBDEs belong to the group of organo-bromine compounds that absorb light in the UV- spectra.The energy supplied by UV-light often results in loss of bromine and thereby also a possibility forrearrangements.

Photolytic degradation of organobromines is a well-known type of reaction (5).

Studies on photolytic debromination of DecaBDE have been published previously by Norris et al(16) and Watanabe et al (17). Norris found that both DecaBDE and OctaBDE were degraded andidentified PBDEs as degradation products down to hexaBDE. Watanabe also found that DecaBDEwas debrominated to lower brominated BDE and also that very toxic brominated dibenzofuranswere formed. Recently Eriksson et al (18) performed photodecomposition of DecaBDE.Soderstrom et al studied the course of photolysis of DecaBDE in toluene on silica gel, sand,sediment and soil using artificial and natural sunlight. DecaBDE formed debromination products inall matrices studied. After the maximum occurrence of hexaBDE, only minor amounts of lower brominated compounds are formed with a discontinued mass balance as a result. This indicates thatthat some unknown compounds lost in the sample cleanup are also formed. Possible degradation pathways is the formation of PBDFs (furans) as shown by Watanabe and Eriksson- the formation ofPBDF was seen in some samples. With this knowledge, it is important to note that the toxicity ofPBDD/Fs has been shown to be similar to the analogous PCDD/Fs (30).At present there are no widely accepted methods for the remediation of water and aqueous sewagesludge contaminated with PBDE. It is important to develop potential remediation technologies forPBDEs. The same conclusion can be accepted in the case of PCBs as well. Proposed “safe”method: Because halogenated hydrocarbons are in an oxidized state relative to theirnon-halogenated counterparts, a potential reaction pathway exists for degradation through reductivedehalogenation (21). Several kinds of elementary metals have been studied for remediation of highlyoxidized organic pollutants such as polyhalogenated aromatic compounds end explosives. Zero-valent iron is one such metal and can reduce, PCBs, PCDDs and halogenated phenols (24-27).Among the halogenated contaminants, the current research with zero-valent iron is mainly focusedon chlorinated alkanes/alkenes. Studies on contaminations with halogens are limited. In the recentstudy (28), degradation of PBDEs with zero-valent iron was investigated with six BDEs, substitutedwith one to 10 bromines. Within 40 days 92% of BDE-209 was transformed in lower congeners. Nooxidation products were detected in all experiments. The results showed that a stepwisedebromination from n-bromo to (n-1)-bromodiphenyl ethers was the dominant reaction in allcongeners. The preferential accumulation of specific congeners was observed in the experiment,where the most abundant products were BDE-15, BDE-28, BDE-37 and BDE-47.Recently we have shown that the rate of reductive dechlorination of technical mixture of PCBs(Czech commercial product DELOR 103, containing mostly the congeners with 3- and 4- chlorine

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atoms in a molecule of PCB) with zero-valent iron is low, but complete dechlorination of PCBs in aaqueous solution (containing traces of methanol) can be achieved in a few minutes by contacting thesolution with a simple bimetallic system (Pd/Fe) at an ambient temperature. The dechlorinationoccurs rapidly on the surface of the bimetallic system: all the chlorine atoms are replaced by

hydrogen atoms to yield biphenyl. We have confirmed the results of another authors (19) obtainedwith the aqueous solution of PCB (however, in the excess of co-solvent here). We do believe thatthis chemical method has also the potential to remediate soils and water contaminated with PBDE.Our preliminary results have confirmed this assumption (the initial concentration of BDE-209decreased from the initial value 670 ug/l to the 5.9 ug/l in 3 hours). The present scientific knowledgeof the potential remediation technologies still needs to be further developed. Debromination ofPBDEs by zerovalent iron and/or zerovalent iron + Pd has high potential values for remediation ofPBDEs in the environment. A review of the use, occurrence, and physico-chemical characteristicsand chemical behavior of PBDE indicates many parallels between some PBDEs, PCBs and poly-halogenated organic pollutants, and suggests that the PBDEs may be a significant environmentalchallenge in the future. Our previous knowledge in the area of decontamination of polychlorinatedorganics (20) could be effectively exploited also in this direction. However, in contrast to PBDEs,PCBs were used primarily in electrical transformers and capacitors that were external to the homeenvironment. PBDEs, in contrast, are applied to products found in almost every home in percentagesas great as 30% by mass of the product to which they are applied (4). European Union riskassessment (37) on PBDE concluded recently that there is need for further information on thedegradation of PBDEs. We addressed this information gap by studying the fate of PBDEs underchemical decontamination conditions.

2. Materials and Methods Pd-carriers: a) Powdered carbonyl iron was supplied by SIGMA, min. 99.7%.Fe, particle sizes between 4.5 to 5.2 microns. b) Steel wool-extra fine 00, was obtained from LUX-Werkzeuge,

Wermelskirchen, Germany. BET Surface area (krypton)I s 0.04 m

2

/g, the principal components are98.9% Fe and 1.1% Mn. Bulk density has been determined as 0.192 g/ cm3

Chemical used: Chemicals were supplied by Aldrich: Palladium(II) chloride, 99.9+% PdCl 2;Hydrazine, anhydrous, 98%; Pentabromophenyl ether, 98%, (C6Br 5)2O, K 2PdCl6 ,99%. PCB: Czechcommercial product DELOR 103.Pd/Fe: Laboratory batch experiments: The solution was added to Erlenmeyer flasks containingPd/Fe, the flasks were capped and placed in a wrist-action shaker. The course of the reaction wasfollowed by periodical withdrawing a 1-microL sample of the solution. Preparation of catalysts: Catalyst carriers a),b), have been palladized in the following way:13.5 volume parts of deionized water was mixed with 2.5 volume parts of the solution of PdCl2 (concentration was 2.48 mol Pd/l) and subsequently with 0.92 wt.parts of KCl (molecular ratio

Pd:K = 1:2), at a laboratory temperature. Subsequently, 0.057 of volume parts of the resultingsuspension of K 2PdCl4 was added to the 5 wt.parts in 10 volume parts of deionized water and wasmixed for another 30 minutes. The resulting catalyst Pd/Fe was then washed with deionized water.Only fresh Pd/Fe catalyst was used for the dehalogenation reaction. Pd/Fe after separation fromwashing water was mixed with aqueous solution of PCBs or PBDE. Palladized steel wool as a catalyst : in some experiments steel wool was acided in advance withHNO3. After the reaction of steel wool with PdCl2, the catalyst was reduced by hydrazine and rinsedwith ethanol.

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Analytical procedure: The principle of the method of determination of PCBs was published in (20).The analysis of the sum of seven indicative congeners applies to an European Standard ESN EN61619, based on extraction with n-hexane and HRGC with ECD. Samples of PBDE were analyzed by GC/MS in the certified Laboratory of State Hygienic Sanitary Installation in Frydek/Mistek, CR

(38), and in the Institute of Technical Chemistry, Prague (39).

3. Results3.1. Decontamination of PCBsThe obtained conversions were high. For the inlet concentrations of PCBs 20,40, or 100 mg/l thefinal concentration after 30 minutes of the contact of aqueous solution with catalyst, the averageconcentrations of PCBs were (the average from 3 repeated measurements) from 4.5 to 10 mg/lrespectively. PCBs were determined as a sum of 7 indicative congeners (PCB-28, PCB-52, PCB-101, PCB-118, PCB-138, PCB-180, where the numbers assigned to the individual congenerscorrespond to the well known IUPAC nomenclature) in a Czech commercial product DELOR 103which is a mixture with prevailing content of tri-(64.0%) and tetra- (24.1%) chlorinated congeners.)

Unlike in the previously published results [19], complete conversion has unfortunately not beenachieved in our experiments. The biggest problem was the fouling of the catalyst with reaction product (biphenyl).We was not able to reproduce the data with the catalyst used. The frequentregeneration of the catalyst is inevitable. This chemical method has perhaps the potential toremediate water contaminated with PCBs at much more lower concentrations of PCBs.

3.2. Degradation of Decabromodiphenyl Ether (BDE 209) by Pd/FePreliminary results clearly showed that catalytic degradation of DecaBDE occurs under theexperimental conditions tested. The samples kept in the dark and the blanks were analyzed toestablish that only Pd/Fe exposure affected the samples. Reproducibility was investigated byrunning the samples in triplicates. The average values of deca-BDE in the course of its contact with

the catalyst are shown in Table 2. Perceivable increments of BDEs 28,100,99,154,153 andrecognizable diminution of BDE 183 and 47 were acknowledged. These preliminary experimentsshow that catalytic debromination of BDE seems a possible pathway for the formation of more bioavailable, lower brominated BDEs, particularly in the combined system including a reactionlayer of Pd-Fe with a subsequent bioreactor.The examined samples of aqueous solution of decaBDE contained elevated concentrations of PBDE(a fact which is unlikely in waste water). The reason was to suppress the possible influence ofconcomitant phenomena typical in the case of very low concentrations of PBDEs, which could causefalse interpretation of the rate of debromination reaction.

Table 2

Typical course of the rate of degradation of decaBDE (209) in water with palladized steel wool(the average from 3 independent measurements)0.001g of decaBDE was dissolved in 20 ml of ethanol, 0.001g of decaBDE was dissolved in 20 mlof n-heptane, both solutions were mixed with 200 ml of de-ionized water. The initial amount of Pdin the steel wool was 0.05%, total mass of the catalyst was 1.3427 g.The temperature was 20oC, samples in Erlenmeyer flasks were shaken with the intensity 2 s -1.Concentrations of decaBDE are in micrograms/l.

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_________________________________________________Time,h 0 1 2 3 4 5decaBDE,ug/l 670 82 15 5.9 6 6

_________________________________________________

4. ConclusionsThe presented results document the feasibility of the application of the catalytic Pd/Fe method fordestruction of poly-halogenated organic compounds, even though its efficiencies digger from thosereported in the literature, particularly as to the conversion and reproducibility is concerned, asdemonstrated with reused catalysts. First exploratory experiments showed a surprisingly high abilityof the degradation of PBDE 209 congener on the Pd/Fe system. During the degradation of bothPCBs and PBDEs the formation of oxygenated hazardous intermediates was not detected. However,further studies of this method of decontamination of halogenated organic compounds in aqueoussolutions are needed.

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35. Kaj Thunson, A.Bergman, K.Jakobsson: Occupational Exposure to CommercialDecabromodiphenyl Ether in Workers Manufacturing or Handling Flame-Retarded Rubber.Environ. Sci.Technol. 38, 1980-1986 (2005).

36. M.Stapleton, N.G.Dodder, J.H.Offenberg, M.M.Schnatz, S.A.Wise: Polybrominated Diphenyl

Ethers in House Dust and Clothes Dryer Lint. Environ. Sci.technol.39, 925-1082 (2005).37. B.G.Hansen, S.J.Munn, J.de Bruijn, M.Luatomo, S.Pakalin, F.Berhault, S.Vegro, G.Pellegrini,R.Allanou, S.Scheer (Eds): EUR 20402 EN-European Union Risk Assessment Report bis(pentabromophenyl)Ether, Volume 17, European Commission: Luxembourg, 2002.

38. R.Grabic, S.Crhova, M.Sebestova, V.Pacakova : Determination of PBDEs by the GC-MS/MSMethod . Chem.Listy 96, 809-812 (2002), in Czech.

39. T.Cajka, J.Hajslova, R.Kazda, J.Poustka: Challenges of GCHR-time-of-flight MassSpectrometry for Simultaneous Analysis of Polybrominated Biphenyl Ethers and OthersHalogenated Persistent Organic Pollutants in Environmental Samples. J.Sep.Sci. 28,601-611(2005)

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ANÁLISIS DE LA INTERRELACIÓN ENTRE LOS COEFICIENTES PELICULARESEXTERNOS E INTERNOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CONDENSADORES

DE SUPERFICIES DE VAPOR DE AGUA MSc. Luisa Yaraisy Sánchez Ferrer* Ing. Emilio P. Díaz García.**

Hospital Provincial Gtmo. CAI Manuel M. Prieto. C. Habana

ResumenSe realiza un análisis inicial sobre la eficiencia de un nuevo modelo de condensador de vapor deagua – calentador de jugo de caña, cuyos resultados industriales triplican los del calentador Webretipificado por el MINAZ. En base a estos resultados industriales se programa una investigación paradeterminar en que se basa el diseño del nuevo modelo de condensador de superficie y cual es su principio termo- energético para el salto cualitativo y cuantitativo. Se determina que existen cambiossignificativos en el lado del vapor del equipo tecnológico y se programa la medición de sucoeficiente pelicular externo así como del equipo tipificado. Luego de mas de 150 corridasexperimentales se demuestra que ciertamente el crecimiento del coeficiente pelicular externo decondensación, aumenta no sólo el coeficiente total de transferencia de calor sino que provoca unaumento en el coeficiente pelicular interno, el cual según la literatura sólo está definido por elaumento o no de la velocidad del flujo, regla conocida como la raíz cuadrada de la velocidad dellíquido.

IntroducciónLa situación energética mundial es seria, ya que las fuentes convencionales de energía estánmermando y se necesitan grandes inversiones para hallar combustible y sustituirlo a escalasuficientemente grande para satisfacer las crecientes demanda de energía. Ahora con los crecientes precios del petróleo, los referidos gastos representan una parte sustancial de los costos de producción del azúcar. En un país como el nuestro con escasos recursos energéticos esimprescindible que todo personal de la industria debe y tiene que dominar la termodinámica, laenergética y la transferencia de calor; pues un ingeniero es aquel profesional que ahorra dinero comofunción principal y en Cuba, la energía decide si un proceso es costeable o no de manera biendefinida. Es por esto, que en este trabajo realizamos un estudio de los mecanismos de latransferencia de calor para así poder perfeccionar el diseño de los equipos de transferencia de calor.

En un diseño de equipos de transferencia de calor el grado de eficiencia del mismo es cuantificablemediante la determinación del coeficiente de transferencia de calor, este a su vez está influenciado por los coeficientes peliculares externos e internos los cuales dependen de las propiedades físicas, lageometría del sistema y del régimen de flujo. Por esto, en este trabajo realizamos un análisis de losmecanismos de transferencia de calor entre dos diseños de condensadores para así poder perfeccionar el diseño de este equipo.Del análisis de estos resultados puede ser posible definir no sólo la importancia que tiene desde el punto de vista energético el uso de equipos más eficientes tecnológicamente, sino también el deconseguir mecanismos reales de los coeficientes peliculares de transferencia de calor que permitandiseños más efectivos y modificaciones a los actuales equipos de transferencia de calor. Nuestroresultado básico está en la consecución de la interrelación de los coeficientes peliculares en uncondensador de superficie de vapor de agua y significación en la elevación del coeficiente total detransferencia de calor y las mejoras tecnológicas que al equipo tecnológico le confiere.

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Desarrollo experimentalEn un diseño de equipo de transferencia de calor el grado de eficiencia del mismo es cuantificablemediante la determinación del coeficiente total de transferencia de calor, este a su vez estáinfluenciado por los coeficientes peliculares externos e internos los cuales dependen de las

propiedades físicas, la geometría del sistema y del régimen de flujo. Si uno de los coeficientesindividuales es mucho más pequeño que el otro, el menor será el controlante y proporciona unaresistencia mayor a la transferencia de calor por lo que el trabajo del ingeniero será buscar formas ymétodos para minimizar el efecto del coeficiente controlante.Se ha demostrado durante investigaciones realizadas que el valor constante y promedio de unavelocidad del fluido por el interior de los tubos cercana a los 6 pies/seg. determina buenosresultados generales del trabajo operativo en un calentador – condensador, pero este factor de diseñoaunque es valioso y condicional no es determinante; llegándose a demostrar que existen factoresexternos del diseño que están definiendo diferencias sustanciales entre uno y otro diseño, cuando lascondiciones del diseño por el interior de los tubos se consideran fijas y estables.El coeficiente pelicular interior viene expresado por:

hi = 0.089 K/D ∗ ( D νρ/ µ)0.965

∗ ( C µ/K)1/3

Analizando esta expresión podemos ver que el coeficiente pelicular es dependiente directamente dela conductividad del líquido e inversamente del diámetro de los tubos escogidos.También dependen de la hidrodinámica del fluido (N°de Reynolds) y de sus variaciones en lascaracterísticas físico - químicas(N°de Prandtl).El diámetro de los tubos es un factor principal del diseño del calentador, la disminución del mismo provocará un aumento en el N°de Reynolds y mejora la velocidad y cambia el flujo de calor delaminar a turbulento.Está establecido que a altos valores de Reynolds principalmente debido al aumento de la velocidad,obligan a cambios sustanciales en el coeficiente pelicular interior de transferencia de calor. Si seconsidera que los valores de densidad y viscosidad se mantienen casi constante, el análisis se

reducirá a definir el diámetro del tubo para obtener una velocidad determinada.Como vemos el N°de Reynolds define en gran medida a hio pero estos cambios de hio se deben anuestro entender a cambios producidos por ho.Si el N°de Reynolds fuera un factor primordial, los calentadores - condensadores que tengan igualvalor de V para un mismo diámetro tendrían valores de Reynolds semejantes y por lo tantocoeficientes interiores (hio) semejantes y también coeficientes totales análogos.Se ha demostrado que aunque el coeficiente interno (hio) es el limitante y el coeficiente totaldependerá en gran medida de este por lo que ho es muy grande y poco variable, h o va a influir conlos cambios en la mejoría de hio lográndose valores favorables de U. Es decir que h io y h o seinterrelacionan y no son tan individuales como sus nombres lo indican.Otro factor que influenciaba al coeficiente pelicular era el N°de Prandtl, este se verá influenciado a

su vez por los aumentos positivos del calor específico del líquido relativos a la conductividad.Cuando el líquido tiene valores semejantes al agua, en cuanto a µ y ρ, el Reynolds permanececonstante a los cambios de transferencia de calor viéndose los coeficientes externos influenciados por los cambio producidos en Cµ/K.El definir el valor del diámetro del tubo y la velocidad del fluido por el interior de los mismos lodefinirán el valor inicial de hio. El valor real de hio y su influencia en U estará dado por su relacióncon el diseño exterior de los tubos y el coeficiente interno con el externo.

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Partiendo de que el fluido debe ser siempre vapor de agua los coeficientes peliculares del mismooscilan entre 1 500 y 10 000 Btu/h∗ pie2 ∗ °F definiendo siempre valores entre 5 y 15 veces losvalores de los coeficientes interiores.

Se ha definido que el diseño del calentador – condensador depende del máximo del factor limitanteque es el diseño por el interior de los tubos, pero la experiencia ha demostrado que manteniendo unmismo diseño patrón por el interior de los tubos (lado del flujo) se puede duplicar los valores totalesdel coeficiente de transferencia, en función de mejorar el diseño exterior del equipo eliminando ominimizando los efectos de las resistencias del flujo de calor de la sección externa a la interna.Una de las resistencias del flujo de calor lo constituyen los gases inconden-sables, Ohtmer hademostrado que la presencia de trazas de gases no condensables tales como el aire mezclado con elvapor de agua aun al 1% de aire por volumen puede causar una reducción en el coeficiente decondensación del vapor de agua de 50%. El mecanismo de condensación se transforma en uno dedifusión del vapor a través del aire, sirviendo este como una resistencia a la transferencia de calor.Si correlacionamos estos valores de la curva con coeficientes interiores determinados en equipos

condensadores y utilizando la fórmula de cálculo de U = (hio ∗ h o)/ (hio + h o) y considerando que losvalores de hio son constantes entonces tenemos:U = 200 Btu/h∗ pie2 ∗ °Fho = 1 500 Btu/h ∗ pie2 ∗ °Fy despejando de la fórmula de U a hio, resulta que hio = 240 Btu/h∗ pie2 ∗ °FEsto es considerando que existe un 3% de aire en el vapor de agua. Si en vez de un 3% de aire sesupone un 2% tenemos que habrá un aumento sustancial del coeficiente total en función de ho quecreció según la curva de Ohtmer.Análisis comparativo de dos evaluaciones oficiales del tipo clásico ( Webre y Vampiro).Realizando una comparación tecnológica entre dos diseños de calentadores podemos decir queambos se diferencian tanto en su funcionamiento como en su operacionalidad, como veremos:

Calentador Contracorriente (Webre).Este diseño se fundamenta en que mantiene condiciones de turbulencia en los fluidos, lográndose por la parte del vapor, gracias a la colocación de los bafles verticales.Esta disposición de los fluidos en contracorriente permite una mayor recuperación de la energíacalórica.Presenta poca caída de presión por los tubos, alta carga de presión por el lado del vapor y uncoeficiente de transferencia total de 200 Btu/h∗ pie2 ∗ °F.El vapor recorre tres veces la longitud del cuerpo como mínimo. El máximo recorrido delcondensado y de los gases incondensables, desde el primer cuerpo hasta el último, constituye uninconveniente del diseño. Los coeficientes externos(ho) se verán afectadoss en los cuerpos 2 y3.Existen zonas de fuerte acumulación de gases.

Calentador de flujo Axial (Vampiro).Este diseño no tiene bafles por el lado del vapor, tiene mínima caída de presión por el lado del jugoy despreciable por el lado del vapor.El cruce del vapor es simple y no tiene ni condensados ni gases de flujo de vapor en serie como elWebre. Al estar el cuerpo dividido por una placa divisoria central posibilita la doble extracción delos fluidos anteriormente citados, lo que proporciona a su vez un tiempo menor de permanencia deestos en el equipo y un menor efecto perturbador a la transferencia de calor.Presenta un coeficiente pelicular externo (ho) que está optimizado por un mínimo recorrido de losgases y condensados. Y el coeficiente pelicular interno está protegido por el alto coeficiente externo.

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Presenta un coeficiente de transferencia total de operación de 540 Btu/h∗ pie2 ∗ °F.Teniendo en cuenta la velocidad de flujo veremos que la variación del coeficiente total detransferencia de calor ha dejado de obedecer a la regla de la raíz cuadrada, esto se fundamentamediante la práctica donde se ha obtenido que a valores de velocidades de flujo menores que 6

pies/seg.se han logrado coeficientes totales con un valor más alto. En el caso particular del Webre yel Vampiro veremos que, con una velocidad de 6 pies/seg el Webre tiene un coeficiente total de 200Btu/h∗ pie2 ∗ °F, sin embargo el Vampiro con una velocidad de 4 pies/seg obtiene un coeficientetotal de 540 Btu/h∗ pie2 ∗ °F.Basándonos en esto es que podemos decir que no es la velocidad un factor determinante en el diseñoy que los cambios externos en los calentadores hacen que la eficiencia pueda ser duplicada en suvalor.El calentador Vampiro tiende a eliminar las diferencias del Webre en cuanto a caída de presión,eliminación de los gases incondensables y condensado, siendo este tipo de diseño una medida deoptimización de los otros tipos de diseño.El análisis experimental consiste en recoger un cierto número de datos de forma tal que puedan ser

evaluados los dos diseños de calentadores - condensadores y realizar una comparación entre ambosen cuanto a la eficiencia real de los mismos, teniendo en cuenta la influencia que tendrá el diseñoexterior sobre el interior.Para la toma de los valores experimentales fue necesario auxiliarse de termómetros y flujómetros.Se realizaron 5 corridas experimentales durante 24 horas cada 10 minutos midiendo los siguientes parámetros:- Temperatura de entrada y salida del jugo.- Temperatura de vapor.- Flujo másico.- Con estos valores y mediante las ecuaciones Q= m ∗ Cp ∗ ∆T = U ∗ A ∗ ∆T:1. Calcular U contra tiempo de operación.

2. Variación de hio contra tiempo a ho constante sabiendo que: U = (hio ∗ h o) / (hio + h o).3. Comparación de los resultados obtenidos de hio para el Vampiro y el Webre.

Conclusiones.• Es posible conseguir altas eficiencias energéticas en condensadores de superficies de vapor de

agua cuando, se mejora notablemente el coeficiente pelicular exterior del equipo. En nuestraexperiencia la ingeniería del condensador Vampiro demostró la posibilidad de triplicar cualquiercoeficiente de eficiencia, de capacidad y fiabilidad cuando se mejora el lado externo delcondensador, con condiciones estables de velocidad del fluido por el lado de los tubos.

• Que hay una marcada interrelación entre los coeficientes peliculares externos e internos de uncondensador del lado interior, sino que superficie de vapor de agua y que no solo el factor

limitante de un condensador es la reducción de todas y cada una de las resistencias peliculares aambos lados del tubo condensador fueron factores de gran influencia en el coeficiente global detransferencia de calor.

• Que este nuevo diseño de condensador de superficie ha brindado las mayores eficiencias termo –energéticas y funcionales durante cuatro años de operación consecutiva y en su diseño están plasmadas todas y cada un a de las tesis que han podido ser corroboradas en esta experiencia.

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Recomendaciones. Que continúe esta investigación sobre el diseño y métodos de diseño sobre el lado del vapor de

condensadores de superficie. Que este modelo pueda ser el equipo tipificado del MINAZ en sustitución del actual modelo

Webre por las ventajas que el mismo presenta.

Bibliografía.• Díaz, E.: Métodos cortos para el diseño de equipos de transferencia de calor de la industria

azucarera. ISPJAE.• Díaz, E.: Evaporación. Imprenta MINAZ.• Mc Cabe and Smith.: Mc Graw Hill Series in Chemical Ingineering.• Kern, D.: Proceso de transferencia de calor. Ed. Revolucionaria.

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PREPARACIÓN DE SISTEMAS DE LIBERACIÓN CONTROLADA PARA LAAGRICULTURA UTILIZANDO CELOLIGNINA

B. Gregorí , M. Bocourt, Y. Hoz, E. Rodríguez, E. Torres. ICIDCA. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. Vía Blanca N° 804 Apartado

4026. CP 11000. La Habana. Cuba.

[email protected]

ResumenEn este trabajo se estudia la preparación de un fertilizante de liberación controlada. Se utilizacelolignina como soporte polimérico y urea como fuente de nitrógeno para el suelo. El fertilizanteobtenido posee un 20 % porciento de nitrógeno, liberándose controladamente el agente activo pormás de 50 días.Palabras claves: liberación controlada, celolignina, urea.

Introducción La preparación de sistemas de liberación controlada ocupa la atención de muchos investigadores en

la agricultura por permitir el suministro del bioactivo en la dosis deseada por tiempos prolongados ysin tener que realizar múltiples aplicaciones. Dentro de los sistemas de liberación controladaencontramos los sistemas preparados por métodos químicos y los obtenidos por métodos físicos1.Las matrices monolíticas bioerosionables son sistemas formulados a través de un método físico quegeneralmente utilizan un polímero biodegradable y no tóxico al medio. La celulosa y la lignina hansido polímeros biodegradables estudiados con estos fines. En la actualidad en el Instituto Cubanode Investigaciones de Derivados de la Caña de Azúcar se realizan investigaciones para utilizar lacelolignina subproducto de procesos químico a partir de Bagazo en la Planta Piloto del ICIDCAComo objetivos de este trabajo nos propusimos establecer un procedimiento para, preparar elsistema de liberación utilizando celolignina y estudiar la cinética de liberación del mismo.

Materiales y métodosPreparación de los lotes de estudio.Se preparan 8 lotes con celolignina provenientes de Planta Piloto del ICIDCA, urea técnica con un44,67 % de nitrógeno, solución de poliuretano sintetizado en el ICIDCA al 4% endimetilformamida Fluka calidad analítica. Se estudian como variables el tamaño de partículas y losmétodos de incorporación de urea a la celolignina.Tamaño de partículas.Se trabaja con 12 g de celolignina de 1 mm y 200 um tamizadas en un tamizador, la cual posee unahumedad de 5,82.

Métodos de preparación

1. Se mezcla celolignina con 3,6 g de urea y 7 mL de agua destilada, con ayuda de un morterohasta obtener una masa homogénea.

2. Se mezcla la celolignina con 140 mL de una solución de urea al 50 %, se somete a vacío por 1hora. Posteriormente se filtra la celolignina.

3. Se mezcla la celolignina con 140 mL de la solución de urea al 50 % , se agita a 500 rpm conagitador eléctrico Heidolph tipo R2R por 4 horas posteriormente se filtra la celolignina.

4. Se utilizan las mismas proporciones que en método 3 pero antes de agita se le aplica vació por 1hora y posteriormente se filtra.

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Todos los lotes son secados a 55 0C, durante 3 horas, luego se agregan a cada lote 2 ml de soluciónde poliuretano al 4% , se seca nuevamente, en este caso a 50 0C durante 2 horas removiendo lamuestra cada 30 minutos. Una vez refrescados los lotes se preparan tableta de 0,4 g en un troquel delaboratorio5-7.

Determinación de Nitrógeno.Esta determinación se realiza de acuerdo a lo reportado en método de Kjehldah4.Metodología para el estudio de la cinéticaLas tabletas preparadas con mayor contenido de nitrógeno se colocan en un tubo de ensayo con 25mL de agua destilada pH= 7. Los tubos se sumergen en un baño termostático a 30 0C. Se prepara un blanco con urea reactivo. Se realizan tres paralelas de la muestra seleccionada. La liberación de ureaes evaluada extrayendo cada 24 horas, 1 mL de la solución, el cual se reemplaza por igual volumende agua destilada a la misma temperatura y pH.La cuantificación de la urea liberada se determina en un espectrofotómetro UV a una λ= 440nm2.

Resultados y discusión

Se estudiaron los porcientos de incorporación de urea en celolignina y con los datos obtenidos secalcularon: media de los valores (X), desviación estándar ( s2 ) , varianza (s) así como coeficientede variabilidad de los valores ( Cv), (tabla 1).

Métodos de Preparación Celolignina 200um Celolignina 1 mm

Lote 1 Lote 2X= 10,22 X= 10,02

s2 = 0,0089 s2 = 0,0080s = 0,1159 s = 0,1160

1

Cv = 1,13 Cv = 1,12 Lote 3 Lote 4

X= 17,07 X= 18,06s2 = 3,0809 s2 = 3,7508s = 1,7552 s = 1,5813

2

Cv = 9,71 Cv = 8,72 Lote 5 Lote 6

X= 18,84 X= 19,84s2 = 0,0161 s2 = 0,0151s = 0,1064 s = 0,1003

3

Cv = 0,55 Cv = 0,50 Lote 7 Lote 8

X= 19,12 X= 20,47s2 = 0,7201 s2 = 0,7401s = 0,5380 s = 0,5495

4

Cv = 3,59 Cv = 2,59

Tabla 1. Datos estadísticos de lotes de SLC utilizando celolignina. El método por el que se incorpora menor porciento de urea a la celolignina es el método 1 y el quelogra mayor incorporación el método 4.

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Al analizar la tabla 1 observamos que el tamaño de las partículas no influye en la incorporación deurea al soporte.Se selecciona para estudiar la cinética de liberación al lote 8 formulado por el método 4 concelolignina 1 mm . La cinética se siguió por 80 días (Figura 1). El 20,47 % de nitrógeno equivale a

una concentración de 0.007 mg/ mL, este es el máximo contenido de urea en el soporte decelolignina. Como se puede observar la liberación es más rápida durante las primeras horas. Durantelos restantes días se producen irregularidades, apreciándose una tendencia a la estabilidad en laliberación a partir del día 50 hasta el 80 . A los 80 días se han liberado 0.0042 mg /mL de urea enagua del total que es 0.007 mg /ml, quedando el 0.0028 ocluido en el interior de la matriz polimérica.

0

0 , 0 0 0 5

0 , 0 0 1

0 , 0 0 1 5

0 , 0 0 2

0 , 0 0 2 5

0 , 0 0 3

0 , 0 0 3 5

0 , 0 0 4

0 , 0 0 4 5

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8

D ía s

C o n c e n t r a c i ó n ( m g / m L

0

Figura 1. Perfil de Liberación del SLC en Agua

Conclusiones El método 4 es la vía que garantiza, entre los estudiados, el mayor porciento de

incorporación de urea al soporte.

El fertilizante presenta una liberación rápida al inicio del estudio, a los 50 días en el medio se

logra una concentración de urea superior al 0,004mg/mL, la cual se mantiene constantehasta los 80 días.

Referencias1. F. Domínguez. El ABC de los fertilizantes y su manejo en la caña de azúcar. Vol.

1(2): 6-13. (1995).

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3. C.Piloto, et . Utilización de polímeros naturales como nuevos soportes físicos de

fertilizantes de acción sostenida . Revista de plásticos modernos .Num 537. Marzo.Vol 81:34-36. 2001

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4. M. Sarmiento. Los sistemas de liberación controlada como una nueva alternativa endesarrollo para la agricultura. Memorias de Diversificación 2002.

5. M. Grayson, J. Wiley. Encyclopedia of composite. Materials and components. 56-60.1983.

6. C. Stachelek. Localized gene delivery using antibody tethered adenovirus from polyurethane heart valve cusps and intra-aortic implants. Gene Therapy , Vol 11: 15-24. 2004

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INTEGRACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN DE AZÚCAR Y ALCOHOLPARA EL DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS

Dra. Meilyn González Cortés1 , MSc. Yenlys Catá Salgado1 , Lic. Leyanis Mesa Garriga, MSc. Maria Eugenia OFarril 1 , DrSc. Erenio González Suárez1

1 Centro de Análisis de Procesos. Facultad de Química Farmacia. Universidad Central de Las Villas;

[email protected]; Tel. 281164; carretera a Camajuaní km 5 y ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. Palabras Claves: integración de masa, integración de energía, tecnología limpia, integración de procesos

IntroducciónLa situación por la que actualmente atraviesa laindustria química a nivel mundial es compleja. Laescasez de capital y las legislaciones en materiaambiental son cada vez más severas, es por ello que laindustria está obligada a hacer eficientes sus procesos,utilizando materias primas alternativas con las quecuenta el país, aprovechando los recursos que brindanlos propios procesos, y de esa forma optimizar elaprovechamiento y la protección de los recursos

naturales y ser más competitiva en el mercadointernacional. La industria de la caña de azúcar no se encuentraexenta de esta situación y en este trabajo se hace unanálisis en este sentido en los procesos de fabricaciónde azúcar y etanol.

Materiales y métodosSe desarrolla una estrategia para la Integración deProcesos, herramienta de análisis de procesos que permite identificar las oportunidades de intercambio derecursos materiales y energéticos en los procesos que seanalizan, así como las posibilidades de cambios detecnologías con el objetivo de hacer más eficientes los procesos.La aplicación de la estrategia planteada permitió evaluarel empleo de otros recursos para la producción de etanolempleando como materia prima las mieles que de formatradicional se emplean en esta producción y los jugossecundarios que son extraídos del proceso defabricación de azúcar. Se recomiendan cambiostecnológicos para llevar a cabo los intercambios derecursos materiales y energéticos en estos procesos.En el proceso de producción de alcohol, se obtiene unaconsiderable reducción del consumo de agua fresca, segenera un residual menos agresivo para el medio y conmayor calidad para ser empleado como materia prima

en otros procesos.El impacto de la integración material y energética deestos procesos se evalúa a través de los beneficios quese logran en los aspectos: tecnológico, económico,ambiental y social.

Conclusiones1. La aplicación de la estrategia de análisis e

integración de procesos considerando los aspectosconcernientes a las nuevas tecnologías en los

estudios de integración material y energética, sonuna vía idónea para favorecer la introducción deuna tecnología más limpia en la industria de lacaña de azúcar.

2. Con la aplicación de las herramientas deintegración de masa y energía se puede reducir elconsumo de agua y el vertido de residuos acuososy obtener una mayor eficiencia energética en los procesos integrados, se disminuye el consumo devapor del proceso, de forma similar se obtuvo un

mayor sobrante de bagazo con el nuevo esquema.3. La extracción de jugos del proceso de fabricaciónde azúcar provocó una mejoría en la calidad del jugo clarificado de la fábrica de azúcar, así comoen la calidad del azúcar.

Bibliografía1. Dunn, R; Bush, G. E. “Using process integration

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3. Garrison, G. W; El-Halwagi, M. M. “A GlobalApproach to Integrating Environmental, Energy,Economic, and Technological Objectives”American Chemical Society. Spring MeetingSession, 2000.

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MODELO COMPUTACIONAL DE LA COMBUSTIÓN DE BIOMASA Rafael Mut Benítez* y Pedro Beatón Soler **

* Dpto. de Física, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente Av. Patricio Lumumba s/n, Santiago de Cuba, email: [email protected]

** Delegación Provincial de CITMA, Santiago de Cuba

Palabras Claves: Combustión de biomasa

IntroducciónEn el presente trabajo se presenta un modelocomputacional de la combustión de biomasa queincluye los procesos de secado, volatilización ycombustión. El modelo es una simplificación de los procesos que realmente ocurren pero permite con uncosto computacional pequeño utilizarse ensimulaciones más complejas como la de hornos yquemadores industriales.

