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ISSN 2410-3934
Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica Volumen 6 Nuacutemero 19 ndash Abril ndash Junio - 2019
ECORFAN-Bolivia
Editor en Jefe ROSALES-BORBOR Eleana BsC
Directora Ejecutiva RAMOS-ESCAMILLA Mariacutea PhD
Director Editorial PERALTA-CASTRO Enrique MsC
Disentildeador Web
ESCAMILLA-BOUCHAN Imelda PhD
Diagramador Web
LUNA-SOTO Vladimir PhD
Asistente Editorial
SORIANO-VELASCO Jesuacutes BsC
Traductor
DIacuteAZ-OCAMPO Javier BsC
Filoacuteloga
RAMOS-ARANCIBIA Alejandra BsC
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Volumen 6 Nuacutemero 19 de Abril a Junio
-2019 es una revista editada
trimestralmente por ECORFAN-Bolivia
Loa 1179 Cd Sucre Chuquisaca
Bolivia WEB wwwecorfanorg
revistaecorfanorg Editora en Jefe
ROSALES-BORBOR Eleana BsC
ISSN-2410-3934 Responsables de la
uacuteltima actualizacioacuten de este nuacutemero de la
Unidad de Informaacutetica ECORFAN
ESCAMILLA-BOUCHAacuteN Imelda
PhD LUNA-SOTO Vladimir PhD
actualizado al 30 de Junio del 2019
Las opiniones expresadas por los autores
no reflejan necesariamente las opiniones
del editor de la publicacioacuten
Queda terminantemente prohibida la
reproduccioacuten total o parcial de los
contenidos e imaacutegenes de la publicacioacuten
sin permiso del Instituto Nacional del
Derecho de Autor
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Definicioacuten del Research Journal
Objetivos Cientiacuteficos
Apoyar a la Comunidad Cientiacutefica Internacional en su produccioacuten escrita de Ciencia Tecnologiacutea en
Innovacioacuten en el Aacuterea de Biologiacutea y Quiacutemica en las Subdisciplinas de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica
ECORFAN-Meacutexico SC es una Empresa Cientiacutefica y Tecnoloacutegica en aporte a la formacioacuten del Recurso
Humano enfocado a la continuidad en el anaacutelisis criacutetico de Investigacioacuten Internacional y estaacute adscrita al
RENIECYT de CONACYT con nuacutemero 1702902 su compromiso es difundir las investigaciones y
aportaciones de la Comunidad Cientiacutefica Internacional de instituciones acadeacutemicas organismos y
entidades de los sectores puacuteblico y privado y contribuir a la vinculacioacuten de los investigadores que
realizan actividades cientiacuteficas desarrollos tecnoloacutegicos y de formacioacuten de recursos humanos
especializados con los gobiernos empresas y organizaciones sociales
Alentar la interlocucioacuten de la Comunidad Cientiacutefica Internacional con otros centros de estudio de Meacutexico
y del exterior y promover una amplia incorporacioacuten de acadeacutemicos especialistas e investigadores a la
publicacioacuten Seriada en Nichos de Ciencia de Universidades Autoacutenomas - Universidades Puacuteblicas
Estatales - IES Federales - Universidades Politeacutecnicas - Universidades Tecnoloacutegicas - Institutos
Tecnoloacutegicos Federales - Escuelas Normales - Institutos Tecnoloacutegicos Descentralizados - Universidades
Interculturales - Consejos de CyT - Centros de Investigacioacuten CONACYT
Alcances Cobertura y Audiencia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica es un Research Journal editado por ECORFAN-Meacutexico SC en su
Holding con repositorio en Bolivia es una publicacioacuten cientiacutefica arbitrada e indizada con periodicidad
trimestral Admite una amplia gama de contenidos que son evaluados por pares acadeacutemicos por el meacutetodo
de Doble-Ciego en torno a temas relacionados con la teoriacutea y praacutectica de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica con enfoques y perspectivas diversos que
contribuyan a la difusioacuten del desarrollo de la Ciencia la Tecnologiacutea e Innovacioacuten que permitan las
argumentaciones relacionadas con la toma de decisiones e incidir en la formulacioacuten de las poliacuteticas
internacionales en el Campo de las Biologiacutea y Quiacutemica El horizonte editorial de ECORFAN-Meacutexicoreg
se extiende maacutes allaacute de la academia e integra otros segmentos de investigacioacuten y anaacutelisis ajenos a ese
aacutembito siempre y cuando cumplan con los requisitos de rigor argumentativo y cientiacutefico ademaacutes de
abordar temas de intereacutes general y actual de la Sociedad Cientiacutefica Internacional
Consejo Editorial
NUNtildeEZ - SELLES Alberto Julio PhD
Instituto Central de Anaacutelisis de Alimentos Utrecht
NAVARRO - FROacuteMETA Amado Enrique PhD
Instituto de Petroacuteleo y Quiacutemica Azerbaijaacuten
CORNEJO - BRAVO Joseacute Manuel PhD
University of California
CRUZ - REYES Juan PhD
Instituto de Cataacutelisis y Petroleoquiacutemica
STILIANOVA - STOYTCHEVA Margarita PhD
Universidad de Tecnologiacutea Quiacutemica y Metalurgia de Sofia
JIMEacuteNEZ - MOLEOacuteN Mariacutea Del Carmen PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Meacutexico
COacuteRDOVA - GUERRERO Ivaacuten PhD
Universidad de la Laguna
ESCAMILLA - GARCIacuteA Erandi PhD
Universiteacute de Bourgogne
CHEW - HERNAacuteNDEZ Mario Luis PhD
University of Nottingham
CARVAJAL - MILLAN Elizabeth PhD
Eacutecole Nationale Supeacuterieure Agronomique de Montpellier
Comiteacute Arbitral
PALOS - PIZARRO Isidro PhD
Centro de Investigacioacuten en Quiacutemica Aplicada
VALDEacuteS - ORDONtildeEZ Alejandro PhD
Centro de Investigacioacuten y de Estudios Avanzados
HERRERA - PEacuteREZ Gabriel PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
RIOS - DONATO Nely PhD
Universidad de Guanajuato
SALAZAR - HERNAacuteNDEZ Ma Mercedes PhD
Universidad de Guanajuato
GARCIacuteA - ORTEGA Heacutector PhD
Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico
LOacutePEZ - URETA Luz Cecilia PhD
Universidad de Guadalajara
CERTUCHA - BARRAGAacuteN Mariacutea Teresa PhD
Universidad Autoacutenoma de Baja California
DEL VALLE - GRANADOS Joseacute Mario PhD
Centro de Investigacioacuten Cientiacutefica y Educacioacuten Superior de Ensenada
RAMIacuteREZ - JIMEacuteNEZ Sandra Ignacia PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
GAMBOA - HERNAacuteNDEZ Adriana PhD
Instituto Tecnoloacutegico de Saltillo
GARCIA - BETANCOURT Maria Luisa PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
Cesioacuten de Derechos
El enviacuteo de un Artiacuteculo a Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica emana el compromiso del autor de no
someterlo de manera simultaacutenea a la consideracioacuten de otras publicaciones seriadas para ello deberaacute
complementar el Formato de Originalidad para su Artiacuteculo
Los autores firman el Formato de Autorizacioacuten para que su Artiacuteculo se difunda por los medios que
ECORFAN-Meacutexico SC en su Holding Bolivia considere pertinentes para divulgacioacuten y difusioacuten de su
Artiacuteculo cediendo sus Derechos de Obra
Declaracioacuten de Autoriacutea
Indicar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en la participacioacuten del Articulo y sentildealar en
extenso la Afiliacioacuten Institucional indicando la Dependencia
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo con el Nuacutemero de CVU Becario-PNPC
o SNI-CONACYT- Indicando el Nivel de Investigador y su Perfil de Google Scholar para verificar su
nivel de Citacioacuten e iacutendice H
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en los Perfiles de Ciencia y Tecnologiacutea
ampliamente aceptados por la Comunidad Cientiacutefica Internacional ORC ID - Researcher ID Thomson -
arXiv Author ID - PubMed Author ID - Open ID respectivamente
Indicar el contacto para correspondencia al Autor (Correo y Teleacutefono) e indicar al Investigador que
contribuye como primer Autor del Artiacuteculo
Deteccioacuten de Plagio
Todos los Artiacuteculos seraacuten testeados por el software de plagio PLAGSCAN si se detecta un nivel de plagio
Positivo no se mandara a arbitraje y se rescindiraacute de la recepcioacuten del Articulo notificando a los Autores
responsables reivindicando que el plagio acadeacutemico estaacute tipificado como delito en el Coacutedigo Penal
Proceso de Arbitraje
Todos los Artiacuteculos se evaluaraacuten por pares acadeacutemicos por el meacutetodo de Doble Ciego el arbitraje
Aprobatorio es un requisito para que el Consejo Editorial tome una decisioacuten final que seraacute inapelable en
todos los casos MARVIDreg es una Marca de derivada de ECORFANreg especializada en proveer a los
expertos evaluadores todos ellos con grado de Doctorado y distincioacuten de Investigadores Internacionales
en los respectivos Consejos de Ciencia y Tecnologiacutea el homologo de CONACYT para los capiacutetulos de
America-Europa-Asia-Africa y Oceania La identificacioacuten de la autoriacutea deberaacute aparecer uacutenicamente en
una primera paacutegina eliminable con el objeto de asegurar que el proceso de Arbitraje sea anoacutenimo y cubra
las siguientes etapas Identificacioacuten del Research Journal con su tasa de ocupamiento autoral -
Identificacioacuten del Autores y Coautores- Deteccioacuten de Plagio PLAGSCAN - Revisioacuten de Formatos de
Autorizacioacuten y Originalidad-Asignacioacuten al Consejo Editorial- Asignacioacuten del par de Aacuterbitros Expertos-
Notificacioacuten de Dictamen-Declaratoria de Observaciones al Autor-Cotejo de Artiacuteculo Modificado para
Edicioacuten-Publicacioacuten
Instrucciones para Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
Aacuterea del Conocimiento
Los trabajos deberaacuten ser ineacuteditos y referirse a temas de Quiacutemica analiacutetica quiacutemica farmaceacuteutica quiacutemica
fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de fluidos fiacutesica
estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica y a otros temas vinculados a las Biologiacutea y Quiacutemica
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
5
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
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Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
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El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
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Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
