MODELADO DE UN SECADOR INDUSTRIAL DE ARROZ (*)

J. Martínez Garreiro (1), R. Canetti (2), A. Fonseca de Oliveira(3), M. Hakas (4)

Universidad de la República - Facultad de Ingeniería
J. Herrera y Reissig 565 -Montevideo - Uruguay CP 11.300

RESUMEN

Con el propósito obtener un producto más uniforme y de mejor calidad, la empresa uruguaya SAMAN que procesa arroz, ha aumentado su grado de automatización en el secado del grano. Con el objetivo de mejorar las características del control que está instalado, se realizarán nuevos algoritmos de control. Para lograr este objetivo, se desarrolló un modelo fenomenológico para el secado de granos, en secadores continuos de lecho móvil y flujo cruzado, basado en fenómenos convectivos y difusivos, que simula el comportamiento dinámico del secador. Partiendo de las ecuaciones diferenciales de balance y transferencia de calor y materia, se construyó un modelo numérico aproximado. Luego el modelo numérico se optimizó con los datos experimentales de la zafra anterior. Se realizó la estimación de errores de medición y finalmente se contrastó los valores simulados con otra serie de datos experimentales. La desviación estándar del modelo está comprendida entre 0.42 y 0.90, en los distintos cuerpos, expresada como porcentaje de humedad en base seca en los distintos cuerpos del secador.

 

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MODELADO DE LA FORMACION DEL COQUE Y LA DESACTIVACION EN UNA FCCU

 

García-Dopico (1), A. García(2), A. Santos García(3).
(1) Repsol S.A., Central de Ingeniería, Albasanz 16, 28037 Madrid, España. Telf: 34-91 348 69 28, Fax: 34-91 348 69 69. E-mail: mgarciad@repsolypf.com
(2) Dept. de Arquitectura y Tecnología de Sistemas Informáticos, Facultad de Informática, Universidad Politécnica de Madrid, 28660 Madrid, España. Telf: 34-91 336 66 03, Fax: 34-91 336 73 73. E-mail: dopico@fi.upm.es
(3) Dept. de Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente, E.T.S. de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid, 28006 Madrid, España. Telf: 34-91 336 53 41, Fax: 34-91 336 3009. E-mail: asantos@diquima.upm.es
Palabras clave: coque, tipos de coque, desactivación del catalizador, desactivación por coque, "riser", FCCU.

 

RESUMEN
En este trabajo se modela la desactivación que sufre el catalizador por las reacciones que ocurren en el "riser" de una FCCU. Para ello, se analizan los distintos tipos de coque y se modela la formación de cada uno basándose en las propiedades de la alimentación, en vez de considerar todo el coque por igual como hacen otros autores. Después, se estudian diversas ecuaciones cinéticas de desactivación encontradas en la literatura, planteando una ecuación alternativa que modela la desactivación del catalizador frente al coque, en vez de frente al tiempo como hacen otros autores. Aunque es más sencillo modelar la desactivación frente al tiempo, nuestro modelo resulta más intuitivo y más flexible, ya que permite simular situaciones particulares, por ejemplo que el catalizador esté parcialmente regenerado.
ABSTRACT
In this paper we describe a new model of the catalyst deactivation due to riser reactions in the FCCU. Instead of considering other authors' approaches in which all the coke is usually modelled in a uniform way, we distinguish different kinds of coke and we propose a new coke raising model starting from the oil feed properties. Thereafter, we analyse different deactivation kinetic equations, and we propose a new one. It describes the catalyst reaction in relation with coke, instead of studying it in relation with time, which is the approach conventionally taken. Even considering easier to develop models in which deactivation is studied along time, our model is more flexible and intuitive, closer to the actual catalyst behaviour, allowing the simulation of special situations, such as those in which the catalyst is partially regenerated.

 

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PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LOS ESTERES OBTENIDOS A PARTIR DE SEBO VACUNO CON DIFERENTES ALCOHOLES PARA SU POSIBLE UTILIZACION COMO BIODIESEL

Martín Gil, Iván Jachmanián, María A. Grompone.