MetodologíaComo es conocido los procesos fundamentales en lacombustión de biomasa son el secado, la volatilizacióny la oxidación del carbono. Si bién existen descritosmecanismos muy complejos para estos procesos pueden simplificarse para su modelación como sedescribe a continuación.El proceso de secado se describe que inicialmente todoel calor Q que se transfiere a las partículas de biomasase utiliza en la evaporación del agua que contienen yasí la velocidad de variación de la masa de cada

partícula se puede expresar como

COOC →+ 22

1

de reacción

, reacción exotérmica con un calor

73.32=∆ H (MJ/Kg). El

evolucionará como combustión homogénea a

ConclusionesEl modelo presentado, a pesar de ser tan simplificado,da bueno resultados en la simulación de los procesos decombustión en hornos industriales como los de laindustria azucarera y presenta un costo computacional

modesto comparado con otros esquemas.

CO

2CO .

L

Qm =.

, donde L es

el

calor latente.Para la volatilización de las partículas, proceso por elcual se expulsan los volátiles se asume un mecanismodonde la sustancia volátil resultante se considera un

hidrocarburo genérico con x dependiendo de la

composición de la biomasa. La volatilización procede

según la ecuación con

velocidad de por

xCH

fijoC Y YVol C )1(1 −+→ reacción dada

)(.

V V e Am RT

E

vv

v

−= ∞−

, siendo el contenido

total de volátiles de la partícul los volátiles

liberados hasta el tiempo actual. Las constantes yse toman 66.1(KJ/mol) y 2.66e4(17s)

respectivamente. La fracción

∞V

a y V

v E v A

Y de volátiles se calculaa partir del análisis de la biomasa en cuestión.La combustión del carbono fijo producto de lavolatilización se modela según la reacción

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FLOTACIÓN DE NÍQUEL Y COBALTO UTILIZANDO LÍQUIDOS PIROLÍTICOS Dra. Niurka Varela Quiala, Dr. Bayardo Dupotey Ribas, Ing. Lilian Peláes Deulofeu

Dpto. Fundamentos Químicos y BiológicosFac. de Ingeniería Química

ResumenEn este trabajo se presenta el estudio realizado para determinar el efecto de soluciones alcalizadas delíquidos pirolíticos ligeros provenientes de bagazo de caña y de cáscara de café en la flotación deminerales de cobalto y níquel presentes en las colas residuales del proceso de lixiviación amoniacalque se realiza en la fábrica René Ramos Latour de Nicaro en la provincia de Holguín.Se comprobó que las soluciones alcalizadas preparadas a partir de las fracciones ligeras provenientesde la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café pueden utilizarse como aditivo espumante en el proceso de flotación de las colas de lixiviación siendo la solución alcalizada de bagazo de caña conla que se obtienen los mejores porcentajes de cobalto y níquel en el concentrado.

IntroducciónPlanteamiento del problemaEl progreso técnico en el campo del enriquecimiento de minerales por flotación está determinado por el perfeccionamiento del régimen de reactivos, el mejoramiento de los modos de utilización delos reactivos para la flotación, la ampliación de la esfera de su uso, la elaboración y el empleo en la práctica de reactivos más eficaces, más selectivos, de bajo costo y atóxicos.En numerosos países del mundo como Estados Unidos (Ronald 1999), Alemania (Maier y Dobias1997), Canadá (Roy y col. 1992), Chile (Yianatos y col. 1998), Suiza (Forsling y col. 1997), Francia(Gourrambadri y col. 1997), Japón (Kubota y col. 1997), India (Pradip y Chaudhuri 1997,Deshpande y col. 1997), Rusia (Dudenkov y col. 1980), Australia (Shen y col. 1998), entre otros, sehan encontrado una gran cantidad de reactivos de flotación investigando compuestos puros,combinados y residuos o subproductos obtenidos de diversas industrias químicas.En la Facultad de Ingeniería Química desde hace varios años, se vienen realizando diversos trabajosdentro del tema de investigación “Aprovechamiento Integral de la Biomasa”, en dos direccionesfundamentales: el desarrollo de tecnologías de pirólisis de materiales lignocelulósicos (bagazo decaña, cáscara de arroz, cáscara de café y aserrín) y el aprovechamiento de los productos obtenidos, para diferentes aplicaciones.El presente trabajo se realiza con el propósito esencial de determinar el efecto que ejercen lassoluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisisde bagazo de caña y cáscara de café en la flotación a escala de banco de las colas de lixiviación, parael enriquecimiento de Ni y Co; haciendo uso de un diseño experimental factorial a dos niveles.Por todo lo anteriormente planteado el problema científico del presente trabajo radica en determinarel efecto que ejercen las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos de

bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimiento de minerales de las colas de lixiviación,mediante el proceso de flotación a escala de banco.Objetivo generalDeterminar el efecto que ejercen las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimiento deminerales de las colas de lixiviación mediante la flotación, a escala de banco, haciendo uso de undiseño experimental factorial a dos niveles.

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Objetivos específicos1. Realizar el diseño y montaje de una instalación a escala de banco para la flotación de las colas

de lixiviación.2. Determinar el efecto de las soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos

pirolíticos provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café en el enriquecimientode minerales de las colas de lixiviación.3. Determinar las condiciones para la flotación de las colas de lixiviación a escala de banco.4. Determinar las características del concentrado que se obtiene como producto de la flotación.HipótesisLas soluciones alcalizadas de las fracciones ligeras de los líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y de la cáscara de café pueden comportarse como espumantes en laflotación de las colas de lixiviación del proceso de obtención de sínter de níquel.Tareas de investigación1. Análisis bibliográfico sobre la pirólisis y la flotación de minerales.2. Diseño y montaje de una instalación a escala de banco para la flotación de las colas de

lixiviación.3. Preparación de las diferentes soluciones alcalizadas utilizadas en la investigación.4. Planeamiento y desarrollo de las pruebas experimentales para dar cumplimiento a los objetivos

propuestos.5. Aplicación de las técnicas analíticas para la caracterización de las sustancias utilizadas y del

concentrado que se obtiene como producto de la flotación.6. Aplicación de las técnicas estadísticas para el análisis e interpretación de los resultados

obtenidos.

Materiales y métodosCaracterización de la cola de lixiviación.

La cola de lixiviación utilizada en la flotación fue caracterizada utilizando el espectrofotómetro deabsorción atómica SP-9 de la Fábrica Rene Ramos Latour de Nicaro.Preparación de las soluciones alcalizadasLas soluciones alcalizadas se prepararon utilizando las fracciones líquidas ligeras, provenientes dela pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café, utilizando la relación másica NaOH/líquido pirolítico, igual a 0.3 y 25% en peso de sólidos, con la que se logra las mejores característicastensoactivas de la solución (Brossard, 1995)Caracterización de las soluciones alcalizadasPara caracterizar las soluciones alcalizadas de los líquidos pirolíticos se les determinó: Acidez, mediante el pHmetro del tipo GLP 22 CRISON. Densidad , usando un picnómetro de 25 mL.

Tensión superficial , utilizando la técnica descrita en el manual del Tensiómetro Mod. K-6 CRISON,(1998)Instalación experimentalCon el propósito de determinar el comportamiento de las soluciones alcalizadas de las fraccionesligeras provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y cáscara de café en el proceso de flotación dela cola de lixiviación del proceso de obtención de sínter de níquel, se diseñó una instalación pararealizar las experiencias a escala de banco. En la figura 1, se presenta la instalación utilizada, la cualestá formada por un motor de agitación el que contiene un agitador de paleta acrílico, un kitazato

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como celda de flotación, que durante el proceso permite que el concentrado que flota se recoja en el beaker que se coloca cercano a la boca lateral del kitazato.

.Fig. 1 Instalación experimental para la flotación

ProcedimientoA continuación se describe el procedimiento utilizado para la flotación: Preparar la pulpa de mineral a flotar en un kitazato de 500 mL Agitar la pulpa por el tiempo previsto para lograr la homogeneización de la misma manteniendo

la velocidad de agitación.

Durante la flotación se utiliza un frasco lavador de 250 mL de solución para provocar el arrastrede las partículas que flotan en la superficie, hasta que concluya el tiempo establecido deflotación.

Una vez concluido el tiempo de flotación, se recoge el sólido que ha flotado (concentrado), sesepara por decantación, se seca en estufa a 100 ˚C, para su posterior caracterización.

Técnicas estadísticas utilizadasLos experimentos se planificaron haciendo uso de un diseño experimental factorial a dos niveles (23)con réplicas en el punto central, y utilizando como variables: la dosis de colector (mL), la dosis deespumantes (mL), tiempo de flotación (min) y considerando constantes el pH = 12, lagranulometría (20% de las partículas con tamaño menor que 0,119 mm) y la relación líquido sólidode 6. El análisis de varianza (ANOVA) correspondiente, se realizó utilizando el paquete estadístico profesional STATGRAPHICS Plus V2.1 para Windows.En las Tablas 1 y 2 se presentan los niveles de las variables para la prueba realizada y la matriz deldiseño experimental utilizado y sus respuestas ( % Ni y % Co en el concentrado).

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Tabla 1. Niveles de las variables para la prueba realizada

Variables NivelesVariables Codificadas

-1 0 +1

Dosis de Colector(mL) X1 0.4 0.7 1Dosis de espumantes (mL) X2 0.6 0.9 1.2Tiempo de flotación (min) X3 15 22.5 30

Tabla 2. Matriz del diseño 23 con 4 réplicas en el nivel central y sus respuestas

Espumante(SAB)

Espumante(SAC)No. Exp. X1 X2 X3

%Ni %Co %Ni %Co1 -1 -1 -1 0.46 0.106 0.47 0.1032 +1 -1 -1 0.46 0.107 0.47 0.1053 -1 +1 -1 0.46 0.105 0.47 0.106

4 +1 +1 -1 0.46 0.106 0.47 0.1065 -1 -1 +1 0.46 0.106 0..47 0.1066 +1 -1 +1 0.46 0.104 0.48 0.1057 -1 +1 +1 0.47 0.105 0.46 0.1038 +1 +1 +1 0.46 0.107 0.47 0.0999 0 0 0 0.47 0.107 0.47 0.10310 0 0 0 0.46 0.105 0.47 0.10311 0 0 0 0.46 0.103 0.46 0.10412 0 0 0 0.48 0.110 0.46 0.104

ResultadosCaracterización de la cola de lixiviaciónTabla 3. Composición de la cola de lixiviación

Granulometría Composición

mesh mm % Ni Co Fe+ 100 0,150 0,7 - - -+ 200 0,074 8,9 0,43 0,094 42,9+ 325 0,045 10,8 0,41 0,091 45,7- 325 79,6 0,46 0,100 51,2

Caracterización de las soluciones alcalizadasEn la Tabla 4se presentan las principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas de bagazode caña y cáscara de café de las fracciones líquidas utilizadas en la experimentación.

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Tabla 4. Principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas de bagazo de caña ycáscara de café

Característica-ValoresNo.

PropiedadSAB SAC

1 Estado físico Líquido de color pardo claro que formaespumas densas y estables

2 Densidad (ρ, g/mL) 1,0588 1.05653 pH a 28,9°C 12,72 12.724 Tensión superficial (σ, mN/m) 37,30 35.03

* SAB: Solución alcalizada de la fracción ligera del líquido pirolítico de bagazo* SAC: Solución alcalizada de la fracción ligera del líquido pirolítico de cáscara de café

Análisis de Varianza con todos los factores para las respuestas % Ni y %Co utilizando la SABPara determinar el efecto de las variables sobre el % Ni y % Co en el concentrado, se aplicó unAnálisis de Varianza (ANOVA) cuyos resultados se muestran la Tabla 5 y 6.

Tabla 5. Análisis de varianza para la respuesta del %Ni utilizando la SAB.

Fuente devariación

Suma decuadrado

G. L Cuadradomedio

F P

A( X1 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060B( X2 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060C( X3 ) 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060

AB 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060AC 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060BC 0,0000125 1 0,0000125 0,16 0,7060

Error Total 0,000391667 5 0,000898333

Total 0,000466667 11 Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05.Donde: R 2=16,.0714 %

R 2(Ajustado para G.L)= 0Error estandar= 0,00885061Error medio absoluto= 0,00388889Estadígrafo Durbin-Watson = 1,6117

Tabla 6. Análisis de varianza para la respuesta del %Co utilizando la SAB

Fuente devariación

Suma decuadrado

G. L Cuadradomedio

F P

A( X1 ) 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824

B( X2 ) 0,0 1 0,0 0.0 1.0000C( X3 ) 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824

AB 0.000002 1 0.000002 0.34 0.5852AC 5e-7 1 5e-7 0.08 0.7824BC 0.000002 1 0.000002 0.34 0.5852

Error Total 0.000029417 5 0.0000058833

Total 0.000034917 11

Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05.

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Donde: R 2=15.7518 %R 2(Ajustado para G.L)= 0Error estandar= 0.00242556Error medio absoluto= 0.00108333

Estadígrafo Durbin-Watson = 2.12677Las variables utilizadas no ejercen ningún efecto significativo sobre %Ni y %Co en el concentrado para un nivel de significación del 95% utilizando la solución alcalizada de bagazo.Análisis de Varianza con todos los factores % Ni y %Co utilizando la SAC.Para determinar el efecto de las variables en el % Ni y % Co en el concentrado, se aplicó un análisisde varianza (ANOVA) cuyos resultados se muestran la Tabla 7 y 8

Tabla 7. Análisis de varianza para la respuesta del %Ni utilizando la SAC.

Fuente devariación

Suma decuadrado

G. L Cuadradomedio

F P

A( X1 ) 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752B( X2 ) 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752

AC 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752BC 0.00005 1 0.00005 1.50 0.2752

Error Total 0.00016667 5 0.0000333333

Total 0.00036667 11

Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05.Donde: R 2=54.5455%

R 2(Ajustado para G.L)= 0 %Error estándar = 0.0057735Error medio absoluto = 0.00277772Estadígrafo Durbin-Watson = 0.6

Tabla 8. Análisis de varianza para la respuesta del %Co utilizando la SAC.Fuente devariación

Suma decuadrado

G. L Cuadradomedio

F P

A( X1 ) 0.000001125 1 0.00000125 2.60 0.1680B( X2 ) 0.000003125 1 0.000003125 7.21 *0.0435C( X3 ) 0.000006125 1 0.000006125 14.13 *0.0132

AB 0.000003125 1 0.000003125 7.21 *0.0435AC 0.000006125 1 0.000006125 14.13 *0.0132BC 0.000021125 1 0.000021125 48.75 *0.0009

Error Total 0.000002167 5 4.33333E-7

Total 0.000042917 11 Nota: * Denota una significación estadística, el valor de P < 0,05.Donde: R 2=94.9515 %

R 2(Ajustado para G.L)= 88.8932 %Error estandar= 0.000658281Error medio absoluto= 0.000305556Estadígrafo Durbin-Watson = 1.06731

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Como puede observarse en las tablas de la 5 a la 8, sólo existe diferencia significativa para larespuesta porcentaje de cobalto, cuando se trabaja con la solución alcalizada de café, en lascondiciones de trabajo utilizadas.El modelo matemático que describe el efecto de las variables sobre el porcentaje de Co utilizando la

SAC, para un nivel de significación de 95% es el siguiente:% Co = 0.103917 - 0.000375* X1 - 0.000625* X 2 - 0.000875* X 3 – 0.000625* X 1X2 – 0.000875*X1X3 – 0.001625* X 2X3 En la figura 2 se presenta el Diagrama de Pareto para % de Co utilizando SAC.

Como 3 > X 3 ≅ X 1 X 3 >X1 X 2 ≅ X 2 > X 1 de cobalto lainteracción entre las va po de flotación), luego en ordende importancia la variable X (dosis de colector y tiempode flotación).

En la figura 3 puede observarse que lto se obtienen trabajando en elnivel inferior de las variablesresultados trabajando con las dosis m po deflotación, lo que sin dudas redunda ayores.Los bajos valores de porcentaje

durante la flotación por lo que consideram ido del mineral dehierro para garantizar una mejor actuación de las soluciones alcalizadas en el proceso de flotación .

Fig.2. Diagrama de Pareto para el % de Co utilizando SAC puede observarse el efecto de las variables varía en el siguiente orden, X2 X

, teniendo la mayor significación sobre la respuesta porcentajeriables X2 y X 3 (dosis de espumante y tiem

3 y la interacción entre las variables X 1 y X 3

los valores de porcentaje de cobautilizadas, de lo que puede inferirse que se pueden lograr buenos

ás bajas de colector y espumante, y con el menor tiemría en mayores beneficios al trabajar a escalas m

de níquel y cobalto en el concentrado pudiera estar dado por elelevado porcentaje de hierro en la cola que limita la actuación efectiva del colector y espumante

os que es necesario disminuir el conten

0 2 4 6 8

A:X1

B:X2

AB

AC

C:X3

BC

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_

Fig.3. Efectos de las variables sobre el porcentaje de cobalto utilizando la SACResultados de la comparación de las medias del porcentaje Ni y Co utilizando la SAB y SAC.

Para comprobar si los valores obtenidos del porcentaje Ni y Co utilizando las soluciones alcalizadastienen diferencias significativas, se realizó el análisis estadístico para comparar sus valores medios,y los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 9.

Tabla 9. Comparación de medias de los valores del porcentaje Ni y CoComparación de medias

C o_

c a f

e

X1-1,0 1,0

X2-1,0 1,0

X3-1,0 1,0

103

103,3

103,6

103,9

104,2

104,5

104,8(X 0,001)

Criterio evaluado% Ni %Co

Intervalo de confianza de 95% parala media con SAB :

0.46333 +/- 0.00416842 0.105917+/- 0.001132

Intervalo de confianza de 95% parala media con SAC:

0.46833 +/- 0.00366832 0.103917 +/- 0.001255

Intervalo de confianza de 95% para

la diferencia entre las medias: suponiendo igualdad de varianza sin suponer igualdad de varianza

-0.005 +/- 0.0521081- 0.005 +/- 0.05211517

0.002 +/- 0.00159250.002 +/- 0.0159347

Prueba t para comparar las medias Hipótesis nula: Media con SAB = Media con SACFII Hipótesis alternativa: Media con SAB ≠ Media con SACFII suponiendo igualdad de varianza sin suponer igualdad de varianza

t = -1.98997P = 0.0591642t = - 1.98997P = 0.0593481

t = 2.60456P = 0.0161813t = 2.60456P = 0.0162634

Al comparar las medias de los valores de porcentaje de níquel y porcentaje de cobalto obtenidos

para solución alcalizada, se determinó que no existe diferencia estadística significativa entre ellos, loque indica que el comportamiento de las soluciones utilizadas como espumantes en el proceso deflotación de las colas de lixiviación es similar, en las condiciones en que se desarrollaron lasexperienciasAunque no existe diferencia estadística significativa entre las medias de los valores de porcentaje decobalto, en el gráfico que se muestra en la figura 4, se puede observar que los valores más altos seobtienen utilizando la solución alcalizada de bagazo, lo que corrobora los resultados obtenidos enexperiencias anteriores a escala de laboratorio. (Matos y Morales 2004 )

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VariablesCo_bagazo

Co_cafe

Density Traces

d e n s i t y

99 101 103 105 107 109 111(X 0,001)

0

40

80

120

160

200

Fig. 4 Distribución de los valores de porcentaje de cobalto utilizando las soluciones SAB y la

SAC

Conclusiones1. Se demostró a través de las pruebas experimentales realizadas que las soluciones alcalizadas de

bagazo de caña y cáscara de café preparadas a partir de las fracciones ligeras pueden utilizarsecomo reactivos espumantes en el proceso de flotación de las colas de lixiviación.

2. Se comprobó mediante el análisis estadístico realizado que en el intervalo de las variablesestablecido para un nivel de significación del 95% sólo existe diferencia significativa para larespuesta porcentaje cobalto cuando se trabaja con la SAC, teniendo mayor significación lainteracción de las variables (dosis de espumante y tiempo de flotación) y (dosis de colector ytiempo de flotación).

3. Se pudo constatar que utilizando SAC pudieran lograrse mejores valores de porcentaje de

cobalto, trabajando con las dosis más bajas de colector y espumantes y con el menor tiempo deflotación, lo que desde el punto de vista práctico resulta conveniente.4. Se corroboró que al comparar los valores medios de porcentaje de cobalto utilizando las

soluciones SABI y SAC, los valores más altos de porcentaje de cobalto se obtienen utilizandola solución alcalizada de las fracciones ligeras de bagazo.

Recomendaciones1. Realizar un estudio para determinar la posibilidad de disminuir el contenido de mineral de

hierro en las colas de lixiviación antes de someterla a la flotación.2. Determinar las condiciones más favorables de la flotación de las colas de lixiviación a escala

de banco que permitan obtener mayores porcentajes de Ni y Co en el concentrado.

3. Realizar la caracterización por cromatografía gaseosa de los líquidos pirolíticos provenientesde las diferentes biomasas, para determinar y cuantificar la abundancia relativa de loscompuestos químicos presentes.

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EFECTO DE SOLUCIONES ALCALIZADAS DE LÍQUIDOS PIROLÍTICOS EN LAFLOTACIÓN DE NI Y CO

Dr. Bayardo Dupotey Ribas, Dra. Niurka Varela Quiala, Ing. Armando Rojas, Gretell Matos Anazco, Yanisleydis Morales Chirino

Dpto. Ing. Química. Fac. de Ingeniería Química

ResumenEn este trabajo se presenta el estudio realizado para determinar el efecto de soluciones alcalizadas delíquidos pirolíticos provenientes de bagazo de caña y de cáscara de café en la flotación de mineralesde cobalto y níquel presentes en las colas residuales del proceso de lixiviación amoniacal que serealiza en la fábrica René Ramos Latour de Nicaro en la provincia de Holguín.Se demostró que las soluciones alcalizadas preparadas a partir de las fracciones líquidas I y II provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café pueden utilizarse como aditivoespumante en el proceso de flotación de las colas de lixiviación siendo la solución alcalizada de bagazo de caña fracción II con la que se obtienen los mejores porcentajes de cobalto y níquel en elconcentrado.

IntroducciónEl progreso técnico en el campo del enriquecimiento de minerales por flotación está determinado por el perfeccionamiento del régimen de reactivos, el mejoramiento de los modos de utilización delos reactivos para la flotación, la ampliación de la esfera de su uso, la elaboración y el empleo en la práctica de reactivos más eficaces, más selectivos, de bajo costo y atóxicos.En numerosos países del mundo como Estados Unidos (Ronald 1999), Alemania (Maier y Dobias1997), Canadá (Roy y col. 1992), Chile (Yianatos y col. 1998), Suiza (Forsling y col. 1997), Francia(Gourrambadri y col. 1997), Japón (Kubota y col. 1997), India (Pradip y Chaudhuri 1997,Deshpande y col. 1997), Rusia (Dudenkov y col. 1980), Australia (Shen y col. 1998), China (Ren ycol. 1997), entre otros, se han encontrado una gran cantidad de reactivos de flotación investigandocompuestos puros, combinados y residuos o subproductos obtenidos de diversas industrias químicas.En la Facultad de Ingeniería Química desde hace varios años, se vienen realizando diversos trabajosdentro del tema de investigación “Aprovechamiento Integral de la Biomasa”, en dos direccionesfundamentales: el desarrollo de tecnologías de pirólisis de materiales lignocelulósicos (bagazo decaña, cáscara de arroz, cáscara de café y aserrín) y el aprovechamiento de los productos obtenidos, para diferentes aplicaciones.Del proceso de pirólisis se obtiene como producto principal el carbón vegetal y como subproductos,los líquidos pirolíticos y los gases incondensables. Los líquidos pirolíticos de bagazo de caña,disueltos en solución acuosa alcalina, a una determinada concentración, han sido probados comoaditivos espumantes en la flotación de minerales sulfurados de cobre con resultados satisfactorios,determinándose la efectividad de estos líquidos como espumantes y comprobándose que los

compuestos fenólicos son los que aportan mayor contribución al poder espumante de estassoluciones. (Varela 2001).El presente trabajo tiene como propósito esencial de determinar las posibilidades de uso desoluciones alcalizadas de líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y de lacáscara de café como aditivos espumantes para el enriquecimiento de las colas de lixiviación que seobtienen del proceso tecnológico de sínter de níquel de la Fábrica “René Ramos Latour” de Nicaro.Objetivo generalDeterminar el efecto que ejercen las soluciones alcalizadas de líquidos pirolíticos provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café en la flotación y enriquecimiento de minerales de las

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colas de lixiviación, precisando las condiciones necesarias para la flotación y las características delconcentrado que se obtiene como producto de la flotación.Objetivos específicos

5. Determinar las características de las colas de lixiviación.

6. Determinar las características de las soluciones alcalizadas de los líquidos pirolíticos de bagazo de caña y cáscara de café.7. Determinar el efecto tiene el tipo de solución alcalizada y la dosis utilizada en la flotación

de las colas de lixiviación.8. Determinar las características del concentrado que se obtiene como producto de la flotación.

Materiales y métodosCaracterización de la cola de lixiviación.La cola de lixiviación utilizada en la flotación fue caracterizada utilizando el espectrofotómetro deabsorción atómica SP-9 de la Fábrica Rene Ramos Latour de Nicaro.

Preparación de las soluciones alcalizadasLas soluciones alcalizadas se prepararon utilizando las fracciones líquidas I y II, provenientes de la pirólisis de bagazo de caña y cáscara de café, utilizando la relación másica NaOH/líquido pirolítico,igual a 0.3 y 25% en peso de sólidos, con la que se logra las mejores características tensoactivas dela solución (Brossard, 1995)Caracterización de las soluciones alcalizadasPara caracterizar las soluciones alcalizadas de los líquidos pirolíticos se les determinó: Acidez, mediante el pHmetro del tipo GLP 22 CRISON. Densidad , usando un picnómetro de 25 mL.Tensión superficial , utilizando la técnica descrita en el manual del Tensiómetro Mod. K-6 CRISON,(1998)

Instalación experimental utilizada en la flotaciónCon el propósito de determinar el comportamiento de las soluciones alcalizadas de las fracciones I yII provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y cáscara de café en el proceso de flotación de lacola de lixiviación del proceso de obtención de sínter de níquel, se puso en funcionamiento unamicrocelda de flotación para realizar las experiencias a escala de laboratorio. En la figura 1, se presenta la microcelda utilizadaLa instalación experimental tiene tres equipos fundamentales, la microcelda, construida de vidrio,consta de dos piezas, una en forma de embudo que posee una frita con un tamaño de poro No.2, lacual está provista de una tubuladura inferior con una llave que permite la salida del líquido o laentrada del aire al sistema; y la otra pieza, que posee un orificio en su parte superior para colocar eltermómetro y un embudo lateral por el cual rebosa la espuma cargada de mineral, durante el proceso

de flotación; el rotámetro, que permite fijar el flujo de aire que se alimenta a la microcelda y elcompresor, que es el elemento suministrador del aire utilizado.

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Condiciones experimentales utilizadas en la flotaciónSe realizaron un conjunto de experimentos utilizando las condiciones que se describen acontinuación: cola de lixiviación (Ni: 0,45% ; Co: 0,099%.; Fe: 47,4% ), masa de mineral (4 g),volumen de la pulpa (400 mL), pH de la pulpa (12), regulador de pH (hidróxido de sodio), tiempode acondicionamiento (10 min), tiempo de flotación (15 min), temperatura de la pulpa (28,5 °C),volumen del colector (amilxantato de potasio, 0,1 mL), volumen de espumante (0,3 mL ó 0,6 mLsegún la dosis prevista y flujo de aire (7-9 L/h).Técnicas estadísticas utilizadasEl trabajo experimental desarrollado se realizó aplicando el análisis de varianza ANOVA yutilizando el paquete estadístico profesional STATGRAPHICS Plus V2.1 para Windows.

Figura 1. Instalación experimental usada a escala de laboratorio.

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ResultadosCaracterización de la cola de lixiviación

Tabla 1. Composición de la cola de lixiviación sin tratamiento previo

Granulometría Composiciónmesh mm % Ni Co Fe+ 100 0,150 0,7 - - -+ 200 0,074 8,9 0,43 0,094 42,9+ 325 0,045 10,8 0,41 0,091 45,7- 325 79,6 0,46 0,100 51,2

Caracterización de las soluciones alcalizadasEn la tabla 2 se presentan las principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas de bagazode caña y cáscara de café de las fracciones I y II.

Tabla 2. Principales propiedades físicas de las soluciones alcalizadas.

Característica - ValoresNo PropiedadSABFI SABFII SACFI SACFII

1 Estado físicoLíquido de color pardo oscuro que forma

espuma densas, oscuras y estables.2 Densidad (g/cm3) a 28.9 °C 1.1037 1.0588 1.1748 1.05653 pH a 28.9 °C 12.61 12.72 12.57 12.724 Tensión superficial (mN/m) 33.5 37.3 33.0 35.03

* SABFI: Solución alcalizada de líquido pirolítico de bagazo fracción I* SABFII: Solución alcalizada de líquido pirolítico de bagazo fracción II* SACFI: Solución alcalizada de líquido pirolítico de cáscara de café fracción I* SACFII: Solución alcalizada de líquido pirolítico de cáscara de café fracción II

Resultado de la flotación de las colas de lixiviación a escala de laboratorioEn las tablas 3 (a y b) se presentan los resultados de la flotación utilizando soluciones alcalizadascon dosis diferentes.

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Tabla 3.a. Resultados de la flotación utilizando soluciones alcalizadas con dosis diferentes.(Primera réplica)

Dosis de espumantes0,3 mL 0,6 mLNo.

Tipos deespumante

masa % Co % Ni masa % Co % Ni1 SACFI 0.1943 0,1110 0,4400 0.2723 0,1130 0,45002 SACFII 0.0921 0,1170 0,4600 0.0671 0,1140 0,45003 SABFI 0.2352 0,1100 0,4700 0.3252 0,1150 0,42004 SABFII 0.1094 0,1105 0,4300 0.1216 0,1200 0,4500

Tabla 3.b. Resultados de la flotación utilizando soluciones alcalizadas con dosis diferentes.(Segunda réplica)

Dosis de espumantes0,3 mL 0,6 mLNo.

Tipos deespumante

masa % Co % Ni masa % Co % Ni

1 SACFI 0.1462 0,1220 0,4600 0.2934 0,1090 0,43002 SACFII 0 .112 0,1050 0,4300 0.0803 0,1280 0,49003 SABFI 0.1524 0,1150 0,4500 0.1943 0,1150 0,45004 SABFII 0.0968 0,119 0,4500 0.0383 0,1620 0,5500

Resultados del análisis estadístico realizado para las respuestas porcentaje de Cobalto yNíquel.Análisis de varianza para los factores analizados.Para determinar el efecto del tipo y la dosis de espumante sobre las respuestas de % Co y % Ni enel concentrado, se aplicó un análisis de varianza de clasificación doble, y los resultados se presentanen las tablas 4 y 5.

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Tabla 4. Resultados de análisis de varianza para la respuesta % Co.

Fuente de variaciónSuma de

cuadradosG.L

Cuadradomedio

F P

A (Espumante) 0.0008 3 0.0003 1.96 0.1986

B (Dosis) 0.0003 1 0.0003 2.51 0.1521AB 0.0004 3 0.0001 1.01 0.4385

Error 0.0010 8 0.0001

Total 0.0025 15

Tabla 5. Resultados del análisis de varianza para la respuesta % Ni .

Fuente de variaciónSuma de

cuadradosG.L

Cuadradomedio

F P

A (Espumante) 0.0016 3 0.0005 0.55 0.6615B (Dosis) 0.0006 1 0.0006 0.67 0.4379

AB 0.0043 3 0.0014 1.54 0.2781Error 0.0075 8 0.0009

Total 0.0140 15

Nota: Los valores de P< 0.05 indican significación estadística para un nivel de confianza del 95%Las dosis y los espumantes utilizados así como la interacción entre estos factores no ejercen efectosignificativo sobre % Co y % Ni en el concentrado para un nivel de significación del 95%.En las tablas 6 y 7 se reportan los valores de las medias según el tipo de espumante y la dosisutilizada y la interacción espumante por dosis.

Tabla 6. Tabla de cuadrados medios para la respuesta % Co.

Nivel Media

Error

Estándar

Límite

inferior

Límite

superiorEspumantes

SACFI 0.1095 0.0057 0.0963 0.1227SACFII 0.1203 0.0057 0.1070 0.1335SABFI 0.1134 0.0057 0.1005 0.1270SABFII 0.1279 0.0057 0.1147 0.1411

Dosis0.3 mL 0.1133 0.0041 0.1040 0.12260.6 mL 0.1224 0.0041 0.1130 0.1317

Espumante por Dosis

SACFI 0.3 mL 0.1080 0.0081 0.0893 0.1267SACFI 0.3 mL 0.1110 0.0081 0.0923 0.1297SACFII 0.6 mL 0.1180 0.0081 0.0993 0.1367SACFII 0.6 mL 0.1225 0.0081 0.1038 0.1411SABFI 0.3 mL 0.1125 0.0081 0.0938 0.1311SABFI 0.3 mL 0.1150 0.0081 0.0963 0.1337SABFII 0.6 mL 0.1148 0.0081 0.0960 0.1334SABFII 0.6 mL 0.1410 0.0081 0.1223 0.1597

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Tabla 7. Tabla de cuadrados medios para la respuesta % Ni

Nivel MediaError

EstándarLímiteinferior

Límitesuperior

Espumantes

SACFI 0.4450 0.0153 0.4097 0.4803SACFII 0.4575 0.0153 0.422 0.4928SABFI 0.4475 0.0153 0.4122 0.4828SABFII 0.47 0.0153 0.4347 0.5053

Dosis0.3 mL 0.4488 0.0108 0.4238 0.47370.6 mL 0.4613 0.0108 0.4363 0.4862

Espumante por DosisSACFI 0.3 mL 0.4500 0.0217 0.4001 0.4999SACFI 0.3 mL 0.4400 0.0217 0.3901 0.4899SACFII 0.6 mL 0.4450 0.0217 0.3951 0.4949SACFII 0.6 mL 0.4700 0.0217 0.4201 0.5199SABFI 0.3 mL 0.4600 0.0217 0.4101 0.5099SABFI 0.3 mL 0.4350 0.0217 0.3851 0.4849SABFII 0.6 mL 0.4400 0.0217 0.3901 0.4899SABFII 0.6 mL 0.5000 0.0217 0.4501 0.5499

Analizando las tablas anteriores se observa que tanto para la respuestas % Co y % Ni el mayorvalor de la media corresponde al espumante proveniente de la fracción II de bagazo de caña y conuna dosis de 0.6 mL.Análisis del efecto de cada tipo de espumante.Los valores medios de % Co y % Ni obtenidos para cada tipo de espumante y los resultados de la

prueba de la diferencia mínima significativa (LSD), se presentan en las tablas 8 y 9Tabla 8. Valores medios de % Co y % Ni

Espumantes (% Co) (%Ni)1- SACFI 0.1095 0.44503- SABFI 0.1138 0.44752- SACFII 0.1203 0.45754- SABFII 0.1279 0.4700

Tabla 9. Resultados de la prueba LSD para cada pareja de espumante

% Co % NiPareja deespumante Diferencia +/- Límite Diferencia +/- Límite

1 – 2 - 0.0108 0.0178 - 0.0125 0.04991 – 3 - 0.0043 0.0178 - 0.0025 0.04991 – 4 * - 0.0184 0.0178 - 0.0250 0.04992 – 3 0.0065 0.0178 0.01 0.04992 – 4 - 0.0076 0.0178 - 0.0125 0.04993 – 4 - 0.0141 0.0178 - 0.0225 0.0499

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Nota: * Denota significación estadísticaLa magnitud de los valores medios de % Co y % Ni en el concentrado no varían apreciablemente, pero es válido destacar que en ambos casos los valores mayores de las medias se obtienen con lassoluciones alcalizadas de las fracciones II de bagazo de caña y cáscara de café, y de éstas, el mayor

valor de las medias se obtiene con la solución alcalizada de bagazo de caña. Además, puedeobservarse que las soluciones alcalizadas de bagazo de caña de las fracciones I y II tienen unmejor efecto que las soluciones alcalizadas de cáscara de café de las fracciones I y IIrespectivamente.De acuerdo a los valores medios obtenidos se puede establecer el siguiente orden de efectividad delas soluciones alcalizadas utilizada: SABFII > SACFII> SABFI >SACFI.Los resultados obtenidos de la prueba LSD para el % Ni muestran que no existe diferenciaestadística significativa entre las parejas de espumantes, sin embargo, para % Co la prueba LSDmuestra que existe diferencia significativa entre la pareja de espumantes 1 – 4 (SACFI y SABFII)solamente, indicándose que la SABFII tiene mejor efecto espumante al compararla con la SACFI.Esta diferencia significativa debe estar dada por la composición que poseen estas solucionesalcalizadas fijadas por la propia composición de los líquidos pirolíticos a partir de los cuales se prepararon estas soluciones.

Análisis del efecto de la dosis de espumante sobre el % Co y % Ni en el concentrado.Los valores medios de % Co y % Ni obtenidos para cada dosis de espumante y de la prueba LSDse presentan en las tablas 10 y 11.