14
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
15
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
16
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Junio 2019 Vol6 No19 13-21
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
23
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
24
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La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
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Junio 2019 Vol6 No19 31-38
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ-
Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
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Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
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Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
43
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 39-43
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA
Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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2019
Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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2019
Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
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40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
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1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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PNPC o SNI-CONACYT) (No10 Times New Roman)
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Resumen (En Espantildeol 150-200 palabras)
Objetivos
Metodologiacutea
Contribucioacuten
Indicar 3 palabras clave en Times New Roman y
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Resumen (En Ingleacutes 150-200 palabras)
Objetivos
Metodologiacutea
Contribucioacuten
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Citacioacuten Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er
Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 3er
Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo 1-1 1-11 (Times New Roman No 10)
Correspondencia del Autor (ejemploejemploorg)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
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Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
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1
2
3
4
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Iberoamericana y del Caribe 20-281 HB9-Para la Indizacioacuten en Ameacuterica Latina en Ciencias Sociales y
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de Congresos y Coloquios financingprogramsecorfanorg
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Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
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Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Volumen 6 Nuacutemero 19 de Abril a Junio
-2019 es una revista editada
trimestralmente por ECORFAN-Bolivia
Loa 1179 Cd Sucre Chuquisaca
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uacuteltima actualizacioacuten de este nuacutemero de la
Unidad de Informaacutetica ECORFAN
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PhD LUNA-SOTO Vladimir PhD
actualizado al 30 de Junio del 2019
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reproduccioacuten total o parcial de los
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sin permiso del Instituto Nacional del
Derecho de Autor
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Definicioacuten del Research Journal
Objetivos Cientiacuteficos
Apoyar a la Comunidad Cientiacutefica Internacional en su produccioacuten escrita de Ciencia Tecnologiacutea en
Innovacioacuten en el Aacuterea de Biologiacutea y Quiacutemica en las Subdisciplinas de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica
ECORFAN-Meacutexico SC es una Empresa Cientiacutefica y Tecnoloacutegica en aporte a la formacioacuten del Recurso
Humano enfocado a la continuidad en el anaacutelisis criacutetico de Investigacioacuten Internacional y estaacute adscrita al
RENIECYT de CONACYT con nuacutemero 1702902 su compromiso es difundir las investigaciones y
aportaciones de la Comunidad Cientiacutefica Internacional de instituciones acadeacutemicas organismos y
entidades de los sectores puacuteblico y privado y contribuir a la vinculacioacuten de los investigadores que
realizan actividades cientiacuteficas desarrollos tecnoloacutegicos y de formacioacuten de recursos humanos
especializados con los gobiernos empresas y organizaciones sociales
Alentar la interlocucioacuten de la Comunidad Cientiacutefica Internacional con otros centros de estudio de Meacutexico
y del exterior y promover una amplia incorporacioacuten de acadeacutemicos especialistas e investigadores a la
publicacioacuten Seriada en Nichos de Ciencia de Universidades Autoacutenomas - Universidades Puacuteblicas
Estatales - IES Federales - Universidades Politeacutecnicas - Universidades Tecnoloacutegicas - Institutos
Tecnoloacutegicos Federales - Escuelas Normales - Institutos Tecnoloacutegicos Descentralizados - Universidades
Interculturales - Consejos de CyT - Centros de Investigacioacuten CONACYT
Alcances Cobertura y Audiencia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica es un Research Journal editado por ECORFAN-Meacutexico SC en su
Holding con repositorio en Bolivia es una publicacioacuten cientiacutefica arbitrada e indizada con periodicidad
trimestral Admite una amplia gama de contenidos que son evaluados por pares acadeacutemicos por el meacutetodo
de Doble-Ciego en torno a temas relacionados con la teoriacutea y praacutectica de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica con enfoques y perspectivas diversos que
contribuyan a la difusioacuten del desarrollo de la Ciencia la Tecnologiacutea e Innovacioacuten que permitan las
argumentaciones relacionadas con la toma de decisiones e incidir en la formulacioacuten de las poliacuteticas
internacionales en el Campo de las Biologiacutea y Quiacutemica El horizonte editorial de ECORFAN-Meacutexicoreg
se extiende maacutes allaacute de la academia e integra otros segmentos de investigacioacuten y anaacutelisis ajenos a ese
aacutembito siempre y cuando cumplan con los requisitos de rigor argumentativo y cientiacutefico ademaacutes de
abordar temas de intereacutes general y actual de la Sociedad Cientiacutefica Internacional
Consejo Editorial
NUNtildeEZ - SELLES Alberto Julio PhD
Instituto Central de Anaacutelisis de Alimentos Utrecht
NAVARRO - FROacuteMETA Amado Enrique PhD
Instituto de Petroacuteleo y Quiacutemica Azerbaijaacuten
CORNEJO - BRAVO Joseacute Manuel PhD
University of California
CRUZ - REYES Juan PhD
Instituto de Cataacutelisis y Petroleoquiacutemica
STILIANOVA - STOYTCHEVA Margarita PhD
Universidad de Tecnologiacutea Quiacutemica y Metalurgia de Sofia
JIMEacuteNEZ - MOLEOacuteN Mariacutea Del Carmen PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Meacutexico
COacuteRDOVA - GUERRERO Ivaacuten PhD
Universidad de la Laguna
ESCAMILLA - GARCIacuteA Erandi PhD
Universiteacute de Bourgogne
CHEW - HERNAacuteNDEZ Mario Luis PhD
University of Nottingham
CARVAJAL - MILLAN Elizabeth PhD
Eacutecole Nationale Supeacuterieure Agronomique de Montpellier
Comiteacute Arbitral
PALOS - PIZARRO Isidro PhD
Centro de Investigacioacuten en Quiacutemica Aplicada
VALDEacuteS - ORDONtildeEZ Alejandro PhD
Centro de Investigacioacuten y de Estudios Avanzados
HERRERA - PEacuteREZ Gabriel PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
RIOS - DONATO Nely PhD
Universidad de Guanajuato
SALAZAR - HERNAacuteNDEZ Ma Mercedes PhD
Universidad de Guanajuato
GARCIacuteA - ORTEGA Heacutector PhD
Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico
LOacutePEZ - URETA Luz Cecilia PhD
Universidad de Guadalajara
CERTUCHA - BARRAGAacuteN Mariacutea Teresa PhD
Universidad Autoacutenoma de Baja California
DEL VALLE - GRANADOS Joseacute Mario PhD
Centro de Investigacioacuten Cientiacutefica y Educacioacuten Superior de Ensenada
RAMIacuteREZ - JIMEacuteNEZ Sandra Ignacia PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
GAMBOA - HERNAacuteNDEZ Adriana PhD
Instituto Tecnoloacutegico de Saltillo
GARCIA - BETANCOURT Maria Luisa PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
Cesioacuten de Derechos
El enviacuteo de un Artiacuteculo a Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica emana el compromiso del autor de no
someterlo de manera simultaacutenea a la consideracioacuten de otras publicaciones seriadas para ello deberaacute
complementar el Formato de Originalidad para su Artiacuteculo
Los autores firman el Formato de Autorizacioacuten para que su Artiacuteculo se difunda por los medios que
ECORFAN-Meacutexico SC en su Holding Bolivia considere pertinentes para divulgacioacuten y difusioacuten de su
Artiacuteculo cediendo sus Derechos de Obra
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o SNI-CONACYT- Indicando el Nivel de Investigador y su Perfil de Google Scholar para verificar su
nivel de Citacioacuten e iacutendice H
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en los Perfiles de Ciencia y Tecnologiacutea
ampliamente aceptados por la Comunidad Cientiacutefica Internacional ORC ID - Researcher ID Thomson -
arXiv Author ID - PubMed Author ID - Open ID respectivamente
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contribuye como primer Autor del Artiacuteculo
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responsables reivindicando que el plagio acadeacutemico estaacute tipificado como delito en el Coacutedigo Penal
Proceso de Arbitraje
Todos los Artiacuteculos se evaluaraacuten por pares acadeacutemicos por el meacutetodo de Doble Ciego el arbitraje
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todos los casos MARVIDreg es una Marca de derivada de ECORFANreg especializada en proveer a los
expertos evaluadores todos ellos con grado de Doctorado y distincioacuten de Investigadores Internacionales
en los respectivos Consejos de Ciencia y Tecnologiacutea el homologo de CONACYT para los capiacutetulos de