Laboratorio de Grasas y Aceites. Facultad de Química.
Av. Gral Flores 2124. 11800 - Montevideo. Uruguay.
e-mail: mgrompon@fq.edu.uy

Resumen

A pesar de la indiscutible conveniencia de la utilización del biodiesel como combustible alternativo, la viabilidad de la implementación de este producto depende en gran medida de la posibilidad de elaborarlo a un costo competitivo con el diesel de petróleo. El sebo vacuno es una materia prima de bajo costo que puede permitir la producción de un biodiesel económicamente competitivo con el diesel de petróleo, principal inconveniente cuando el biodiesel se produce con aceites vegetales. Esta ventaja económica del sebo vacuno contrasta con la desventaja inherente a la elevada dureza del material y a los problemas de fluidez que dicho biodiesel presenta a las temperatura de invierno del Uruguay.
En el presente trabajo se estudió el contenido de sólidos de los ésteres obtenidos a partir del sebo vacuno y diferentes alcoholes (metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol y 2-butanol), a distintas temperaturas de interés para el clima uruguayo, los que constituyen un tipo de biodiesel. También se estudiaron mezclas de estos ésteres con ésteres obtenidos a partir de aceite de soja. El menor grado de linealidad de las moléculas de monoalquil ésteres obtenidas a partir de alcoholes de alto peso molecular y de alcoholes secundarios permite preparar un biodiesel a partir de sebo vacuno con características de fluidez similares a las de un biodiesel convencional.

Abstract

In spite of its unquestionable convenience as an alternative fuel, the feasibility of using biodiesel at a wide scale is largely dependent on the possibility of manufacturing it at a cost that should be competitive with the one of petroleum-derived diesel. Beef tallow is a raw material of low cost that can be used to yield an economically competitive biodiesel, thus constituting an advantage over vegetable oils, which are used to produce conventional biodiesel. This advantage of beef tallow is in contrast with its inherent disadvantages, namely high hardness and poor fluidity at Uruguayan winter temperatures.
In the present work, the solid content of esters prepared from beef tallow and different alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol and 2-butanol) was studied at various temperatures relevant to the Uruguayan climate. Mixtures of these and other esters, derived from soybean oil, were also assayed. The lower linearity of the monoalkyl fatty acid esters obtained from high molecular weight or secondary alcohols allows to produce a fuel from beef tallow showing a similar fluidity to that of a conventional biodiesel.

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MODELADO DEL PROCESO DE SECADO DE GRANOS USANDO ELEMENTOS FINITOS

José O. Valderrama1,2 y Cristián S. Cortés1

1) Universidad de La Serena, Facultad de Ingeniería, Casilla 554, La Serena-Chile
2) Centro de Información Tecnológica, Casilla 724, La Serena-Chile

Resumen

Se presenta un estudio sobre la aplicación del software comercial Algor al secado de granos de arroz, para determinar distribuciones de humedad en diferentes tiempos de secado, un problema clásico de transferencia de materia. Considerando que Algor no está diseñado para resolver problemas de transferencia de materia se realiza una analogía entre transferencia de calor y materia, asociando las distintas variables involucradas en las ecuaciones de balance. Se ha obtenido de la literatura las propiedades físico-químicas requeridas por la simulación (difusividad, viscosidad, y humedad de equilibrio, entre otras) y se ha introducido suposiciones físicamente razonables para formular el modelo en las condiciones requeridas por Algor. Se ha estudiado la influencia de diversas variables y suposiciones y se ha comparado los resultados de la simulación con datos de la literatura. El estudio muestra que el programa Algor, diseñado para otros fines, permite realizar con éxito aplicaciones en el campo de la transferencia de materia, como es el secado granos.

Palabras Claves: modelado de secado, elementos finitos, software Algor, secado de granos

MODELING OF GRAIN DRYING PROCESSES

USING FINITE ELEMENTS

José O. Valderrama1,2 and Cristián S. Cortés1

1) Universidad de La Serena, Facultad de Ingeniería, Casilla 554, La Serena-Chile
2) Centro de Información Tecnológica, Casilla 724, La Serena-Chile

Abstract

A study on the application of the commercial software Algor to rice grain drying, to determine the humidity distribution at different drying times, a classic mass transfer problem . Considering that Algor has not been designed to solve mass transfer problems, an appropriate analogy between heat and mass transfer has been established to relate the different variables involved in the balance equations. The physico-chemical properties required for the simulation (diffusivity, viscosity, and equilibrium humidity, among others), has been obtained from the literature and physically reasonable assumptions has been introduced to formulate the model as required by Algor. The influence of several variables and assumptions has been studied and the results have been compared with data from the literature. The study shows how a commercial software, not initially designed to solve heat and mass transfer problems, such as the drying of grains, can be successfully applied.