Tabla 10 Valores medios de % Co y % Ni para la dosis de espumante.

Dosis % Co % Ni0.3 mL 0.1133 0.44880.6 mL 0.1224 0.4613

Tabla 11. Resultados de la prueba LSD para la dosis de espumante.% Co % NiDiferencia

por dosis Diferencia +/- Límite Diferencia +/- Límite0.3 – 0.6 - 0.0091 0.0126 - 0.0125 0.0.353

La diferencia por dosis no es significativa para el % Co y % Ni, es decir, que el aumento de ladosis de espumante no tiene un efecto significativo en la composición de Co y Ni obtenidas en elconcentrado.A continuación se muestran en las figuras 1 y 2 la variación del % Co y % Ni promedios conrespecto a la dosis para cada tipo de espumante.

Los gráficos muestran que los mayores valores de % Co y % Ni se obtienen con la soluciónalcalizada de bagazo fracción II con una dosis de 0.6 mL, y en orden de efectividad le sigue lasolución alcalizada de cáscara de café fracción II, resultado que concuerda con lo planteado en elepígrafe anterior, aunque este último no tiene efecto significativo con el incremento de la dosis.En el caso de las soluciones alcalizadas provenientes de las fracciones I de bagazo de caña y decáscara de café se observa que el efecto de la solución alcalizada de bagazo de caña sobre el %Co esmejor que el efecto que ejerce la solución alcalizada de cáscara de café, aunque sus cambios en los porcentajes de cobalto en el concentrado con el incremento de la dosis no son significativos. Sinembargo, para el caso del % Ni la gráfica refleja que con estas soluciones alcalizadas, al aumentar

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la dosis, no se favorecen los porcentajes de níquel en el concentrado.

0.1

0.105

0.11

0.115

0.12

0.125

0.13

0.135

0.14

0.145

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Dosis

% Co

SACFI

SACFII

SABFI

SABFII

Figura #1. Variación del % Co promedio con la dosis de espumante

Figura #2. Variación de la Ley de Níquel promedio con la dosis de espumante.

Conclusiones1. Se demostró a través de las pruebas experimentales realizadas que las soluciones alcalizadas

preparadas a partir de las fracciones I y II provenientes de la pirólisis del bagazo de caña y

cáscara de café pueden utilizarse como reactivos espumantes en la flotación de las colas de

lixiviación del proceso de obtención de sínter.

2. Las soluciones alcalizadas de bagazo de caña de las fracciones I y II tienen mayor efectoque las soluciones alcalizadas de cáscara de café de las fracciones I y II, respectivamente, en

el proceso de flotación de las colas de lixiviación en las condiciones experimentales

utilizadas.3. El aumento de la dosis de espumante no tiene un efecto significativo en la composición de

Co y Ni obtenidas en el concentrado. Sin embargo, se pudo apreciar, que en la mayoría de

los casos, existió una tendencia al incremento de los porcentajes de Co y Ni con el aumentode la dosis.

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

0.48

0.49

0.5

0.51

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Dosis

% Ni

SACFI

SACFII

SABFI

SABFII

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Recomendaciones4. Realizar la caracterización por cromatografía gaseosa de los líquidos pirolíticos provenientes

de las diferentes biomasas, para determinar y cuantificar la abundancia relativa de loscompuestos químicos presentes.

5. Realizar pruebas experimentales de flotación de las colas de lixiviación a escala delaboratorio, utilizando una mayor cantidad de muestra para lograr una mayor masa deconcentrado que facilitaría los análisis posteriores.

6. Realizar un estudio que permita determinar las condiciones más favorables para la flotaciónde este tipo de material.

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EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN INICIAL Y EL POTENCIAL DE ELECTRODOSOBRE LA CINÉTICA DE OXIDACIÓN Y LA EFICIENCIA DE MINERALIZACIÓN

DEL P-NITROFENOL SOBRE ELECTRODOS DE SB-SNO2.

C. Borras, C. Berzoy, J.Mostany, B.R.Scharifker .

Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar, Apartado 89000, Caracas 1080A,Venezuela. Keywords: electrocatálisis, ánodos de óxidos metálicos, oxidación de orgánicos, p-nitrofenol.

Introducción.El nitrofenol y sus derivados son compuestos nocivos que están ampliamente diseminados en elmedio ambiente debido a su uso en diversas industrias, tales como la producción de herbicidas,fungicidas, explosivos y plásticos. Estos compuestos son generalmente resistentes a la biodegradación por ello los efluentes contaminados con ellos no pueden ser tratados por los métodostradicionales.En el presente trabajo se estudia la oxidación electroquímica de p-nitrofenol (PNF) sobre electrodosde oxido de estaño dopado con antimonio (Sb-SnO

2), determinando el efecto del potencial de

electrodo y de la concentración inicial de PNP sobre la cinética y la eficiencia de mineralización. Lacomposición de la solución durante las electrolisis a potencial controlado fue cuantificada pordeconvolucion de los espectros UV-vis y por cromatografía liquida. Los resultados obtenidosindican que solo se forman ácidos alifáticos como intermediarios de reacción, no siendo detectadoscompuestos quinoides. Se encontró que el incremento de la concentración inicial de PNP ensolución, decrece la eficiencia de mineralización debido a la competencia superficial entre elcompuesto fenolico y los radicales OH producidos por la descomposición del agua en la superficiedel electrodo.ExperimentalSe utilizó una celda electrolítica de tres compartimientos. El electrodo de trabajo fue una película deSb-SnO2 soportada sobre vidrio, como contraelectrodo un alambre de platino y todos los potencialesestán referidos al electrodo de calomel saturado. Las electrolisis a potencial constante fueronrealizadas con un poetenciostato EG&G PAR model 273 .Los datos espectroscópicos fueron obtenidos con un equipo Hewlett-Packard 8452A con arreglo de,from. Los espectros UV-vis obtenidos fueron deconvolucionados en bandas lorentzianas utilizandoel programa Jandel Peakfit v. 3.0.ResultadosLa cinética de la oxidación de PNP sobre electrodos de Sb-SnO2 fue seguida por espectroscopia UV-vis. Los espectros deconvolucionados obtenidos durante electrolisis a potencial controlado ensolución de 0.001 M PNP + 0.1 M Na2SO4 muestran bandas asociadas al PNP y de acidos alifaticos presentes en solución La ausencia de una señal con máximo de adsorción alrededor de 250 nmindica que la benzoquinona u otro compuesto quinoide no esta presenta como intermediario principal de reacción, como ha sido propuesto por otros autores durante la oxidación de PNP sobreotras superficies electrodicas.La influencia de la concentración inicial de PNP sobre su velocidad de degradación fue estudiadavariando la concentración entre 0.0001 and 0.005 mol dm−3. Los resultados obtenidos muestran queuna representación de la velocidad inicial de oxidación de PNP en función de la concentracióninicial es bien representada a través del mecanismo Langmuir–Hinshelwood, de acuerdo al cual paraaltas concentraciones de PNP en solución la velocidad de oxidación del PNP es menor que lavelocidad de adsorción y entonces la cinética esta limitada por la disponibilidad de sitios libre sobrela superficie del electro.

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Aunque experimentalmente fue observado que la corriente se incrementa al hacerse mas positivo el potencial de electrodo el número de electrones transferidos por mol de PNP permanece próximo a11, esto es consistente con la formación de ácidos alifáticos bajo estas condiciones. Este resultadoademás sugiere que para valores altos de concentración de PNP en solución, correspondiente a

saturación superficial de moléculas de PNP , aun para altos potenciales de electrodo, no es posibleincrementar la extensión de la oxidación debido a la inhibición en la generación de radicales OHsobre la superficie del electrodo.ConclusiónLos resultados obtenidos muestran que el PNP se oxidada sobre electrodos de Sb-SnO2 formandocomo intermediario principal ácidos alifáticos. La eficiencia de mineralización disminuye para altosvalores de concentración de PNP en solución debido a la alta concentración superficial de moléculasde PNP que inhiben la formación de radicales OH.

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APPLICATION OF NUCLEAR POLARIZATION TECHNIQUES FOR INVESTIGATIONOF STRUCTURE AND DYNAMICS OF BIOPOLYMERS IN SOLUTIONS

Renad Z. Sagdeev and Alexandra V. Yurkovskaya International Tomography Center, Novosibirsk, Russia

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy is capable of probing events at the level ofindividual amino acid residues, but suffers from rather low sensitivity. A partial solution to this problem lies in a related technique based on the phenomenon of chemically induced dynamicnuclear polarization (CIDNP) in which the intensities of certain NMR lines in the spectrum of a protein are selectively enhanced. By adding to a solution of the protein a small quantity of a photosensitiser, usually a flavin, and irradiating the sample inside the NMR probe with a laser,nuclear polarization can be generated in the side-chains of histidine (His), tryptophan (Trp), andtyrosine (Tyr) residues provided they are physically accessible to, and therefore reactive with, the photosensitiser. The signal enhancements obtained from these cyclic photochemical reactions,which produce no net chemical change in the protein, have been used to study the surface structuresof proteins as a sensitive label to monitor the solvent accessibility ande dynamic of protein. Time-

resolved version of the CIDNP technique offers the utmost advantages of high resolution NMR forquantitative kinetic analysis on microsecond time scale. It has been applied to comparative study of aromatic amino acids, peptides, and proteins in native and denatured states .

The methodology of time resolved CIDNP in application to proteins will be discussed with theaim to show what type of site specific information about dynamic properties of the residues,structure and dynamics of protein macromolecules one can get from the analysis of CIDNP spectraand kinetics. The goal of our investigation is to establish the quantitative relationship between theintensities in CIDNP spectrum, accessibility, reactivity and mobility of the polarized residues.Intensity of CIDNP depends on the exposure of the particular residue and on the penetration abilityof the sensitizer as well as on the rate constants of the triplet dye quenching by the residue.

The intramolecular mobility of residues alternates the rate of nuclear paramagnetic relaxation ofresidues and affects the amplitude and kinetics of nuclear polarization of proteins in the native state[1]. Intensity of CIDNP depends on the exposure of the particular residue and on the penetrationability of the sensitizer as well as on the rate constants of the triplet dye quenching by the residue.Analysis of the CIDNP kinetics allows the determination of the nuclear spin-lattice relaxation timesT 1 of radicals derived from the reactive tyrosine and tryptophan residues in native and denatured proteins and by gauging them against T 1 for corresponding radicals of free amino acids reaction as ainner standard for the relaxation efficiency the correlation times for intramolecular motion can bedetermined. For native globular proteins, a decrease in the correlation time with increasingaccessibility of the side chain has been observed. In non-native states obtained from molten globulestates of human and bovine alpha-lactalbumins at pH 2, the T 1 values for tryptophan and tyrosine

residues change in opposite directions when the proteins are progressively denatured, reflecting thedifferent internal mobility of the two types of residues [2]. For denatured states of lysozyme, theefficient and reversible intramolecular electron transfer between tyrosine and oxidised tryptophansimilar to that for dipeptide tryptophan-tyrosine [3] was found and evaluated in details.

1. O.B. Morozova, A.V.Yurkovskaya, R.Z.Sagdeev, K.H.Mok, P.J.Hore “Time-resolvedCIDNP study of native state bovine and human α-lactalbumins”, J. Phys. Chem. B 108 (2004), 15355-15363.

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2. O.B. Morozova, P. J. Hore, V. E. Bychkova, R. Z. Sagdeev, A. V. Yurkovskaya “Time-Resolved CIDNP Study of Non-Native States of Bovine and Human α-Lactalbumins”, J. Phys. Chem. B 109 (2005), 5912-5918

3. O. B. Morozova, A. V. Yurkovskaya, R. Z. Sagdeev “Reversibility of Electron Transfer in

Tryptophan-Tyrosine Peptide in Acidic Aqueous Solution Studied by Time-ResolvedCIDNP”, J. Phys. Chem. B, 109 (2005) 3668-3675

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PRESSURE DEPENDENT MAXIMUM OF THE FIRST UV-ABSORPTION BAND OF

ANISOL IN SUPERCRITICAL CO2 AND CHF3

Guillermo Alvareza , Wolfram Baumannb , Frank Neitzel b

a Departamento de Química, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombiab Institute of Physical Chemistry, University of Mainz, Mainz, Germany

Classical solvent shift measurements (e.g. [1]) on the UV/VIS absorption bands of organic

compounds use a series of solvents which differ in their dielectric constant . A plot of the

wavenumber maximum against the solvent parameter g = then usually shows a straight line

with considerable scattering of the individual values around the straight line. This is due to different

specific interactions in different solvents. Therefore, such measurements have been performed in

two supercritical solvents, CO2 and CHF

3 at different temperatures and at different pressures, in this

way varying the dielectric interactions without changing specific interactions too much. The

following figure shows as an example the results for anisol at 50°C and at pressures between 1.5 and

30 MPa, what corresponds to the g – range plotted.

3.35 106

3.4 106

3.45 106

3.5 106

3.55 106

3.6 106

3.65 106

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

w a v e n

u m b e r / m - 1

g

CHF3CO

2

A very interesting observation is with both solvents that for each solvent two g - regions areobserved in which the plot of the wavenumber maximum against g may be represented by a straight

line each. Both straight lines in one medium are parallel but shifted, for CHF3 to a larger extent than

for CO2.

This behavior is discussed in detail.

[1] W. Liptay, Z. Naturforsch. 20 a, 1441 (1965).

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ESTUDIO DE ORBITALES NATURALES EN COMPLEJOS DITIOFOSFORADOS DENIQUEL DEL TIPO [Ni(S2PR2)2] (R= H, CH3, OCH3)

Alexis Otero-Calvi& , Gabriel Aullon⊕ , Santiago Alvarez⊕ , Luis A. Montero† , Wolf-Dieter Stohrer % Departamento de Química. Instituto Superior Minero Metalúrgico, Moa 83329, Holguín, Cuba

⊕ Departament de Química Inorgànica and Centre de Recerca en Química Teòrica (CeRQT), Universitat de

Barcelona, Diagonal 647, 08028 Barcelona, Spain.† Laboratorio de Química Computacional y Teórica. Facultad de Química. Universidad de La Habana. Habana

10400. Cuba. Institute of Organic Chemistry, University of Bremen, Leobener Straβe. D-28334 Bremen. Germany.

Keywords: NBO, transition metal, dithiophosphorus, DFT.

Introducción:Los compuestos complejos formados con derivadosfosfinicos y tiofosfinicos se emplean en la actualidad anivel industrial para separar metales en solución comoel Ni y el Co1-3. Estudios teóricos muestran que lahabilidad de este tipo de ligando para formar complejoscon los metales en solución no solo está determinado

por el enlace M-L sino también por la interacción M-Pdebido a que su basicidad depende más de la cargasobre el grupo PSS- que la carga sobre el S. 4

En este trabajo se muestra un estudio sobre la estructuramolecular de complejos de Ni para analizar lainfluencia del sustituyente en la distribución de cargasen el ligando y su correspondiente complejo.

Método de cálculo:Las geometrias y energías para el sistema [Ni(S2PR 2)2]se obtuvieron mediante el formalismo del funcional dela densidad (DFT) de Kohn y Sham5, especificamentese utilizó el funcional B3LYP6. Se empleó para los

átomos de C, P, S, O, H la base 6-31G*7

y para el Ni el pseudopotencial de Hay y Wadt8 con una base decalidad doble-ζ (LanL2Dz). Se realizaron cálculos defrecuencias para caracterizar los minimos encontrados.Los cálculos se realizaron con el paquete Gaussian 989 y se analizaron las estructuras electrónicas con el programa NBO10.

Resultados:La geometria de coordinación de los modelos utilizadoses cuadrado plana con ligeras desviaciones en el angulode enlace (87.7°-87.4°) debido a la presencia de ligando bidentados, el “normalized bite” calculado permaneceinvariable al cambio del sustituyente con valores de1.39, 1.38 y 1.38 para R= H, CH3 y OCH 3 respectivamente y están en correspondencia con elvalor medio de 1.39(1) calculado en 37 complejoscuadrado plano de ditiofosfinados encontrados en elCambridge Structural Database. Las distancias deenlace en los complejos están en c ncia conlas reportadas por análisis estructural de RX11. losvalores para el enlace P-S son 2.031, 2.04 y 2.024(2.014)33. Las distancias metal ligando sonsobreestimadas en 0.1 Å.

Como es de esperar los electrones de valencia seencuentran en el orbital 3d del Ni, con una poblaciónde 8.9 electrones, la cual es consistente con su estadode oxidación (II), el exceso con respecto a laconfiguración d 8 puede ser originada por la donaciónelectrónica de los ligandos. Durante el proceso decoordinación cambia la estructura electrónica del

ligando, afectando asi las distancias de enlace en el proprio ligando. Por ejemplo, en el ligando libre ladistancia de enlace P-S es 2.024 Å y en el complejo es2.04 Å , lo cual se corresponde con una disminución enla diferencia de carga entre el P y el S, así estadiferencia en el ligando libre es 1.95e- y en el complejoes 1.74 e- lo cual disminuye la atracción entre estosátomos, para R=OMe este efecto es más acentuado, ladiferencia es de 0.89 a 2.24 e-. La carga del S decreceen 0.25 unidades del ligando libre al coordinado. Por su parte la carga sobre el P en los complejos tiene unincremento sostenido (0.69, 1.21, 1.71) en el ordenH<Me<MeO a diferencia del S que casi permanece

constante (-0.50,-0.53,-0.53).Los resultados NBO muestran que el enlace M-L estáfuertemente polarizado hacia el átomo de S y que a suvez este enlace presenta hibridación “sd” en el metalcon una pequeña contribución de orbitales p. El principal resultado de este análisis indica que la población electrónica en los orbitales correspondientesa los pares libres del S tienen bajo nivel de ocupación ya su vez los orbitales antienlazantes del enlace Ni-Stiene alta población electrónica lo que es consecuenciade la delocalización de los pares electronicos del Ssobre el Ni, los cuales tienen un 20% de delocalizacióncon un 13% sobre el Ni que consiste fundamentalmenteen un enriquecimiento del orbital dxy del Ni. Estainteracción donor-aceptor constituye la principalcontribución a la estabilidad del complejo con 75kcal/mol. Hay otras interacciones que también influyenen la estabilidad del complejo, en el caso de R=OMe la presencia de los pares libres del O tienen unaimportante contribución.

Conclusiones:El estudio realizado permite concluir que el cambio desustituyente en el átomo de fosforo incrementa la carga

orresponde

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sobre este en el complejo en el orden H<Me<MeO locual influye en la distancia de enlace M-L con unaligera disminución de la misma.El principal factor que influye en la estabilidad de loscomplejo es la interacción de los pares libres del azufre

con los orbitales antienlazantes Ni-S los cuales tienenun 13 % de delocalización sobre el Ni.

Bibliografía:1. Jakovljevic, B.; Bourget, C. and D. Nucciarone. Hydromet . 2004, 75, 252. Konishi, Y.; Satoh, D and K. Takano. Ind. Eng.Chem. Res. 2002, 41, 39993. Tsakiridis, P. E. and S.L. Agatzini. Hydromet . 2004,72, 2694. Ionova, G.; Ionov, S.; Rabbe, C.; Hill, C.; et.al.Krupa. New J. Chem., 2001, 25, 4915. Parr, R.G. and W. Yang. Density Functional Theoryof Atoms and Molecules; Oxford University: NewYork, 1989.6. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098. Becke, A.D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372.. Becke, A. D. J.Chem. Phys. 1993, 98, 5648.7. Petersson, G. A. and M. A. Al-Laham, J. Chem. Phys. 1991, 94, 6081. Petersson, G. A.; Bennett, A.;Tensfeldt, T. G.; Al-Laham, M. A.; et.al. J. Chem. Phys. 1988, 89, 2193.8. Hay, P. J. and W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 1985, 82,299.9. Jones, P. E.; Ansell, G. B. and L. Katz. Acta Cryst.1969, B25, 1939.

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EMULSIONES DE CRUDO CUBANO CON EMULGENTE P. ESTUDIO DEESTABILIDAD Y VISCOSIDAD

A. Ferro Nieto, A. Toledo Arguelles, J. Falcón HernándezUniversidad de Holguín Oscar Lucero Moya, Ave. XX s/n, Holguín, Cuba. e-mail: [email protected]

ResumenEl presente trabajo precisa la influencia de determinadas variables en la preparación de emulsionesacuosas de crudo cubano, empleando productos de la pirólisis para su utilización como pinturasasfálticas. Las condiciones para la obtención e incremento de la estabilidad de las emulsionesdirectas son evaluadas. En el trabajo experimental a escala de laboratorio se emplearon dos tipos deemulgentes o agentes emulsionantes (p y b), obtenidos de materia prima y condiciones de pirólisisdiferentes, observándose que mientras con el primero se lograban las emulsiones directas y estables,con el segundo se obtienen emulsiones inversas en similares condiciones de preparación. Se estudióla influencia de factores como: tipo de crudo, composición de la mezcla crudo-agua-emulgente yotros factores sobre el tipo de emulsión y su estabilidad. Las emulsiones de baja viscosidad para suuso como pinturas asfálticas se logran con concentraciones de crudo alrededor de 60%, delemulgente p en el agua superiores a 4% y su pH entre 6 y 7. Las emulsiones inversas con elemulgente b pueden disminuir su concentración en el agua hasta 3%. En los estudios reológicos seobservaron comportamientos de viscoelasticidad para algunas de las emulsiones formuladas.Palabras clave: emulgente, emulsiones, estabilidad, viscosidad, viscoelasticidad

IntroducciónEl petróleo es una de las sustancias más valiosas de que podemos disponer, es la fuente de energíamás importante en la actualidad. El agotamiento progresivo de campos de petróleo tendría porcontrapartida la explotación de otras fuentes de energía.En la actualidad los distintos países dependen del petróleo y sus productos, la estructura física y laforma de vida de las aglomeraciones periféricas que rodean las grandes ciudades son posiblesgracias a un suministro de petróleo abundante y barato. Sin embargo, en los últimos años hadescendido la disponibilidad mundial de esta materia y su costo ha aumentado.Cuba posee importantes reservas de petróleo de alta viscosidad, contenido de azufre y deasfaltenos que no resulta posible hasta el presente refinar, pero que pueden tener otros usos comola combustión directa y su empleo como sustituto pinturas asfalticas. Tanto para un caso, comopara el otro se requiere disminuir su viscosidad para manejo y empleo.El presente trabajo está encaminado a lograr emulsiones acuosas de crudo cubano estables para suempleo como asfalto fluidificado y otros usos, para lo cual es necesario incorporar un tercercomponente que modificando las propiedades del conjunto, favorezca al establecimiento de unequilibrio entre las tensiones superficiales de las fases presentes permitiendo así que las gotículas dela sustancia dispersa, se mantengan emulsionadas en el medio dispersante. Trabajos anteriores se

han realizado en esta dirección (6,8,15) , sin embargo, una serie de dudas en las características yestabilidad de las emulsiones aparecieron por dos razones principales la variación en elcomportamiento del crudo cubano y en las características del agente emulsionante. Estos factoresfueron objeto de análisis detallado y por ello el presente trabajo viene llenar en parte estos aspectos.

Métodos experimentales- Equipos y materialesEn los ensayos realizados a nivel de laboratorio se utilizaron:- Viscosímetro Rheotest-2.1,Zusatzgetriebe 10:1

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- Termostato, Veb MLW U7C Prufgerate-Werk Mendingen.- Agitador, Mechanick Prufgerate Medinger: propela de diámetro de 4.5 cm, rotación regulable de

hasta 3400 r.p.m.- pHmetro digital, GLP 22, CRISON

- Balanza analítica digital, BP 610 Sartorius.- Utensilios y cristalería variadasEl petróleo crudo cubano empleado fue suministrado por la refinería Hermanos Díaz de Santiago deCuba, procedente del yacimiento de Puerto Escondido, con las siguientes características generales:

API 60/60 11.4

Viscosidad (cSt) 50 °C 1061

Viscosidad (cSt) 60 °C 612

Contenido de azufre, % 6.62Contenido de asfaltenos, % 17.37

En el gráfico 1 del anexo aparecen las curvas de flujo de este petróleo para determinados valores

de temperatura :28 , 40, 60, 80 °C.En los ensayos fueron utilizados diferentes tipos de emulgentes: un primer grupo denominadoemulgente p, obtenido de productos de pirólisis de aserrín, que fueron empleados en trabajosanteriores (algunos envejecidos más de 4 años) (4) ; el otro grupo denominado emulgente b, su preparación fue específicamente para el presente trabajo. El emulgente b se preparó de forma similaral p, pero utilizando” Bitumen “(producto obtenido por la Pyrovac Int. de Canadá a través de pirólisis al vacío de bagazo de caña para ser utilizado como biocombustibles o bio-oil) y ácidos piroleñosos (en una instalación de la Facultad de Ingeniería Química) de bagazo de caña,xceptuando el de pH = 9,09 que fue de cásc ra de café. En la tabla 1 se muestran los emulgentesue fueron empleados en los ensayos, los que se identifican por sus valores de pH.

pH Emulgente p pH Emulgente b

e aq

4,84 4,96

5,09 6,02

5,16 6,85

6,04 7,09

6,99 -

8,85 9,09

Tabla 1. Datos de pH y tensión superficial (τ) de los emulgentes empleados en los ensayos.Técnica de medición y metodología experimentalLa viscosidad de las emulsiones se realizó con el viscosímetro rotacional fijando la temperaturaelegida y efectuando las mediciones con ascenso y descenso de la velocidad angular. Lasdeterminaciones de la calidad de las emulsiones se realizaron según las normas ASTM para asfaltoestablecidas en los laboratorios del país. La estabilidad se determinó de manera visual, por laaparición del agua separada o con ayuda del microscopio para observar coalescencia de las gotasdispersas. La metodología general para la preparación de emulsiones en el laboratorio fue en todoslos casos la siguiente:Se prepararon 100 mL de emulsión y para ello se mide el crudo en un recipiente aparte, se prepara lemezcla de agua con la concentración de emulgente elegida, agregando este último al agua. A esta

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mezcla se le añadió el crudo y se somete a agitación incrementando la velocidad de rotación delagitador. El tiempo de agitación fue de 20 minutos.En los ensayos se eligieron las condiciones en base de la bibliografia consultada(2,3) y de los trabajosanteriores(6,8), proporciones de crudo en la emulsión entre 40 y 60% y de emulgente en el agua entre

3 y 8%. El trabajo de investigación a escala de laboratorio transitó por diferentes etapas: En primertérmino se comprobaron las diferencias del comportamiento del crudo cubano empleado con losutilizados en trabajos anteriores, posteriormente se comprobaron la influencia de diferentes variablessobre la obtención de una emulsión directa de crudo cubano que pueda emplearse como sustituta delas emulsiones asfálticas.A diferencia de trabajos anteriores, aquí no se diseñó un programa experimental de variableslimitadas para optimizar resultados, sino que se trabajó sobre la influencia particular de variables yfactores que anteriormente se habían considerado invariantes y la precisión de otras que si seconsideran variables. Por separado fueron analizados factores influyentes sobre la estabilidad y lafluidez (viscosidad) de la emulsión que resultaron:- contenido de petróleo crudo en la emulsión- Tipo de emulgente, caracterizado por su pH- Concentración de emulgente en el agua- Temperatura de la emulsión (solo para viscosidad)

Resultados y discusión A continuación se relacionan datos con resultados experimentales y el análisis de los mismos.- Estabilidad de las emulsiones1. Influencia del porciento de crudoDe los resultados de los experimentos se concluye que los porcientos recomendados de crudo paraobtener emulsiones estables son 60 y 70, concordando con trabajos anteriores(4) y difiriendo conotros (8,15) en los cuales se plantea que el porciento debe estar entre 50 y 60. Estas diferencias están

debidas a que el crudo utilizado es mucho menos viscoso que el utilizado en los trabajos 8 y 15 .Para obtener emulsiones directas y estables el mejor porciento de crudo es 60, aunque también selogran con 70 pero en algunos casos tienden a la inversión siendo estas muy estables. Los resultadosse muestran en la tabla 2 y el gráfico 2. Las emulsiones inversas son bastante estables a cualquierade los tres porcientos utilizados.

Emulgente(%)

Crudo(%)

Observaciones

8 50 Directa e inestable8 60 Directa y estable8 70 Directa y estable

Tabla 2. Influencia del por ciento de crudo en la estabilidad.

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Influencia del porciento de crudo en la estabili dad

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Gradiente de velocidad (s-1)

E s f u e r z o c o r t a n t e ( P a )

50-50

60-40

70-30

Gráfico 2: Curvas de flujo para las emulsiones directas a pH = 6.04 y 8% de emulgente

2- Influencia del tipo de emulgente y del pHCon el empleo del emulgente p se logran emulsiones directas y estables a determinados valores de pH del emulgente y con emulgente b emulsiones inversas muy estables dentro de determinado rangode pH y fuera de este, directas muy inestables. Los resultados aparecen en la tabla 3 y el gráfico 3.

Emulgente(%)

Crudo(%)

pH Observaciones

4 60 6.99(p) Directa y estable4 60 4.96(b) Inversa y estable8 60 7.09(b) Directa e inestable

Tabla 3: Influencia del tipo de emulgente en la estabilidad.

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Influencia del pH en la estabilidad

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

0 25 50 75 100 125 150 175 200

Gradiente de velocidad (s-1)

E s f u e r z o c o r t a n t e

( P a )

Crudo

pH=5,16

pH=6,99

pH=6,04

pH=8,85

pH=4,96(b)

pH=7,09(b)

Gráfico 3: Influencia del pH a una proporción de 60-40, 28º C de temperatura y 8% de

emulgente sobre la estabilidad El pH del emulgente influye fuertemente en la estabilidad de las emulsiones. El rango apropiado para obtener emulsiones directas y estables se encuentra entre 6 y 6.99, esto corrobora los resultados

de trabajos anteriores(4,8,15). La estabilidad aumenta dentro de estos valores de pH siendo el valorideal 6.99; fuera de este rango, ya sea por encima o por debajo no son estables o simplemente no se

forman, como se puede observar en la tabla 4. Esto puede estar condicionado por el desbalance decargas que se produce en el seno de la emulsión, a medida que aumenta el pH entre 6 y 6.99 éste se

encuentra alejado del pH isoeléctrico, no así para pH superiores o inferiores donde se rompen las

emulsiones dando indicios de la cercanía al punto isoeléctrico de alguno de los componentes de la

emulsión. En el punto isoeléctrico la carga neta de las partículas es igual cero, existe la mismacantidad de partículas cargadas positivamente que de negativas, existiendo mayor afinidad entre

ellas, por lo que se cree que esta sea la causa fundamental de la coalescencia de las partículas y por

tanto la rotura de la emulsión. Las emulsiones preparadas con el emulgente b dentro del rango 4.96 –6.02 son inversas y muy estables, a valores de pH mayores se obtienen emulsiones directas y muy

inestables o simplemente no se forman.

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Emulgente(%) Crudo(%) pH Observaciones8 60 4.84 No se forma8 60 5.16 Directa e inestable8 60 6.04 Directa y estable

8 60 8.85 Directa e inestable8 70 4.96 Inversas y estables8 70 6.02 Inversas y estables8 70 6.85 Directa e inestable8 70 9.09 No se forma

Tabla 4: Influencia del pH en la estabilidad (emulgente p).3. Influencia del porciento de emulgenteEn trabajos anteriores(4,8,15) se llegó a la conclusión de que el porciento mínimo aceptable deemulgente para obtener emulsiones directas y estables es 4, obteniéndose los mismos resultados eneste trabajo y comprobándose que a medida que aumenta este porciento la estabilidad de la emulsiónaumenta hasta llegar al 8% que se puede considerar el porciento más adecuado para ello, los

resultados se muestran en la tabla 5 del anexo. En el caso de las emulsiones inversas se muestranestables para todos los porcientos de emulgente utilizados en los experimentos.

pH Crudo(%) Emulgente(%) Observaciones6.04 60 3 No se formó6.04 60 4 Directa e inestable6.04 60 6 Directa e inestable6.04 60 8 Directa y estable

4.96 (b) 60 3 Inversa y estable4.96 (b) 60 4 Inversa y estable4.96 (b) 60 6 Inversa y estable4.96 (b) 60 8 Inversa y estable

Tabla 5. Influencia del porciento de emulgente en la estabilidad.- Viscosidad de las emulsiones1. Influencia del porciento de crudoLos experimentos realizados demostraron que a medida que aumenta el porciento de crudo, laemulsión se hace más viscosa ya sea directa o inversa, lo que viene a reafirmar los resultadosobtenidos en trabajos anteriores(4,8, 15). Esta tendencia se puede apreciar en el gráfico 4 y en la tabla6.

pH Crudo(%) Emulgente(%) Tipo de emulsión Viscosidad(Pa.s)6.99 50 8 Directa 0.726.99 60 8 Directa 1.048

6.99 70 8 Directa 1.164.96 (b) 60 8 Inversa 21.054.96 (b) 70 8 Inversa 29.82

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Tabla 6. Influencia del porciento de crudo en la viscosidad de las emulsiones.

Influencia del porciento de crudo en la viscosidad de las

emulsiones

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550600

650

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gradiente de velocidad(s-1)

E s f u e r z o c o r t a n t e ( P a ) 50-50 (directas)

60-40(directas)

70-30(directas)

60-40 (inversas)

70-30(inversas)

Gráfico 4: Influencia del porciento de crudo en la viscosidad de las emulsiones

2. Influencia del tipo de emulgenteLas emulsiones inversas son más viscosas que las directas en todos los casos analizados, paracondiciones similares de temperatura y porciento de crudo. Esto se pudo comprobar al obtenerambas emulsiones, para lo cual tuvo un peso significativo el tipo de emulgente utilizado. Con elemulgente b como se ha dicho anteriormente se obtuvieron emulsiones inversas para pH menores de

6, fuera de este rango las emulsiones obtenidas son directas, de viscosidad inferior a las obtenidascon el otro emulgente para pH y porcientos de crudo similares, ver tabla 7.pH Crudo

(%)Emulgente

(tipo)Viscosidad

(Pa.s)6.99 50 p 5.51

60 7.66

7.09 50 b 1.75

60 3.675

Tabla 7. Influencia del tipo de emulgente en la viscosidad de las emulsiones (Directas)3. Influencia del pH

Con el objetivo de determinar la influencia del pH en la viscosidad se le adicionó al emulgente unasolución de hidróxido de sodio (NaOH) 1M hasta obtener los valores de pH deseados para lainvestigación. Observándose que a medida que aumenta el pH disminuye la viscosidad, no solo parael 60 % de crudo (tabla 8), sino también para 50 y 70 %. Estos resultados son similares a losobtenidos en trabajos anteriores (4, 8, 15) , los mismos se muestran en las curvas de flujo obtenidas enlos gráficos 3 y 5 del anexo. Para el emulgente b no se puede analizar este parámetro pues como yase ha expuesto antes el mismo da emulsiones inversas a pH bajos, y, directas a pH altos por lo quesus viscosidades difieren mucho y las emulsiones directas son muy inestables imposibilitando enmuchos de los casos la medición de la viscosidad.

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pH Crudo(%)

Emulgente(%)

Viscosidad(Pa.s)

6.04 60 8 8.426.99 60 8 5.51

8.85 60 8 2.33Tabla 8. Influencia del pH en la viscosidad de las emulsiones (Directas).

4. Influencia del porciento de emulgenteCon el aumento del porciento de emulgente respecto al agua, la viscosidad aumenta ya sea inversa odirecta la emulsión, dando resultados similares a trabajos anteriores (4,8,15). Este aumento es muy levesiendo el factor que menos influye en la viscosidad. Ver tabla 9 y gráfico 6 del anexo.

pH Crudo(%) Emulgente (%) Viscosidad(Pa.s)5.16 60 4 3.55.16 60 6 4.25.16 60 8 5.3

4.96 70 3 22.564.96 70 6 27.54.96 70 8 27.81

Tabla 9. Influencia del % de emulgente en la viscosidad de las emulsiones (Directas einversas).

In f l u e n c i a d e l p o r c i en t o d e e m u l g e n t e e n la

v i s c o s id a d d e la s e m u ls i o n e s

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

Grad ien te de ve loc idad (s -1 )

E s f u e r z o c o r t a n t e ( P a

)

Cr u d o8 %6 %4 %3 %

Gráfico 6: Influencia del porciento de emulgente en una emulsión a las condiciones de 28ºC

de temperatura, pH=4,96 (b) y una proporción de 70-30.