America-Europa-Asia-Africa y Oceania La identificacioacuten de la autoriacutea deberaacute aparecer uacutenicamente en
una primera paacutegina eliminable con el objeto de asegurar que el proceso de Arbitraje sea anoacutenimo y cubra
las siguientes etapas Identificacioacuten del Research Journal con su tasa de ocupamiento autoral -
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Notificacioacuten de Dictamen-Declaratoria de Observaciones al Autor-Cotejo de Artiacuteculo Modificado para
Edicioacuten-Publicacioacuten
Instrucciones para Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
Aacuterea del Conocimiento
Los trabajos deberaacuten ser ineacuteditos y referirse a temas de Quiacutemica analiacutetica quiacutemica farmaceacuteutica quiacutemica
fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de fluidos fiacutesica
estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica y a otros temas vinculados a las Biologiacutea y Quiacutemica
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
2
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
6
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
7
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El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
14
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
15
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
16
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
17
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
24
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
30
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
31
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 31-38
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ-
Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 39-43
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
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Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
44
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 44-51
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 44-51
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
para su edicioacuten
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para adecuar los Artiacuteculos a la Poliacutetica Editorial del Research Journal Una vez aceptado el Artiacuteculo en
su versioacuten final el Research Journal enviaraacute al autor las pruebas para su revisioacuten ECORFANreg
uacutenicamente aceptaraacute la correccioacuten de erratas y errores u omisiones provenientes del proceso de edicioacuten
de la revista reservaacutendose en su totalidad los derechos de autor y difusioacuten de contenido No se aceptaraacuten
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realizacioacuten y desarrollo asiacute como a la obtencioacuten de los datos la interpretacioacuten de los resultados su
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sigue a continuacioacuten
Tiacutetulo del Artiacuteculo
ndash El enviacuteo de un Artiacuteculo a Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica emana el compromiso del autor de
no someterlo de manera simultaacutenea a la consideracioacuten de otras publicaciones seriadas para ello
deberaacute complementar el Formato de Originalidad para su Artiacuteculo salvo que sea rechazado por
el Comiteacute de Arbitraje podraacute ser retirado
ndash Ninguno de los datos presentados en este Articulo ha sido plagiado oacute inventado Los
datos originales se distinguen claramente de los ya publicados Y se tiene conocimiento del testeo
en PLAGSCAN si se detecta un nivel de plagio Positivo no se procederaacute a arbitrar
ndash Se citan las referencias en las que se basa la informacioacuten contenida en el Artiacuteculo asiacute
como las teoriacuteas y los datos procedentes de otros Artiacuteculos previamente publicados
ndash Los autores firman el Formato de Autorizacioacuten para que su Artiacuteculo se difunda por los medios
que ECORFAN-Meacutexico SC en su Holding Bolivia considere pertinentes para divulgacioacuten y
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ndash Se ha obtenido el consentimiento de quienes han aportado datos no publicados obtenidos
mediante comunicacioacuten verbal o escrita y se identifican adecuadamente dicha comunicacioacuten y
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ejecucioacuten asiacute como en la interpretacioacuten de los resultados Asimismo revisaron criacuteticamente el
trabajo aprobaron su versioacuten final y estaacuten de acuerdo con su publicacioacuten
ndash No se ha omitido ninguna firma responsable del trabajo y se satisfacen los criterios de
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contrario al punto de vista de quienes firman se expone y discute en el Artiacuteculo
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Investigaciones Cientiacuteficas
Tiacutetulo del Artiacuteculo
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1
2
3
4
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fin de que los Autores conozcan cuaacuteles son los criterios de evaluacioacuten y estaraacute siempre dispuesto a
justificar cualquier controversia en el proceso de evaluacioacuten En caso de Deteccioacuten de Plagio al Artiacuteculo
el Comiteacute notifica a los Autores por Violacioacuten al Derecho de Autoriacutea Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de
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Iberoamericana y del Caribe 20-281 HB9-Para la Indizacioacuten en Ameacuterica Latina en Ciencias Sociales y
Humanidades 671-Para la Indizacioacuten en Revistas Cientiacuteficas Electroacutenicas Espantildea y Ameacuterica Latina
7045008-Para su divulgacioacuten y edicioacuten en el Ministerio de Educacioacuten y Cultura-Espantildea 25409-Para su
repositorio en la Biblioteca Universitaria-Madrid 16258-Para su indexacioacuten en Dialnet 20589-Para
Indizacioacuten en el Directorio en los paiacuteses de Iberoameacuterica y el Caribe 15048-Para el registro internacional
de Congresos y Coloquios financingprogramsecorfanorg
Oficinas de Gestioacuten 21 Santa Luciacutea CP-5220 Libertadores -Sucre ndash Bolivia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Definicioacuten del Research Journal
Objetivos Cientiacuteficos
Apoyar a la Comunidad Cientiacutefica Internacional en su produccioacuten escrita de Ciencia Tecnologiacutea en
Innovacioacuten en el Aacuterea de Biologiacutea y Quiacutemica en las Subdisciplinas de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica
ECORFAN-Meacutexico SC es una Empresa Cientiacutefica y Tecnoloacutegica en aporte a la formacioacuten del Recurso
Humano enfocado a la continuidad en el anaacutelisis criacutetico de Investigacioacuten Internacional y estaacute adscrita al
RENIECYT de CONACYT con nuacutemero 1702902 su compromiso es difundir las investigaciones y
aportaciones de la Comunidad Cientiacutefica Internacional de instituciones acadeacutemicas organismos y
entidades de los sectores puacuteblico y privado y contribuir a la vinculacioacuten de los investigadores que
realizan actividades cientiacuteficas desarrollos tecnoloacutegicos y de formacioacuten de recursos humanos
especializados con los gobiernos empresas y organizaciones sociales
Alentar la interlocucioacuten de la Comunidad Cientiacutefica Internacional con otros centros de estudio de Meacutexico
y del exterior y promover una amplia incorporacioacuten de acadeacutemicos especialistas e investigadores a la
publicacioacuten Seriada en Nichos de Ciencia de Universidades Autoacutenomas - Universidades Puacuteblicas
Estatales - IES Federales - Universidades Politeacutecnicas - Universidades Tecnoloacutegicas - Institutos
Tecnoloacutegicos Federales - Escuelas Normales - Institutos Tecnoloacutegicos Descentralizados - Universidades
Interculturales - Consejos de CyT - Centros de Investigacioacuten CONACYT
Alcances Cobertura y Audiencia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica es un Research Journal editado por ECORFAN-Meacutexico SC en su
Holding con repositorio en Bolivia es una publicacioacuten cientiacutefica arbitrada e indizada con periodicidad
trimestral Admite una amplia gama de contenidos que son evaluados por pares acadeacutemicos por el meacutetodo
de Doble-Ciego en torno a temas relacionados con la teoriacutea y praacutectica de quiacutemica analiacutetica quiacutemica
farmaceacuteutica quiacutemica fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de
fluidos fiacutesica estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica con enfoques y perspectivas diversos que
contribuyan a la difusioacuten del desarrollo de la Ciencia la Tecnologiacutea e Innovacioacuten que permitan las
argumentaciones relacionadas con la toma de decisiones e incidir en la formulacioacuten de las poliacuteticas
internacionales en el Campo de las Biologiacutea y Quiacutemica El horizonte editorial de ECORFAN-Meacutexicoreg
se extiende maacutes allaacute de la academia e integra otros segmentos de investigacioacuten y anaacutelisis ajenos a ese
aacutembito siempre y cuando cumplan con los requisitos de rigor argumentativo y cientiacutefico ademaacutes de
abordar temas de intereacutes general y actual de la Sociedad Cientiacutefica Internacional
Consejo Editorial
NUNtildeEZ - SELLES Alberto Julio PhD
Instituto Central de Anaacutelisis de Alimentos Utrecht
NAVARRO - FROacuteMETA Amado Enrique PhD
Instituto de Petroacuteleo y Quiacutemica Azerbaijaacuten
CORNEJO - BRAVO Joseacute Manuel PhD
University of California
CRUZ - REYES Juan PhD
Instituto de Cataacutelisis y Petroleoquiacutemica
STILIANOVA - STOYTCHEVA Margarita PhD
Universidad de Tecnologiacutea Quiacutemica y Metalurgia de Sofia
JIMEacuteNEZ - MOLEOacuteN Mariacutea Del Carmen PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Meacutexico
COacuteRDOVA - GUERRERO Ivaacuten PhD
Universidad de la Laguna
ESCAMILLA - GARCIacuteA Erandi PhD
Universiteacute de Bourgogne
CHEW - HERNAacuteNDEZ Mario Luis PhD
University of Nottingham
CARVAJAL - MILLAN Elizabeth PhD
Eacutecole Nationale Supeacuterieure Agronomique de Montpellier
Comiteacute Arbitral
PALOS - PIZARRO Isidro PhD