Keywords: drying modeling, finite elements, software Algor, grain drying

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VALORIZACIÓN DE ACEITES ESENCIALES POR PROCEDIMIENTOS CATALÍTICOS (*)

Juan Bussi1,a, Alejandro López1, Francisco Peña1, Pablo Timbal1, Daniel Paz2, Daniel Lorenzo2, Eduardo Dellacasa2
1Cátedra de Fisicoquímica, Facultad de Química, Gral. Flores 2124, Montevideo, Uruguay
2Cátedra de Farmacognosia y Productos Naturales, Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Gral. Flores 2124, Montevideo, Uruguay
aE-mail:jbussi@fq.edu.uy

 

RESUMEN
El limoneno es un componente del aceite esencial extraído de la cáscara de naranja, de poco valor comercial. Sin embargo, productos de oxidación de este aceite, tienen valor agregado puesto que pueden ser utilizados en la industria de aromas y sabores esencias y como productos intermediarios de diferentes síntesis.
Varios procesos de oxidación catalizada han sido estudiados, sin embargo ninguno presenta aún las características necesarias para su aplicación a escala industrial. Uno de estos procesos es la oxidación por el método Wacker, una oxidación catalizada en forma homogénea utilizando un sistema CuCl2 / PdCl2 , que tiene aplicación a nivel industrial en la oxidación de otros alquenos. El presente trabajo adapta el método Wacker a una catálisis heterogénea, permitiendo la obtención de productos de oxidación de limoneno.
Con este objetivo, se utilizó como catalizador Paladio soportado sobre diferentes hidrotalcitas de Cobre, Magnesio y Aluminio, preparadas por coprecipitación a partir de las sales de nitrato correspondientes, las cuales fueron impregnadas posteriormente con soluciones ácidas de PdCl4=. Estos catalizadores fueron testeados en corridas de oxidación en fase líquida de limoneno puro, a 80 °C, utilizando oxígeno gaseoso a presión atmosférica como único agente oxidante.
Se encontró que tanto el Paladio como el Cobre tienen incidencia en el perfil conversión vs tiempo de reacción. Dentro de los (cis/trans) 1,2-epoxilimoneno, 7,8-epoxilimoneno, cis y trans-carveol y carvona. Con el catalizador adecuado, se obtuvieron conversiones finales de hasta 56 %.
Para explicar los resultados experimentales obtenidos, se propuso un mecanismo de reacción en cadena. En dicho mecanismo, el Paladio participa en la formación de radicales alílicos, activando los enlaces carbono-carbono del limoneno y formando aductos estables y el Cobre cataliza principalmente la descomposición de hidroperóxidos, conduciendo a la formación de intermediarios radicales.

(*) El presente trabajo obtuvo Mención Especial en el III Encuentro Regional de Ingeniería Química.

ABSTRACT
Limonene is the main terpene component of orange essential, and has low commercial value. However, its oxidation products are valuable in the flavour and fragrance industry and as intermediates of synthesis.
Several catalysed oxidation processes have been proposed; even when none of them have the required characteristics for a large-scale production. One of these processes, Wacker process, consists through a CuCl2/PdCl2 system, which is industrially used in alkene oxidation. The present paper propose an adaptation of the Wacker process to heterogeneous catalysis, allowing the oxidation of limonene to different derivates.
To accomplish that, Palladium supported on different Copper, Magnesium an Aluminium hydrotalcites, made by coprecipitation of the corresponding nitrate salts and then impregnated with PdCl4= acid solutions, has been used. These catalysers were tested in liquid phase oxidation runs, using pure limonene at 80ºC and O2(g) at atmospheric pressure as oxidant.
It has been found that both Palladium and Copper have incidence in the Conversion vs. Reaction rate profile. Among the obtained products, the main products were oxygen derivatives as (cis/trans)-1,2-epoxylimonene, 7,8-epoxylimonene, cis and trans-carveol, and carvone. With the appropriate catalyst, up to 70% conversions were obtained.
To explain these results, a chain reaction mechanism has been proposed. In this mechanism, on one hand Palladium is involved in allylic radicals formation, and Copper catalyses the hydroperoxides decomposition, leading to radical formation.

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BIOADSORCION DE Cr+3 y Cr+6 EMPLEANDO LEVADURA RESIDUAL DE LA INDUSTRIA CERVECERA

Margarita Enid R. Carmona1, Mônica Antunes Pereira da Silva2 y Selma G. Ferreira Leite2
1.Universidad Pontificia Bolivariana, Facultad de Ingeniería Química. Circular 1ª, N° 70-01. Fax: (00) 574-411-87-79. Medellín, Colombia. E-mail: mramirez@logos.upb.edu.co
2. Escola de Química/ Universidade Federal do Rio de Janeiro. Brasil.

RESUMEN
La adsorción de iones de Cr3+ y Cr+6 en la levadura Saccharomyces cerevisiae residual de la industria cervecera, fue estudiada respecto a las variables pH, concentración metálica de la solución de adsorción, concentración de bioadsorbente y tiempo de adsorción.