5. Influencia de la temperaturaEn la investigación, la viscosidad de las emulsiones directas aumenta con el aumento de latemperatura, coincidiendo con los resultados del trabajo (15) y discrepando con los trabajos (4,8) . Este

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comportamiento no es normal ya que la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura,atribuyéndose como causa más probable la aparición del fenómeno viscoelástico con el aumento dela temperatura. Todo esto puede estar condicionado por que el aumento de la temperatura, enalgunos casos a 40°C y en otros a 60°C y a determinados gradientes de velocidad bajos, donde se

producen interacciones físico-químicas entre el emulgente y uno o varios de los componentes del petróleo, lo que provoca un cambio en la estructura de la emulsión. El fenómeno se observagráficamente con la aparición de un pico a gradientes de velocidad bajos (donde se alcanzan losmayores valores de viscosidad), cuando la estructura viscoelástica se rompe (a continuación del pico) la emulsión se empieza a comportar de forma normal, es decir, a mayor temperatura menorviscosidad. En el gráfico 7 del anexo se aprecia que con una disminución del porciento deemulgente los picos aparecen a gradientes de velocidad mayores. En la tabla 10 se muestran losresultados más significativos.

Influencia de la temperatura en la viscosidad de las

emulsiones directas

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Gradiente de v elocidad(s-1)

E s f u e r z o c o r t a n t e ( P a )

28ºC40ºC60ºC

Gráfico 7: Curvas de flujo para las emulsiones directas a las condiciones de pH=5.16, 8% y

una proporción de 60-40 pH Crudo

(%)Emulgente

(%)Temp.(°C)

Viscosidad(Pa.s)

5.16 50 8 28°C 0.151

5.16 50 8 40°C 0.2355.16 50 8 60°C 0.417

4.96(b) 60 8 28 6.64.96(b) 60 8 40 3.754.96(b) 60 8 60 0.52

Tabla 10. Influencia de la temperatura en la viscosidad de las emulsiones (Directas e inversas)El comportamiento de las emulsiones inversas es normal, la viscosidad disminuye con el aumento dela temperatura. En estos casos las viscosidades son muy altas y se comportan como fluidosnewtonianos. Estas emulsiones son más viscosas que el crudo a temperatura ambiente cuando el

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3. La concentración de crudo para lograr emulsiones estables y de baja viscosidad para su usocomo pinturas asfálticas resultó del orden de 60%.

4. La viscoelasticidad es una característica que exhiben las emulsiones preparadas con elemulgente p a escala de laboratorio.

Bibliografía1. Bogomólov A. I., Gaile A. A, et. al “Química del petróleo y del gas”. Editorial Mir Moscú,

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Internet. (2001).3. Col. Aut. “Emulsiones asfálticas” Fac. de Química. Univ. Bonaerense. Artículo de Internet.

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imprimación “. Trabajo de diploma. Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, (2000).5. Erij V.N., “Química y Tecnología del petróleo y el gas”. Editorial Mir , Moscú, (1985).

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ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS DE UNA POLIAMIDA IMPAR (POLI- -ALANINA) QUE PRESENTA POTENCIAL APLICACIÓN EN FERROELECTRICIDAD

A. Pérez Rodríguez1 , J. M. Fernández Santín2 , S. Muñoz Guerra2.1 Universidad de Holguín. Grupo de Investigación del Plástico. Dpto. Física y Química. Holguín 80100. Cuba. E-

mail: [email protected] 2 UPC. Dpto. Ing. Química. ETSIIB. Diagonal 647. Barcelona 08028. España.Introducción

El trabajo se ha centrado en el estudio de las propiedadestérmicas de la poli-β-alanina debido a su potencialaplicación como material con propiedades eléctricasactivas.La poli-β-alanina o nylon 3 (-NH -CH2 -CH2 -CO-)n, esun polímero cristalino que se caracteriza por tener unaelevada densidad de grupos amida y por tanto de puentesde hidrógeno. Su principal atractivo en el campo de laferroelectricidad está motivado por el momento dipolarasociado a los grupos amida. Nuestro objetivo ha sidoestudiar las condiciones térmicas necesarias para obtener

películas manipulables que permitieran la evaluación dela respuesta ferroeléctrica.

CaracterizaciónEl nylon 3 utilizado en el presente trabajo fue obtenido por transferencia de hidrógeno a partir de acrilamida(Breslow, 1957). Las fracciones soluble e insoluble enagua se han separado por extracciones repetidas con aguacaliente. Estudios previos por RMN de la fracciónsoluble han evidenciado ramas formadas comoconsecuencia del propio mecanismo de la polimerización. Para nuestro trabajo se ha usadoexclusivamente la fracción insoluble.

La caracterización se llevó a cabo medianteviscosimetría capilar y espectroscopías IR y RMN (tablaI). Los espectros corresponden a los esperados para lacomposición del producto. No hay evidencias deramificación por RMN. La viscosidad intrínseca coincidecon la descrita para el procedimiento seguido y esadecuada para la formación de películas.

Tabla I. Caracterización físico-químicaPeso Molecular Espect. de

RMN 1H aEspect. de IR b

[η] dL g –1 c

Mw d Señal ppm Banda Pos.(cm –1 )

0.53 73800 NH 8.30 Amida A 3296

βCH2 3.75 Amida B 3084αCH2

2.89 Amida I 1645

Amida II 1544a Realizados en ácido trifluoracético a 23 °C b Obtenidos a partir de una película delgada, preparada por evaporación de ácido fórmico 90 %c En ácido fórmico 90 %, a 25 °Cd Calculado aplicando la fórmula de Mark-Houwink conK = 7.84 10-5 dL g -1, a = 0.786

La solubilidad de la poli-β-alanina coincide con ladescrita (Brandrup, 1999) limitándose a ácidos (fórmico,trifluoroacético, dicloroacético), fenol caliente y glicerina prácticamente a ebullición.

Análisis térmico El nylon 3 funde con descomposición hacia 340 °Caunque se aprecian cambios de color desde los 250 °C.Por DSC y TGA se precisó este comportamiento y seestablecieron los límites admisibles para tratamientotérmico de las muestras.

El termograma correspondiente al primer barrido decalentamiento muestra una endoterma ancha con máximoa 350 °C y un pico secundario sin recuperación de lalínea base. En la muestra se observa coloración a marrónoscuro e importante pérdida de peso. En latermogravimetría dinámica (10 °C min-1) en atmósferainerte se aprecia que la pérdida de peso se inicia a 250 °Cy que justo después de la fusión es de 20-25%. Todo elloindica que no hay ventana apreciable para el procesado por fusión e impone la disolución como método para la preparación de películas.

Preparación de películas

Las películas se han obtenido por evaporación deldisolvente a partir de disoluciones del polímero (5-15%)en ácido fórmico al 90 % y en ácido trifluoroacético. Sonmanipulables aunque poco flexibles, por lo que se tratóde mejorar este aspecto incorporando un plastificante.Como tales se probaron glicerina y p-toluensulfonamida, que es sólido, en proporciones entreel 3 y el 10 % en peso. Las películas con glicerina no sonconsistentes, mientras que con el plastificante sólidomejora algo la flexibilidad siendo óptima para el 7 %.

Conclusiones• Se estudió el comportamiento térmico de la poli-

β-alanina. No existe ventana apreciable para el procesado del nylon 3 por fusión• Se han obtenido películas de nylon 3 por

evaporación lenta a partir de la disolución

Bibliografía 1. Brandrup, J., Inmergut, E. H., Grulke, E. A.,

“Polymer Handbook”, Fourth Edition, Wiley, NewYork (1999).

2. Breslow, D. S., Hulse, G. E., Matlack, A. S., J. Am.Chem. Soc., 79, 3760 (1957).

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STABILITY AND KINETICS OF THE ACID-PROMOTED DECOMPOSITION OFTERTIARY BINUCLEAR CU2L(OH)AXY

Z+ AND CU2L’(OH)AXYZ+ COMPLEXES. (L =

HEXAAZA MACROCYCLE AND L’ = OCTAAZA CRYPTAND): ORGANICSMOLECULES AS BRIDGES MODULATES THE KINETICS OF DISSOCIATION OF THE

PRINCIPAL LIGAND Manuel G. Basallote a * , Armando Ferrer a,b ** , M. Jesús Fernández-Trujillo a , M. Ángeles Máñez a , Andrés G. Algarra a and C. Esther Castillo a.

a Departamento de Ciencias de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica, Facultad de Ciencias,Universidad de Cádiz, Ave/ República Saharaui S/N, Polígono Río San Pedro. Apartado 40, Puerto Real, 11510

Cádiz, Spain.b Departamento de Química. Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Oriente. Santiago de Cuba. Ave/

Patricio Lumumba. S/N. Santiago de Cuba. 90500. Cuba.* [email protected]

** [email protected] , [email protected] Keywords: cryptand, macrocycle, Hmtpo, kinetics, imidazol, polyamine.

Introduction.

Polyamine macrocycles and polyamine cryptands are ligands of overwhelming interest andextensively studied due to their ambivalent characteristics. Many of them can co-ordinatesimultaneously two metal ions inside theirs cavities, resulting complexes that can used as models ofmetalloenzymes that requires the close proximity of the both metal centres1. These complexesformed can react with molecules with free electrons and anions presents in solution. Thus, for thecase of the macrocycle L, two diethylenetriamine (dien) sub-units linked by a m-xylyl spacers andfor the cryptand L’ are two sub-units of tris(2aminiethyl)amine (tren) linked by a m-xylyl spacerstoo. Both macrocyclic ligands have two sites or cavities to co-ordinate a metal ion. In this work westudy the stability and kinetic of decomposition acid-promoted of the tertiary complexes formed.The species found are tertiary complexes of the form Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ , where a

= 0, 1; y = 1, 2; z = 2, 3; and X = imi, bpy, phen and Hmtpo). All X ligands can act as a bridge

between both metal centres. The result obtained shows clearly that the ancillary ligands causeimportant deviations in the kinetic of dissociation of the binuclear complexes. These changes, inoccasions, affect the form of the rate law, which suggest the possibility of mechanistic changes forthe acid-promoted decomposition.

Experimental.The ligands L and L’ were prepared as L·6HBr and L’·8HBr following the literature procedure 15 andits purity was confirmed by 1H and 13C NMR spectra recorded with a Varian Unity 400spectrometer. The actual molecular weight and the exact amount of acid in the sample weredetermined from potentiometric titrations using a Crison 2002 pH-meter provided with a Ingoldcombined electrode. All the other reagents were obtained from Aldrich and used without further

purification.

Equilibrium determinations. The equilibrium constants for the tertiary Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes were

determined at 25.0 ºC under N2 atmosphere and in the presence of 0.1 mol dm -3 KNO 3. The titrationwas carried out with a Crison 2002 pH-meter provided with an Ingold combined electrode. Varioussolutions mixing Cu(NO3)2·6H2O, L·6HBr or L’·8HBr, and the ancillary ligand (X) in 2:1:1 and2:1:2 molar ratios were titrated with a solution of NaOH 0.1 mol dm -3. The data were analyzed withthe program HYPERQUAD, which leads to the values of the equilibrium constants and the spectra

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of tertiary complex. The spectrophtometric measurements were carried out with a Cary 50 Bio UV-Visible spectrophotometer instrument.

Kinetic experiments.

The kinetic experiments were carried out with an Applied Photophysics SX-17MV instrument. Thetemperature was controlled at 25.0 ºC and the ionic strength was adjusted to 0.1mol dm-3 withKNO3. Solutions of the Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes were prepared by mixing

Cu(NO3)2·6H2O and L·6HBr or L’·8HBr in a 2:1 molar ratio, then adding an equivalent of ancillaryligand and finally adjusting the pH to the information obtained in the species distribution diagram.These solutions were titrated with NaOH. All the experiments were carried out by mixing thesesolutions with titrated solutions of HNO3 under pseudo first order conditions of excess acid.

Results discussion. ResultsAll the binuclear Cu2L(OH)aXy

z+ complexes were found to decompose readily upon addition of an

excess of acid; the process requiring typically less than 1s for completion. The kinetic ofdecomposition were monitored under pseudo-first order conditions of excess acid and kinetic tracescould be satisfactorily fitted by a single exponential. Only 3 tertiary complexes have the conditionsfor a kinetic study, according to the species distribution diagram obtained. The dependence of k obs onacid concentration for the decomposition of Cu2L(imi)(OH)2+ is a lineal dependence. The kineticvalues of Cu2L(Hmtpo)3+ and Cu 2L(Hmtpo)3+ complexes respect to [H +] is of second order.

Discussion.The kinetic of decomposition of tertiary binuclear Cu2 L(OH)a X y

z+ and Cu2 L’(OH)a X y z+ complexes.

The decomposition of all the binuclear complexes in this work, involves the release of two metalions from the cavity of the macrocycle or cryptand. We previously shown that the decomposition of

the Cu2L(OH)

3+

complex occurs with statistically controlled kinetics, i.e. the rate of release of thefirst ion doubles the rate corresponding to the second ion. However, because of mathematicalsimplification, the kinetic traces for the binuclear complex are simplified to a single exponential2 with apparent rate constant that measures the dissociation of the second metal ion. The observationof a single exponential for all the Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes in this work

suggests that their decomposition kinetics are also statistically controlled, and some alternativeinterpretations can be ruled out2. For the acid-promoted decomposition of tertiary Cu2L(OH)aXy

z+

and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes, two extreme possibilities can be considered depending on which

ligand (L, L’ or X) is released first. As the polyamines are more strongly bound than the X ligands,they are expected to dissociate more slowly. The imidazole is a ligand that can act as a bridge3. TheHmtpO can be a bidentade ligand too. Is evident that the X ligand release first, because to the minor

quelate effect respect to the polyamine.Having ruled out the initial rapid dissociation of X, two possibilities can be considered to explain thedifferent kinetics of decomposition of the Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes. One

possibility is the participation of ancillary ligands in protonation processes prior to dissociation ofthe macrocyclic polyamines. The other is that the kinetic differences are caused by changes induced by the X ligands in the kinetics of dissociation of the Cu=N bonds1. Previous attack by H+ tocoordinated X requires the existence of basic sites on the ancillary ligand. The imi, bipy, phen andHmtpo species have basics groups, specifically nitrogen atoms, but with minor disposition of the

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pair of electrons respect to the amines5. Thus, the effect of the ancillary ligands on the kinetics of thedecomposition of Cu2L(OH)aXy

z+ and Cu2L’(OH)aXyz+ complexes appears to consist of a

modification of the kinetics of dissociation of the Cu-N bonds.

The mechanism of decomposition of the Cu2 L(OH)a X y z+

and Cu2 L’(OH)a X y z+

complexes.The mechanism previously proposed for the decomposition de Cu II-L and CuII-L’ complexes1 andothers tertiary compounds consist in tow principal pathways. The first step consists of the formationof an activated intermediate in which there is partial dissociation of the Cu-N bond without itsreplacement by a solvent molecule. The rate-determining step is attack by protons on the activatedintermediate, which leads to the complete dissociation of the amino group.

CuL (CuL)* k 1 k -1, H+ Cu2+ H6L6+ k H++(CuL)*

The process continues rapidly to achieve complete decomposition of the complex. For simplicity, amononuclear CuL complex is considered in the equations for dissociation of both metal centres.

As the decomposition of metal-polyamine complexes involves the breaking of several M-N bonds,the rate-determining step can be displaced from the breaking of the first bond to the second one,which would lead to a second order dependence on [H+]. Nevertheless, despite the numerous kineticstudies carried out, a second order dependence has only been observed for a limited number ofcomplexes 6,7 ,8 , although there are also some cases in which the rate law includes a mixeddependence on [H+] and [H+]2 6,7,8. The second order dependence is considered to be the result of arapid initial protonation step followed by a slower acid-assisted dissociation process. The initial protonation can occur on a co-ordinated amino group 6,7,8.

The first order dependence on [H+] observed for a Cu2L(imi)(OH)2+ complex established an initial protonation step that leads to an activated intermediate (Cu2L(imi)(OH)2+)* . The follow step is theattack of the proton to the N of one of the Cu-N bonds in the macrocycle L. Is important toemphasize the different size of the Cu-OH bonds respect to the Cu-N (imi) bonds. The minor size fthe Cu-OH-Cu distance in comparison with the Cu-N-C-N-Cu distance make easy the geometricdistortion of the squared-pyramidal co-ordination of the copper ion in this complex. The secondorder is found to the Cu2L(Hmtpo)3+ and Cu2L’(Hmtpo)3+ complexes. In this case the rate-determining step is displaced form the dissociation of the second Cu-N bond. In previous works wefound a displacement of the rate-determining step in the same complex 1. In this kinetic study therate-determining step is displaced from the dissociation of the first Cu-N bond in theCu2L(imi)(OH)2+ complex to the second Cu-N bond in the Cu 2L(Hmtpo)3+ complex, with the samemacrocyclic ligand L.

The mechanism proposed for the acid-promoted decomposition of these complexes is depicted inScheme 1,

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

k 1

k -1

k 2

k -2

k H1

k -H1

k H2H+

H

Cu

+

Cu Cu Cu Cu

+

H

H++

+

H

H

2 3 4 5 Scheme 1

If the intermediates are formed under steady-state conditions, the rate law corresponding to this

mechanism is given by the follow equation:

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[ ]( )[ ] [ ]22121221121

2

2121

++−−−−−

+

+++=

H k k k H k k k k k k k

H k k k k k

H H H H H

H H obs

(3)

When the product k -1k -2k -H1 is very small, the rate law reduces to the follow equation:[ ]

( ) [ ]+

−−

+

++

=

H k k k k k k

H k k k k k

H H H

H H obs

121221

2121 (4)

And saturation behavior is expected. But, the data of the Cu2L(imi)(OH)2+ complex has a lineardependence. If the terms k 2k H1are very small than the rest, then the rate law is:

[ ]+= H k K k H obs 11 (5)

This dependence is equivalent to the eqn. (1), with a= K 1 k H1.

For the second order dependence the equation leads to:

[ ]2

2121+= H k K K K k H H obs (6)

By simplification of eqn (3) when the product k -1k -2k -H1 is much larger than the remaining terms inthe denominator. The value of c is equivalent to K 1 K 2 K H1k H2.

The second order kinetics is observed for the Cu2L(Hmtpo)3+ and Cu2L’(Hmtpo)3+ complexes, may be, due to the stabilization of the N-Cu-N-C-N-Cu-N system. The Hmtpo ligand is a molecule withvarious heteroatoms that give more electronic density to the Cu-N(L or L’) bond respect to theimidazol ligand. This explains could be supported by the stability constant of these complexes Inthat case, the amino groups in the macrocycle or cryptand would have a high tendency to remain co-ordinated and the value of k -1 should increase. So, the product k -1k -2k -H1 becomes in the mostimportant term in the rate law, and causes a change to a second order kinetics.

The differences between Cu2L(Hmtpo)3+ and Cu2L’(Hmtpo)3+ complexes in values can be explain by steric requirements. The L’ ligand is more difficult to access to the cavity between the metalcentres.

Conclusions.The kinetic results in this work demonstrate that some organic molecules can act as an ancillaryligand and can play an important role in the kinetic acid-promoted decomposition of the polyaminecomplex.

Because the nature of the species in solution depends on the concentrations of the metal, the polyamine and the ancillary ligands in the solutions that are mixed with the acid, a detailedknowledge of the nature and stability of the different species is required. Some new species arefound in the equilibrium study.

References.1. Fenton D., Adv. Inorg. Bionorg. Mech., 1983, 2, 187; Becker M., Schindler S. and van Eldik R., Inorg. Chem., 1994, 33, 5370; Mahapatra S., Kaderli S., Llobet A., Neuhold Y., Palanché T., HalfenJ. A., Young V.G., Kaden T. A. Que L., Zuberbüller A. D. (Jr), and Tolman, Inorg. Chem., 1997,36, 6343; Luiz M. T. B., Szpoganicz B., Rizzotto M., Martell A. E., and Basallote M. G., Inorg.Chim. Acta., 1997, 254, 345.

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2. Espenson J. H., Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms, McGraw-Hill, New York, 1981, pp. 70-71; Willkins R. G., Kinetics and Mechanisms of reaction of Transition Metal Complexes, 2 nd edn., VCH, Weinheim, 1991, p. 22.3. Fabbrizzi L., Pallavicini P., Parodi L., Perotti A., and Taglietti A., J. Chem. Soc., Chem.

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CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL EXTRACTO ACUOSO DE ZUELANIA SP B. Martinez Hung, [email protected] , B. Hung Guzmán, [email protected] , E. Hernández Sosa, Y. Audivert Hung

Resumen:

Durante más de dos generaciones la población de las regiones montañosas orientales de Cuba hautilizado de forma popular el macerado de cortezas de Zuelania sp. para tratar enfermedadesurinarias con resultados satisfactorios1, y por la trascendencia de las enfermedades renales y suincremento en la población infantil y adulta, resulta necesaria la evaluación científica para poderlesofrecer ayuda conociendo la composición y las características físico-químicas del extracto. En el presente trabajo se realiza la caracterización físico-química, el estudio de estabilidad y ladeterminación de biomoléculas presentes.Palabras claves: extracto, tamizaje, fitoquímico, guaguasí, medicina alternativa.

Introducción:En nuestro siglo, los grandes avances científicos y tecnológicos han permitido desarrollar sustitutos

artificiales de los naturales, sin embargo, en los últimos veinte años se ha verificado una tendenciade volver a los productos naturales, libres de contaminación, al uso de hierbas medicinales, plantasaromáticas y plantas condimentarias, esto se debe al deterioro del medio ambiente a causa de lascontaminaciones y al hecho de que las biomoléculas son idóneas por su inocuidad en dependenciade las concentraciones, ya que todas las sustancias son potencialmente venenosas, la dosis define esatoxicidad y su grado.Las ventajas del empleo de las plantas son que, junto a sus principios activos, existen en muchoscasos otros constituyentes de acción sinérgica, que potencian su acción y la hacen más completa yduradera que el principio o principios activos aislados2,3. No obstante a ello, debemos tener encuenta que ciertas plantas medicinales no han mostrado las propiedades que les atribuye laexperiencia popular, e incluso algunas han resultado peligrosas. De ahí la necesidad de un estudio

científico de estas plantas para su empleo como medicina alternativa, y la negativa de los médicos alempleo desordenado de los remedios y los métodos de la medicina popular.El descubrimiento de un alto porcentaje de fármacos de origen vegetal es resultado del estudiocientífico de plantas bien conocidas y empleadas en la medicina tradicional. Entre las muchasacciones terapéuticas estudiadas que se les atribuye a las plantas medicinales, la acción diurética esuna de la menos estudiada y muy necesaria para buscar alivio a los enfermos renales por eso elobjetivo del presente trabajo es la evaluación científica del extracto acuoso de la corteza de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.

Métodos experimentales:La planta seleccionada para esta investigación fue la Zuelania guidonia, árbol elevado de hasta 20 a

30 metros de altura, resinoso, de costas secas y pedregosas, se encuentra en la Sierra Maestra, en lazona costera sur, en Baracoa, en la Península de Guanahacabibes, no abunda en Cuba, sin embargoestá presente en toda la región del Caribe, Centroamérica, México, Perú, Costa Rica, Colombia yBrasil.En Cuba se utilizan las hojas, la corteza y la resina para el tratamiento del reumatismo,enfermedades renales y como purgante desde antes de 1895, según se refiere en “Memoria delCuerpo de Sanidad Militar del Ejército Libertador”4.

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TaxonomíaNombre: Zuelania guidonia Autoridad: (Sw.) Britt. & Millsp.Familia/Género: Flacourtiaceae - Zuelania

Sinónimos: Casearia laetioides Warb., Laetia guidonia Sw., Casearia guidonia (Sw.), Lundell non Benth, Casearia icosandra (Sw.), Planch. & Triana ex Hemsl., Casearia latioides (A.Rich.) Northr,Guidonia icosandra (Sw.), Kuntze Guidonia latioides (A.Rich.) M.Gómez Laetia crenata A.Rich, Laetia guidonia Sw., Laetia longifolia A.Rich. Samyda icosandra Sw. Thiodia longifolia A.Rich.Samyda icosandra Sw. Thiodia laetioides ( A.Rich.),Zuelania crenata (A.Rich) Griseb, Zuelaniaicosandra (Sw.) Clos Zuelania laetioides A.Rich.Zuelania longifolia A.Rich.Zuelania reoussoviae PittierNombres communes: trementino, anona de llano, campanillo, manzanillo, manzano, nogalillo,volantín (Mexico); cachimán marrón; cagajón, palacio, caranon (Panama); cojón de bayo, hueso de pava, pellejo de vieja, resina, sangre de playa, plomo (Honduras); guaguasí, güagüasí (Cuba); palode plomo (Nicaragua); quapac (Guatemala); tamay (Belice, Mexico)Caracterización físico-química del extracto acuoso de la corteza de Zuelania guidonia (Sw.)Britt. & Millsp.: En el estudio físico-químico fueron escogidas para su determinación las variablesfísicas por ser estas las que más afectan la absorción de los compuestos a nivel de las membranascelulares5, dentro de las variables estudiadas están: pH, sólidos, viscosidad, densidad y propiedadesorganolépticas.

Tabla 1 Métodos aplicados para la determinación de los parámetros físicos.

No. Parámetro físico Método*

1 Viscosidad relativa Viscosimétrico

2 Densidad Pignometría

3 Sólidos Gravimétrico

4 Propiedades organolépticas Sensorial

5 pH Potenciométrico

*Todos los métodos se aplicaron según la NC:19-01-316.

Los parámetros físicos fueron determinados para un solo tipo de extracto, el extracto acuoso sinmodificación alguna:1. La viscosidad relativa es la medida de la resistencia interna que ofrece un líquido a su propio

movimiento, se determinó mediante la razón entre el tiempo de caída del extracto de Guaguasí yel tiempo de caída del agua dentro del viscosímetro de Ostwald, medido con un cronómetro7.

2. La densidad fue hallada por pignometría utilizando un pignómetro de 25 ml y por diferencias de pesadas entre el extracto y el agua, a la temperatura de 29º C7.

3. Los sólidos totales se determinaron por método gravimétrico, basado en la evaporación de lamuestra a analizar, de manera que el residuo se obtenga seco8. Se aplicó análisis estadístico a lasmuestras pesadas, se determinó media, desviación estándar y el Gráfico de caja y bigotes,utilizando el programa Statgraphis Plus for Windows. Versión 5.19.

4. Las propiedades organolépticas se realizaron directamente por el investigador, usando todos lossentidos y reportando todos los resultados para el olor de acuerdo a su identidad y su tipo, para elcolor por indicación visual y señalando el tono10.

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5. La determinación del pH se realiza utilizando un pHmetro, este valor está relacionadodirectamente con la concentración de iones H3O

+ en solución 11.De acuerdo a su identidad el olor se puede definir como:• Muy débil: puede definirse solo por un analista experimentado.

• Débil: comparado contra un a muestra de referencia.• Distinguible: perceptible por cualquier consumidor de agua.• Fuerte: desagradable.• Muy fuerte: nauseabundo.

El color por inspección visual se define como:• Incoloro• Coloreado muy débilmente• Coloreado débilmente• Fuertemente coloreadoEl tono puede ser: amarillo, verdoso, carmelita, rojizo, negro, etc.

Para todos los casos se realizaron las mediciones en tres ocasiones diferentes y con diferentesextractos para lograr mayor representatividad, reportando los valores medios que han asumido lasvariables.Tamizaje fitoquímico: El tamizaje fitoquímico es una técnica que se utiliza para detectarmetabolitos secundarios presentes en especies vegetales, desde el punto de vista cualitativo y se basaen la realización de reacciones químicas con diferentes reactivos, donde la aparición de determinadocolor o precipitado coloreado o no, es indicativo de la presencia de un determinado metabolito.Estos ensayos no brindan un criterio absoluto y confirmativo de la presencia de estos compuestos, pues se pueden producir numerosas interferencias en estas reacciones, producto de la presencia en elmedio de otras sustancias (metabolitos secundarios o no), capaces de reaccionar en forma similar, provocando reacciones falsas positivas. Sin embargo esta técnica sí da un criterio de la composición

química que pueda existir en un extracto de una droga vegetal12. Los ensayos se realizaron según se describe en la guía metodológica para la investigación de la plantas medicinales, realizándose tres réplicas para cada ensayo13. La técnica del tamizaje se realizócon el objetivo de determinar la presencia de algunos metabolitos, en dependencia de suscaracterísticas estructurales y solubilidad de cada uno de ellos.Entre los ensayos a realizar podemos citar: cumarinas, saponinas, aceites esenciales,leucoantocianidinas y principios amargos y/o astringentes.Preparación del producto: Se lavó la corteza con abundante agua potable corriente y se fragmentómanualmente con instrumentos cortantes hasta obtener astillas de 3 cm de largo por ½ cm de ancho(para aumentar la superficie de contacto). De los fragmentos obtenidos se pesaron aproximadamente5 gramos y se sometieron a un proceso de ebullición durante 40 minutos partiendo de un volumen

inicial de 1500 mL hasta llegar a un volumen final de 750 mL, se dejó enfriar a temperaturaambiente debidamente tapado, y se filtró por gasa para eliminar los residuos; también se preparó elextracto con 15 de gramos de corteza, o sea, tres veces la concentración del extracto original.

Resultados y discusiónEstudio físico químico: Al extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp. se lerealizó el estudio de algunas de las variables físicas que pueden influir en el comportamiento delextracto como líquido y en la facilidad con que el organismo lo absorba.

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Tabla 2 Sólidos presentes en el extracto acuoso.Masa (g)

No. Húmeda Seca Cenizas1 31.5959 0.0113 0.0058

2 30.9400 0.0110 0.00493 32.0001 0.0129 0.00554 30.6870 0.0125 0.00535 30.7774 0.0127 0.0051__m 31.2001 0.01208 0.00532

S 0.571458 0.00086718 0.00034928

Tabla 3 Estudio Organoléptico.Color Olor Sabor

Coloreado débilmente Débil Ligeramente astringentey amargo

Propiedades del agua en función de su temperatura utilizadas para la determinación de lasvariables.*(Sitio Web)• Temperatura: 29 ºC• Densidad: 0.99598 g/cm3 • Viscosidad: 0.8180 centipoises

Tabla 4 Resumen de los parámetros físico-químicos determinados en el extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.

Parámetros Unidades Extracto acuosoDensidad g/cm3 0.9962241Viscosidad relativa ------- 1.0094637 pH ------ 6,7Cenizas % 0.017Sólidos solubles % 0,00Sólidos no solubles % 0,0387Sólidos totales % 0,0387

Al analizar la Tabla 4 podemos observar que la densidad del extracto en su forma original

0.9962241 g/cm3

, es mayor que la del agua a la temperatura de 29°C esto lo corrobora la viscosidadrelativa la cual fue de 1,0094637, indicando que el extracto es ligeramente más viscoso que el aguadestilada.El valor de pH observado en el extracto acuoso evidencia que posee un carácter relativamente ácido,generalmente todos los fármacos son ácidos o bases débiles14. El pH del medio determina la proporción de compuestos que están ionizados o no ionizados. Un compuesto disociado tiene cargas.Las cargas evitan que pase las membranas. Casi no se absorben. Se tienen que encontrar nodisociados o en forma molecular. Un ácido en un medio ácido se encuentra mayoritariamente enforma no disociada. Una base en un medio básico, también se encuentra en forma no disociada.

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El pH del extracto, de carácter ligeramente ácido, en igual medio como es el del estómago, indicaque los compuestos presentes en dicho extracto se van a encontrar predominantemente en la formano disociada, que favorece los procesos de transporte pasivo y posee mayor liposolubilidad.Sin embargo, es en el intestino delgado donde se produce la absorción mayoritaria del extracto

ingerido. Si bien los trabajos clásicos de BrodieC

14

demuestran que la forma no ionizada de unfármaco se absorbe con mayor velocidad que la forma ionizada en una membrana biológica en particular, la tasa de absorción en el intestino delgado es mayor que en el estómago, aunque elfármaco esté predominantemente ionizado en el intestino y no ionizado en el estómago, como es elcaso del extracto acuoso del Güagüasí. Esta aparente contradicción se explica considerando lafisiología del tracto gastrointestinal; el estómago está revestido por una membrana mucosa gruesa yde alta resistencia eléctrica dado que la función del estómago es digestiva, en cambio el intestinotiene una membrana mucosa muy delgada y de baja resistencia eléctrica, adecuada a la función deabsorción de nutrientes. Esta diferencia en la resistencia eléctrica de las membranas es lo quefavorece que aún estando el extracto parcialmente ionizado al llegar al intestino, sea finalmenteabsorbido en su totalidad, de acuerdo a su composición y las necesidades del organismo.La determinación del porciento de sólidos en el extracto, reflejó la ausencia de sólidos solubles,coincidiendo esto con los valores cercanos de densidad del extracto con respecto al agua, lo queindica que los sólidos presentes en el extracto son insolubles.Al aplicarle la estadística descriptiva9 a la determinación de los sólidos se pusieron de manifiesto bajos valores de desviación estándar y en el gráfico de caja y bigotes no se observan valoresoutlayer, mostrando que la dispersión de los datos es pequeña, en términos de la variable, que lasvariaciones en las pesadas de cada grupo se alejan muy poco de la media.Tamizaje Fitoquímico: Al extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp. se le aplicóun tamizaje fitoquímico con el objetivo de determinar las principales familias de compuestos presentes. Todos los fitoquímicos no poseen la misma intensidad de actividad biológica sobre elorganismo, por lo que por medio del tamizaje se determina la presencia de las familias máscomprometidas en la mejoría del metabolismo en humanos (Sitio Web).Las infecciones urinarias en general, los cálculos renales y hasta la insuficiencia renal han sidotratados con el extracto acuoso de la Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp. en la mayoría de loscasos sin tratamiento convencional, reportando para todos los casos entrevistados un disminución delas infecciones y mejoría notable, de modo general los fitoquímicos de las plantas con actividaddiurética, antiséptica y antilitiásica contribuyen a la eliminación de infecciones causadas por bacterias, aumento de la diuresis y un mejor funcionamiento del aparato urinario16.En la tabla 5 se muestran los resultados del tamizaje para tres réplicas del extracto acuoso original y para el extracto triplemente concentrado.

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Tabla 5 Familias de compuestos detectadas en el tamizaje fitoquímico.ExtractoMetabolito

Ensayado Ensayo

N1 N2 N3 C1 C2 C3Cumarinas Legal + + + + + +

Grasas Sudán + + + + + +Aceites esenciales Papel blanco sin reactivo t t t + + +Saponinas Espuma + + + + + +Resinas Resina - - - - - -Mucílagos Mucílagos - - - - - -Azúcares reductores Benedict t t t + + +

Cloruro férrico + + + + + +Fenoles y taninos

Gelatina t t t + + +Aminoácidos libres Ninhidrina + + + + + +

Shinoda + + + + + +Álcalis t t t + + +Flavonoides

Rosemheim t t t + + +Principios amargosy astringentes

Sabor + + + + + +

Poliurónidos Ensayo t t t + + +Carbohidratosy/o glicócidos

Molish t t t + + +

N1, N2, N3 - réplicas del extracto acuoso originalC1, C2, C3 – réplicas del extracto concentradot – trazas

Tabla 6 Resumen de familias de fitoquímicos presentes en el extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.

Familias de compuestos Presencia en el extracto acuoso

Cumarinas +

Grasas +

Aceites esenciales +

Saponinas +

Azúcares reductores +

Fenoles y taninos +

Aminoácidos libres y aminas en general +Flavonoides +

Principios amargos y/o astringentes +

Poliurónidos +

Carbohidratos y/o glicócidos +

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El extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp. muestra tonalidades intensas decolor rojo-vino, rojo-verdoso al ser observado en un recipiente de cristal traslúcido y sobre unasuperficie blanca, lo que puede ser indicativo de elevadas concentraciones de compuestos fenólicosy taninos del tipo pirocatecólicos en el extracto.