Centro de Investigacioacuten en Quiacutemica Aplicada
VALDEacuteS - ORDONtildeEZ Alejandro PhD
Centro de Investigacioacuten y de Estudios Avanzados
HERRERA - PEacuteREZ Gabriel PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
RIOS - DONATO Nely PhD
Universidad de Guanajuato
SALAZAR - HERNAacuteNDEZ Ma Mercedes PhD
Universidad de Guanajuato
GARCIacuteA - ORTEGA Heacutector PhD
Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico
LOacutePEZ - URETA Luz Cecilia PhD
Universidad de Guadalajara
CERTUCHA - BARRAGAacuteN Mariacutea Teresa PhD
Universidad Autoacutenoma de Baja California
DEL VALLE - GRANADOS Joseacute Mario PhD
Centro de Investigacioacuten Cientiacutefica y Educacioacuten Superior de Ensenada
RAMIacuteREZ - JIMEacuteNEZ Sandra Ignacia PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
GAMBOA - HERNAacuteNDEZ Adriana PhD
Instituto Tecnoloacutegico de Saltillo
GARCIA - BETANCOURT Maria Luisa PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
Cesioacuten de Derechos
El enviacuteo de un Artiacuteculo a Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica emana el compromiso del autor de no
someterlo de manera simultaacutenea a la consideracioacuten de otras publicaciones seriadas para ello deberaacute
complementar el Formato de Originalidad para su Artiacuteculo
Los autores firman el Formato de Autorizacioacuten para que su Artiacuteculo se difunda por los medios que
ECORFAN-Meacutexico SC en su Holding Bolivia considere pertinentes para divulgacioacuten y difusioacuten de su
Artiacuteculo cediendo sus Derechos de Obra
Declaracioacuten de Autoriacutea
Indicar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en la participacioacuten del Articulo y sentildealar en
extenso la Afiliacioacuten Institucional indicando la Dependencia
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo con el Nuacutemero de CVU Becario-PNPC
o SNI-CONACYT- Indicando el Nivel de Investigador y su Perfil de Google Scholar para verificar su
nivel de Citacioacuten e iacutendice H
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en los Perfiles de Ciencia y Tecnologiacutea
ampliamente aceptados por la Comunidad Cientiacutefica Internacional ORC ID - Researcher ID Thomson -
arXiv Author ID - PubMed Author ID - Open ID respectivamente
Indicar el contacto para correspondencia al Autor (Correo y Teleacutefono) e indicar al Investigador que
contribuye como primer Autor del Artiacuteculo
Deteccioacuten de Plagio
Todos los Artiacuteculos seraacuten testeados por el software de plagio PLAGSCAN si se detecta un nivel de plagio
Positivo no se mandara a arbitraje y se rescindiraacute de la recepcioacuten del Articulo notificando a los Autores
responsables reivindicando que el plagio acadeacutemico estaacute tipificado como delito en el Coacutedigo Penal
Proceso de Arbitraje
Todos los Artiacuteculos se evaluaraacuten por pares acadeacutemicos por el meacutetodo de Doble Ciego el arbitraje
Aprobatorio es un requisito para que el Consejo Editorial tome una decisioacuten final que seraacute inapelable en
todos los casos MARVIDreg es una Marca de derivada de ECORFANreg especializada en proveer a los
expertos evaluadores todos ellos con grado de Doctorado y distincioacuten de Investigadores Internacionales
en los respectivos Consejos de Ciencia y Tecnologiacutea el homologo de CONACYT para los capiacutetulos de
America-Europa-Asia-Africa y Oceania La identificacioacuten de la autoriacutea deberaacute aparecer uacutenicamente en
una primera paacutegina eliminable con el objeto de asegurar que el proceso de Arbitraje sea anoacutenimo y cubra
las siguientes etapas Identificacioacuten del Research Journal con su tasa de ocupamiento autoral -
Identificacioacuten del Autores y Coautores- Deteccioacuten de Plagio PLAGSCAN - Revisioacuten de Formatos de
Autorizacioacuten y Originalidad-Asignacioacuten al Consejo Editorial- Asignacioacuten del par de Aacuterbitros Expertos-
Notificacioacuten de Dictamen-Declaratoria de Observaciones al Autor-Cotejo de Artiacuteculo Modificado para
Edicioacuten-Publicacioacuten
Instrucciones para Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
Aacuterea del Conocimiento
Los trabajos deberaacuten ser ineacuteditos y referirse a temas de Quiacutemica analiacutetica quiacutemica farmaceacuteutica quiacutemica
fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de fluidos fiacutesica
estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica y a otros temas vinculados a las Biologiacutea y Quiacutemica
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
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Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
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Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
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Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
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Tiempo (h)
T4
T7
T8
7
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
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Junio 2019 Vol6 No19 13-21
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
14
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ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
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rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
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Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
31
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Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ-
Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
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Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA
Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
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Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
50
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
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2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
59
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Junio 2019 Vol6 No19 52-61
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DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo 1-1 1-11 (Times New Roman No 10)
Correspondencia del Autor (ejemploejemploorg)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
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Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
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Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
2
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
3
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
4
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
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Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
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El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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Junio 2019 Vol6 No19 1-12
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
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Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
23
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
24
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La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
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Junio 2019 Vol6 No19 31-38
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ-
Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
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Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
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Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
43
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Junio 2019 Vol6 No19 39-43
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA
Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
300
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1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
51
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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Resumen (En Espantildeol 150-200 palabras)
Objetivos
Metodologiacutea
Contribucioacuten
Indicar 3 palabras clave en Times New Roman y
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Resumen (En Ingleacutes 150-200 palabras)
Objetivos
Metodologiacutea
Contribucioacuten
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Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo 1-1 1-11 (Times New Roman No 10)
Correspondencia del Autor (ejemploejemploorg)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
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MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
para su edicioacuten
Firma Autoacutegrafa en Color Azul del Formato de
Originalidad del Autor y Coautores
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2
3
4
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fin de que los Autores conozcan cuaacuteles son los criterios de evaluacioacuten y estaraacute siempre dispuesto a
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7045008-Para su divulgacioacuten y edicioacuten en el Ministerio de Educacioacuten y Cultura-Espantildea 25409-Para su
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Indizacioacuten en el Directorio en los paiacuteses de Iberoameacuterica y el Caribe 15048-Para el registro internacional
de Congresos y Coloquios financingprogramsecorfanorg
Oficinas de Gestioacuten 21 Santa Luciacutea CP-5220 Libertadores -Sucre ndash Bolivia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
Comiteacute Arbitral
PALOS - PIZARRO Isidro PhD
Centro de Investigacioacuten en Quiacutemica Aplicada
VALDEacuteS - ORDONtildeEZ Alejandro PhD
Centro de Investigacioacuten y de Estudios Avanzados
HERRERA - PEacuteREZ Gabriel PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
RIOS - DONATO Nely PhD
Universidad de Guanajuato
SALAZAR - HERNAacuteNDEZ Ma Mercedes PhD
Universidad de Guanajuato