El tiempo óptimo del proceso fue hallado con la elaboración de la cinética de bioadsorción, con la cual se encontró que el tiempo apropiado para llevar a cabo los ensayos bioadsortivos fue de 12 horas.

Mediante un diseño de experimentos del tipo superficie de respuesta con estrella, rotable y ortogonal, se evaluó el efecto de cada una de las variables y de sus interacciones, con lo que se obtuvo que la variable de mayor influencia era el pH, seguido de la concentración de metal. La concentración de bioadsorbente no influyó significativamente sobre el proceso. El diseño de experimentos se empleo para optimizar el proceso de bioadsorción con respecto a los factores nombrados anteriormente, con lo cual se alcanzó el 35% para Cr+3 y 39% para el Cr+6 de remoción como máximo valor de la variable de respuesta a las siguientes condiciones respectivamente: unidades de pH (4.34, 1.66), concentración de bioadsorbente 5.68 y (280, 139) ppm de concentración metálica.

Con los valores óptimos de pH, se construyó la isoterma de bioadsorción entre 30 y 300 ppm de concentración inicial de metal. La captación máxima fue de 8 y 20 mg de metal / g de bioadsorbente de Cr+3 y Cr+6 respectivamente.

ABSTRACT
The sorption of Cr+3 and Cr+6 on residual Saccharomyces cerevisiae yeas from the beer industry, was studied in relation to pH, metallic concentration in the sorption solution, bioadsorbent concentration and adsorption time.

The optimum time of the process was found by determining the bioadsorption kinetic, where it was found that the appropriate time for the biosorption runs was 12 hours.

Using experimental design of the surface response with rotatable, orthogonal star type, the effect of each one of the variables and their interactions was evaluated, it was determined that the pH had the most influence, followed by the concentration of the metal. The concentration of the biosorbent did not affect the process substantially. Experimental design was used to optimize the bioadsorption process related to the previously mentioned variables, a maximum value of 35% Cr+3 y 39% Cr+6 remotion in the following conditions: pH (4.34, 1.66), 5.68 g/L of biosorbent concentration and (280, 139) ppm of metallic concentration.

With the optimum values of pH, the biosorption concentration isotherm was built between 30 and 300 ppm of initial metallic concentration. The maximum capacity was 8 and 20 mg of metal / g of biosorbent respectively.

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UTILIZACIÓN DE LIGNINA DE LICOR NEGRO PARA LA SUSTITUCIÓN DE RESINAS EN AGLOMERADOS DE MADERA

Velásquez, Jorge; Garcés, Beatriz; Bautista, Carlos; Alzate, Alina y Zapata, Sergio.

Universidad Pontificia Bolivariana. Facultad de Ingeniería Química.
Grupo de Investigación Pulpa y Papel.
Dirección: A.A. 56006, Medellín, Colombia.
Correo electrónico: javelas@upb.edu.co

RESUMEN

La lignina presente en el licor negro proveniente del pulpeo del bagazo de caña de azúcar se precipitó, caracterizó y utilizó como sustituyente parcial de la resina en la producción de tableros de viruta. La lignina se precipitó utilizando acidificación controlada con ácido sulfúrico, posteriormente se centrifugó y secó. Parte de la lignina resultante se modificó para incrementar sus grupos hidroxilo-fenólicos. Se realizó una caracterización completa de la lignina y se verificó el efecto de la modificación química. Se fabricaron tableros de viruta sustituyendo parcialmente la resina por ambos tipos de lignina. Se evaluó el efecto de la sustitución sobre las propiedades fisicomecánicas de los aglomerados. Los tableros obtenidos con lignina modificada mostraron una mejor calidad que aquellos producidos con lignina no modificada. Sin embargo, la sustitución parcial de la resina por lignina dio como resultado tableros de una menor calidad, respecto a los producidos solo con resina úrea-formaldehído.

ABSTRACT

Lignin content in black liquor coming from sugar cane bagasse pulping was precipitated, characterised and used as a partial substitute for resin in particle boards production. Lignin was precipitated by controlled acidification with sulphuric acid, then it was centrifuged and dried. Part of the resultant lignin was chemically modified to increase its hidroxi-phenolic groups. Lignin was fully characterised, and the effect of the modification was verified. Shaving boards were manufactured partially substituting urea-formaldehyde resin with both lignin types. The substitution's effect on the physicomechanical properties of the boards was evaluated. Boards containing modified lignin showed better quality than those produced with not modified lignin. However, using lignin as a partial substitute for resin brought out lower quality boards, in comparison with those manufactured with sole resin.

 

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