Flavonoides: Durante los últimos años se han ensayado distintos compuestos fenólicos, entre losque destacan los flavonoides, como agentes dietéticos potencialmente quimioprotectores, presentanefectos, antioxidantes, son sinérgicos de la vitamina C, combaten alergias; inflamación, agregados plaquetarios, radicales libres, microbios, virus, tumores, hipertensión; estos compuestos pueden seruna de las causas de que la presión arterial en personas hipertensas que han consumido el extractotienda a la normalidad.Recientemente se ha relacionado a los flavonoides con su capacidad para inhibir las metaloproteínasasí como con su capacidad para originar enlaces de hidrógeno que estabilizan las proteínas de lamembrana basal, especialmente el colágeno, haciéndolas menos susceptibles a la degradación proteolítica a la que son sometidas por las proteasas del estroma tumoral.Entre los flavonoides detectados en el extracto acuoso de Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.tenemos cuatro subgrupos: Flavanonol, Isoflavonas, Flavonas y Antocianidinas. El subgrupo de las antocianidinas, presentes dentro de la familia de los flavonoides detectadas en elensayo de Rosemheim12, fortalecen y hacen de puente entre las proteínas del colágeno, creando una barrera protectora y de recuperación, además de ser consideradas como grandes antioxidantes, si lasantocianidinas están en elevadas concentraciones en el extracto, mayor será su efecto reparador deldaño provocado por proteasas.Saponinas: La presencia de saponinas se determinó mediante el ensayo de la espuma12 ,observándose una espuma estable, de 2 mm de altura en el caso del extracto original, sin embargo,en el extracto concentrado, donde se incrementa el color rojo debido al aumento de la concentraciónde taninos, no se observa estabilidad en la espuma19.Las saponinas son metabolitos secundarios, ampliamente distribuidos en las plantas superiores, enlas que se presentan en forma de glucósidos20. La presencia de estas sustancias puede conferirle propiedades surfactantes al extracto acuoso (Sitio web). Debido a la presencia de un grupo apolar yuna cabeza polar en los surfactantes, también se les considera dentro del grupo de las moléculasanfipáticas. A concentraciones bajas, estos agentes tensoactivos se orientan en las interfases y seencuentran libres en la disolución. No obstante, a medida que la concentración aumenta, tiene lugarun proceso de agregación en un estrecho intervalo de concentraciones. Los agregados formados sedenominan micelas y pueden contener unos 50 monómeros o más. La concentración a la que seforman las micelas se llama concentración micelar crítica (CMC). ( L. B. Kier, M. S. Tute.1999) Esta porción apolar resulta de extraordinaria importancia para una mayor absorción de fitoquímicoscomo: cumarinas, grasas y flavonoides.Grasas y aceites esenciales: se detectó la presencia de estos compuestos en el extracto, indicandoque algunas de sus propiedades se explican por la presencia de los mismos.Azúcares reductores: este ensayo dio positivo al aparecer un precipitado de color rojo, lo cualindica la presencia de azúcares reductores, entre los que se pueden encontrar la glucosa, manosa yotros, pero específicamente la manosa, epímero de la glucosa, que se absorbe en el intestino pordifusión simple, según la concentración de sodio en el interior 21, que según se reporta en la literaturaconsultada, abunda en la corteza de los árboles y es un producto de la hidrólisis de polisacáridoscomo los mananos; a su vez esta manosa puede transformarse en manitol por procesos dereducción22 y el manitol es un alcohol hexahídrico usado médicamente para promover la diuresis,este se encuentra abundantemente en la savia de las plantas23.

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ESTUDIO TEÓRICO DEL MECANISMO DE ADICIÓN DE TIOLATOS ALACRILONITRILO COMO ACEPTOR DE MICHAEL

C. Fong * , A. García* , R. Carrasco** , K. Arafet *

*Departamento de Química, Universidad de Oriente.** Centro de Química Farmacéutica.

Palabras claves: adición de Michael, tiolatos, cisteíno proteasas, nivel de teoría.

IntroducciónLa inhibición de una enzima puede ser uno de losmecanismos de acción de ciertos fármacos. Esta acción,generalmente, ocurre mediante una reacción químicadeterminada. En estos casos la actividad biológica delmedicamento será una función de su reactividadquímica frente a un receptor y el estudio de suinteracción será de una gran utilidad para el diseño.Un ejemplo de reacción química1 en el medio biológicoes la interacción entre los grupos sulfidrilos omercaptos presentes en las biomoléculas y los

compuestos con doble enlace carbono-carbonoconjugado con un grupo electroaceptor. Estos sedenominan aceptores de Michael y la reacción encuestión “tipo adición de Michael”. Entre lasmacromoléculas que contienen grupos mercaptos seencuentran las cisteíno proteasas, enzimas proteolíticasinvolucradas en muchos procesos biológicos. Ellasconstituyen blancos terapéuticos de un variado espectrode patologías, entre las cuales se encuentran el cáncer ylas enfermedades parasitarias. La enfermedad paritariamás grave en humanos es la malaria o paludismo. Estaenfermedad, según El Informe sobre el Paludismo en el Mundo 2005 preparado por la OMS y UNICEF 3 , es lacausa de la muerte de más de un millón de personasanualmente y constituye un riesgo para 3200 millonesde personas que viven en 107 países y territorios. Elestudio teórico del mecanismo entre los blancosterapéuticos y los posibles inhibidores de estasmoléculas permitirá predecir la reactividad y servirácomo base para la mejor comprensión de la posibleactividad biológica de estos inhibidores que sonestudiados como medicamentos potenciales. Nuestro objetivo es determinar los diferentes puntoscríticos de la Superficie de Energía Potencial(SEP) delas reacciones de adición del tiolatoacetato y el aniónde la cisteína(2-amino-3-tiolatopropanato) alacrilonitrilo a los niveles de teoría ab initio Hartree

Fock y DFT tomando como punto de partida loscálculos a nivel semiempírico PM3, y evaluar lanaturaleza de las interacciones. Para ello es necesario primero determinar el nivel de teoría en el que serealizará el estudio de la Superficie de EnergíaPotencial considerando el efecto del método y de las bases de funciones.

MetodologíaSe estudian dos de las siete reacciones estudiadas anivel semiempírico PM3 por Kunakbaeva y col.1, la

número 3 y 7. para la 3 se utiliza como nucleófilo altiolatoacetato, para la 7 al anión de la cisteína y paraambos el elctrófilo es el acrilonitrilo.Para la selección del nivel teórico se estudió la SEP dela reacción 3, se optimizaron los puntos críticos yacalculados en PM3 a los siguientes niveles de teoría:HF/6-31G, HF/6-31G*,HF/6-31G**, HF/6-31++G**,B3LYP/6-31G, B3LYP/6-31G*, B3LYP/6-31G**,B3LYP/6-31+G**, B3LYP/6-31++G**. Como no setienen datos geométricos experimentales que sirvan de patrón, la comparación se realizó con el cálculo al nivel

MP2/6-31G**. Para los cálculos se utilizó el paquete de programas Gaussian 98 revisión A.7.1 para Linux.

Discusión de resultados.Los niveles de teoría que se aconsejan para el estudiode la SEP de este tipo de reacciones son B3LYP/6-31G(d,p) y B3LYP/6-31+G(d,p). Sin embargo sedecide elegir B3LYP/6-31G(d,p) por el hecho de que eltiempo de cálculo computacional es mucho menor.Las SEP de las reacciones calculadas al nivelB3LYP/6-31G(d,p) se muestran en el siguientediagrama donde solo se presentan los puntos críticosmás importantes, los que participan en el paso limitantede la reacción.

Estos puntos críticos son:• Mínimo local llamado complejo pre-reactivo(CP) formado por la creación de una asociaciónmolecular dada por dos enlaces de hidrógenointermoleculares.

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• Estado de transición (TS). Energía deactivación, 1.36 y 4.1 Kcal/mol , para la reacción 3 y 7respectivamente.• Mínimo local cargado negativamente (IT).

Conclusiones1- El nivel teórico seleccionado para estudiar lasreacciones entre tiolatos y el acronitrilo, como aceptorde Michael, es el B3LYP/6-31G(dp), en tanto esnecesario incluir la correlación del movimiento deelectrones y bases más flexibles que tengan al menos polarización.2- Las SPE del paso limitante de las reacciones entretiolatos y el acronitrilo se caracterizan de formaanáloga al nivel PM3, por la formación de dos mínimoslocales: complejo pre-reactivo e intermediariotetraédrico y un estado de transición entre ellos.3- El análisis de las geometrías y orbitales naturales deenlace de los puntos característicos demuestran lanaturaleza electrostática de las interacciones.

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CONSIDERACIONES TEORICAS ACERCA DEL COMPORTAMIENTO DEL ELECTRO-CATALIZADOR CARBURO DE TUNGSTENO EN UN ELECTROLITO COMPLEJO

Claribel Guerra Guethón Dpto. Fisica y Química Univ. Holguín, Cuba. e-mail: [email protected] Palabras clave: Carburo de tungsteno, ácido nítrico, oxidación, electrocatalizador

Introducción.El carburo de tungsteno (WC) es conocido comoelectrocatalizador para la oxidación anódica deldihidrógeno. Inicialmente se desarrolló para las celdas decombustión y posteriormente se ha aplicado a procesoselectrolíticos de obtención de metales y aleaciones y pudiera aplicarse al tratamiento de residuales por víaelectroquímica.En el presente trabajo se analiza desde el punto de vistateórico la estabilidad química y electroquímica delelectrocatalizador carburo de tungsteno en un electrolitocomplejo de composición similar al de las aguasresiduales de un baño de decapado.

Métodos.Se utiliza para el análisis como dato termodinámico los potenciales normales del electrodo para cada uno de loscomponentes del electrolito cuya composición se describeen la Tabla 1, las constantes de estabilidad de loscomplejos, los mecanismos de reacción y las referencias bibliográficas encontradas, considerando que el carburode tungsteno cataliza la oxidación del dihidrógeno en unánodo de difusión de gas.

Tabla 1: Composición del electrolito.Componente C (mol/L)Fe2+ y Fe 3+ 0,500

Cr 3+ 0,077

Ni2+ 0,068

H2SO4 0,210

Fosfato detributilo

0,0009

HNO3 0,300

HF 1,000

Discusión de resultados.El electrolito empleado semeja la composición residualde un baño de decapado para aceros especiales que sonlos que contienen ácido nítrico y fluorhídrico. El ácido

nítrico actúa como agente oxidante y el fluorhídricocomo formador de complejos.De los datos de los potenciales normales del electrodo (E)(Tabla 2) para cada uno de los componentes delelectrolito se puede considerar que:-termodinámicamente es posible depositar en el cátodolos metales presentes en el electrolito cuyo potencial esmás negativo que el del electrodo de hidrógeno: Ni segúnla ecuación 9, Fe según la ecuación 11 y cromo según laecuación 12;

-no debe ocurrir la oxidación del Cr 2+

según la ecuación 2

y la del Fe2+

por la ecuación 7 debido al bajo potencialdel electrodo de difusión de hidrógeno electrocatalizadocon WC;-la presencia de Fe

3+ y nitrato (ecuaciones 7 y 4)

pudieran influir negativamente debido a su carácteroxidante, lo mismo ocurre con los productos de lareducción del nitrato: NO, NO2 y NO2

-.

Tabla 2: Potenciales normales del electrodo [1].Forma oxidada → Forma reducida E (V)

F2 + 2H + + 2e 2HF (1 ) 3,06

Cr 2O7-

+ 14 H+ + 6e 2Cr

3+ (2) 1,36

NO2 + 8H+ + 7e NH 4

+ + 2H 2O (3) 0,89

NO3- + 10H

+ + 8e NH 4

+ + 3H 2O (4) 0,88

NO2- + 8H + + 6e NH 4

+ + 2H 2O (5) 0,86

NO + 6H+ + 5e NH 4

+ + H 2O (6) 0,84

Fe3+ + e Fe 2+ (7) 0,77

2H+ + e H 2 (8) 0,00

Ni2+

+ 2e Ni (9) -0,23

Cr 3+

+ e Cr 2+

(10) -0,40

Fe2+ + e Fe (11) -0,44

Cr

2+

+ e Cr (12)-0,56

Se puede prescindir del análisis del H2SO4 porque seconoce que no afecta al electrodo de hidrógeno catalizadocon WCEn la literatura se encuentran referencias sobre lainfluencia negativa del hierro(III), el ácido fluorhídrico yel nítrico. No hay referencias sobre el fosfato de tributilo.De estos el ácido nítrico [2] es el de mayor influencianegativa.

ConclusionesDe los datos termodinámicos y las referencias bibliográficas se concluye que es posible la deposición

catódica de Fe, Ni y Cr y que el ácido nítrico es elcomponente que pudiera oxidar al tungsteno en el WC.

Bibliografía.1. E. Jaeger, K. Schoene, G. Werner (1989) “Elektrolyt-

gleichgewichte und Elektrochemie” Leipzig2. C. Guerra G. (2002) “Resistencia a la corrosión del

catalizador Carburo de Tungsteno en Acido Nítrico”Revista Cubana de Química. Vol. XIV, No.1 p.71-77

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ESTUDIO TEÓRICO Y EXPERIMENTAL DE LA DEGRADACIÓN POR VÍAFOTOCATALÍTICA DEL CLOROBENCENO

Claudia Sánchez1 , Gloria Restrepo2 , Luís Ríos2 , Juan Miguel Marín2 , Biviana Llano2 , Victoria Paniagua1 , WandaGómez1

1 Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid - Facultad de Ciencias Básicas – Grupo de Investigación en Química

Básica y Aplicada, A.A 4932, Medellín-Colombia2 Universidad de Antioquia, Facultad de Ingenierías - Grupo de Investigación en Procesos Fisicoquímicos Aplicados A.A 1226, Medellín, Colombia

Palabras Claves: Fotocatálisis, Clorobenceno, VOCs, Modelación Teórica

IntroducciónLa contaminación del aire es uno de los problemasambientales más graves ocasionados no sólo por lasemisiones de gases de los automotores sino también porla emisión de enormes cantidades de productosresiduales potencialmente nocivos emanados principalmente de industrias e incineradores. Loscompuestos orgánicos volátiles son considerados como

uno de los contaminantes antropogénicos másimportantes generados en las áreas urbanas eindustriales [1-4]. Este proyecto de investigacióninvolucra la comprensión de los diversos factores queactúan simultáneamente afectando la conversión que puede ser lograda por una determinada clase dereacción de fotodegradación, y con estos conocimientosse aplica la tecnología fotocatalítica en la destrucciónde contaminantes tipo VOCs, para lo cual se determinala ruta de degradación teórica y experimental víafotocatálisis con TiO2 del clorobenceno, usado comocompuesto modelo. Con el avance en los sistemas decomputación y en la ingeniería de simulación se ha potenciado el uso de modelos matemáticos queinterpretan los sistemas físicos y permiten analizarmayor cantidad de variables y posibles interaccionesentre ellos [5].

MetodologíaLos experimentos de fotodegradación del clorobencenose realizaron depositando 0.025 mg de TiO2 sobre unfiltro de fibra de vidrio el cual se ubicó en el reactor detal manera que el fotocatalizador cubriera toda lasuperficie expuesta. Se detectó la concentración inicialdel clorobenceno y se encendió la lámpara; posteriormente se tomaron muestras a diferentesintervalos de tiempo hasta que la concentración final

fue estable. El seguimiento de la reacción se realizó porcromatografía de gases con detector TCD y FTIR. Elestudio teórico se realiza utilizando la Teoría de losFuncionales de la Densidad, DFT, la cual vieneincorporada en el paquete computacional Gaussian03[6]. Las optimizaciones de las geometrías para todaslas especies incluidas en este estudio, se realizanutilizando el conjunto de bases 6-31(d) y los tres parámetros híbridos de intercambio no local de Becke yel funcional de correlación [7] denotado, (B3LYP) [8].Las frecuencias vibracionales armónicas se evalúan al

mismo nivel de teoría para confirmar que lasestructuras optimizadas corresponden a un mínimo dela superficie de energía potencial y para evaluar lascorrespondientes energías del punto cero, ZPE. Lascaracterísticas enlazantes se investigan utilizando latécnica de partición de población, el análisis de orbitalde enlace natural, el análisis NBO (Natural BondOrder) de Reed y Weinhold [9,10] con el fin de estudiar

los efectos de correlación electrónica. Así mismo sedeterminan las energías del HOMO y del LUMO.

Discusión de ResultadosSe realizaron estudios cinéticos en los cuales semidieron condiciones del sistema tales como:temperatura, caudal, presiones manométricas intensidadde radiación UV, superficie catalítica y laconcentración de clorobenceno; también se identificanalgunos de los productos intermedios y finales de lareacción desarrollada en laboratorio por medio deanálisis cromatográficos y FTIR a partir de loscompuestos teóricos que determina el modelodesarrollado. Estos factores se utilizan en el desarrollode los modelos matemáticos que permiten obtener laruta de degradación teórica del compuesto modelo y permitan formular las correlaciones necesarias con elcomportamiento real. Para ello se usan programasGaussian03, SpartanPro, Hyperchem entre otros, que permitan establecer un modelo a partir de las energíasde adsorción, reacción, transporte, estados de transicióny de estabilidad termodinámica.

ConclusionesEl sistema fotorreaccionante fue eficiente en ladegradación del clorobenceno y los productos

intermedios caracterizados por las técnicas decromatrografía de gases y FTIR, han sido modeladosempleado los métodos teóricos descritos en lametodología. Este estudio profundizó en los métodos para la modelación de la ruta de degradación delclorobenceno por la tecnología fotocatalítica y ademáscontribuye a la simulación de sistemas fotorreactivos enfase gas usando materiales semiconductores.

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Bibliografía[1] Miguel Blesa, Eliminación de Contaminantes por

Fotocatálisis Heterogenea, Red CYTED, 2001,Buenos Aires Argentina, 361p.

[2] Huang C. P., Dong Ch. and Tang A., Waste

Management, 13, 1993, 361-377.[3] Herrmann J. M. Et al., Catálisis Today, 54, 1999,353-367.

[4] Burrows H. D., Canle M., Santaballa J. A, andSteeken S., Journal of Photochemistry andPhotobiology B: Biology, 67, 2002, 71 – 108.

[5] Cramer, Ch. Essentials of ComputationalChemistry. Theories and Models. University ofMinnesota, USA. John Wilwy & Sons, Ltd. 2002

[6] Becke, A. D. J. Chem. Phys., 98, 1993, 5648-5652.

[7] Lee, C., Yang, W., Parr, R. G. Phys. Rev. B., 37,1988, 785-789.

[8] NBO 4.M E.D Glendening, J. K. Badenhoop, A. E.Reed, J. E. Carpenter, and F. Weinhold.Theoretical Chemistry Institute, University ofWisconsin, Madison, W.I, 1999.

[9] A E. Reed and F. Weinhold, J. Chem. Phys., 78,1983, 1736 and 4066.

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MODELACIÓN DE ESPECTROS DE IMPEDANCIA EN SUPERFICIES DE TITANIOANODIZADO. ERROR DE AJUSTE

E. Peláez Abellána , L. Rocha Sousab , V. Hizau dos Santos Utunic; A. C. Guastaldib

a Centro de Biomateriales, Facultad de Química, Universidad de la Habana; C. de la Habana, CP 10600, Cuba. [email protected]

b Grupo de Biomateriais; Departamento de Físico-Química; Instituto de Química de Araraquara-UNESP; C.P. 355; Araraquara-SP; Brasil. [email protected] ,

c Laboratório de Análises Cristalográficas e Cristalinas; Departamento de Físico-Química; Instituto de Química de Araraquara-UNESP; C.P. 355; Araraquara-SP; Brasil.

Palabras Clave. Impedancia, Modelación, Error de ajuste, Titanio, Anodizado.

Introducción.La Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS)es una técnica muy útil para la caracterización de películas pasivas. Hay 2 métodos para interpretar losespectros de EIS. Uno es un modelo lineal detransmisión finita, pero el más frecuentementeutilizado1, parte de un circuito eléctrico equivalente

obtenido de un modelo físico que considera las propiedades electroquímicas del material. LaImpedancia ha sido ampliamente utilizada para estudiar películas pasivas en Ti, aunque es muy limitado elnumero de trabajos en el campo biomédico.En este trabajo se obtienen y modelan espectros de EISdel Ti anodizado y se comparan criterios paradeterminar el “mejor ajuste” entre varios posiblescircuitos equivalentes.

Materiales y MétodosMuestras de Ti anodizadas en 1 M de H3PO4 secaracterizaron por Microscopia Electrónica (SEM) enun equipo JEOL-JSM y por Rayos X (XRD) en unequipo Rigaku Rint 2000. Las mediciones deImpedancia se realizaron con un Analizador deFrecuencia Solartron FRA 1255 y una Interfase IE1287 Solartron, utilizando 10 mV de amplitud, entre100kHz y 50 mHz en una solución fisiológica simple(fundamentalmente de NaCl). La modelación de losespectros se realizó con el software comercial Zviewv2.80 año 2002 y el procesamiento de datos con Originv7.5.

Resultados y Discusión.Sólo a partir de 30 V, las películas de oxido de Ti presentan ataques visibles en los perfiles agudos de los

surcos de la lija. El análisis de EDX indica que lasuperficie esta formada por TiO2.En los espectros de EIS se observó que la capacidaddecrece a bajas frecuencias y al mismo tiempo seobservan valores altos del modulo de Impedancia. Estecomportamiento indica que el oxido superficial

formado durante el anodizado presenta buenas propiedades dieléctricas y protectoras. Los espectros deimpedancia se modelaron utilizando diferentes circuitosequivalentes (Fig. 1), lo que permitió determinar laresistencia de polarización de la película, observándoseque aumenta con el valor del potencial anódico. Sedeterminó el “mejor ajuste” analizando los valores de

“chi cuadrado” y del “error relativo” de las diferentesmagnitudes que caracterizan la Impedancia. Paraalgunos espectros, se observó cierta incertidumbre parala selección del “mejor ajuste”, aunque elcomportamiento general indica utilizar el “errorrelativo”.

I II

III IIIaFig. 1 Modelos de Circuitos Equivalentes

Conclusiones Los resultados confirman que las películas de oxido presentan una capa compacta y protectora de TiO2.Según el comportamiento general se debe adoptar comocriterio de “mejor ajuste” el “error relativo” de lamagnitud ajustada.

Agradecimientos:Los autores agradecen a las instituciones brasilerasCAPES y FAPESP su ayuda financiera.

Bibliografia1.G.W. Walter, Corrosion Science 32:1041(1991).

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ESTUDIO POR IMPEDANCIA DE SUPERFICIES ANODIZADAS EN IMPLANTES DETITANIO

E. Peláez Abellána , L. Rocha Sousab , V. Hizau dos Santos Utunic; A. C. Guastaldib

a Centro de Biomateriales, Facultad de Química, Universidad de la Habana; C. de la Habana, CP 10600, Cuba. [email protected]

b Grupo de Biomateriais; Departamento de Físico-Química; Instituto de Química de Araraquara-UNESP; C.P. 355; Araraquara-SP; Brasil. [email protected] ,

c Laboratório de Análises Cristalográficas e Cristalinas; Departamento de Físico-Química; Instituto de Química de Araraquara-UNESP; C.P. 355; Araraquara-SP; Brasil.

Palabras Claves: implantes, titanio, anodizado, impedancia.

Introducción El Titanio es uno de los materiales metálicos que presenta buenas propiedades mecánicas con unaresistencia a la corrosión adecuada (bioinerte). Sinembargo, no posee la habilidad de promover uncrecimiento del hueso (bioactividad) que permita unanclaje mecánico adecuado entre este y la prótesis. En

las ultimas décadas se han realizados diversasmodificaciones en la superficie del Ti con vistas aaumentar su bioactividad y de esta forma promover elcrecimiento del nuevo tejido óseo1.En esta trabajo se estudió por Impedancia laanodización del Ti en solución de H3PO4, con vistas amejoras las condiciones que permitan aumentar la bioactividad del biomaterial.

Materiales y MétodosEl Ti fue sometido a un anodizado en H3PO4 hasta potenciales de 60 V y tiempos de hasta 15 min. Lasmuestras se caracterizaron por Microscopia Electrónica(SEM) en un equipo JEOL-JSM y por Rayos X (XRD)en un equipo Rigaku Rint 2000. Las mediciones deImpedancia se realizaron con un Analizador deFrecuencia Solartron FRA 1255 y una Interfase IE1287 Solartron, utilizando una amplitud de 10 mV,entre 100kHz y 50 mHz en una solución fisiológicasimple (fundamentalmente de NaCl).

Resultados y DiscusiónPor las fotografías de SEM a diferentes potenciales (E)se observó que a E>20 V la superficie solo sufre unataque débil. A partir de 30 V el ataque es mas intensoy se empiezan a formar unos granos sobre la superficie(Fig.1). Estos granos dependen del valor de E, el

tiempo de anodizado y la rugosidad de la superficie.Por análisis de Rayos X se pudo conocer que el oxidoformado era preferentemente TiO2 y que los granosestaban formados por TiPO4.

Fig. 1. Fotografía de SEM de una superficie lijada(1000 mesh) y oxidada a 30 V durante 15 min.

Se interpretaron los espectros de Impedancia utilizandocircuitos equivalentes simples que presentan una o dosconstantes de tiempo. Los resultados indican que entodos los casos se obtuvo un oxido compacto concarácter de barrera y por lo tanto muy protector por presentar un valor alto de Rp. La película de oxido puede estar formada por una sola capa compacta o poruna interna compacta y otra externa porosa. El valor deα indicó que la superficie es muy heterogénea , o sea,

es altamente rugosa.

Conclusiones Los resultados demostraron que la oxidación anódicaen solución de H3PO4 es una vía efectiva para lograr lahabilidad para inducir la formación de apatitas en lasuperficie del titanio metálico.

Agradecimientos Los autores agradecen a las instituciones brasilerasCAPES y FAPESP su ayuda financiera.

Bibliografia1.

B.Yang, M. Uchida, H-M. Kim, et. al “Preparation of bioactive titanium metal via anodic oxidationtreatment” Biomaterials, 25:1003(2004).

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PASTAS DE HIDROXIAPATITA COMO SUSTITUTOS ÓSEOS EN SITIOS DE BAJACARGA MECÁNICA

Gastón Fuentes ‡ , Marjorie González ‡ , Eduardo Peón ‡ , José A. Delgado ‡ , María L. Rojas†

‡ Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana, Caja Postal 6130, CP 10600, La Habana, Cuba† Dpto. Química Inorgánica, Fac. Ciencias, UNED, Ave. Senda del Rey # 9, 28040, Madrid, España

Palabras clave: hidroxiapatita, alginato, tiempo de fraguado, propiedades mecánicas, liberación de fármacos

IntroducciónDesde los años 80 se ha estado trabajando en lasustitución de tejido óseo por hidroxiapatita enlevantamientos alveolares1 y recubrimientos dedefectos periodontales2. Materiales compuestos conhidroxiapatita también han sido empleados en lareparación de tejidos óseos aprovechando las propiedades de los polímeros, ya asea la moldeabilidada partir de la formación de geles o las propiedadesmecánicas a partir de las complejas redes poliméricasde que dotan al material cuando polimerizan3.

Teniendo en cuenta lo antes expuesto, se determinócomo propósito de este trabajo el mejoramiento de las propiedades de sistemas parecidos a los cementos óseosde fosfatos de calcio convencionales reportados en laliteratura mediante la eliminación de cualquier tipo detoxicidad por generación de calor o residualesmonoméricos o de reacción. Mejorar la moldeabilidady la manipulación de la pasta reaccionante a la hora de preparar los cementos mediante la incorporación deaditivos modificadores, en nuestro caso, el alginato desodio y la capacidad para liberar dosificadamente unantibiótico en el sitio quirúrgico.

Materiales y métodosLos cementos fueron preparados mezclando la partesólida (que contiene HAP, alginato de sodio y generadorde calcio (yeso o CaO)) con la parte líquida (solución deK 3PO4 con agua destilada de diferentes concentraciones).Fue evaluado el tiempo de moldeabilidad y deendurecimiento de los cementos preparados. Tambiénse analizó la densidad y porosidad de los mismos, suresistencia a la compresión diametral y elcomportamiento frente a la variación de pH. Sedeterminó su capacidad de liberación de fármacos porel método espectrofotométrico empleando solución de buffer fosfato a pH = 7.40. Todos estos experimentossiguieron la metodología de un diseño experimental 24-1

= 23

= 8 experimentos con dos experimentos centro que juegan con el intercambio de generadores de ionescalcio.

Resultados y discusión No se observa una tendencia clara en cuanto a losvalores de porosidad, mas bien una homogeneidad entodos ellos en el rango de 70-80 %. Los valoresobtenidos se pueden considerar buenos comparandocon lo reportado para materiales de fosfatos de calciode composición similares como cementos de

hidroxiapatita formados a partir de sales de fosfatos decalcio, cuyas densidades oscilan entre 1.8 y 2.0 g/cm3 lo que da unas porosidades de alrededor de 37-43 %.Otros equipos reportan porosidades de 30-50 % paracementos de igual composición. Para grupos diferentesde materiales similares se reportan porosidades entre26-44 % y 55-80 %4.La influencia del tipo de generador de calcio en el pHes alta, pues usando CaSO4 se obtienen valores entre6.5 y 8.5 que es el pH fisiológico, mientras que usandoCaO como generador se obtienen elevados valores de

pH, generando su hidrólisis una gran cantidad de ionesOH-. Cuando comparamos el pH en agua y en buffervemos que el pH en buffer es menor que en aguadebido que el buffer contiene muchos iones disueltosque unidos al producto de las reacciones de fraguadointeractúan provocando una disminución del pH entodas las muestra ya sea con CaO y CaSO4. En general,los valores obtenidos con CaSO4, oscilan entre 6.4-6.7en agua y 5.9-6.3 para buffer, ambos rangos acorde conlo reportado en literatura, 5.7-6.8 en agua destilada ydesionizada, 6.5-7.0 en solución de Ringer (NaCl al 0.9%)4

Los tiempos de fraguado obtenidos están acordes con loreportado en literatura. La reacción de fraguado del

material ocurre mediante una reacción competitivaentre el retardador (K 3PO4) y alginato de sodio, polímero natural, con el generador de calcio empleado.La reacción principal se retiene, transformación delalginato de monovalente en divalente (de Na+ a Ca 2+),hasta total consumo de K 3PO4. La relación líquido- polvo resulta también una propiedad interesante queafecta de manera directa el fraguado. Los materialescon mayor R L/P tienen un tiempo de fraguado mayor.Estas dos variables resultaron las más interesantesdesde el punto de vista del tiempo de fraguado puescomo se ve la relación Ca/Alg, al menos en el rangoempleado en este trabajo no resultó tan influyente.

A medida que aumenta la concentración del retardador(K 3PO4), aumenta la resistencia a la compresión delmaterial. Al añadir más K 3PO4 más competencia tienela reacción de fraguado del cemento estudiado, más se puede homogenizar la pasta y más compacta quedaterminada la pastilla, mejorando las propiedadesmecánicas. De esta manera se reafirma el criteriodiscutido anteriormente en este mismo acápite. Losvalores obtenidos entre 0.5 y 2.4 MPa están acordescon materiales similares reportados si tenemos encuenta que la DTS es entre 2.5 y 3 veces menor que la

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compresión normal. Otros resultados interesantes queemplean al igual que en estas formulaciones alginato desodio, reportan rangos de DTS entre 0.07-22.54 MPa5.Los valores obtenidos en el estudio están entre losrangos de 0.1-0.4 GPa, algo superiores con respecto a

lo reportado en la literatura relacionada con el tema.Barrelet et al., reportan módulos de elasticidad desolamente 260 kPa para porosidades de 50 %,cantidades que cambian bruscamente cuando la porosidad disminuye a un 30 % donde el módulo deelasticidad llega a tener el valor de 2.9 GPa,demostrativo de una gran rigidez4.El rango de fármaco liberado (30-40 %) de ceftriaxonafue alcanzado por nuestros materiales en tan solo seisdías. Esto permite pensar que pueden ser utilizadosademás como sistemas de liberación controlada ademásde como restauradores óseos.

Referencias1. Scheer P and Boyne PJ; J. Am Dent Assoc 1987,

114: 594-5972. Oglivie A, Frank RM, Benque EP, Gineste M,

Heughebaert M and Hemmerle J; J. Periodont Res 1987, 22: 270-283

3. Ishikawa K, Miyamoto Y, Kon M, Nagayama M andAsaoka K, Biomaterials 1995, 16:527-532

4. Barralet JE, Gaunt T, Wright AJ, Gibson IR,Knowles JC, J. Biomed Mater Res (Appl Biomater)2002, 63: 1-9

5. Ito M, Biomaterials 1991, 12: 41-45

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EMPLEO DE UN AGENTE POROGÉNICO DE NATURALEZA PROTEÍCA EN LAFORMACIÓN DE MACROPOROS EN CEMENTOS DE FOSFATO DE CALCIO

J.A. Delgado1,2 , I. Harr 1 , A. Almirall 1,2 , S. del Valle1 , J.A. Planell 1 , M.P. Ginebra1

1CREB, Biomaterials Division, Dept. of Materials Science and Metallurgical Engineering, Technical University ofCatalonia (UPC), Av. Diagonal 647, E-08028, Barcelona, Spain

2Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana, AP 6130, C. Habana 10600, Cuba Palabras clave: Cementos de fosfato de calcio, Hidroxiapatita deficiente en calcio, Macroporosidad, Espuma

IntroducciónLos cementos de fosfatos de calcio (CPC) presentanentre otras propiedades, la de fraguar in situ formandoun producto muy similar a la fase mineral del tejidoóseo. Por esto, se han convertido en materiales muyinteresantes para ser empleados como sustitutos delhueso. Además son parcialmente biodegradables y precisamente una de las tendencias actuales esaumentar su velocidad de reabsorción mediante lainducción de macroporos en el material para favorecer

la colonización celular del mismo y su transformaciónen nuevo hueso.En este trabajo se presentan los resultados obtenidos enla fabricación de CPC macroporosos preparados a partirde un polvo de α-fosfato tricálcico (α-TCP) y elempleo de una espuma de albumen (componente proteico fundamental de la clara de huevo) comoagente porogénico. Los materiales obtenidos fueroncaracterizados desde el punto de vista mineralógico,microestructural y mecánico, comprobándose laconservación de la estructura macroporosa posterior al proceso de extrusión a través de una jeringa y despuésde una semana en solución de Ringer.

Materiales y métodosEl polvo de α-TCP fue preparado en el laboratorio. Seestudiaron dos tamaños de polvos cuyos diámetros de partícula promedios obtenidos por difracción láserfueron 5.56 µm (polvo grueso) y 2.21 µm (polvo fino),respectivamente. Para formar la parte sólida delcemento el polvo de α-TCP se mezcló con un 2% (en peso) de hidroxiapatita precipitada (PHA, Merck).Como fase líquida se empleó una solución de 2.5% (en peso) de Na2HPO4 en una relación líquido/polvo (L/P)de 0.35 ml/g. La espuma de albumen se obtuvo poragitación mecánica a partir de la disolución de clara dehuevo deshidratada (Igreca) en agua. Esta espuma fuemezclada con la pasta del cemento en una proporciónde 10% en peso. El material resultante se vertió en unmolde de teflón y fue colocado en solución Ringer a 37°C durante 7 días. Al cabo de ese tiempo los bloques deCPC fueron caracterizados mediante difracción derayos-X (XRD), microscopía electrónica de barrido(SEM) y ensayos de resistencia a la compresiónempleando una máquina universal de ensayos (Bionix).La determinación de la densidad y la porosidad de losespecimenes fueron realizadas por un método indirecto

propuesto por Tagaki y Chow [2. La inyectabilidad dela pasta del cemento con la espuma fue determinada porextrusión a través de una jeringa comercial empleandola máquina universal de ensayos mencionadaanteriormente.

Resultados y discusiónLos resultados de DRX muestran que la espuma dealbumen no afecta la transformación del α-TCP enhidroxiapatita deficiente en calcio (CDHA). En el caso

de los CPC preparados con el polvo grueso se observóla presencia de α-TCP sin reaccionar lo que no ocurriócon el polvo fino el cual debido a una mayor superficiede contacto reaccionó en su totalidad. Este resultadofue corroborado por las observaciones del SEMapreciándose partículas de α-TCP (polvo grueso) sinreaccionar. Precisamente las microfotografías de SEM permiten comprobar la formación de macroporos en losCPC tal y como se muestra en la Figura 1.

Fig. 1. Microfotografías de las superficies de fractura, polvo grueso (izq.) y polvo fino (der.).

En ambos casos el rango del tamaño de poros estuvoentre las 100-500 µm adecuado para facilitar lacolonización del implante. Las burbujas de la espumade albumen condicionan la forma esférica de los porosobtenidos. En cuanto a los resultados de porosidad totalestos fueron del 70% para ambos materiales

encontrándose una disminución de la resistencia a lacompresión para las muestras preparadas con el polvofino (2.73 MPa) por (4.87 MPa) para el polvo grueso.Este comportamiento puede estar relacionado con lasdiferencias de microestructuras. Los ensayos deinyectabilidad revelaron un 93% para las muestras preparadas con el polvo fino (inyectabilidad total)además de como se mencionó anteriormente losmateriales conservaron la estructura macroporosadespués del proceso de extrusión.

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ConclusionesSe demostró la efectividad de una espuma de naturaleza proteica como el albumen en la formación demacroporos en un cemento de fosfato de calcio. Seobtuvieron elevados valores de porosidad total con

diámetros de poros entre 100 y 500 µm con valores deresistencia a la compresión superiores a materiales con porosidad similares. La inyectabilidad fue superior al90% manteniéndose la estructura porosa en losmateriales lo que debe favorecer la reabsorción de losmismos y su integración a la estructura ósea.

Bibliografía[1] Hutmacher D.W., Biomaterials, 21: 2529-43, 2000.[2] Takagi S., Chow L.C., J. Mat. Sci.: Mat. in Med.,12: 135-139, 2001.

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EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DE AGENTES ANTISICKLING EN LAPOLIMERIZACIÓN DE LA HEMOGLOBINA S POR RESONANCIA MAGNETICA

José E. Falcón Dieguez, Grisel del Toro García, Yamirka Alonso Geli.Centro de Biofísica Médica, Patricio Lumumba s/n, 90500, Santiago de Cuba, Cuba. E. mail*:

[email protected]

Palabras claves: Eritrocitos, Polimerización, Hemoglobina S, Relajación, Antisickling, Isovainillina, o-Vainillina y p- Hidroxibenzaldehido.