GARCIacuteA - ORTEGA Heacutector PhD
Universidad Nacional Autoacutenoma de Meacutexico
LOacutePEZ - URETA Luz Cecilia PhD
Universidad de Guadalajara
CERTUCHA - BARRAGAacuteN Mariacutea Teresa PhD
Universidad Autoacutenoma de Baja California
DEL VALLE - GRANADOS Joseacute Mario PhD
Centro de Investigacioacuten Cientiacutefica y Educacioacuten Superior de Ensenada
RAMIacuteREZ - JIMEacuteNEZ Sandra Ignacia PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
GAMBOA - HERNAacuteNDEZ Adriana PhD
Instituto Tecnoloacutegico de Saltillo
GARCIA - BETANCOURT Maria Luisa PhD
Universidad Autoacutenoma del Estado de Morelos
Cesioacuten de Derechos
El enviacuteo de un Artiacuteculo a Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica emana el compromiso del autor de no
someterlo de manera simultaacutenea a la consideracioacuten de otras publicaciones seriadas para ello deberaacute
complementar el Formato de Originalidad para su Artiacuteculo
Los autores firman el Formato de Autorizacioacuten para que su Artiacuteculo se difunda por los medios que
ECORFAN-Meacutexico SC en su Holding Bolivia considere pertinentes para divulgacioacuten y difusioacuten de su
Artiacuteculo cediendo sus Derechos de Obra
Declaracioacuten de Autoriacutea
Indicar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en la participacioacuten del Articulo y sentildealar en
extenso la Afiliacioacuten Institucional indicando la Dependencia
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo con el Nuacutemero de CVU Becario-PNPC
o SNI-CONACYT- Indicando el Nivel de Investigador y su Perfil de Google Scholar para verificar su
nivel de Citacioacuten e iacutendice H
Identificar el Nombre de 1 Autor y 3 Coautores como maacuteximo en los Perfiles de Ciencia y Tecnologiacutea
ampliamente aceptados por la Comunidad Cientiacutefica Internacional ORC ID - Researcher ID Thomson -
arXiv Author ID - PubMed Author ID - Open ID respectivamente
Indicar el contacto para correspondencia al Autor (Correo y Teleacutefono) e indicar al Investigador que
contribuye como primer Autor del Artiacuteculo
Deteccioacuten de Plagio
Todos los Artiacuteculos seraacuten testeados por el software de plagio PLAGSCAN si se detecta un nivel de plagio
Positivo no se mandara a arbitraje y se rescindiraacute de la recepcioacuten del Articulo notificando a los Autores
responsables reivindicando que el plagio acadeacutemico estaacute tipificado como delito en el Coacutedigo Penal
Proceso de Arbitraje
Todos los Artiacuteculos se evaluaraacuten por pares acadeacutemicos por el meacutetodo de Doble Ciego el arbitraje
Aprobatorio es un requisito para que el Consejo Editorial tome una decisioacuten final que seraacute inapelable en
todos los casos MARVIDreg es una Marca de derivada de ECORFANreg especializada en proveer a los
expertos evaluadores todos ellos con grado de Doctorado y distincioacuten de Investigadores Internacionales
en los respectivos Consejos de Ciencia y Tecnologiacutea el homologo de CONACYT para los capiacutetulos de
America-Europa-Asia-Africa y Oceania La identificacioacuten de la autoriacutea deberaacute aparecer uacutenicamente en
una primera paacutegina eliminable con el objeto de asegurar que el proceso de Arbitraje sea anoacutenimo y cubra
las siguientes etapas Identificacioacuten del Research Journal con su tasa de ocupamiento autoral -
Identificacioacuten del Autores y Coautores- Deteccioacuten de Plagio PLAGSCAN - Revisioacuten de Formatos de
Autorizacioacuten y Originalidad-Asignacioacuten al Consejo Editorial- Asignacioacuten del par de Aacuterbitros Expertos-
Notificacioacuten de Dictamen-Declaratoria de Observaciones al Autor-Cotejo de Artiacuteculo Modificado para
Edicioacuten-Publicacioacuten
Instrucciones para Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
Aacuterea del Conocimiento
Los trabajos deberaacuten ser ineacuteditos y referirse a temas de Quiacutemica analiacutetica quiacutemica farmaceacuteutica quiacutemica
fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de fluidos fiacutesica
estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica y a otros temas vinculados a las Biologiacutea y Quiacutemica
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
2
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
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Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
6
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
7
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
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El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
8
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
14
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
15
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
16
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Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
17
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Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
18
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
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Junio 2019 Vol6 No19 31-38
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
38
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 31-38
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ-
Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
39
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 39-43
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
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Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
50
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
51
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2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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Junio 2019 Vol6 No19 52-61
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DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
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Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
Cesioacuten de Derechos
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Notificacioacuten de Dictamen-Declaratoria de Observaciones al Autor-Cotejo de Artiacuteculo Modificado para
Edicioacuten-Publicacioacuten
Instrucciones para Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
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fiacutesica quiacutemica inorgaacutenica quiacutemica macromolecular quiacutemica nuclear fiacutesica de fluidos fiacutesica
estadiacutestica fiacutesica molecular fiacutesica teoacuterica y a otros temas vinculados a las Biologiacutea y Quiacutemica
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
2
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
3
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
4
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
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Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
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El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
8
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
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Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
15
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
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rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
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Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
23
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
24
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Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
25
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Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
26
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Junio 2019 Vol6 No19 22-30
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
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Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado molecular de un aacutenodo de
carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
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Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
43
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 39-43
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA
Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 44-51
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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2019
Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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2019
Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
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G
rasa
a a
b
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
51
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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Resumen (En Espantildeol 150-200 palabras)
Objetivos
Metodologiacutea
Contribucioacuten
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Metodologiacutea
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Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo 1-1 1-11 (Times New Roman No 10)
Correspondencia del Autor (ejemploejemploorg)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
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de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 1er Autor Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 1er Coautor Apellidos (EN MAYUSCULAS) Nombre del 2do Coautor y Apellidos (EN
MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
Word (docx)
Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
para su edicioacuten
Firma Autoacutegrafa en Color Azul del Formato de
Originalidad del Autor y Coautores
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2
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La descripcioacuten de los procesos de revisioacuten por pares es dado a conocer por el Consejo Editorial con el
fin de que los Autores conozcan cuaacuteles son los criterios de evaluacioacuten y estaraacute siempre dispuesto a
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el Comiteacute notifica a los Autores por Violacioacuten al Derecho de Autoriacutea Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de
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Iberoamericana y del Caribe 20-281 HB9-Para la Indizacioacuten en Ameacuterica Latina en Ciencias Sociales y
Humanidades 671-Para la Indizacioacuten en Revistas Cientiacuteficas Electroacutenicas Espantildea y Ameacuterica Latina
7045008-Para su divulgacioacuten y edicioacuten en el Ministerio de Educacioacuten y Cultura-Espantildea 25409-Para su
repositorio en la Biblioteca Universitaria-Madrid 16258-Para su indexacioacuten en Dialnet 20589-Para
Indizacioacuten en el Directorio en los paiacuteses de Iberoameacuterica y el Caribe 15048-Para el registro internacional
de Congresos y Coloquios financingprogramsecorfanorg
Oficinas de Gestioacuten 21 Santa Luciacutea CP-5220 Libertadores -Sucre ndash Bolivia
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
ldquoProduccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomaterdquo
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
ldquoEstudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemicordquo
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
ldquoDisentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de airerdquo
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel
TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
ldquoModelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFTrdquo
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y
RIVAS-CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
ldquoOptimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficiordquo
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ldquoEfecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremadordquo
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ldquoInclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinosrdquo
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
Presentacioacuten del Contenido
Como pimer artiacuteculo presentamos Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate por CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan
Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML con adscripcioacuten en la
Universidad de Guanajuato como segundo artiacuteculo presentamos Estudio de la evolucioacuten de C N Chl
en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico por GUZMAacuteN-
PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
como tercer artiacuteculo presentamos Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire por SORIA-MEJIacuteA Sandra
Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
con adscripcioacuten en el Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo como cuarto artiacuteculo presentamos
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos
DFT por VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea con adscripcioacuten en el Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero y el
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca como quinto artiacuteculo presentamos Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en
proceso de beneficio por ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y
GRIJALVA-DELGADO Melchor Omar con adscripcioacuten en la Universidad Tecnoloacutegica de Parral
como sexto artiacuteculo presentamos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de
queso tipo panela descremado por AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y
ROMO Carlos como uacuteltimo artiacuteculo presentamos Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos
de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en
la alimentacioacuten de ovinos por DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa
GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique con adscripcioacuten en la Universidad de
Guadalajara
Contenido
Artiacuteculo Paacutegina
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto
SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato
1-12
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE
Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
13-21
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-
MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo
22-30
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-
CASTRO Sofiacutea
Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero
Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
31-38
Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
39-43
Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
44-51
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y
Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten
de ovinos
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA
Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Universidad de Guadalajara
52-61
1
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 1-12
Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de
jitomate
Hydrogen production from anaerobic digestion of tomatorsquos plant waste
CAMARENA-MARTIacuteNEZ Saraidagger MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES
Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela ML
Universidad de Guanajuato Carretera Irapuato-Silao Km 9 CP 36500 Irapuato Gto Meacutexico
ID 1er Autor Sarai Camarena-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-0681-6364 CVU CONACYT ID 495584
ID 1er Coautor Juan Humberto Martiacutenez-Martiacutenez ORC ID 0000-0002-6325-3553 CVU CONACYT ID 335602
ID 2do Coautor Adriana Saldantildea-Robles ORC ID 0000-0001-8871-1621 CVU CONACYT ID 224323
ID 3er Coautor Graciela ML Ruiz-Aguilar ORC ID 0000-0001-9460-1429 CVU CONACYT ID 122467
DOI 1035429JCPE2019196112 Recibido 20 de Abril 2019 Aceptado 30 Junio 2019
Resumen
Entre las alternativas de obtencioacuten de energiacutea limpia que
se estaacuten desarrollando se reconoce el hidroacutegeno (H2)
como un portador de energiacutea prometedor al poseer un alto
rendimiento energeacutetico (122 kJg) y se obtiene a partir de
residuos lignoceluloacutesicos mediante un proceso bioloacutegico
En el estado de Guanajuato se generan altas cantidades de
residuos de planta derivados del cultivo de jitomate al ser
el cultivo que mayormente se produce mediante
agricultura protegida en el estado Por lo que el objetivo
del presente estudio fue el aprovechar residuos de planta
de jitomate para la generacioacuten de hidroacutegeno a traveacutes del
proceso de digestioacuten anaerobia Se evaluaron dos fuentes
de inoacuteculo microflora nativa de la planta de jitomate y
lodo anaerobio pretratado a 100degC por 24 h y cuatro
medios minerales a un pH inicial de 65 plusmn 02 en
experimentos en lote El rendimiento maacutes alto fue de 374
mLH2 g SV usando microflora nativa y medio mineral
con extracto de levadura Se logroacute una produccioacuten de
hidroacutegeno similar a lo reportado en la literatura para otros
residuos destacando en nuestro caso el ser innecesario el
pretratamiento del sustrato o del inoacuteculo Por lo que la
metodologiacutea propuesta resulta eficiente para la produccioacuten
de hidroacutegeno a partir de la planta de jitomate
Hidroacutegeno Digestioacuten anaerobia Planta de jitomate
Abstract
Hydrogen (H2) is recognized as a promising energy carrier
among the alternatives for obtaining clean energy since it
has a high energy efficiency (122 kJ g) and can be
obtained from lignocellulosic waste through a biological
process In the state of Guanajuato high amounts of plant
waste derived from tomato cultivation are generated
because this is the crop mostly produced through protected
agriculture So the objective of the present study was to
consider tomato plant residues for the generation of
hydrogen through the anaerobic digestion process Two
sources of inoculum native microflora of the tomato plant
and anaerobic sludge pretreated at 100 deg C for 24 h and
four mineral media at an initial pH of 65 plusmn 02 in batch
experiments were evaluated The highest yield was 374
mLH2 g SV using native microflora and mineral media
with yeast extract Hydrogen production was found like
those reported in the literature for other type of waste
highlighting the no-need to pretreat the substrate or
inoculum Therefore the methodology propose is efficient
to the hydrogen production from tomato plant residues
Hydrogen Anaerobic digestion Tomato
Citacioacuten CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y
RUIZ-AGUILAR Graciela ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 1-12
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico gracielarugtomx)
dagger Investigador contribuyendo como primer Autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
2
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El hidroacutegeno posee un alto contenido de energiacutea
por unidad de peso (122 MJ Kg) y su
combustioacuten no genera emisiones de CO2 lo cual
lo hace una alternativa de produccioacuten de energiacutea
amigable con el medio ambiente (Jain et al
2010) Sin embargo alrededor del 90 del
hidroacutegeno producido se obtiene mediante
procesos electroquiacutemicos y termoquiacutemicos que
requieren altos consumos de energiacutea y de
combustibles foacutesiles (Kapdan y Kargi 2006
Balat y Kirtay 2010) Por ello en los uacuteltimos
antildeos las investigaciones se han enfocado en la
obtencioacuten de hidroacutegeno mediante procesos
bioloacutegicos como la biofotoacutelisis la
fotofermentacioacuten y la fermentacioacuten oscura ya
que se pueden llevar a cabo en condiciones
ambientales y requieren mucho menos consumo
de energiacutea (Guo et al 2010)
La fermentacioacuten oscura es
particularmente atractiva porque no necesita
energiacutea lumiacutenica no tiene problemas de
inhibicioacuten por la presencia de oxiacutegeno requiere
pequentildeos voluacutemenes de reactor y se puede llevar
a cabo con un bajo costo de capital en
comparacioacuten con los procesos de biofotolis y
fotofermentacioacuten (Levin et al 2004 Nath y
Das 2004 Pandey et al 2013)Otra ventaja
muy importante del proceso de fermentacioacuten