IntroducciónLa anemia drepanocítica (AD) es una de lasenfermedades genéticas más frecuente en el mundo. Sucausa reside en la hemoglobina S (HbS) mutante. Noexiste un tratamiento efectivo y una vía es la búsquedade un compuesto que sea capaz de inhibir la polimerización de la hemoglobina S (HbS), su eventofisiopatológico primario.1,2 Esta reportado la actividadinhibidora o antipolimerizante de los aldehidosaromaticos.3 Dentro de estos el 4-hidroxi-3-

metoxibenzaldehido (vainillina) ha sido el más estudiado,

4,5

por sus propiedades y amplio uso en la industria alimenticia,que lo convierten en un fuerte candidato a fármaco. Ennuestro centro se ha desarrollado una metodología parael estudio del proceso de polimerización por relajaciónde RMN-H1 12, que a diferencia de lo reportado en laliteratura parte de la desoxigenación espontánea. En el presente estudio, nosotros investigamos a través de larelajación de RMN1-H la influencia de tres aldehídosaromáticos (o-Vainillina, Isovainillina y 3-Hidroxibenzaldehido) en la cinética de polimerizaciónde la HbS y la dependencia de la concentración de losmismos.

MetodologíaSe realizaron siete pruebas in vitro para cadacompuesto. Para evaluar el efecto de la concentraciónse usaron tres relaciones molares 1:1, 1:4 y 1:8. Semidió el tiempo de relajación spín-spín (T2), en elRelaxómetro Giromag 01®, con la serie de impulsos90°-τ-180° (Hahn) a la frecuencia 4 MHz. 6 Todas lascurvas de la cinética del proceso de polimerizaciónobtenidas fueron ajustadas para determinar el valor deltd a partir del cual se ha reportado que se inicia elcrecimiento rápido e irreversible de los polímeros.Todos los ajustes y tratamientos de las curvas fueron procesados con el Microcal ORIGIN 5.La influencia de

la concentración del compuesto en el proceso de polimerización se evaluó a partir del cálculo del porciento de variación del td (%Vtd) para cada relaciónmolar (rm) con relación al patrón (pat), el mismo fuecalculado mediante la siguiente ecuación:

100)(

)()(% ×

−=

pat td

pat td rmtd Vtd

Discusión de los ResultadosUn efecto inhibidor de la polimerización, expresado através del incremento del td se obtuvo para los tresaldehídos, además de tener un efecto dependiente de la

concentración. Los resultados concuerdan con loreportado en la literatura¡Error! Marcador no definido.,¡Error!

Marcador no definido.,¡Error! Marcador no definido. sobre la accióninhibidora de los aldehídos aromáticos, por inhibiciónesteroespecifica, a través de la formación de un aductoo base de shiff con la hemoglobina.En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos del%Vtd promedio para cada relación molar con respectoal patrón.

Compuesto%Vtd

(1:1)

%Vtd

(1:4)

n

Isovainillina 33.6 ± 6 68.4 ± 16 7o-Vainillina 26.3 ± 10 62.9 ± 20 7 p-Hidroxibenzaldehido 10,2 ± 3 32,3 ± 8 7

Tabla 1. Efecto aldehídos sobre el td, expresado através del %Vtd para las relaciones molares 1:1 y 1:4.Como puede observarse el p-Hidroxibenzaldehido es elde menor efecto antiagregante, lo que concuerda con elefecto que presentan sustituyentes electrodonores en la posición para del anillo aromático, los cualesdisminuyen la reactividad del grupo carbonilo frente auna reacción de adición nucleofílica. El efectoantiagregante de la Isovainillina y la o-vainillina no se

diferencia estadísticamente, al comparar los %Vtd totaly su desviación estándarPara los tres aldehídos se obtuvo que con la relaciónmolar 1:8, no se obtiene la curva sigmoidecaracterística del proceso de polimerización seguido por Resonancia Magnética Protónica, lo cual pudieradeberse a la saturación de los sitios de enlaces que seestablecen en el polímero(#).

0 400 800 1200 160020

40

60

80

100

120

T 2

( m s )

Tiempo (min.) Figura 1. Efecto de la Isovainillina sobre la cinética de polimerización de soluciones de HbS, dependiente de laconcentración.Patrón, solución de HbS mas soluciónvehículo, Relación molar 1:1, Relación molar1:4, Relación molar 1:8.

Conclusiones

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Un efecto inhibidor en la cinética de polimerización dela HbS fue determinado a través de la relajación protónica para los tres aldehídos estudiados, además desu efecto dependiente de la concentración. El ordenefectividad de los compuestos determinado fue,

Isovainillina ≅ o-Vainillina > p-Hidroxibenzaldehido.

Bibliografía1 B. Colombo, E. Guerchicoff, G. Martínez. Genética yClínica de las Hemoglobinas Humanas. ed. Pueblo yEducación, 1993.2 Serjeant G.R. Sickle Cell Disesase. Segunda edición.Ed Oxford University Pr es. (1992).3 R. M. Zaugg, J. A. Walder, and I. M. Klotz. SchiffBase Aducts of Hemoglobin. J. Biol. Chem., December10; 252 (53): 8542-8548, 1977.4 D. J. Abraham, A. S. Mehanna, F. C. Wireko, J.Whitney, R. P. Thomas and E. P. Orringer. Vanillin, aPotential Agent for the Treatment of Sickle CellAnemia. Blood, March 15; 77 (6): 1334-1341, 1991.5 G. Del Toro García, J. E. Falcón Dieguez, Y. AlonsoGeli, Y. C. Valdés Rodríguez, C. A. Cabal Mirabal:Vainillina: agente inhibidor de la polimerización de lahemoglobina S. Bioquimia. Vol.28, No.4, pág. 4-10.2003.6 M. Lores, C. Cabal: Proton Magnetic Relaxation process during the Polymerisation of Hemoglobin S.Applied Magnetic Resonance. 28, 79-84 (2005)

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ESTUDIO TERMODINÀMICO DE LAS REACCIONES DE OXIDACIÓN DE LOSSULFUROS DE NI + CO PRODUCIDOS EN LA MOA NICKEL SA. “PEDRO SOTO

ALBA” MsC José Manuel Arafet Arafet, Lic. Santiago Landasury Yánez*.Lic. D.Adrian Cascaret.

Universidad de Oriente.

[email protected]

Introducción:La teoría de los procesos metalúrgicos permitecomprender la esencia de los fenómenos tanto pirocomo hidrometalúrgicos, que se aplican en los procesosque tratan sobre la extracción de valores metálicos a partir de minerales.En los momentos actuales [ 1] los aspectos que tratande explicar los procesos metalúrgicos y que conformansu teoría, se basan en el estudio relacionado con lasreacciones químicas que se llevan a cabo en los mismosy que pueden ser analizados desde tres aspectos

diferentes, el termodinámico, el cinético y el enfoqueelectroquímico, en nuestro trabajo haremos un análisisde la transferencia de energía y la posibilidad de que lasreacciones químicas tengan lugar a una determinadatemperatura, lo cual se denomina enfoquetermodinámico.En el presente trabajo, se analizarán los criteriostermodinámicos con el objetivo de comprender el proceso pirometalúrgico de calentamiento del sulfurode níquel + cobalto que se obtiene como producto finalen la Moa Nickel,S.A.,”Pedro Soto Alba”, en atmósferaoxidante, el cual conlleva a la oxidación de los sulfurosa sulfatos.

Materiales y métodos:Para acometer la parte experimental del trabajo se partió de diferentes muestras de Sulfuro de Ni + Co quese trataron en las condiciones de trabajo pre-establecidas.Se tomaron 5 g de muestra y se añadió un 2% deAzufre como aditivo y se calentó durante 60min

Resultados y discusión:El estudio termodinámico se lleva a cabo considerandolas especies químicas que participan en las reaccionesde oxidación las cuales se representan a continuación. NiS(s) + 2O2(g) = NiSO4(s) ( I)

CoS(s) + 2O2(g) = CoSO4(s) (II)El estudio se realiza a las temperaturas de 723, 773 y

823 0K, las cuales fueron escogidas con el objetivo deestudiar la influencia del aumento de la temperatura enla espontaneidad del proceso de oxidación de lossulfuros de níquel y cobalto.El análisis termodinámico realizado a las ecuaciones deoxidación de sulfuro a sulfato de los metales níquel y

cobalto estudiadas, reacciones (I) y (II), indican quelas reacciones de oxidación son espontáneas en elintervalo de temperaturas analizado, donde se observaque a medida que aumenta la temperatura de 723 a 823oK disminuye el valor de la energía libre del proceso locual concuerda con lo reportado en la literatura [ 2,3]..Además, se puede observar dos aspectos esenciales, en primer lugar de los valores elevados de la constante deequilibrio se corrobora que en todos los casos lareacción de oxidación está favorecida hacia laformación de los sulfatos de níquel(II) cobalto(II). En

segundo lugar el hecho de que los valores encontradosestén en el mismo orden de magnitud, es un índice deque ambas reacciones (I) y (II), puede ocurrir en lamisma extensión, esto es, que el calentamiento de lossulfuros de níquel(II) y de cobalto(II), producen lossulfatos metálicos correspondientes.

Conclusiones:Del análisis anterior se puede llegar a las siguientesconclusiones:I. Desde el punto de vistas termodinámico, en lascondiciones operacionales con respecto a latemperatura en que se lleva a cabo el proceso decalentamiento propuesto, en todos los casos debeocurrir con preferencia, la formación de los sulfatoscorrespondientes según las ecuaciones I y II.II. Y que en el caso del níquel es posible además laformación del níquel metálico.

Bibliografía.1. Habashi,F.“Principles of extractive

metallurgy.”Vol.2.Quebec,Canadá.2. Capote,N.”Caracterización del proceso de

precipitación de los sulfuros obtenidos a partir delicores carbonato-amoniacales,Tesis deMaestría,UO,1996.

3. Vaniukov,A.V.Teoría de procesos

pirometalúrgicos.Moscú.1981.

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ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE MEZCLAS DIESEL-FUEL OIL A TRAVÉS DEVARIABLES MACROSCÓPICAS

Lic. Juan José Galano Frutos.Universidad de las Ciencias Informáticas (UCI).

Carretera San Antonio de los Baños, Km 2 ½, Boyeros, C. Habana.

e-mail: [email protected]; [email protected] Palabras clave: petróleo, mezclas Diesel-Fuel oil, estabilidad, asfaltenos, viscosidad.

Introducción:En los últimos años la refinería “Hermanos Díaz” deSantiago de Cuba se ha visto en la necesidad de buscaralternativas que posibiliten un uso más eficiente yracional del petróleo y sus derivados. Una de lasalternativas halladas ha sido la preparación de mezclasde derivados del petróleo (Diesel-Fuel oil) para suutilización en calderas, hornos, etc., en sustitución delDiesel, debido a un menor precio del Fuel-oil.Estas mezclas presentan el problema de no ser

totalmente estables, lo cual dificulta y en algunos casosimposibilita el proceso de combustión. Debido a quemuchos de los problemas ocasionados en los procesosde extracción, refinación y transportación del crudo soncausados por la presencia de los compuestos llamadosasfaltenos, hace pensar que sean estos compuestos loscausantes de la desestabilización de estas mezclas.Aunque la utilización de sustancias superficialmenteactivas (dispersante DP-99001, BYCOSIN) hadisminuido la magnitud del problema, este aún no hasido resuelto totalmente.Debido a la necesidad de realizar un análisis preciso decual es la verdadera causa de este fenómeno y tomandocomo referencia estudios análogos realizados en la

facultad de Ing. Qca. de la UO y en el CEINPET , noshemos propuesto realizar un estudio de estabilidad demezclas Diesel-Fuel oil preparadas a escala delaboratorio, para ello seguimos el comportamiento enfunción del tiempo de dos propiedades macroscópicas:viscosidad y concentración de asfaltenos, medidas en lasuperficie de las mezclas, con el fin de evaluar querelación existe entre ellas y además poder realizar predicciones sobre la estabilidad de dichas mezclas.

Reactivos, Equipamientos y Métodos.El método de estudio empleado para seguir la

estabilidad de las mezclas está basado en la teoría deFlory-Huggins. Fue necesario realizar un diseño deexperimentos 22 para determinar las condicionesóptimas de mínima inestabilidad. Se emplearonmétodos analíticos estándar para las determinaciones deviscosidad y concentración de asfaltenos (ASTM D-445 y IP-143/90 respectivamente).Como materias primas en la preparación de las mezclasfueron utilizados dos lotes de fuel oil y diesel especial,

así como dispersante DP-99001. El equipamiento yreactivos utilizados básicamente se encuentraespecificado en la técnica operatoria de los métodoscitados anteriormente.

Discusión de resultados.Se evidenció influencia significativa para un 95% deconfianza de los factores aditivo y tipo de fuel oil en laconcentración de asfaltenos, mostrándose una tendenciaa la disminución de esta variable en la superficie, es

decir, de la estabilidad con la disminución de aditivo ycon el tipo de fuel oil extrapesado. En el caso de laviscosidad también se obtuvo una disminuciónsignificativa en las mezclas preparadas con este tipo defuel oil. Se obtuvo además una elevada correlaciónentre la viscosidad y la concentración de asfaltenos.

Conclusiones.La presencia de asfaltenos en las mezclas esfundamental en su inestabilidad, esto se evidencia conel hecho de que con el fuel oil extrapesado se obtienenmezclas más inestables. Se obtuvo una relaciónsignificativa entre la concentración de asfaltenos y laviscosidad de las mezclas. Fue posible dentro del rangoexperimental empleado hallar condiciones óptimas parauna mínima inestabilidad de dichas mezclas.

Referencias.1. Suárez, J. M.; “Estabilidad coloidal petróleo

combustible”; CEINPET; La Habana; 2003.2. Browarzik D., Laux H., Rahimian I.; “Asphaltene

flocculation in crude oil system”; Fluid PhaseEquilibria; 154/1: 285-300; 1999.

3. Speight J. G., Moschopedis S. E.; “On themolecular nature of petroleum asphaltenes”; Am.Chem. Sct.; Chemistry of asphaltenes: 1-15;Washington D.C., 1981.

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ESTUDIO MEDIANTE LA TEORÍA DE FUNCIONALES DE DENSIDAD DE LOSCOMPLEJOS DÉBILMENTE ENLAZADOS FURANO-HCl, FURANO-HF, TIOFENO-HCl

Y PIRIDINA-HCl K. Arafet* C., A. García* L., Y. Tamayo A.,

*Departamento de Química, Universidad de Oriente.

Palabras Claves: Furano-HCl, furano-HF, tiofeno-HCl y piridina-HCl.

IntroducciónSabido es, que si bien la química de las moléculasindividuales está regida fundamentalmente por enlacescovalentes e iónicos, son las interacciones débiles lasque dominan las relaciones entre ellas. Por tanto será posible extrapolar importante información paracomprender lo que ocurre en sistemas mayores siempreque se estudien al detalle dichas interacciones. De ahí,que el estudio de los sistemas débilmente enlazadosrepresente un desafío tanto para los investigadoresteóricos como para los experimentalistas.

La extensión de los métodos de Funcionales deDensidad (DFT) al estudio de sistemas débilmenteenlazados es, indiscutiblemente, un sendero plausiblede explorar, en tanto ofrece un tratamiento alternativo alos efectos de correlación electrónica con unaaproximación competentemente y a la vez no tienen unaalta demanda de costo computacional.De ahí que nuestro objetivo sea comprobar la capacidaddel método funcional de densidad híbrido BHHLYP yla base de funciones 6-311++G(d,p) para describirsistemas de interacciones débiles entre heterociclos yhalogenuros de hidrógeno, mediante la comparacióncon datos experimentales y el aporte de la fortaleza y el

carácter de la interacción.Metodología de TrabajoSe optimizaron las geometrías de los complejos débilesde transferencia de carga furano-HCl, furano-HF,tiofeno-HCl y piridina-HCl al nivel de teoríaBHHLYP/6-311++G(d,p), empleando el paquetes de programas Gaussian 98. Se realiza el análisis de losorbitales según la teoría de orbitales naturales de enlace(NBO) para analizar la cantidad de carga transferida alformarse el complejo y valorar la naturaleza de lasinteracciones entre sus fragmentos. Los siguientes parámetros teóricos obtenidos al nivel BHHLYP/6-311++G(d,p) se comparan con los obtenidosexperimentalmente del espectro rotacional1,2 por Legony colaboradores: constantes rotacionales, la constantede fuerza cuadrática de la vibración de valencia entrelas unidades del complejo y parámetros geométricosesenciales para definir su estructura.

Discusión de los ResultadosLos parámetros geométricos que se comparan con losobtenidos por Legon y colaboradores1,2 se describen

acertadamente por el nivel de teoría utilizado,manifestándose la debilidad de las interaccionescaracterizada por energías de interacción que oscilanentre 1.92 y 8.35 Kcal.mol-1 y por la poca transferenciade carga entre los fragmentos del complejo.

Conclusiones• El funcional de densidad híbrido BHHLYP,empleando la base de funciones 6-311++G(d,p), escapaz de reproducir acertadamente las propiedadesgeométricas y moleculares para sistemas de

interacciones débiles entre heterociclos y haluros deácido, siendo consistente sus resultados con la dataexperimental.• Las geometrías de los complejos depende de lanaturaleza de las interacciones entre las unidades deldímero. Se demostró que la naturaleza de aquellasinteracciones debido a transferencias de carga en todoslos complejos, excepto en el tiofeno-HCl, corresponde ala interacción del par de electrones libres delheteroátomo y el orbital antienlazante de la unidad delácido, generando una simetría C2V, en tanto que en eltiofeno-HCl hay una preferencia por la interacción conlos electrones π de la base con el orbital antienlazante

del HCl, proporcionando un simetría CS. Se establecióel orden creciente de fortaleza: piridina-HCl, furano-HF, furano-HCl y tiofeno-HCl.

Bibliografía1. A. C. Legon and J.M. A. Thumwood, Phys. Chem,2001, 3, 1397-1402. 2. A. C. Legon and J. B. Davey, Chemical Phyd. Letter.350, 2001,39.

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LA SALMUERA: UN PROCEDIMIENTO RACIONAL DE ANALISIS Leandro León Duharte, Santiago Landazury Yánez, Ángel Fernández Heredia.

Universidad de Oriente Palabras Claves: Salmuera, caracterización, ecuación de correlación.

IntroducciónLa salmuera es un residual liquido que contamina elmedio ambiente marino, que además es un liquidosaturado en sales inorgánicas de alta demanda y que para el tratamiento y aprovechamiento de este residualresulta necesaria su caracterización para tener lainformación necesaria que conlleve al objetivo de proponer diferentes vías de aprovechamiento de dichoresidual.Los objetivos principales de este trabajo son establecery verificar en la práctica ecuaciones de correlaciónempíricas entre las principales sales e iones que forman parte de la salmuera y su densidad que permitan estimar

su composición y proponer un procedimiento químicoalternativo sencillo para estimar dicha composición.

Material y MétodoSalmuera: Fue seleccionada por especialistas de laEmpresa Salinera “Frank País García” de Guantánamo.La muestra se tomó de los canales de desagüe pordonde se expulsa la salmuera de los cristalizadores.

ESI selectivo a bromuro: Electrodo comercial demembrana compacta (AgBr/Ag2S) selectivo a iones bromuro.

Discusión de resultadosPartiendo de la literatura consultada se realizarontransformaciones a la misma y se obtuvieron porregresión pòlinomial las ecuaciones de correlaciónempíricas entre los diferentes iones que forman parte dela salmuera y su densidad en grados Baumé. Estasecuaciones son sencillas y de fácil manejo y suutilización depende del criterio de tipicidad de lasalmuera.La salmuera colectada tiene un sabor amargo-salado yun color rosado tenue. A dicha salmuera se le realizó elanálisis de sus principales componentes por diferentesmétodos y estos resultados se comparan con laestimación de estos componentes por las ecuaciones de

correlación halladas anteriormente. Se halla el porciento de error relativo experimental de cadadeterminación y la desviación estándar relativa. Estosresultados se muestran en la siguiente tabla:

Deter m. Valormedioexp.

Valorteórico % Errorrelativo exp. % ErrorrelativoRSDR

K+ 0,220 0,220 0 0Br- 0,0162 0,0165 1,8 5,4Cl- 5,550 5,61 1,1 2,9Na+ 3,72 3,85 3,5 4.1SO4

2- 0,400 0,403 0,8 3,3Mg2+ 1,18 1,21 2,5 3,1

De los valores de los errores relativos experimentales delas concentraciones de los distintos iones encontradas por métodos químicos se corresponden aceptablementecon los encontrados haciendo uso de las ecuaciones de

correlación, además se deduce que es factibleracionalizar 2 métodos analíticos en la caracterizaciónquímica de la salmuera si se tiene en cuenta la fuerzaioniza y la electro neutraliadad de la salmuera. El procedimiento alternativo sencillo es el siguiente:

PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO

Iones a determinar Iones a estimarK +, Br -, SO4

2-, Mg2+, I Cl-, Na+

En la elección de este procedimiento se propone que laconcentración de los iones sodio y cloruro seanestimadas por calculo debido a que ellos en conjunto

representan aproximadamente el 60 % de la fuerzaiónica de la salmuera.

Conclusiones1- Se desarrolló un procedimiento sencillo a través deecuaciones empíricos que correlacionan lasconcentraciones de las sales e iones de la salmuera consu densidad.2- Se desarrolló un procedimiento analítico alternativoque permite establecer la composición químicafundamental de la salmuera caracterizado por unnúmero sencillo de operaciones.

Bibliografía1.- García, A.: “Tecnología de la sal marina”,Ministerio de Minería y Geología, La Habana, 1997.2.- “Operating Instruction for Br - Ion-SelectiveElectrode”, Mettler – Toledo AG, 8606 Greifensee,Switzerland.

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CINÉTICA DE LA POLIMERIZACIÓN DEL ALCOHOL FURFURÍLICO CON YODO María del Pilar Bobes, Regino González, Jacques Rieumont

Facultad de Química-IMRE. Universidad de la Habana Zapata y g. Plaza de la Revolución. 10400.Ciudad de la Habana

Palabras claves: alcohol furfurílico

IntroducciónLa polimerización del alcohol furfurílico con yodocomo iniciador ha sido estudiada en diferentescondiciones experimentales. Se determinó la estructuraquímica de las resinas y se propone un modelo demecanismo de reacción.En este trabajo se estudió la cinética de polimerizacióndel alcohol furfurílico con yodo en diclorometano.

Reactivos, equipamiento y métodos empleadosAlcohol furfurílico (Merck). Su pureza se chequeó porHPLC (98%).

Yodo (BDH). Se purificó por sublimación.Diclorometano (Merck). Se purificó por destilaciónfraccionada.El estudio cinético se realizó por dos vías:-Mediante determinaciones de la concentración de

alcohol furfurílico por cromatografía de HPLC en presencia de aire en equipo Varian 9012, inyectorRHEODYNE 7125; detector de diodos; columnaPerkin Elmer NH/CN 250x5; volumen de inyección 20uL; fase móvil H2O (Baker)/ acetonitrilo (Merck)60/40; flujo 0,5 mL.- Mediante mediciones de la conductividad eléctrica dela mezcla de reacción.Estas mediciones se realizaron en un conductímetro

HYDROMAT LM 300 con una constante de 0,92 cm-1.En el estudio de la modelación matemática delmecanismo de reacción propuesto, se utilizó un programa en FORTRAN 77 que calcula laconcentración del monómero en el tiempo para seisexperimentos cinéticos con 68 puntos experimentales,se ejecutó usando un algoritmo Gear acoplado con unasubrutina “steepest descend” para minimizar el error dela función

S = Σ( AFexp – AF calc)2.

Discusión de resultadosAún cuando la Mn de la resina crece a medida que el

tiempo transcurre, este sistema no puede considerarseuna policondensación clásica, ya que la concentracióndel monómero, no disminuye abruptamente despuésque la reacción ha comenzado, por el contrario, ocurregradualmente como en un sistema poliadicionado.El estudio cinético por víia química se desarrollóutilizando la técnica de muestreo estático. Losresultados obtenidos muestran la disminución de la

concentración de alcohol furfurílico en el tiempo comouna reacción de seudo primer orden. La relación entrelog k ′ y el log[I 2]0 obtenida de los resultados es linealcon un valor de pendiente de 1,15, es decir el orden parcial con respecto a I2 es de 1. La seudo constante de primer orden k ′ varía linealmente con la concentraciónde I2, su pendiente representa una constante de segundoorden cuyo valor es k = 0,27L.mol-1.min-1. Por tanto, laley de velocidad para esta reacción es :

-d[AF] / dt = k [AF] [I2]Para explicar este comportamiento cinético, se hasugerido un modelo de mecanismo de reacción.

El estudio mediante medidas de conductividad, serealizó determinando uno de los intermediarios de lareacción. La similitud entre los valores calculados yestimados mediante modelación matemática, es unaevidencia a favor del método utilizado y del mecanismode reacción propuesto.

ConclusionesSe realizó el estudio cinético de la polimerización delAF en diclorometano con yodo como iniciador por dosmétodos y la ley de velocidad es d[AF] / dt = k[AF] [I2]. La disminución de la concentración demonómero en el tiempo, obedece a una reacción deseudo primer orden.

Bibliografía[1] González R. Martínez R. Ortiz P. Makromol Chem1992; 193: 1.[2] González R. Martínez R. Ortiz P. MakromolChem Rapid Común 1992; 13:517.[3]Principe M. Martínez R. Ortiz P. Polym Int 1999;48: 637.[4] Choura M. Naceur M. Gandini A.Macromolecules 1996 ; 29 : 3839.[5] Sawamoto M. Prog Polym Sci 1991 ;16 :111[6] Paz JA. Rieumont J. Polymer 1995; 36(12): 2425[7] González E. González R. Ortíz P. Rieumont J.

Polymer 2000; 41: 2491[8] Gandini A. Cherddame H. Adv Polym Sci 1980;34/35:80

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DETERMINACION DE LOS PARAMETROS VISCOSIMETRICOS DE QUITOSANA DEALTO PESO MOLECULAR DEGRADADA MEDIANTE RADIACIONES GAMMA.

Mayté Paredes Zaldivar, Sonia Altanés Valentín, Manuel Rapado Paneque.Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN)

Calle 30 # 502 e/ 5ta y 7ma. Playa. C.Habana. Cuba. P.O.Box 6122

Teléfonos: 202- 5711, 202- 1422 Fax: (537) [email protected] , [email protected] , [email protected]

Palabras Claves: quitosana, degradación, radiaciones gamma, viscosimetría

IntroducciónLa quitosana es un polisacárido que se obtiene pordesacetilación parcial de la quitina. 1,2 Es un polímero biodegradable, biocompatible, no tóxico y presentadiversas propiedades biológicas como: actividadantimicrobiana, inmunogénica, antitumoral,anticoagulante, cicatrizante, efecto de disminución delcolesterol, entre otras, que lo convierten en uncandidato apropiado para múltiples aplicaciones

médicas.2

Usualmente su peso molecular es muy altoy en algunos casos la aplicabilidad para un propósito particular y su efectividad en una acción específicadepende de su peso molecular. 3 El empleo de lasradiaciones ionizantes es un método simple y rápidoque sirve para ajustar el peso molecular de un polímero.4

El objetivo de este trabajo fue disminuir el pesomolecular de la quitosana mediante la aplicación deradiaciones ionizantes (rayos gamma) en el rango de0.5 – 25 kGy y determinar sus parámetrosviscosimétricos: la masa molecular promedio ennúmero, a partir de la masa molecular viscosimétrica,en función de la dosis de radiación absorbida y elrendimiento químico radiolítico de la escisión G(s).

Materiales y métodosEn el estudio se tomaron muestras de 0.1g de quitosanade alto peso molecular (Aldrich Chemical Company,Inc) y se irradiaron a diferentes dosis (0.5, 1, 5, 10, 15,20, 25 kGy) en una instalación de irradiación PX-Gamma 30. Luego se prepararon 5 disoluciones (2C/3,C/2, C/3, C/4, C/5) y mediante el empleo de unviscosímetro de Ubbelohde se midió el tiempo de flujode cada una para realizar la caracterizaciónviscosimétrica.

Discusión de los resultadosLos resultados indicaron, que a medida que se aumentala dosis de radiación, la viscosidad intrínseca, la masamolecular viscosimétrica y la masa molecular promedioen número de la quitosana disminuía de formaexponencial hasta una dosis de 20 kGy, lo cuál nosindica que el proceso predominante es la ruptura decadenas. 5 Los rendimientos químicos radiolíticosobtenidos están en correspondencia con los valores

reportados en la literatura para otros polisacáridos deltipo de la quitosana.ConclusionesEstos resultados confirman la utilidad de lasradiaciones ionizantes en la radiodegradación porescisión de la quitosana de alto peso molecular en elrango de dosis estudiado.

Bibliografía

1. Jinjiang Li; Zhenghe Xu. Physical characterizationof a chitosan–based hydrogel delivery system.Journal of Pharmaceutical Science. 2002; 91(7):1669-77.

2. Lárez C. Algunos usos del quitosano en sistemasacuosos. Revista Iberoamericana de Polímeros.2003; 4(2): 91-109.

3. Richardson S.C.W.; Kolbe H.V.J.; Duncan R.Potencial of low molecular mass chitosan as aDNA delibery system: biocompatibility, bodydistribution and ability to complex and protectDNA. Int J Pharm. 1999; 178: 231-43.

4. Rosiak J.M.; Janik I.; Kadlubowsky S.; et al. Theuse of radiation technique for the formation ofhydrogels: Regulation of polymer molecularweight by means of ionizing radiation. Web:<http://mitr.p.lodz.pl/biomat/raport/0_radiation_hydrogels.html>

5. Yoksan R.; Akashi M.; Miyata M.; et al. Optimalγ-ray dose and irradiation conditions for producinglow-molecular weight chitosan that retains itschemical structure. Radiation Research. 2004; 161:471-80.

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DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE FORMULACIONES DE COMPOSITESDENTALES

N. Davidenko1 , R. García1 , R. Sastre2 , S. de Aza3 , C.Baudin3

1Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana. Ciudad de La Habana 10600, Cuba. E-mail:[email protected]

2 Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, CSIC. 28006 Madrid, España.3 Instituto de Cerámica y Vidrio, CSIC, Madrid, España. Palabras clave: composites dentales, microestructura, fractura, silanización

IntroducciónEl objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto derellenos inorgánicos de diferente morfología y tamaño de partícula (cuarzo y Aerosil) sobre las propiedades ymicroestructura de composites dentales experimentales ysu comparación con un composite dental comercial.Materiales y métodosEn calidad de relleno de tamaño de partícula intermedio seemplearon dos fracciones resultantes de la molienda en

molino de atrición de cuarzo natural cubano (Q1 y Q2)con las siguientes características:Q1: Diámetro medio de partículas (D(V05) ) = 1,94 µm;Área específica (S) = 3,1 m2/g y una distribución detamaño de partícula bimodal, con ∼30% de partículasentre 0,1 y 1,0 µm y ∼70% entre 1 y 2,63 µm.Q2: D(V05) = 4,54 µm; S = 0,8 m2/g.Ambos rellenos fueron tratados utilizando γ-metacriloxipropil trimetoxisilano (γ-MPS) como agente deacoplamiento, por dos diferentes técnicas; métodotradicional (1) y directamente en el molino de atrición.El acoplamiento del silano a la superficie del relleno seestudió mediante microscopía electrónica de barrido

(MEB) y trasmisión (MET). En las micrografíascorrespondientes se pudo apreciar una delgada capa desilano, posiblemente polimerizado, que recubre parcialmente los granos más grandes de cuarzo y aglutinalos más pequeños.Como microrelleno se empleó Aerosil DT-4 de la firmaDegussa acoplado con γ-MPS, diseñado específicamente para aplicaciones dentales. Sus características generalesson: S = 140 m2/g; Densidad real ≈ 0,3 – 0,45 g/cm 3,%SiO2 > 99,8.Para la formulación de los composites se seleccionó una parte orgánica (mezcla de monómeros, PL) con lasiguiente composición: Diglicidil metacrilato de bis-fenol

A (Bis-GMA) 60%; dimetacrilato de trietilenglicol(TEGDMA) 30% y γ-MPS 10%. Como sistema defotoiniciación se usó: Canforquinona 0,5% y metacrilatode dimetilaminoetilo (DMAEM) 0,5%.Se estudió la admisibilidad de carga por la parte orgánica para cada relleno, encontrándose que con Q2 se logra un3% (m/m) más de carga que con Q1, debido posiblementea las diferencias en los valores de sus áreas superficiales(SQ1 mas de 3 veces mayor que S Q2). Además, la adiciónde 10% de Aerosil DT-4 mejora notablemente la fluidez yla reología de los composites resultantes.

Por otra parte, se estudiaron las superficies pulidas y defractura de 6 formulaciones experimentales de compositesen los que se varió el contenido y tipo de rellenosempleados (Tabla), y del composite dental comercialTetric Ceram, mediante Microscopía Óptica de LuzReflejada (MOLR), MEB y MET.

Tabla. Composición de los composites.ComposiciónMuestra

Q1 Q2 Aerosil DT-4 PL

C1 70 0 0 30C2 60 0 10 30C3 54 0 16 30C4 0 73 0 27C5 0 63 10 27C6 30 32 10 28

El estudio de las superficies de fractura por impacto revelóque en todos los casos la fractura se inicia en zonas dedefectos, generalmente poros, progresando las grietassinuosamente a través de la matriz polimérica.En las superficies pulidas estudiadas mediante MOLR seobservaron algunos poros de tamaño apreciable originadosen el proceso de mezclado, siendo estos mas acusados en

el Tetric. En casi todas las muestras experimentales y en elTetric se observó microporosidad y aglomerados de partículas inorgánicas, mucho más abundantes en esteúltimo material.ConclusionesEl resultado del estudio por MEB reveló que todos loscomposites experimentales presentan en general buenaadherencia de la matriz orgánica a las partículas derelleno, solo en aquellos composites experimentales queno contienen Aerosil se observaron algunas microgrietasalrededor de los granos de cuarzo, indicativas de una pobre unión en la interfase matriz-relleno.Sobre la base de los resultados obtenidos en estos

estudios, se determinó que las formulaciones decomposites experimentales que presentaron las mejorescaracterísticas microestructurales fueron C2 y C5, lascuales deben ser sometidas a posteriores estudios (físico-mecánico, cinético y biológico) con vistas a formular unobturante dental con óptimas propiedades.Bibliografía:(1) M. Alvarez, N. Davidenko, R. García, A. Alonso, R.Rodríguez, R.M. Guerra, R. Sastre. Polymer International48:699-704 (1999)

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118ℜ MOLECULES REPRESENTATION IN THE REAL VECTORIAL SPACEO. M. RIVERA.

Centro de Química Aplicada - Universidad Central Marta Abreu de Las VillasCarretera a Camajuaní Km 51/2, Santa Clara – Cuba – [email protected]

AbstractThis work approaches a chemical problem by mean of the linear algebra. The problem boarded is tofind a vectorial space in which all molecules can be represented in a unique way. Using the linearalgebra’s theorems, it’s shown that such space can be perfectly the real vectorial space (118coincide with the number of elements known until the moment) It also present a mathematicrestriction concerned to what molecules could participate or not in a chemical reaction as well as amathematical focus to the molecular weight calculation.Keywords: Applied Mathematics, lineal algebra, real vectorial spaces, lineal applications, moleculeas a vector.

Introduction.Several linear algebra’s applications to chemistry have been found in the literature, among them:The searching of solutions that would satisfy a differential equation system arisen in the chemicalkinetics, how the concepts of vectorial space, linear combination, linear functions, eigenvalues,eigenvectors and norm can be used in the searching of solutions that satisfy the Schrödinger’sequation and how represent a molecule as a vector for applying it mainly to the adjustment ofchemical equations, and so many others applications. The present work will pay its attention to thelast one.In some of the consulted literatures 8, 9 with the objective of balancing a reaction or determining

independence among a group of them, the molecules were represented in a space which depended onthe reaction they were involved. For example:

118ℜ

1) H2 + 1/ 2 O2 = H2

2) HCl + NaOH = NaCl + H2O In the first reaction every molecule was represented by mean of a vector which had the form:(H,O) so:

2ℜ

H2 (2,0)

O2 (0,2)

H2O (2,1)

Therefore: (2,0) + ½(0,2) = (2,1) which can be easily verified.In the second reaction each molecule was represented by mean of a vector which had the form:(H,Cl,O,Na)

4ℜ

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HCl (1,1,0,0)

NaOH

NaCl (0,1,0,1)

H2O (2,0,1,0)

(1,0,1,1)

Therefore: (1,1,0,0) + (1,0,1,1) = (0,1,0,1) + (2,0,1,0) which can be easily verified. Now some questions arise from this above: water is represented in the space or in the space?And, in any case, the atoms’ internal order in the vector is given to chance?Theoretical sectionLet’s return to the above reactions:

2ℜ 4ℜ

1) H2 + 1/ 2 O2 = H2

2) HCl + NaOH = NaCl + H2O Let’s suppose every molecule is perfectly representable in the space in such a way that theelements’ position in the vector depends on its atomic numbers, it means, the same the periodictable’s sequence. For example:

118ℜ

H2O (2,0,0,0,0,0,0,1,0,...,0118)

H2(2,0,0,0,0,0,0,0,0,...,0118)

O2(0,0,0,0,0,0,0,2,0,...,0118)

Now, if these vectorial representations are substituted in the first reaction, an identity will beobtained. The same thing will happen with the second reaction.It can be obtained other equivalences between this vectorial representation and the chemicalsubstances:

1. All known substances are obtained (at least theoretically) from its simple substances. As wellas any kind of reactions these ones involves positive stoichiometrical coefficients ≡ anyvector can be represented as a linear combination with real coefficients of the canonicalgenerating vector system.

2. A chemical reaction implies the participation of one substance at least (decomposition) andin general way it can be represented as aA + bB + … = cC + dD + … ≡ with the vectorial

representation it will be obtained: aA + b B + … = c C + d D + … ( A, B, C, D are respectivelythe vectorial forms of A, B, C, D) it means that a linear combination oftwo vectors is equal to another vector from that space. This mathematical operation iswell defined in all these real vectorial spaces.

3. When a chemical reaction happens, either the kind of atoms or its quantities remains equal(this last thing is approximately because of energy evolution) ≡ the difference between thefour vectors results in the null one: aA + b B + … -(c C + d D + …) = 0 and the equivalentform: aA + b B + … -c C - d D - … = 0; a, b, c, d ≠ 0 indicates that vectors that representsmolecules which participates in chemical reactions must be linearly dependents ( L.D)

118ℜ

118ℜ

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4. The sum of the elements’ contribution results in the molecular weight, for example:M (H2O) = 2*aw(H) + aw(O) ≡ taking the corresponding vector to water and making thescalar product with another vector which components be the atomic weights ordered bythe atomic number too: m =

[aw(H),aw(He),…,aw(N),aw(O),…,aw(Uuo)] it will be obtained a scalar value that matchwith the molecular weight of the substance. For example: water[2,0,0,0,0,0,0,1,0,...,0118]. [aw(H),aw(He),…,aw(N),aw(O),…,aw(Uuo)] = 18.

In general it’s possible to define a linear application to the molecular weight calculation.L

s i. m { } ( )

118ℜ

118ℜ ℜ m

si

{ }+∈==ℜ⊂ Z nnnnnS sS element Uuo Li He H i /,...,,,//S 118

Where:- S: subgroup (and not subspace) of molecules- si: molecule - vector - nelement: atoms’ number of each element in the molecule. - m: atomic weight – vector

Besides, Lm satisfies:- Lm(si) = M(si)- Lm(aA + b B - c C - d D) = 0, Lm(reaction) = 0

Where:- Lm(si) is the linear application evaluated in si - M(si) is the substance’s molecular weight

Conclusions1. Any molecule (actually any non – subatomic substantial thing) can be represented in the real

vectorial space without taking into account structural aspects in such a way that the position of each atom in the molecule match with its position in the periodic table.

2. Chemical reactions have not only kinetic and thermodynamic restrictions but also amathematic one. If a group of vectors that represent a group of substances which take part ina chemical reaction are not LD (discriminant iqual to cero) the supposed reaction can’toccur.

3. Molecular weight as any additive intrinsic atomic property can be calculated making the(molecule – vector . atomic weight – vector ) scalar product or using the corresponding vectorto the mentioned property.

Bibliography1. Adams, B.G.; Cizek, J.; Paldus, J. Lie Algebraic Methods and Their Applications to Simple

Quantum Systems, Adv. Quantum Chem. 19, 1, (1988).2. Brehmer, S.; Belkner, H. Introducción a la geometría analítica y al álgebra lineal; Ed. Pueblo

y Educación: La Habana; 1976.3. Efimov, N. V.; Rozendorn, E. R. Linear Algebra and Multidimensional Geometry; Ed. Mir:

Moscú; 1975.

118ℜ

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4. Fernández, F.M.; Castro, E.A. Resolution of the Schrödinger equation through a simplealgebraic technique, Am. J. Phys. 52, 344 (1984).

5. Gilmore, R. Lie Groups, Lie Algebras and some of Their Applications; Wiley: New York;1974.

6. Golovina, L. I. Algebra lineal y algunas de sus aplicaciones; Ed. Mir: Moscú; 1974.7. Lipschutz, S. Theory and problems of Algebra; Ed. Mc Graw-Hill Book Company: NewYork; 1968.

8. Reklaitis, G. V.; Schneider, D. R. Balances de material y energía; Ed. Mc Graw-Hill/Programas Educativos, S.A. de C.V.: México; 1989.

9. Varela, M. V.; Suárez, L.; Castro, M. Algebra Lineal; Ed. Pueblo y Educación: la Habana;1986.

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LA RESONANCIA MAGNÉTICO NUCLEAR CÓMO HERRAMIENTA FUNDAMENTALDE ANÁLISIS EN LA OBTENCIÓN DE VACUNAS CONTRA NEUMOCOCCO

Roberto Carlos Veloso Pita; Luis Peña Icart; Janoi Chan Calderin; Yury Valdés Balbín; Violeta Fernández Santana;Vicente Verez Bencomo

Centro de Estudios de Antígenos Sintéticos, Facultad de Química, Universidad de la Habana.

Palabras Claves: RMN, Analisis de proceso, neumococos, vacunas.

IntroducciónStreptococcus pneumoniae es una bacteria encapsuladaGram-positiva causante del 52% de los casos deneumonía y del 13% de las muertes por enfermedadesrespiratorias en niños que se presentan hoy día. Hasta elmomento el mundo cuenta con solo una vacunaconjugada efectiva contra dicho patógeno y este hechodevela una vital importancia al desarrollo dealternativas a la misma. Nuestro centro trabaja en la obtención de una propuestade vacuna que proteja contra los serotipos que tienen

una mayor incidencia nacional e internacional, partiendo de los polisacáridos capsulares de losneumococos: 6B,19F,23F,14. Para ello a estos se lesaplica el siguiente procedimiento.1 Fragmentación del polisacárido natural a partir deuna hidrólisis ácida.2 Funcionalización del oligosacárido obtenido a partir de la introducción de grupos aminos3 Activación del oligómero para su posteriorconjugación a una proteína portadora.Paralelo al desarrollo de la tecnología de obtención dedicha vacuna han de desarrollarse los métodos deanálisis que permitan controlar la identidad y pureza delos productos de cada paso de la misma.En este trabajo se realizó un estudio de las posibilidades de la Resonancia Magnético Nuclearcomo herramienta clave de análisis en la obtención deestos antígenos finales.

Materiales y métodos.Equipo de RMN Bruker 250 MHzEquipo de RMN Bruker 500 y 600 MHzSe empleó el programa MestreC para el procesamientode los espectros.Se registraron los espectros 1H, COSY 90, COSY 45,de los productos de Hidrólisis, aminación reductiva eintroducción del grupo maleimido.

Se analizaron y asignaron las señales en dichosespectros.

Discusión de los resultadosSe registraron los espectros 1H de los polisacáridosnaturales a diferentes temperaturas 300, 315, 320,325oK Buscando la menor interferencia posible de laseñal del D2O en la zona anomérica. 325oK para 23F y19F y 300oK para 6B y 14.

En el espectro de los productos hidrolizados se observala aparición de nuevas señales en la zona de losanoméricos que evidencian la ocurrencia de la misma.Ej para el 6B 5.40,5.06,5.02ppm.En la reacción de aminación reductiva desaparecen lasseñales correspondientes a los extremos reductores yaparecen las señales de protones de los CH2 enlazados alas aminas primarias de los productos aminados. Ej.Para todos los oligosacridos en estudio esta señalaparece en 3.2ppmEn la reacción de activación con el grupo maleimido

aparecen las señales de los protones unidos a loscarbonos sp2 del maleimido, lo que evidencia laentrada de este grupo.6.8 ppm

Conclusiones.- Se establecieron las condiciones para registrar losespectros de cada epitope.- Se logró establecer una metodología para asignar lasseñales de los espectros de los productos de hidrólisis,Aminación e introducción del Grupo maleimido eidentificar las señales que evidencian elcompletamiento de dichas reacciones.- Se identificaron las señales que se corresponden a productos colaterales en dicho proceso.-. Los resultados permiten proponer un esquema detrabajo para el control y análisis en el proceso deobtención de los antígenos activados.

Bibliografía• E. G. Van Dam. Jan, Breg. Jan, Komen. Ronald,

P. Kamerling. Johannis, F. G. Vliegenthart.Johannes(1989). Carbohydrate Research,187;267-286.

• L.B.Lindberg.Kenne,J.K.Madden(1979).26.Carbohydrate.Research.73.175-182.

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INFLUENCIA DEL ION CLORURO EN EL COMPORTAMIENTO DE UN ELECTRODODE BROMURO DE PLATA

María de los Angeles Santana Gómez.* Santiago Landazuri Yáñez**

*Centro de Estudios de Refrigeración “Luis Fernando Brossard Pérez". Universidad de Oriente.**Departamento de Química. Facultad de Ciencias Naturales. Universidad de Oriente.

Palabras claves: Determinación del ion bromuro potenciometricamente.

Introducción.La determinación del ion bromuro, en solucionesacuosas de bajas concentraciones, en presencia de altasconcentraciones relativas de iones cloruros, haconstituido un problema durante todo el siglo XX paralos químicos analíticos1. Es por ello que resulta deinterés práctico explorar el comportamiento de unelectrodo ion selectivo, de membrana sólida, los iones bromuros en presencia de valores relativamente altos deiones cloruros. Lo anterior se fundamenta en el hechode que en soluciones acuosas de sus sales sódicas es

posible alcanzar los equipotenciales entre amboselectrodos

−− −=−== Br AgBr Cl

o AgCl AgBr AgCl a

F

RT E a

F

RT E E E lnln 0

ociendo que:0

AgCl E = 0.2225V

o AgBr E = 0.0711V

Con

,

se obtiene la relación −

−

Br

Cl

a

a=350

Esta relación indica que alrededor de la misma debehallarse una bifuncionalidad para los iones cloruros y bromuro. Por otro lado un incremento debe conducir a

que el electrodo se comporte como un electrodoreversible solo a los iones cloruros y una variacióndecreciente debe conducirlo a una reversibilidad solo alos iones bromuros.Para el calculo de las actividades ionicas medias delcloruro de sodio se utilizó la expresión:

I I

I f 055.0

316.11

5115.0log +

+=±

y para calcular la variaciones de potencialtermodinámico y experimental, en diferentes regiones,se emplean las siguientes expresiones:A) Cuando el electrodo responde solo al ion bromuro

exp0

exp )()(ln E

f f

F RT E E E

ical ∆−=∆−∆=∆∆

±

± B)

Para la región de bifuncionalidad a ambos iones

iCl

Cl cal

C f

C f

F

RT E E E

).(

).(ln

2 2

3502

−

−

±

±=∆−∆=∆∆

exp1000

exp )(

)(ln E

C f

C f

F

RT E E E

iCl

Cl cal ∆−=∆−∆=∆∆

−

−

±

±

Discusión de resultados.Todos los experimentos fueron realizados a latemperatura de 29 ±1ºC.En todos los casos se mantuvo contante laconcentración de iones bromuros e igual a 10-3 mol/dm 3 y se vario la concentración de iones cloruros en lasregiones estudiadas.

Diferencias entre las variaciones de los potencialescalculados termodinamicamente y las variaciones delos potenciales medidos experimentalmente para lasdiferentes regiones.A) Cuando el electrodo responde solo al ion bromuro

−

−

Br

Cl 0 1 10 15 20 70 100

200

∆∆E(mV) 0.0

0.1 -0.3

0.2 0.8 1.7 2.1 6.3

B) Para la región de bifuncionalidad a ambos iones

−

−

Br

Cl

100 150 200 250 300 400 450

∆∆E(mV 5.8 2.2 1.1 0.1 0.7 0.0 -0.2

C) Cuando el electrodo responde solo al ion cloruro

−

−

Br

Cl 500 700 900 1200 1600 1900

∆∆E(mV) 4.4 1.3 0.3 0.1 -0.9 -1.2

Se demuestra que, la membrana de AgBr, además de su

reversibilidad potenciométrica a las actividades de losiones bromuro, puede mostrar también reversibilidad potenciométrica simultanea a las actividades de losiones bromuro y cloruro, incluso reversibilidad potenciométrica selectiva a los iones cloruro según seael nivel relativo de las concentraciones de los ionescloruro sobre los iones bromuro.

Bibliografía.1.Jolles, Z.E.: Bromine and it´s compounds, ErnestBenn Limited, London, 1966.

C)Cuando el electrodo responde solo al ion cloruro

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HIDROFORMILACIÓN DEL OCTETO POR CATÁLISIS EN FASE ACUOSASOPORTADA: CINÉTICA EN LOS POROS Y FUERA DE ESTOS

Ulises J. Jáuregui-Haza1 , Osmell Díaz-Abín1 , Anne M. Wilhelm2 , Henri Delmas2

1 Centro de Química Farmacéutica, Apdo. 16042, C. Habana, Cuba, [email protected];2 Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologuiques, 118 route de Narbonne, 31077

Toulouse, France. Palabras claves: catálisis en fase acuosa soportada, hidroformilación, octeno, cinética

IntroducciónLa catálisis en fase acuosa soportada (SAPC) es uno delos métodos de heterogenización de la catálisishomogénea (Davis, 1998; Anson, 1998; Jáuregui-Haza,2003), que se emplea en la síntesis de intermedios, principios activos y productos de alto valor agregado.En el presente trabajo se realiza un estudio comparativode la cinética de la hidroformilación del 1-octeno porSAPC cuando la reacción ocurre tanto en el interior delos poros del soporte (sílice) como en el exterior de

éste.Materiales y métodosEn calidad de soporte se utilizaron las sílices SDS(S60) y la Sipernat 50 de Degussa (DS50). Los ensayoscatalíticos se llevaron a cabo en modo semicontinuo,con carga única de la fase líquida y del SAPc yalimentación continua del gas de reacción a presiónconstante.

Resultados y su discusión.El régimen químico se alcanzó a 1750 rpm cuando lareacción ocurre en el exterior del soporte y a 1850 rpmcuando la reacción tiene lugar en el interior de los

poros, lo que evidencia una mayor resistencia altransporte en el caso que la reacción ocurre en los poros. Los valores de velocidad de reacción observados para el caso en que la reacción ocurre en los porosfueron mayores a los obtenidos cuando la reacciónocurre en el exterior de los poros. Un incremento en la presión parcial de hidrógeno conllevó a un aumento nolineal en la velocidad de reacción, en correspondenciacon los resultados reportados en la hidroformilación del1-octeno. Al aumentar la presión parcial del CO, lavelocidad de reacción aumentó en un inicio, luegoalcanzó un valor máximo y finalmente disminuyó conel aumento de la presión, pues en presencia de un

exceso de monóxido de carbono se puede favorecer ladescomposición de los complejos catalíticos inicialesen complejos que son menos activos o inactivos comocatalizadores. La velocidad inicial de la reacción seincrementó con el aumento de la temperatura. Seobservó una dependencia lineal al aumentar la cantidadde catalizador con respecto a la velocidad de reacción.Para concentraciones de 1-octeno iniciales y hasta 1,06kmol m-3 la velocidad de reacción aumenta hasta unvalor máximo. A valores de concentración de 1-octenosuperiores, la velocidad de reacción comienza a

disminuir. La inhibición puede estar asociada alaumento de la cantidad de nonanal. Estecomportamiento no se había observado hasta elmomento en las investigaciones previas dehidroformilación del 1-octeno. Para representar ladependencia de la velocidad inicial de los parámetrosdel proceso se evaluaron dos modelos. El primermodelo propuesto por Deshpande (1988)

n

ocD

m

COB

octcatCOH0

)CK 1()CK 1(

CCCCk R 2

+⋅+

⋅⋅⋅⋅=

cuenta el efecto inhibitorio de la concentradel alqueno y del monóxido de carbono, pela dependencia de la concentración detotalmente lineal. El segundo modelo, proJáuregui-Haza (

, tiene en

ción inicialro considera

hidrógeno puesto por

2003)

nocD

mCOB

lHA

octcatCOH0

)CK 1()CK 1()CK 1(

CCCCk R

2

2

+⋅+⋅+

⋅⋅⋅⋅=

incorpora los efectos de inhibición. El segundo modeloes el que mejor describe el comportamiento de lavelocidad inicial de reacción al variar las condicionesde operación.

Conclusiones.-En el estudio cinético de la hidroformilación delocteno por SAPC se observó que al aumentar latemperatura, la presión parcial de hidrógeno y laconcentración de catalizador aumenta la velocidad dereacción. Al aumentar la presión parcial de monóxidode carbono y la concentración inicial de octeno lavelocidad de reacción aumentó en un inicio, luegoalcanzó un valor máximo y finalmente disminuyó,observándose un efecto de inhibición por CO y por elocteno. Los valores de velocidad de reacción fueronmayores en el caso que la reacción ocurre en los poroscon el soporte sílice S60 que cuando la reacción ocurre

en el exterior de los poros con el soporte sílice DS50.La mayor disponibilidad de superficie de reacción y, por tanto, el presumible mayor acceso del catalizador ala interfase líquido-líquido, pudiera explicar losmejores resultados obtenidos. Se evaluaron dosmodelos semiempíricos que describen de formaadecuada el comportamiento de la velocidad inicial dereacción en función de los parámetros que inciden en el proceso. El análisis de regresión para los dos modelosestudiados muestra la superioridad del modelo

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propuesto por Jáuregui-Haza (2003) respecto al modelode Desphande (1998).

Referencias bibliográficas.Anson, M.S. et al. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 21,

3529-3538, 1998. -Davis, M. E. Aqueous-phaseorganometallic catalysis. Wiley-VCH Verlag GmbH:Weinheim, Germany, 241-251, 1998. -Deshpande,R.M.; Chaudhari, R.V. Ind. Eng. Chem. Res., 27, 1996-2002, 1988. - Jáuregui-Haza, U.J et al. Catalysis Today,79-80, 409-417, 2003.

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ESTUDIO DE LA ABSORCION Y SOLUBILIDAD EN AGUA DE COMPOSITESDENTALES FOTOPOLIMERIZABLES

Yaymarilis Veranes ‡ , Rosa Krael † , Max Gerber † , Daniel Correa† , Rubén Alvarez†

‡ Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente, CP 90500, Santiago de Cuba,Cuba

† Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana, Caja Postal 6130, CP 10600, La Habana, Cuba Palabras claves: composites dentales fotopolimerizables, absorción, solubilidad

IntroducciónLas resinas compuestas o composites dentales, comotambién se conocen en el argot estomatológico, estánformadas por un relleno inorgánico y una matriz polimérica. Las propiedades de las resinas compuestasvarían de un producto a otro y se debe principalmente alas diferencias en composición y concentración de losmonómeros y la naturaleza del relleno empleado.Las resinas absorben agua del medio bucal y losmonómeros que quedan sin reaccionar pueden migrar,

estimulando el crecimiento de baterías alrededor de larestauración y promoviendo reacciones alérgicas enalgunos pacientes. También la absorción de agua con eltiempo, afecta las propiedades físico-mecánicas alcausar la degradación hidrolítica del relleno.El fenómeno de la contracción provoca cambios en elvolumen y dimensiones finales del material y seestimula el desarrollo de caries secundarias. Enocasiones, la absorción de agua resulta favorable, yaque la expansión del composite puede compensar lacontracción que al polimerizar experimentan estosmateriales, lo que favorece el sellado marginal. 1-4 El presente trabajo tiene como objetivos el estudio de

la absorción en agua y la solubilidad de tres compositesdentales fotopolimerizables y sus mezclasmonoméricas.

Materiales y métodosLos monómeros utilizados en la preparación de loscomposites fueron: 2-bis-[(p-(2-hidroxi-3-metacriloxipropoxi)fenil)] propano, Bis-GMA, (Nupol),dimetacrilato de tetraetilenglicol, DMTEEG, (Merck) yγ-metacriloxipropil trietoxisilano, γ-MPS, (Aldrich).Como relleno se utilizó la mezcla de cuarzo(yacimiento “El Cacahual”, tamaño medio <30µm) y6% de aerosil 200 (Degussa.SA). El sistema iniciadorfue el par canforquinona, CQ, (Aldrich) y metacrilatode N,N dimetilaminoetilo, DMAEM (Aldrich) enconcentración de 0.5% en peso. Para el curado de lasresinas se utilizó una lámpara de luz halógena(Dentristy SpectrumTM).La determinación de la absorción y la solubilidad enagua de los materiales se realizó según especificacionesde la norma ISO 4049:2000. Se prepararon cinco probetas en moldes de teflón de 1 mm de altura x 15mm de diámetro. Se colocaron en desecadora durante24 h, luego a 23 °C durante 1h y se pesan a masa

constante (m1), se sumergen en agua destilada durantesiete días (m2) a 37 °C. Se ponen nuevamente a 37°Chasta masa constante (m3). Para los cálculos deabsorción y solubilidad se utilizaron las ecuaciones 1 y2, respectivamente.W= (m2 – m 1)/ V [1] S= (m1 – m 3)/ V [2]

Resultados y discusiónLa norma ISO para la absorción y solubilidad decomposites dentales, refiere que la absorción de agua

debe ser menor o igual que 40µg/mm3

y la solubilidadde 7,5 µg/mm3. En la tabla I se muestran los resultadosobtenidos para los composites y las mezclas demonómeros.Tabla I. Resultados de la absorción y solubilidad enagua

Muestras W(µg/mm3)

S(µg/mm3)

Bis-GMA/DMTEEG 27.9 (2.7) 0.9 (0.5)Bis-GMA /MPS 6.1 (2.3) 19.7 (2.9)Bis-GMA/DMTEEG/MPS 26.2 (3.8) 4.2 (1.5)Bis-GMA/DMTEEG/C-A6 14.7 (2.3) 1.3 (0.8)Bis-GMA/MPS/C-A6 8.1 (2.6) 3.9 (0.3)

Bis-GMA/DMTEEG/MPS/C-A6

13.2 (0.6) 1.6 (1.0)

La absorción de agua ocurre fundamentalmente en lamatriz monomérica y es una medida de los cambios enla estructura de la matriz polimérica formada, debido aque la entrada de agua a su interior provoca undistanciamiento entre las cadenas de la red polimérica.Todas las muestras estudiadas cumplen con losrequerimientos de la norma ISO para absorción ysolubilidad, excepto la mezcla Bis-GMA/MPS cuyasolubilidad es mayor que 7,5 µg/mm3.

Las matrices Bis-GMA/DMTEEG y Bis-GMA/DMTEEG/MPS y los composites preparados conellas son los que absorben mayor cantidad de agua y presentan menor solubilidad. Se considera que lasolubilidad es una medida indirecta de la toxicidad yaque cadenas de pequeños tamaños y/o monómeros sinreaccionar pueden migrar de la matriz curada hacia elmedio bucal, por lo que se puede inferir que en ellas selogra mayor conversión y la concentración demonómero residual es menor.

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ESTUDIO POR TEORÍA DE ORBITALES DE FRONTERA DE DERIVADOSIMIDAZÓLICOS COMO POTENCIALES LIGANDOS DEL Cu2+.

Y. Hernández M., A. García* L.*Departamento de Química, Universidad de Oriente.

Palabras Claves: Imidazoles, ligandos, orbitales de frontera.

IntroducciónEn la química actual, la búsqueda de nuevas sustanciascon posible actividad biológica es una de las tareas másabordadas. Para ello se emplea una gran variedad desustancias de partida, entre las que se puede resaltar alimidazol y sus derivados.Dada la gran cantidad de compuestos derivados delimidazol que presentan actividad biológica, es de granimportancia el estudio de estos derivados, lo cualconlleva a que sean múltiples sus aplicaciones endiversos campos.Investigadores del grupo de Bioactivos de

Departamento de Química de la Universidad de Orientehan realizado trabajos de síntesis y caracterización dederivados imidazólicos que pueden producir complejosde coordinación con posible bioactividad. Estosestudios se han extendido a las reacciones decoordinación de iones. De ahí, que nuestro objetivo esdeterminar si los derivados imidazólicos objeto deestudio pueden ser potenciales ligandos del electrófilode dureza intermedia Cu2+ mediante el análisis de lasgeometrías, las cargas NBO y los orbitales de frontera,calculados por métodos teóricos.

Metodología de TrabajoSe optimizaron las geometrías de los derivadosimidazólicos 4,5-difenil imidazol; 4,5-difuril imidazol;2,4,5-trifuril imidazol; 2,4,5-trifenilimidazol; 2-(o-hidroxifenil)-4,5difenil imidazol y 2-(p-hidroxifenil)-4,5difenil imidazol a los niveles de teoría HF/6-31G(d)y B3LYP/6-31G(d), empleando el paquetes de programas Gaussian 98. Se realiza el análisis de losorbitales según la teoría de orbitales naturales deenlace1 (NBO) para los niveles de teoría empleados conel objetivo de ampliar la descripción de las propiedadeselectrónicas. Finalmente se realizó el análisis dereactividad frente a reactivos electrofílicos utilizando lateoría de los orbitales de frontera de Fukui.

Discusión de los ResultadosEl análisis de las geometrías, las cargas NBO y losorbitales de frontera permiten plantear que losimidazoles estudiados pueden coordinarse con el Cu2+ debido a la similitud de la dureza del electrófilo con lascalculadas para los orbitales formados por pares deelectrones no compartidos en el N3 y en algunosheteroátomos de los grupos sustituyentes.

Conclusiones• Las moléculas 4,5 difenil imidazol y 2,4,5-trifenil imidazol podrán coordinarse por el átomo N3 yserán ligandos monodentados.• El 4,5-difuril imidazol podrá coordinarse tanto por el átomo N3 como por el átomo de O pertenecienteal sustituyenye furilo en posición 4, con cierta preferencia hacia el primero, pudiendo comportarsecomo un ligando bidentado, dadas sus característicasgeométricas y las pocas diferencias que muestran lasdensidades de carga de estos átomos y las energías delos orbitales que los representan.

• El 2,4,5-trifuril imidazol podrá coordinarse por tres centros: el átomo N3 y los átomos de O pertenecientes a los sustituyentes furilo en la posiciones2 y 4, con cierta preferencia hacia el N3; pudiendocomportarse como un ligando tridentado, dados losmismo factores que el 4,5-difuril imidazol.• El 2-(o-hidroxifenil)-4,5difenil imidazoldeberá coordinarse por el átomo N3, aunque ante una base de mayor dureza que el Cu2+ podrá coordinarse por el átomo de O del grupo hidroxilo; la posibilidad decomportarse como un ligando bidentado dependerá defactores estéricos y del valor de la dureza delelectrófilo, entre otros factores.

• El 2-(p-hidroxifenil)-4,5difenil imidazol podrácoordinarse con el Cu2+ por el N3, pudiendocoordinarse por el O del grupo hidroxilo con bases másduras que el catión Cu2+; no tiene posibilidades de ser bidentado por razones geométricas.

Bibliografía1. García, A.; Tesis Doctoral; San Sebastián, España;

1996.

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ESTUDIO TEÓRICO DEL MECANISMO DE REACCIÓN DEL RADICAL OH Y ELPÉPTIDO GLY-ALA-ILE.

Yoana Pérez Badell # , Annia Galano Jiménez$ , Luis Alberto Montero Cabrera#

# Laboratorio de Química Computacional y Teórica, Facultad de Química, Universidad de la Habana.$ Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa, 09340, México D. F., México

Palabras Clave: radicales libres, péptido, mecanismo, semiempírico, DFTIntroducción.Los radicales libres juegan un papel importante en eldesarrollo de la Enfermedad de Alzheimer. Debido a sualta reactividad éstos atacan con facilidad a moléculasque se encuentren cercanas creando un nuevo radical a partir de la molécula atacada el cual esta listo pararepetir el proceso, estableciéndose una reacción encadena que puede llegar a destruir células completas.Estudios realizados1 han demostrado que las proteínasexpuestas al radical hidroxilo muestran alteraciones desu estructura primaria. Un trabajo anterior 2 modeló lareacción del péptido Ala-Gly y el OH, cuando el ataque

inicial ocurre por el Cα de la Glicina. Nuestroestudio se basa en verificar que ocurre cuando elataque es por un carbono de la cadena lateral, para elloescogimos el peptido Gly-Ala-Ile, donde tomamos elCβ de la Isoleucina para la modelación. Este péptido seencuentra en la sección 25-35 del péptido ß-amyloid3,4que es al parecer la mayormente involucradaen la reacción con radicales asociada a la Enfermedadde Alzheimer. Los pasos propuestos son: abstracción deun átomo de hidrógeno de la cadena peptídica, adiciónal radical formado de una molécula de dioxígeno,abstracción de oxígeno atómico del radical peroxilo porun radical presente y ruptura del radical alcoxilo

formado.Métodos empleados.Se obtuvieron las geometrías de las moléculas yradicales empleando la interfase gráfica HyperChem.A partir de dichas geometrías se realizó la modelaciónde los puntos estacionarios de la reacción a nivelsemiempírico PM3 empleando el programa MOPAC56.Posteriormente se realizaron cálculos DFT para el primer paso, con el funcional B3LYP y la base 6-31

Primeramente se modeló la reacción de abstracción dehidrógeno por el OH (Fig.1) en los aminoácidosaislados (Gly, Ala, Ile) calculándose los calores dereacción. Se obtuvo, tanto a nivel semiempírico comoDFT, reacciones altamente exotérmicas, cercanos a las-30 kcal/mol. Según los altos efectos exotérmicos, lamagnitud relevante para determinar diferencias dereactividad será la energía de activación, debido a laimposibilidad que se establezca un equilibrio en unsistema donde la barrera energética de la reaccióninversa sea tanto más alta que la de la reacción directa.Los valores obtenidos para las energías de activación

muestran el siguiente orden de reactividad: Ile C(β) > Ile C(α) > Ala C( α) > Gly C( α) > Ala C( β) ≅ Ile C( γ).Los valores obtenidos mediante DFT son todosnegativos, lo que está debido a que la reacciónestudiada no es elemental y ocurre en dos pasos, el primero reversible y sin barrera energética alguna queconduce de los reaccionantes al complejo pre-reactivo yel segundo que es irreversible y pasa a los productos.

Fig.1 Primer paso del mecanismo: reacción de

abstracción de hidrógeno, produciéndose agua y elradical aminoacídico.Los restantes pasos del mecanismo se modelaron parael Cβ de la Isoleucina. El segundo posible paso es laadición de O2 al nuevo sitio radicálico (Fig. 2). Seobtuvo una energía de activación de 15 kcal/mol, estevalor muestra que la reacción estudiada ocurre avelocidades apreciables a temperatura ambiente.

Fig. 2 Reacción de adición de O2 al radicalaminoacídico y formación del radical peroxilo.Posteriormente se estudiaron los caminos de reacciónde las posibles rupturas de la cadena a partir del radical peroxilo, donde se pudo llegar a la conclusión que hacefalta un paso adicional para que se favorezca la rupturaya que se observa que la energía crece monótonamentea medida que se alargan cualquiera de estos enlaces. Se plantea un tercer paso del mecanismo que consiste en laabstracción de oxigeno por alguno de los radicales presentes en el medio (Fig. 3). Se utilizan para lamodelación los radicales: X=OH, NO, O, O2

-.

Fig. 3 Abstracción de oxígeno atómico del radical

peroxilo y formación del radical alcoxidoEn estos casos se evidencia que los procesos ocurrensin barrera energética alguna. Posteriormente, como enel paso 2, se modeló la ruptura de los cuatro enlaces posibles, equivalentes al caso del radical peroxilo peroen el alcoxido y se obtuvo un gráfico que expresa lavariación en la energía durante la ruptura de losenlaces, donde se puede apreciar que el enlace peptídico tiene un comportamiento análogo al del paso2, no así observándose en los restantes enlaces dondecon una barrera aproximadamente de 15 kcal/mol

G** empleando el programa GAUSSIAN’986.

Discusión de resultados.

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EFECTO DEL PECTIMORF EN LA ADSORCIÓN DEL ION Cu2+ Y SU EFECTO ENPLANTAS

Y. Mederos1 , O. Cartaya1 , C. Peniche2 , Inés Reynaldo1

1 INCA, San José de las Lajas, La Habana 32700, Cuba. E- mal: [email protected]

2 Centro de Biomateriales, Univ. Habana 10400, Cuba.

IntroducciónEs conocido que uno de los mecanismos de toleranciamás importante utilizado por las plantas para reducir latoxicidad por metales pesados lo constituye laformación de complejos con ligandos orgánicos. En uncontexto ecológico, los agentes de quelataciónorgánicos pueden promover la solubilización ytransporte de los iones metálicos, o secuestrar al iónmetálico tóxico y disminuir su biodisponibilidad en las plantas. (5)

En el presente trabajo se utiliza una mezcla de

oligogalacturónidos (Pectimorf) con grado de polimerización entre 7 y 16, caracterizado por presentarun grupo carboxílico terminal, lo cual le permite laformación de enlaces con los metales pesados mediantela formación complejos, con el objetivo de establecerla afinidad de iones metálicos con la mezcla deoligogalacturónidos y evaluar su efecto en plantastratadas con metales pesados.

Materiales y métodosLa mezcla de ácido galacturónico se obtuvo en el INCAa partir de la hidrólisis enzimática de pectina obtenidade la corteza de cítricos según la metodología propuesta por Cabrera (2).La relación estequiométrica metal- ligando sedeterminó utilizando 10 mL de CuCl2 0,02 M y 10 mLde una solución del Pectimorf (1,025x10-2 M) y 10 mLde ácido galacturónico 1,030 x10-2M en cada caso, elvolumen final fue de 10 mL y se midió la absorbancia a720 nm.El complejo sólido de Pectimorf/ Cu2+ se obtuvo poragitación de 50 mL de Pectimorf 1, 025x10 -2 M consolución de CuCl2 a una concentración de 2x10 -3 M, lasolución se agitó por 1h y después de 24 horas el precipitado obtenido fue centrifugado y secado a 60°C para el análisis por IR.Se utilizaron semillas de tomate de la variedad Amalia

crecidas en recipientes plásticos de 0,3 L de capacidadcon arena sílice, los tratamientos fueron:1-Control. 2-Semillas imbibidas durante 4 horas conPectimorf 10 ppm 3-Semillas imbibidas durante 4 horascon Pectimorf 30 ppm.Se utilizaron cinco frascos por cada tratamiento conuna planta por cada uno. Las plantas fueronsuplementadas con solución nutritiva con exceso deiones Cu2+.

ResultadosLa determinación de la relación estequiométricaexistente entre los ácidos galacturónico comercial y lamezcla de oligogalacturónidos con el ion metálico Cu2+ muestran un cambio de pendiente para una relaciónmolar en ambos casos de 1:1 siendo indicativo de laformación del complejo, además se observa un segundocambio de pendiente a una relación molar deaproximadamente 1:2, poniendo de manifiesto laformación de otro complejo. (Fig. 1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 1 2 3 4 5 7

R el ) M / L )

Pect.

A. Galact.

Fig. 1: Relación molar pectimorf metal a720 nmEn la figura 2 se muestra el efecto del Cu2+ sobre lalongitud de la raíz de plantas de tomate tratadas con lamezcla de oligogalacturónidos, se puede observar que

la aplicación de la mezcla provocó un aumento en lalongitud radical en relación a las plantas crecidas en elmedio de Cu2+ sin tratamiento con la mezcla.

0

2

4

6

8

10

1 2 3 Tra t .

2+ Fig. 2 Efecto del Cu en la longitud radical de

plantas de tomate tratadas el Pectimorf.

Referencias1-Reynaldo, I.; Alfonso, C.M.; Cartaya, O.; Ramírez,M. A. y Pellón, A. (2004) Bioremediación unaalternativa ecológica y viable para secuestrar ionesmetálicos. Jornada ambiental del CNIC, 31-2.2- Cabrera, J. C. “Obtención de una mezcla deoligogalacturónidos a partir de corteza de cítrico” Tesisen opción al grado de Doctor en Ciencias Químicas,INCA, 2000.

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3. Kiihne S., Bryant R. G.: Biophys. J. 78, 2163-2169 (2000).

4. Van-Quynh A., Willson S., Bryant R. G.:Biophys. J. 84, 558-563 (2003).

5. Gallier J., Rivet J., De Certaines J. : Biochim.

Biophys. Acta 915, 1-18 (1987).6. Cottam G.L., Waterman M.R., Thompson B.C.: Arch. Biochem. Chem. 166, 193-200(1975).