oscura es que se pueden aprovechar residuos
agriacutecolas como materia prima para la produccioacuten
de hidroacutegeno
Los residuos agriacutecolas son una fuente
prometedora debido a su abundancia
distribucioacuten en todo el mundo y a su bajo costo
(Guo et al 2010) La utilizacioacuten de bagazo de
cantildea de azuacutecar paja de trigo planta de sorgo
paja de maiacutez entre otros se ha estudiado en los
uacuteltimos antildeos (Li y Chen 2007 Ivanova et al
2009 Fangkum y Reungsang 2011 Peacuterez et al
2015)
Existen otros cultivos que poseen un alto
impacto econoacutemico y en la generacioacuten de
residuos como es el cultivo de jitomate Meacutexico
es el principal proveedor a nivel mundial de
jitomate con una participacioacuten en el mercado
internacional de 251 del valor de las
exportaciones mundiales (SAGARPA 2017)
No obstante desde su cultivo hasta su
procesamiento se generan desechos que carecen
de valor comercial y no tienen una adecuada
disposicioacuten
Hasta el momento la informacioacuten
disponible sobre la produccioacuten de hidroacutegeno a
partir de residuos de planta de jitomate se
encuentra muy limitada y aun no se ha evaluado
la variacioacuten de distintos factores que afectan el
rendimiento de H2 a partir de este sustrato como
el tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
Estos son paraacutemetros importantes que afectan la
evolucioacuten de las viacuteas fermentativas (Wang y
Wan 2009 De Gioannis et al 2013) Bajo este
panorama se estudiaron dos fuentes de inoacuteculo
microflora nativa de la planta de jitomate y lodo
anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h y cuatro
medios minerales en experimentos en lote para
conocer su efecto en la produccioacuten de hidroacutegeno
Metodologiacutea a desarrollar
La metodologiacutea que se siguioacute se resume en la
Figura 1 Se llevoacute a cabo la recoleccioacuten y
molienda del sustrato y para la evaluacioacuten de la
produccioacuten de hidroacutegeno se consideraron dos
variables el tipo de inoacuteculo y el tipo de medio
mineral El biogaacutes producido se cuantificoacute
mediante cromatografiacutea de gases
Figura 1 Metodologiacutea general para la produccioacuten de H2 a
partir de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Recoleccioacuten de la parte aeacuterea de
la planta de jitomate
Molienda
(Tamiz 20)
Produccioacuten de H2
Evaluacioacuten del tipo
de medio mineral
Evaluacioacuten del tipo
de inoacuteculo
A B C D Lodo
anaerobio
(LA)
Microflora nativa de
la planta de jitomate
(Nat)
Medicioacuten de la cantidad y composicioacuten
del biogaacutes por cromatografiacutea de gases
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Sustratos e inoacuteculo
El sustrato consistioacute en la parte aeacuterea de la planta
y fue recolectado al termino del ciclo de vida en
las instalaciones de la Expo agroalimentaria
ubicados en la ciudad de Irapuato Gto La
variedad de planta de jitomate fue Saladette
Las plantas se secaron bajo sol durante
15 diacuteas hasta llegar a una humedad entre 6 y
10 La planta seca se molioacute en un molino
agriacutecola de martillos y se dejoacute almacenada a
temperatura ambiente hasta su uso
Posteriormente para los anaacutelisis de
caracterizacioacuten y de produccioacuten de biogaacutes se
utilizoacute un molino marca SURTEK y un tamiz
para conseguir un tamantildeo de partiacutecula de
aproximadamente 085 mm
El inoacuteculo empleado consistioacute en lodo
anaerobio que fue recolectado de un biodigestor
tipo bolsa de geomembra de 1000 L el cual se
alimenta con estieacutercol vacuno y es operado a
temperatura ambiente El biodigestor se
encuentra ubicado en las instalaciones de la
Divisioacuten Ciencias de la Vida El inoacuteculo
recolectado se desgasificoacute a temperatura
ambiente (197 plusmn 70 degC) por un periodo de 10
diacuteas Posteriormente este lodo se pretrato a 100
degC por un periodo de 24 h para emplearlo como
inoacuteculo LA en los experimentos de produccioacuten
de hidroacutegeno
Meacutetodos analiacuteticos
Para la caracterizacioacuten del sustrato se
realizaron los siguientes anaacutelisis soacutelidos totales
y soacutelidos volaacutetiles carbono orgaacutenico
carbohidratos estructurales (celulosa
hemicelulosa y lignina) nitroacutegeno total
Kjeldahl demanda quiacutemica de oxiacutegeno y pH
Ademaacutes se determinoacute el contenido de ST y SV
del inoacuteculo
El contenido de carbono orgaacutenico se
realizoacute por el meacutetodo de ignicioacuten de acuerdo con
Dean 1974 la determinacioacuten de carbohidratos
estructurales se hizo mediante la metodologiacutea de
van Soest et al 1973 y el pH por medio del
meacutetodo reportado por Kang et al 2014 El
contenido de nitroacutegeno total Kjeldahl DQO
mediante el meacutetodo de reflujo cerrado y
contenido de soacutelidos totales y soacutelidos volaacutetiles se
realizoacute seguacuten los meacutetodos estaacutendares (APHA
2005)
Produccioacuten de H2
Se evaluaron dos fuentes de inoacuteculo microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat) y
lodo anaerobio pretratado a 100 degC por 24 h
(Inoacuteculo LA) y cuatro medios minerales (A B
C y D) cuya composicioacuten se indica en la Tabla
1 El medio mineral D corresponde al medio
mineral reportado por Lara et al 2014 y los
medios minerales A B y C presentan una
modificacioacuten con respecto al medio mineral D
ya sea en la cantidad antildeadida de fosfatos yo en
la adicioacuten de extracto de levadura
El medio mineral usualmente posee
capacidad tampoacuten (Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009) y esta puede estar dada
por el buffer de fosfatos el cual es el maacutes
empleado en los experimentos de produccioacuten de
H2 por digestioacuten anaerobia (Lin y Lay 2004 Lin
et al 2011) Con la finalidad de aminorar costos
y evitar una saturacioacuten de fosfatos en el medio
(Cubillos et al 2010 Zhao et al 2010 Liu et
al 2015 Xu et al 2016) se optoacute por utilizar la
propuesta de Lara et al 2014 (0075M medio
mineral D) y otras dos concentraciones 002M
(medio mineral B y C) y 01M (medio mineral
A)
Por otro lado se recomienda la adicioacuten
de vitaminas al medio mineral especialmente
cuando se manejan residuos agriacutecolas para evitar
inhibicioacuten por sustrato de la digestioacuten
(Angelidaki et al 2004 Lindorfer et al 2007
Angelidaki et al 2009)
El extracto de levadura posee vitaminas
del complejo B y ademaacutes constituye una fuente
de nitroacutegeno por lo que es muy usado en los
medios minerales en conjunto con otras fuentes
de nitroacutegeno (Fan et al 2006 Ivanova et al
2009 Li y Chen 2007 Li et al 2012)
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Medio
mineral Composicioacuten de medio mineral por litro
A
KH2PO4 46 g K2HPO4 100 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
B
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g Extracto de
levadura 15 gL MgCl2middot6H2O 01g CaCl2
002 g MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O
0025g CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O
0125mg
C
KH2PO4 20 g K2HPO4 092 g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
D
KH2PO4 48g K2HPO4 698g NH4Cl 60 g
MgCl2middot6H2O 01g CaCl2 002 g
MnSO4middot6H2O 0015g FeSO4middot7H2O 0025g
CuSO4middot5H2O 0005g CoCl2middot5H2O 0125mg
Tabla 1 Tipos de medio mineral evaluados para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Los experimentos se llevaron a cabo en un
reacutegimen en lote a un pH inicial de 65 plusmn 02 Se
adiciono 159 plusmn 002 g de planta de jitomate seca
y molida por cada 100 mL de mezcla
(equivalente a 106 g SV sustratoL) El volumen de
trabajo fue de 80 mL manejando y un ldquoespacio
de cabezardquo de 40 mL Los reactores se incubaron
a 37degC durante un periodo de 15 diacuteas en
condiciones estaacuteticas Para los tratamientos en
los que se empleoacute Inoacuteculo LA se antildeadioacute la
cantidad 124 plusmn 002 g de inoacuteculo pretratatado y
molido por cada 100 mL de mezcla (equivalente
a 625 g SV inoacuteculoL) Cada tratamiento se realizoacute
por duplicado
El control negativo consistioacute en inoacuteculo
LA pretratado a 100 degC por 24 h sin antildeadir
sustrato y se agregoacute el medio mineral Lara et al
2014 para completar a un volumen de 80 mL
El anaacutelisis de cromatografiacutea de gases para
la deteccioacuten de H2 O2 N2 y CH4 se realizoacute
tomando 30 μL del gas presente en el ldquoespacio
de cabezardquo de cada botella Este se analizoacute en un
cromatoacutegrafo PerkinElmer reg modelo Clarus
580 con una columna capilar Elite CG GS-
MOSIEVE 52 (30m x 053 mm x 50 μm) y un
detector tipo TCD Las temperaturas del
inyector horno y detector fueron 150 50 y 200
degC respectivamente Se utilizoacute argoacuten como fase
moacutevil a una presioacuten de 14 psi
Para analizar las diferencias significativas
entre cada uno de los tratamientos se manejoacute un
disentildeo factorial 2x4 y el meacutetodo de Tukey con
un valor alfa de 5 mediante el software de
Statgraphics Centurion XVI
Resultados
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica
Los resultados de la caracterizacioacuten
fisicoquiacutemica de la parte aacuterea de la planta de
jitomate se muestran en la Tabla 3 En cuanto a
la determinacioacuten del contenido de ST y SV del
lodo anaerobio fresco sin pretratar se obtuvo
1350 plusmn 074 en base huacutemeda y 5068 plusmn 370
en base seca respectivamente Posteriormente
este lodo se pretratoacute a 100 degC por un periodo de
24 h para emplearlo como inoacuteculo LA en los
tratamientos T1 T3 T5 y T7 (Tabla 2)
Rendimiento de H2 y contenido de H2 en el
biogas
Solo en tres tratamientos se detectoacute produccioacuten
de H2 en el biogaacutes (T4 T7 y T8) En el
tratamiento T4 se obtuvo el mayor rendimiento
de 374 mL H2 g SV (Tabla 4)
La produccioacuten de H2 en el tratamiento T4
se detectoacute a partir de la medicioacuten realizada a las
63 horas Para los tratamientos T7 y T8 se
detectoacute hasta la medicioacuten realizada a las 135
horas Esto indica que los microorganismos
tardan maacutes tiempo en adaptarse en las
condiciones manejadas en los tratamientos T7 y
T8 comparado con las establecidas en T4 En el