7. Koenig S.H.: Biophys. J. 69, 593-603 (1995).

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Vol. XVIII, N o 1, 2006 306

ESTUDIO DE LA COMPATIBILIDAD DE RESINAS FURÁNICAS CON UN COMPUESTOHETEROCÍCLICO NITRADO MEDIANTE CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE

BARRIDO. (CDB) H. Guerra Menéndez*, E. Peón Avés**

* Centro de Investigación y Desarrollo Técnico, Calle E, s/n e/ 1ra y Arday, Reparto El Trigal, Municipio Boyeros,CP 8003, Ciudad de La Habana, Cuba, Telef.: 44-1945, 44-8083, Fax: 57-8514, Email: [email protected]

** Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana, Apdo. Postal 6130, Ciudad de La Habana 10600, Cuba,Telef.: 8700594, Fax: 8735863, Email: [email protected]

Palabras clave: compatibilidad, calorimetría, polímetros, resina, energético

IntroducciónEntre los compuestos poliméricos empleados comoaglutinante se encuentran las resinas furánicas:macromoléculas formadas a partir de monómeros de laserie del furano (Ej. furfural, alcohol furfurílico, vinilfurano, 5 - metilfurfural, alcohol tetrahidrofurfurílico yotros) con otros compuestos orgánicos (Ej. acetona,aldehídos, aminas, fenol). Los polímeros furánicos demayor aplicación en la industria son los derivados delfurfural y del alcohol furfurílico [1].Los monómeros furánicos son polifuncionales; portener dobles enlaces en el anillo, grupos carbonilos yenlaces vinílicos en la cadena lateral, así como granlabilidad del átomo de hidrógeno en la posición 5 delanillo; lo que posibilita la síntesis de oligómerostermoreactivos, que dan lugar a la formación de polímeros infusibles e insolubles de estructura espacialreticulada.La hexahidro-1, 3, 5 – trinitro - 1, 3, 5-triazina(material utilizado como relleno) fue preparada por primera vez por Henning, tratando hexamina con ácido

nítrico fumante para uso medicinal, pero su valor comoexplosivo no fue reconocido hasta 1920 por Herz. Esun sólido cristalino blanco, con temperatura de fusión

entre 205 –206 0C, temperatura de descomposición 2130c, temperatura de ignición térmica de 260 0c, solubleen acetona (1 g/25 ml), ligeramente soluble en metanol,éter, acetato de etilo, ácido acético glacial y prácticamente insoluble en agua, tetracloruro decarbono y disulfuro de carbono [2].El desarrollo alcanzado en la instrumentación de laCDB, ha provocado que en los últimos años estatécnica sea utilizada en la determinación de laincompatibilidad de mezclas cuya composición implicaun relleno. Esta técnica permite de manera muy precisala determinación de efectos calóricos generados en lamuestra producto de cualquier transformación oreacción entre sus componentes. Maycock demostró lasgrandes posibilidades de los métodos de análisistérmico en la determinación de propiedadesconvencionales y otros parámetros de sistemasexplosivos y propelentes [3].Materiales y métodos

Las resinas furánicas (FURANICID AP, VII y F – 5)utilizadas en este estudio se prepararon por vía sintéticaa partir de alcohol furfurílico, formaldehído y posteriormente modificadas con urea, comercializadas por el ICIDCA y empleadas con diferentes finesindustriales [1]. El Relleno se obtuvo mediante el proceso de Bachmann de nitración de hexamina conácido nítrico concentrado a 25 ºC. Todos los reactivosutilizados en la síntesis fueron de alta pureza provenientes de la firma FLUKA AG y MERCK.Las tres mezclas del relleno con cada resina fueron preparadas con una relación en peso de 90 % deRelleno y 10 % de resina; adicionando la resina alrelleno y mezclando hasta total homogeneidad, en elmismo portamuestra del CDB.Las mediciones calorimétricas fueron realizadas en elsistema de análisis térmico Mettler TA4000, en elrango de 25 a 150°C a una velocidad de calentamientode 5°C/min, en portamuestras de aluminio conaproximadamente 20 mg de muestra. Primeramentefueron analizados cada material por separado y

posteriormente las mezclas, todos ellos a los mismosrangos de medición.Resultados y discusiónLa determinación de la compatibilidad de materialesorgánicos por CDB ha sido una técnica aceptada en laindustria química desde su desarrollo en los comienzosde la década de 1960. Gray describió en detalle la teoríatermodinámica para la determinación de compatibilidad por CDB en 1966 [4].Primeramente se analizaron por separado cada resina yel Relleno que constituirían posteriormente las mezclas;determinándose su estabilidad térmica. Los resultadosse muestran en la figura 1.

Se observa que tanto las resinas como el Relleno nomuestran cambios hasta los 98 ºC. A partir de estatemperatura comienza a observarse variaciones tantoendotérmicas como exotérmicas relacionadas con ladescomposición térmica de las resinas analizadas hastala temperatura de interés de este estudio, sin embargo elRelleno no muestra ninguna variación.La figura 2 muestra los resultados de los análisis deCDB para las mezclas. Como se observa no hay nivariaciones en el flujo de calor para ninguna de lasmuestras analizadas en todo el rango de temperaturas.

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La ausencia de señales demuestra que no hayinteracción química, ni formación de una nueva especiequímica.

Conclusiones

En este trabajo se demostró la utilidad de la CDB parael estudio de la compatibilidad de mezclas de productosorgánicos incluyendo materiales energéticos.En las mezclas estudiadas no se observó interaccionesque justificaran alguna incompatibilidad; por lo que seconcluye que las mismas pueden ser utilizadas confines industriales para las que han sido diseñadas.

Bibliografía[1] Tompa A.S.; Boswell, R.F. “Thermal stability of a plastic bonded explosive”, Thermochimica Acta. 357:169-175, 2000.[2] Pennington J.C.; Brannon J.M. “Environmental fateof explosives”. Thermochimica Acta. 2002, 384: 163-172.[3] Lee J.S.; Hsu C.K. “The thermal behaviors andsafety characteristics of composition B explosive”.Thermochimica Acta. 2001, 367-368: 1-2: 371-374.[4] Merck Index Software. Copyright © 1999 by Merck& Co. Inc., Whitehouse Station, NJ, USA.

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TERMODINÁMICA DEL PROCESO DE PRECIPITACIÓN DE SULFUROS DENÍQUEL Y COBALTO SEPARADOS DEL LICOR DE DESECHO WL

*, Pedro Rafael Bassas. ** Mercedes Soza** Instituto Superior Minero Metalúrgico ( ISMM ), ** Centro de Investigaciones del Níquel (CEINNIQ)

[email protected]

IntroducciónEn la industria niquelífera PSA – Moa Nickel S.A,situada al nordeste de la provincia de Holguín, tienelugar el tratamiento de los minerales lateríticos, por víaácida, con la obtención de sulfuros de níquel máscobalto como producto final. En la tecnología delixiviación ácida se generan una serie de desechosgaseosos, sólidos y líquidos, entre los que se encuentrael licor del WL.Las características enumeradas determinan lacontaminación que provoca el licor de desecho, lo queha motivado que a lo largo de los años se hayan

desarrollado una serie de investigaciones encaminadas asolucionar la problemática planteada,.A continuación se refieren diferentes trabajos que han

abordado diferentes temáticas:1.- Neutralización del licor mediante el empleo dediferentes agentes neutralizantes, como: pulpas dearenas coralinas, mineral de serpentina niquelífera,amoníaco (Landazury y col 1995, Morrell 1990,Gafarov 1978). (Lasser 1973, Sifontes 1974, Casado yGarcía 1986) y otros.2.- Recirculación del licor al proceso productivo(Sovol 1981, Gafarov 1978).3.- Recuperación de los valores metálicos presentes enel licor, utilizando: Zeolitas naturales (Pérez 1991),métodos químicos (García 1982, Fonseca 1988, Morrell1990, Calzadilla 1994, Barrabia 1997, Legan 1990).

A continuación se presenta una variante detratamientos para el licor de desecho WL por víaquímica, se realiza un estudio sobre el comportamientotermodinámico de los sulfuros de níquel y cobalto enel proceso de precipitación con sulfuro de sodio a presión atmosférica y temperaturas de 25 y 55 ºC, quetiene lugar en la primera etapa del tratamiento dellicor.

El trabajo tiene como objetivo: Realizar un estudioacerca del comportamiento termodinámico de lossulfuros de níquel y cobalto en el proceso de

precipitación con sulfuro de sodio a presiónatmosférica. En la primera parte del trabajo se presenta el análisis

teórico realizado y la metodología de cálculo empleada.Los cálculos realizados por las expresiones

correspondientes, demuestran que existen diferenciasentre los valores de pH de precipitación de los sulfurosde cobre y cinc respecto al níquel y cobalto, esto permite emplear el método de precipitación selectiva.

Una vez concluido el análisis termodinámico, sedefine el esquema de tratamiento a aplicar al licor dedesecho WL.

En la primera etapa se realiza la precipitación delos sulfuros de cobre y cinc con sulfuro de sodio, a unvalor de pH de 1,2 unidades, obteniéndose un sólidonegro que se separa por filtración.

En la segunda etapa se eleva el pH hasta 2,4unidades y al añadir de nuevo sulfuro de sodio, precipita un sólido de color negro que corresponde a lamezcla de los sulfuros de níquel y cobalto según losanálisis químicos realizados.

A partir de los resultados obtenidos se determinan losmodelos estadísticos – matemáticos.

Conclusiones1. Según el estudio realizado existe posibilidadtermodinámica de precipitación de los sulfuros deníquel y cobalto bajo las condiciones de temperatura,velocidad de agitación, agente precipitante y presiónfijadas y las diferencias entre los valores de pH de precipitación permiten el empleo del método de precipitación selectiva.2. Se comprobó la influencia de la temperatura y lavelocidad de agitación en los procesos de precipitación,lográndose extracciones de níquel entre 75 y 90 % y decobalto entre 80 y 90 %.3. Las mayores extracciones de níquel y cobalto sealcanzan a la temperatura de 328 K (55 ºC) yvelocidad de agitación 160 rpm.4. Se determinaron los modelos estadísticos –matemáticos que describen el comportamiento delos factores analizados. En ambos modelos se refleja lainfluencia positiva de la temperatura y la velocidad deagitación sobre el proceso de precipitación, mientrasque la interacción entre los factores no resultasignificativa.

Bibliografía

1. Alfonso, E. y otros. Tecnología de descontaminación del licorresidual WL mediante utilización del mineral serpentínitico previamente calcinado. Informe Técnico. Centro deInvestigaciones y Proyectos de la Industria MineroMetalúrgica. La Habana, 1995.2. Sosa M, ; Barrabia, E. y. Estudio preliminar de unavariante de recuperación de elementos metálicos a partir dellicor ácido de la E.P.S.A. Trabajo de Diploma (ISMM)Facultad de Metalurgia, Moa, 1997.3. Casado, J ; García, R. Tratamiento de residuales con coral.Informe Técnico. CIS. Moa, 1986.

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PERIODIC PERTURBATIONS IN A CHAOTIC CHEMICAL REACTION Juvencio A. Betancourt Mar 1 & José M. Nieto-Villar 2,3

1 Laboratorio UNE-SAS, Universidad del Noreste, Tampico, México, [email protected] , 2 Dpto. de Química-Física, Fac. de Química, ave. Zapata & G, 3Catedra de Sistemas Complejos “H. Poincaré”, Universidad de La

Habana, Cuba, [email protected]

Key words: chaotic chemical reaction, periodical perturbation

1. IntroductionA biological system is always exposed to external perturbations. Under a critical level, the dynamics ofthis system is not appreciably modified, until this levelis reached. If the perturbation is an environmentalstimulus, then, a disease can be produced. Maybe, the perturbation is a therapy, so the surpassing of thecritical level is desired.In previous work [1], periodic perturbations wereapplied on oscillating models of chemical reactions.The objective of this work is to generalize this

formalism for a chaotic chemical model (Rösslersystem).

2. Experimental PartLet us consider the chaotic chemical Rössler model [2]:

(1)

From this system (2), it has been added a periodical

term

)(

)(

c x zb z

ay x y

z y x

−+=

+=

+−=

&

&

&

T

t d

π 2sin to the second equation (the external

perturbation), where d is the amplitude and T is the

period of the perturbation.It is well known that the system (1) has a chaoticattractor when a= 0.1, b=0.1 and c=18. At these valuesof the control parameters a, b and c, it was applied the perturbation, changing the amplitude (d ) from 0 to 18.The period, T , was varied form 1.0 to 18.6. The system(1) was numerically solved applying the Gear. Theobtained time series was analyzed by using thesoftware Tisean 2.1 [3].

3. Results and DiscussionThe application of periodical perturbations on the

Rössler system (1) can transform chaotic, non-periodic,

behaviour in a periodic one. One interpretation comes from the case in which a periodical rhythm is pathological (as in epilepsy). Thetherapeutic strategy will be to reduce the external periodic force by direct suppression (for example bysurgery) or to counterattack it by a drug appliedaccording with the rhythm of the harmful externalforce.

Second, if the chaotic behaviour is considered as a pathological state, then it can be returned to a healthystate if a periodic perturbation is applied on the system.As the amplitude of the perturbation (d ) can be choosedwithin a wide range of values, the healthy state is verystable. Another, third, interpretation is to consider themodel as the dynamics of rhythmic diseases (e.g.asthma or arthritis). It can be entrained to some cyclic behaviour in order to reduce its peaks. For example, if pain peaks occur at an irregularly timing (chaos), adrug (or any suitable therapy) should be administered at

an appropriate frequency (here, the dominantfrequency). The doses (amplitude) must be regulated toa level where the peaks synchronize with the frequency,so a period-1 behaviour can result.

References1. Salazar C, et al., Theoretical models inchronotherapy: I. Periodic perturbations inoscillating chemical reactions. Biological RhythmsResearch 34: 241–249 (2003)2. Willianovski KD, Rössler OE., Irregularoscillations in a realistic abstract quadratic massaction system. Z. Naturforsch A 35: 317-318,(1980)

3. Hegger R, Kantz H, Schreiber T., Practicalimplementation of nonlinear time series methods:The TISEAN package Chaos 9: 413–435, (1999)

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TOWARD A THERMODYNAMIC THEORY OF COMPLEX CHEMICAL REACTIONS J. M. Nieto-Villar

Department of Physical-Chemistry, Faculty of Chemistry, Ave. Zapata and G, Vedado & ”H. Poincaré” Complex Systems Division, University of Havana, Havana 10400 Cuba. [email protected]

Key words: entropy production rate, bifurcations, Lyapunov function, phase transition

1. IntroductionFar from equilibrium, systems can exhibit complex behaviours, as a result of fluctuation as “order throughfluctuations”.

The analysis of stability can be carried out throughthe so-called Lyapunov function. From thethermodynamic point of view, Prigogine has shown [1]that in the linear region, the rate of entropy productionis a function of Lyapunov. The principle of minimumentropy production is not completely valid even nearequilibrium. In fact, far from thermodynamicequilibrium, the global stability in the non-linearregion, for example in chemical reactions, is a topicthat has not been solved yet.

The goal of the present communication is togeneralize the thermodynamic formalism for analysisof the complex chemical systems.

2. Entropy production rate in the phase transitionfar from equilibriumIn the previous work [2] we have proved as the EntropyProduction Rate as a Lyapunov function in chemicalcomplex systems. So that the Eulerian derivative of

entropy production rate with respect to time as•

iS

0≤∂∂

=••

dt

d S

dt

S d ii µ

µ (1)

Here µ is the vector of the control parameters of thesystem. At bifurcation point the Eulerian derivative of

entropy production rate with respect to time should

be change the sing. We shall considerer the followinghypothetical chemical systems can be exhibit sometypical bifurcation.

3. Pitchfork bifurcationThe autocatalytic chemical reaction can be exhibitingsuch bifurcation as the following:

•

iS

B x

x x

→

→+

3

3 (11)

The stationary states of (11) are 0= ss x and

µ ±= ss x . Hence µ ±= ss x have broken the

symmetry of the differential equation (4) associatedwith the system (11). The new solution for µ > 0 branchor bifurcate from the solution µ = 0. The value of µ atwhich new solution bifurcate is called the bifurcation point . At this, we have

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧≤

=

∂

∂=

+=••

•

SSstablefor0

SSunstablefor0

3

dt

d S

dt

S d

x xS

ii

i

µ

µ

µ

(2)

In this case the entropy production rate play the seenroll as the Landau function in the phase transition in theneighbourhood critical point. In summary we point outthat far from equilibrium the entropy production rate play the turn over as the potential function at bifurcation point.

References1. Nicolis, G. and Progogine, I., ‘‘Self-Organization in Non-Equilibrium Systems,’’ Wiley, New York, (1977).2. Nieto-Villar, J.M., Quintana, R., Rieumont, J.,Physica Scripta 68 163 (2003).

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VERIFICACION MEDIANTE LA AFM DE LA INFLUENCIA DEL CAMPO MAGNETICOEN LA CINETICA DE LA CRISTALIZACION DE SOLUCIONES AZUCARADAS

G. Ribeaux Kindelán*, O. Ares Muzio**, F. Falcón Rodríguez**, M. Girasole****Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado (CNEA). Universidad de Oriente.

**Instituto de Materiales y Reactivos (IMRE). Universidad de La Habana.

***Instituto de Estructura de la Materia (ISM). Roma, [email protected]

Palabras claves: tratamiento magnético, campo magnético, cristalización, crecimiento de cristales, solucionesazucaradas, AFM.

IntroducciónSe conocen y han sido ampliamente difundidosinteresantes e importantes resultados de la aplicación dela tecnología del Tratamiento Magnético (TM) comométodo para evitar y/o eliminar las incrustaciones quese forman en las superficies de los sistemas deintercambio calórico. Varios autores como Kobe,Higashitani y Pearson, han reportado con absoluta

certeza el hecho de la deposición en forma de Aragonita del Carbonato de Calcio (CaCO 3) en presencia del Campo Magnético, en lugar de hacerlocomo Calcita, es decir, que el Campo Magnéticoinfluye de forma notable en la cinética de lacristalización de algunas sales. Estos reportes hanimpulsado a realizar los experimentos que se describenen el presente trabajo, encaminados a observar lainfluencia del TM en la nucleación de soluciones dedextrosa monohidratada y en la cristalización desoluciones de sacarosa empleando la técnica de laMicroscopia de Fuerza Atómica (AFM).

Materiales y métodosEn un primer experimento se prepararon 200 ml de unasolución de sacarosa a 70 oBrix, termostatada a 20 oC,verificada además con un termopar, con ayuda de una bomba peristáltica se mantenia la solución enrecirculación en el reactor a velocidad constante, dicharecirculación ayudaba a la agitación. En un segundoexperimento se diluyeron 230.8 g de dextrosamonohidratada en 69.2 g de agua a 55 oC, luego sereguló la temperatura a 50 oC llevandola hasta 25 oC arazón de 0,3 oC/min. En las cercanías del reactor secolocó una lámpara que permitió observar a simplevista el cambio de la turbidez de la solución, señal de laaparición de los primeros núcleos en el seno de la

misma, dicha solución fué sometida a una agitación avelocidad constante, para lo cuál se utilizó un agitadormecánico, la temperatura también se verificó con ayudade un termopar. En ambos experimentos a la soluciónse le aplico un campo magnético constante de 0.1 Tesla[T].

Resultados y discusiónEn el primer experimento como resultado de la AFM,se pudo observar que la principal diferencia entre lasuperficie del cristal obtenida con la solución tratada

con campo magnético y aquella que se obtuvo con lasolución no tratada con el campo, está en lacaracterística de la rugosidad o textura cristalina.Confrontando las imágenes de las superficies obtenidascon y sin el TM de la solución, se nota una evidentediferencia de morfología de la superficie, que es particularmente evidente en las imágenes de 2x2 µm.En el caso de la solución sometida al TM, los cristales

son mucho mas porosos, especialmente en las regioneslaterales, es decir, en los bordes entre una fibra y laotra. Esta mayor porosidad es bien evidenciada en el parámetro estadístico RUGOSIDAD. En el segundoexperimento se pudo observar que el campo magnéticoretarda la aparición de los primeros núcleos.

ConclusionesDe acuerdo con los resultados obtenidos en losexperimentos realizados, podemos decir que el campomagnético, análogamente como ocurre con algunassales inorgánicas, influye en la cinética de lacristalización de soluciones azucaradas. En el caso quenos ocupa y para las condiciones experimentalesimpuestas, con un valor de inducción de campo B = 0,1T, quedo evidenciada la marcada diferencia entre lastexturas cristalinas obtenidas con y sin la aplicación delCM, observando como dicha textura es mucho mas porosa cuando la solución, antes de cristalizar, essometida a la acción del CM. Este resultado esta encorrespondencia con lo observado en el segundoexperimento y lo que reporta la literatura, donde seevidencia la influencia del CM en el fenómeno de lanucleación en soluciones.

Bibliografía1. S. Kobe, A Practical and Theorycal Study of the

formation of CaCO3 in the presence of the MagneticField, EC. (2003)

2. K. Higashitani, A.M.B. Freitas, Crystalyzationunder Magnetic Fields, J. Colloid Interface Sci., 156(1993) 90

3. S. A. Parsons, R. A. Barrett, Wat. Res. 32 (1998)609

4. A.M. B. Freitas, Influence of Magnetic Field in theKinetics of Crystallization of Diamagnetic andParamagnetic Inorganic Salts, Cryst. Res. Technol.34 (1999) 1239

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5. G. Ribeaux Kindelán, J.M. Mesa, Evaluación delSistema de Evaporación del CAI “América Libre”de Santiago de Cuba con y sin la aplicación de laTecnología del Tratamiento Magnético, RevistaTecnología Química. Vol. XXI, No. 2, (2001)

6. R. Viltre, Estudio de la Influencia del CampoMagnético en la Cinética de Disolución delCarbonato de Calcio a Diferentes Temperaturas,Tesis de Grado, CNEA-UO, (2000).

7. C. Campañá, F. Falcón Rodríguez, P. PérezGonzález, Raffinose-sucrose crystal interactionmodelling, Journal of Crystal Growth, 231 (2001)280.

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ESTUDIO DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE TRANSFORMACIÓN PARA ELRECICLADO MECÁNICO DEL POLIETILENTEREFTALATO (PET)

A. Pérez Rodríguez1; J. C. Velázquez Infante1; M. D. Salvador Moya2; V. Amigó Borrás2

e-mail: [email protected] de Holguín. Ave. XX Aniversario, Casilla Postal 57, Piedra Blanca, Holguín. Cuba CP 80 100

2 UPV. Dpto. Ing. Mec. y de Materiales. Camino de Vera s/n. Valencia. España Palabras Clave: reciclado, polietilentereftalato, condiciones de transformación, diseño experimental, viscosidad

intrínsecaIntroducciónEn los almacenes de la Empresa de Recuperación deMaterias Primas de Holguín (ERMPH) los desechos plásticos almacenados sin reciclar alcanzan nivelesalarmantes. El polietilentereftalato (PET), con un 80 % envolumen, constituye el componente mayoritario presenteen estos desechos. Al PET se le encuentra en forma de botellas que contenían agua, refrescos o aceite. Estudios preliminares demostraron la factibilidad de recuperaciónde las botellas de PET por reprocesamiento1. No obstante,

se conoce que la etapa de peletizado, a causa de los procesos termo-degradativos que pueden tener lugardurante la fusión del material, puede afectar las propiedades del PET2.El presente trabajo está dirigido hacia el estudio, medianteun diseño de experimentos factorial, de los efectos producidos por las condiciones de transformación en las propiedades del PET3. Cómo variables independientes seconsiderarán a la temperatura de transformación y eltiempo de retención del polímero dentro de la cámara de procesamiento, mientras que como variable dependientese tomó a la viscosidad intrínseca [η].Materiales y MétodosLas muestras de PET empleadas en el trabajo fuerontomadas en los almacenes de la ERMPH. Lasdeterminaciones viscosimétricas se realizaron en unviscosímetro capilar Cannon-Ubbelhode termostatizado a 50± 0.1 °C en un baño de agua. Como disolvente se empleófenol puro para análisis. Diseño experimental : Se empleó un diseño factorial 22. Latabla 1 muestra los factores y niveles empleados. Comovariable dependiente se tomó a la [η]. Se realizó unaréplica por cada unidad experimental.

Tabla 1. Niveles empleados para cada factorNivel Tiempo de

residencia [min]Temperatura

[0C]+−

3010

280260

Análisis estadístico: A la variable respuesta del diseño se leencontró, mediante un software estadístico, la ecuación deregresión ajustada a la data experimental. Fue determinadala significación estadística de los factores y la de susinteracciones a través del análisis de varianza.Seguidamente, mediante el método de optimizaciónsimplex, se optimizó el modelo encontrado para lavariación de la [η] determinándose las condicionesóptimas de transformación.

Resultados Mediante un análisis de regresión lineal, aplicando unsoftware de procesamiento estadístico, se obtuvo lasiguiente ecuación para la variable dependiente:[η] = 2.56102 – 0.0309675*Tiempo – 0.0082025*Temp +

0.0001095*Tiempo*Temp.

La figura 1 muestra la significación de las variablesindependientes y sus interacciones a través del análisis devarianza. Los efectos aparecen en orden decreciente demagnitud y la longitud de cada barra es equivalente al

valor estadístico t para cada efecto. Aquellos factores y/osus interacciones que excedan la línea vertical (valorteórico del estadígrafo t de Student) se consideranestadísticamente significativos. Se puede apreciarclaramente que el tiempo, la temperatura de tratamiento ysu interacción ejercen un efecto significativo sobre la [η].

Fig. 1. Interacciones de los factores deducidos de laecuación de regresión.

La ecuación de regresión obtenida para [η] se optimizómediante el método simlex. A partir de las restriccionesimpuestas al sistema se encontró que en el punto Temp. =260,011 oC y Tiempo = 7,435 min. existe un máximo parala viscosidad intrínseca del polímero, lo que correspondeal máximo valor del peso molecular y por tanto al mínimode degradación posible.ConclusionesSe encontró la ecuación de regresión del sistema para [η].El tiempo de retención, la temperatura de procesamiento ysu interacción causan efectos significativos sobre [η]. Seencontraron las condiciones óptimas de transformación delPET.Bibliografía 1. J.C. Velázquez “Trabajo de Diploma”, Universidad

de Oriente, 20002. R. P. Giannotta Polymer Engineering and Science,

Vol. 34, 1219-1225 August 19943. L. Sachs, “Estadística Aplicada”, Editorial labor S.A.

(1978)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE PROPIEDADES DE OBTURANTES DENTALES N. Davidenko1 , R. García1 , R. Sastre2 , S. de Aza3 , C. Baudin3 , M. Toledano4 , R. Osorio4

1 Centro de Biomateriales, Universidad de La Habana. Ciudad de La Habana 10600, Cuba. E-mail:[email protected]; 2 Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros, CSIC. 28006 Madrid, España; 3 Instituto de

Cerámica y Vidrio, CSIC, Madrid, España; 4 Facultad de Odontología, Universidad de Granada, España.

Palabras clave: composites dentales, propiedades, citotoxicidad

IntroducciónLos obturantes dentales contemporáneos se componenfundamentalmente por una matriz orgánica que al fraguar por la acción de una luz (λ≈470 nm) da lugar a estructurasreticuladas, y un relleno inorgánico (carga) cuya funciónes mejorar las propiedades químico-físicas, físico-mecánicas y estéticas de las resinas fraguadas. La carga orelleno juega un papel determinante en las característicasfinales del material fraguado y su contenido alcanza hastael 70% en peso. Por esta razón, el objetivo de este trabajoconsistió en diseñar formulaciones experimentales de

obturantes dentales y comparar su cinética defotopolimerización, algunas de las propiedades físicomecánicas reguladas por las normas ISO, y lacitotoxicidad in vitro con las del obturante comercial detipo híbrido Tetric Ceram®.Materiales y MétodosEl estudio de la fotopolimerización se realizó en unfotocalorímetro diferencial de barrido modificado con unafuente de luz de λ≈470 nm 1. Se prepararon 5 compositesexperimentales con mezclas de cuarzo de dos tamaños de partícula (Q1 y Q2)2 como relleno intermedio, y AerosilDT-4, como microrelleno. Se usó una mezcla de Diglicidilmetacrilato de bis-fenol A (Bis-GMA) 60%; dimetacrilato

de trietilenglicol (TEGDMA) 30% y γ-metacriloxipropiltrimetoxisilano (γ-MPS) 10% como parte líquida (PL),que contenía además canforquinona (CQ) 0,5% ymetacrilato de dimetilaminoetilo (DMAEM) 0,5%, comosistema fotoiniciador.Los resultados obtenidos mostraron que el incremento delcontenido de microrrelleno disminuye la velocidad inicialde polimerización (Rp). Esta tendencia se observa en presencia de ambos rellenos intermedios, Q1 y Q2, y puede estar relacionada con el aumento del áreasuperficial total de la carga inorgánica 3. Todos loscomposites estudiados alcanzaron prácticamente la mismaconversión a los 5 minutos de irradiación (∼60%). De este

primer estudio se seleccionaron 2 compositesexperimentales con las mejores características demanipulación de las pastas: C1 (63% de Q2 y 10% deAerosil DT-4) y C2 (60% de Q1 y 10% de Aerosil DT-4).Se determinaron la absorción de agua (W), solubilidad(S), profundidad de curado (P.C.), microdureza (M.H.), yresistencia a la compresión.La resistencia a la compresión de C2 y C5 osciló entre los300 y 320 MPa, mientras el Tetric mostró una resistenciasuperior al límite de la máquina de ensayos empleada (400MPa). Las curvas tensión-deformación de los composites

experimentales (dientes de sierra) evidenciaron la presencia de fracturas parciales, indicadas por las pequeñas caídas de carga, antes del fallo total.Los resultados encontrados en el resto de los ensayos semuestran en la Tabla.Tabla. Resultados de los ensayos.

C1 C2 TETRICP.C. (mm) 8,59(0,05) 8,62(0,06) 3,34(0,19)

M.H. (VHN) 71,76(6,48) 79,74(6,83) 56,90(11,26)W x103 (µg/mm 3) 6,7(1,1) 7,8(1,3) 6,3(0,2)S x 103 (µg/mm 3) 4,4(1,0) 6,1(1,0) 1,1(1,5)

Nota: Desviación estándar entre paréntesis.La diferencia en profundidad de curado encontrada entrelos composites experimentales y el Tetric, puede deberse auna mayor eficacia en la absorción y trasmisión de luz através de la masa de los primeros, causada por lanaturaleza de la carga de relleno empleada. La mayordureza superficial de los compsites experimentales puedeser también consecuencia del tipo y contenido de losrellenos empleados. Todos los materiales experimentales ycomercial tuvieron valores de W que cumplen co el límitemáximo normado (50 µg/mm3), mientras que C2 fue elúnico en superar el valor normado para S (5 µg/mm2). Lossuperiores valores de S en C1 y C2 con relación al Tetric

se deben al empleo de γ-MPS, monómero multifuncionalno entrecruzante, en su formulación.ConclusionesSe determinó que la adición de 6,5 % de ZrSiO4 o 4,41 %de ZrO2 en sustitución del volumen equivalente de cuarzoen los composites experimentales confiere unaradiopacidad superior a 1 mm de Al, nivel exigido por lanorma ISO 4049. El ZrSiO4 se dispersa bien, mientras queel ZrO2, a pesar de su mayor poder opacificante, seaglomera en la PL de los composites, obervándose en laradiografías correspondientes “puntos blancos” dediferentes dimensiones causados por aglomerados de partículas de ZrO2.Los ensayos de citotoxicidad directa e indirecta realizadosin vitro con células humana tipo fibroblasto mostraron queel material experimental C2 no es más citotóxico que elmaterial comercial de referencia.

Referencias1 R. Sastre et al. Rev. Plast. Mod . 393: 375 (1989)2 N. Davidenko et al. Desarrollo y caracterización deformulaciones de composites dentales. 18 Conf. Quím.Univ. Oriente, Dic. 20053 M. Alvarez et al. Polymer Int . 48: 699 (1999)

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SUPPORTED AQUEOUS PHASE CATALYSIS: HETEROGENIZING THEHOMOGENEOUS CATALYSTS

Ulises J. Jáuregui-Haza1 , Anne M. Wilhelm2 , Henri Delmas2 1 Centro de Química Farmacéutica, Apdo. 16042, C. Habana, Cuba, [email protected];

2 Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologuiques, 118 route de Narbonne, 31077

Toulouse, France. Key words : SAPC, catalysis, hydroformylation

IntroductionMany attempts have been done to heterogenize thehomogeneous catalysts: physical adsorption orchemisorption of a complex onto a support; entrapmentof metal complex within zeolites; dissolution of a metalcomplex in a non volatile solvent; and dissolution of ametal complex in a non volatile solvent that is adsorbedonto the surface of a support. In general, the drawbackof all these immobilization methods is that they are notapplicable for liquid-phase reactants/products that are

miscible with the nonvolatile solvent phase (1). Onlythe biphasic catalysisis successfully used in theindustry. The alternative could rise from developing animmobilization method designed specifically to convertliquid-phase reactants: the supported aqueous phasecatalysis (SAPC) (2). An overview about the state ofthe art, perspectives and challenges of SAPC is presented here.SAPC: MAIN APPLICATIONS ANDEFFICIENCYIt has been proved that SAPC can perform a broadspectrum of reactions such as hydroformylation,hydrogenation and oxidation, for the synthesis of bulkand fine chemicals, pharmaceuticals and its

intermediates. Although rhodium complexes are themost extensively used in SAPC, the complexes ofruthenium, platinum, palladium, cobalt, molibdenumand copper have been also employed.Many typical parameters usually investigated in

biphasic catalysis, as temperature, pressure, the excessof water soluble ligand and the nature of reactants andthe catalyst, have roughly similar effects with SAPC. Amajor difference with respect to biphasic catalysis isthe low dependence to substrate solubility in thecatalytic aqueous phase as the reaction by SAPC occursat interface. The second important difference is theactivity of SAPC being strongly dependent on the water

content of the solid support. Two types of water contenteffects have been reported: usually SAPC is efficienton a very restricted hydration range where activityexhibits a clear peak, while only recently a large plateau was observed at higher hydration range. Recentworks (3-6) reported conditions where SAPC is equallyefficient on a much wider hydration range. The same behavior was found during the hydroformylation of 1-hexene on non-porous fumed-silica nanoparticles (6).Concerning selectivity most of authors found limitedeffects of the excess of water soluble ligands, both on

activity and on selectivity for linear/branchedaldehydes. The ratio of linear aldehydes (about 80%) isvery similar as the one observed in biphasic aqueouscatalysis. Now the main limitation for the use of SAPC is due tothe limited stability and reusability of the support-catalytic complex matrix. There are two directions forsolving this problem: the use of more stable ligandsandthe addition of basic alkali metal salts, which depressedthe oxidation of TPPTS.

Perspectives and challengesThe main technical advantage of SAPC with respect tousual biphasic catalysis is the much faster reaction ratewith poorly water soluble substrates which may havedirect access to the catalyst. Such performances areobtained in relatively mild reaction conditions and withless catalyst losses in organic phase than in any other boosted aqueous phase catalysis. Concerning the fieldsof application, SAPC has perspectives to be used eitherin the basic chemical industry and petrochemistry, or inthe fine and pharmaceutical chemistry, in biotechnology and the food industry, in these last twoassociated to enzymatic processes.

ConclusionsSAPC brings a clear opportunity to overcome the twomain limitations of biphasic catalysis: poor activity andsignificant catalyst losses. SAPC provides relativelyhigh turn over frequencies due to large interfacial areawhere the metal is available even for highlyhydrophobic substrates. In addition, metal losses arereduced by convenient selection of hydrophilicsupports and water soluble ligands. As recentlyreported, the efficiency of SAPC on a much widerhydration range will facilitate its use in industry. Twomajor commercial applications of SAPC are expected :

first, many fine chemicals and pharmaceuticals could be produced in better conditions due to highenantioselectivity and second, hydroformylation ofliquid olefins in continuous fixed bed reactors at mildconditions and relatively high productivity andselectivity. Nevertheless the question of costly catalystlosses is not yet perfectly clarified and constitutes themain limitation for the development of SAPC based processes.

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References.1- Davis, M. E. Aqueous-phase organometalliccatalysis. Wiley-VCH Verlag GmbH: Weinheim,Germany, 241, 1998. 2- Arhancet, J.P. et al. Nature,399, 454, 1989. 3- Jáuregui-Haza, U. J. et al. Catalysis

Today, 66, 297, 2001. 4- Jáuregui-Haza, U. J. et al. Bulg. Chem. Comm., 34(1), 64, 2002. 5- Benaissa, M.et al. Catalysis Today, 79-80, 419, 2003. 6- Li, Z.;Peng, Q.; Yuan, Y. Appl. Cat. A: Gen., 239, 79, 2003.

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