caso de los tratamientos T4 y T7 no se observa
produccioacuten de hidroacutegeno a las 327 h en cambio
en el tratamiento T8 la produccioacuten continua
incluso despueacutes de haber transcurridos 15 diacuteas
(Grafico 1)
En el tratamiento T4 durante las
primeras 135 horas de incubacioacuten se obtuvo una
concentracioacuten de hidroacutegeno arriba del 60 y a
partir de la medicioacuten realizada a las 183 h se
observoacute una disminucioacuten significativa de la
concentracioacuten Para el tratamiento T7 el pico
maacutes alto de concentracioacuten se detectoacute a las 135 h
y a partir de la siguiente medicioacuten se observoacute una
disminucioacuten gradual de la concentracioacuten de
hidroacutegeno (Grafico 2)
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Clave Medio mineral Inoacuteculo
T1 A LA
T2 A Nat
T3 B LA
T4 B Nat
T5 C LA
T6 C Nat
T7 D LA
Tabla 2 Tratamientos para evaluar la produccioacuten de H2 en
experimentos en lote a partir de residuos de planta de
jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Paraacutemetros Planta de jitomate
CN 1986 plusmn 067
ST ()1 9074 plusmn 014
SV ()2 7359 plusmn 014
Celulosa ()2 2857 plusmn 140
Hemicelulosa ()2 842 plusmn 108
Lignina ()2 749 plusmn 113
Azuacutecares reductores2 170 plusmn 018
DQO ( mg g SV) 78796 plusmn 2697
pH 660 plusmn 006 1 Porcentaje base huacutemeda 2 Porcentaje base seca
Tabla 3 Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de la planta
recolectada de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Clave Medio
mineral Inoacuteculo
Rendimiento
Biogaacutes (mL g
SV)
Rendimiento
H2 (mL g
SV)
T1 A LA 255 plusmn 42 00
T2 A Nat 336 plusmn 11 00
T3 B LA 749 plusmn15 00
T4 B Nat 578 plusmn 48 374 plusmn 48
T5 C LA 276 plusmn 30 00
T6 C Nat 60 plusmn 04 00
T7 D LA 286 plusmn 27 50 plusmn 20
T8 D Nat 252 plusmn 71 93 plusmn 75
Tabla 4 Rendimientos de produccioacuten de biogaacutes e
hidroacutegeno obtenido en cada tratamiento para la produccioacuten
de H2 en experimentos en lote a partir de residuos de planta
de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
En el caso del tratamiento T8 el
contenido de H2 fue incrementando
gradualmente durante el periodo de 15 diacuteas El
contenido de hidroacutegeno en el biogaacutes total
producido fue del 65 18 y 37 en los
tratamientos T4 T7 y T8 respectivamente De
manera que en el tratamiento T4 se obtuvo la
maacutes alta concentracioacuten de hidroacutegeno en el biogaacutes
pero la produccioacuten maacutes duradera se observoacute en
el tratamiento T8 (Grafico 2) Alemahdi et al
2015 evaluaron la produccioacuten de H2 usando
como sustrato paja de arroz en codigestioacuten con
lodos activados de aguas residuales
Ellos obtuvieron una concentracioacuten de
hidroacutegeno en el biogaacutes de 695 el cual es un
valor cercano a lo obtenido en el tratamiento T4
Dhanasekar et al 2018 reportaron un contenido
de H2 en el biogaacutes del 18 a partir de tallo de
sorgo y usando la cepa Bacillus subtilis
AUChE413 para llevar a cabo la fermentacioacuten
Este porcentaje es igual al obtenido en el
tratamiento T7 de nuestro estudio Otros autores
mencionan rangos de concentracioacuten de H2 entre
el 44 y 57 a partir de residuos de tallo de maiacutez
(Zhang et al 2007 Fan et al 2008) Por lo cual
nuestros resultados obtenidos son similares a lo
reportado en la literatura y en base a esto el
porcentaje de H2 en el biogaacutes obtenido en el
tratamiento T4 puede ser considerado de una alta
concentracioacuten
Efecto del tipo de inoacuteculo sobre la produccioacuten
de hidroacutegeno
El tipo de inoacuteculo tuvo efecto significativo sobre
la produccioacuten de hidroacutegeno (P lt 005) siendo el
inoacuteculo Nat el que mostroacute un mayor rendimiento
(ver Anexo Tabla 1 y Tabla 2)
Estos resultados difieren con lo reportado
por Peacuterez 2015 los cuales evaluaron cuatro
consorcios microbianos como inoacuteculo para la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de paja de trigo
Los consorcios se obtuvieron a partir de
muestras de suelo de jardiacuten rumen de vaca lodo
anaerobio y la microflora nativa de la paja de
trigo Se reportoacute que el maacutes alto rendimiento se
obtuvo de los reactores inoculados con lodo
anaerobio seguido de la flora nativa de la paja de
trigo No obstante en este estudio el lodo
anaerobio no recibioacute ninguacuten tipo de
pretratamiento
El menor rendimiento de produccioacuten de
H2 a partir de lodos anaerobios (Inoculo LA)
comparado con el obtenido a partir de la
microflora nativa de la planta de jitomate
(Inoacuteculo Nat) pudo ser causado por el
pretratamiento teacutermico aplicado al Inoacuteculo LA
que provoco una disminucioacuten en la diversidad
microbiana
6
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Grafico 1 Cineacuteticas de produccioacuten de hidroacutegeno
acumulado en los tratamientos T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas
de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafico 2 Contenido de hidroacutegeno () en los tratamientos
T4 T7 y T8 durante 15 diacuteas de incubacioacuten
Fuente Elaboracioacuten Propia
En la literatura se mencionan diferentes
condiciones de pretratamiento teacutermico con la
finalidad de eliminar cepas consumidoras de
hidroacutegeno las cuales no forman endoesporas y
por ello no logran sobrevivir a altas temperaturas
por tiempos prolongados (Fang et al 2002 Liu
et al 2002 Duangmanee et al 2007 Kanso et
al 2011)
Sin embargo estos tratamientos teacutermicos
pueden llegar a ser poco tolerantes para la mayor
parte de los microorganismos presentes en los
lodos anaerobios lo que trae como consecuencia
una disminucioacuten alta de la diversidad microbiana
(Navarro et al 2016) Esto implica que las viacuteas
metaboacutelicas disponibles son menos diversas lo
que dificulta la degradacioacuten del sustrato (Tracy
et al 2014 Vanwonterghem et al 2014a)
Asimismo un consorcio productor de hidroacutegeno
con menos especies podriacutea disminuir la
estabilidad ante perturbaciones o invasiones
ambientales (Shade et al 2012
Vanwonterghem et al 2014b)
La aplicacioacuten de pretratamiento teacutermicos
a maacutes bajas temperaturas (80-90 degC) puede ser
recomendable para incrementar la concentracioacuten
de cepas productoras de hidroacutegeno sin alterar
significativamente las interacciones sintroacuteficas
entre cada grupo microbiano que conforma el
inoacuteculo
Efecto de la composicioacuten del medio mineral
sobre la produccioacuten de hidroacutegeno
De acuerdo con el ANOVA realizado la
composicioacuten del medio mineral tuvo un efecto
significativo en el rendimiento de H2 (P lt 005)
(ver Anexo Tabla 6 y Tabla 8)
No se detectoacute produccioacuten de hidroacutegeno al
emplear el medio mineral A Esto pudo deberse
a la alta concentracioacuten de fosfatos que afecto la
actividad metaboacutelica de la microflora del
Inoacuteculo LA y del inoacuteculo Nat ya que este medio
se preparoacute con la mayor concentracioacuten de
fosfatos (01 M) El fosfato es un nutriente
inorgaacutenico importante para el crecimiento
microbiano Las principales funciones del
fosforo es la generacioacuten de energiacutea en forma de
trifosfato de adenosina (ATP) y la regulacioacuten de
la capacidad amortiguadora del sistema celular
(Lin y Lay 2004)
Un aumento en la concentracioacuten de
fosfato resulta en un aumento de la capacidad de
las bacterias para producir hidroacutegeno Sin
embargo concentraciones demasiado altas de
fosfato podriacutean causar inhibicioacuten por el aumento
de la produccioacuten de aacutecidos grasos volaacutetiles lo
cual no es deseable ya que esto desviacutea los
reductores celulares de la produccioacuten de
hidroacutegeno (Lay et al 2005 Bisaillon et al
2006 Chandrasekhar et al 2015) No obstante
en la medicioacuten de pH despueacutes de 15 diacuteas de
incubacioacuten no se detectoacute una disminucioacuten
significativa del mismo para estos tratamientos
Seguacuten algunos protocolos establecidos
para llevar a cabo pruebas de digestioacuten anaerobia
a escala laboratorio se recomienda antildeadir una
mezcla de vitaminas del complejo B (biotina
aacutecido foacutelico riboflavina aacutecido pantotenico
entre otros) en la preparacioacuten del medio mineral
para evitar la inhibicioacuten del crecimiento de los
microrganismos por la ausencia de estos
nutrientes en sustratos no convencionales
(Madigan et al 2000 Angelidaki et al 2004
Angelidaki et al 2009)
00
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ren
dim
iento
de
H2
(mL
H2
g S
V s
ust
rato
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
0
01
02
03
04
05
06
07
0 100 200 300 400
Co
nte
nid
o d
e H
2(
)
Tiempo (h)
T4
T7
T8
7
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El extracto de levadura es un extracto
soluble en agua formado por el autolisado de
ceacutelulas de levaduras y es un producto rico en
vitaminas especialmente del complejo B
aminoaacutecidos y otros factores de crecimiento En
el tratamiento T4 se empleoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral B el cual contiene extracto de
levadura (15 gL) y se observoacute una produccioacuten
de hidroacutegeno maacutes temprana con respecto al
tratamiento T8 en el cual se usoacute inoacuteculo Nat en
medio mineral D que no contiene extracto de
levadura Esto indica que en nuestros
experimentos el extracto de levadura juega un
papel importante en la adaptacioacuten del inoacuteculo
Nat a las condiciones establecidas
Por otro lado el extracto de levadura
constituye una fuente orgaacutenica de nitroacutegeno al
igual que la peptona Li y Chen 2007 evaluaron
la produccioacuten de biohidroacutegeno a partir de paja de
maiacutez mediante Clostridium butytiricum AS1209
usando tres diferentes fuentes de nitroacutegeno
NH4HCO3 urea y extracto de levadura en el
medio mineral En su estudio los rendimientos
de hidroacutegeno al usar fuentes de nitroacutegeno
orgaacutenico (urea y extracto de levadura) fueron
mucho maacutes altos que al emplear una fuente de
nitroacutegeno inorgaacutenico (NH4HCO3) Esto tambieacuten
fue reportado por Ueno et al 2001 y Ferchichi
et al 2005
Kalil et al 2009 reportaron que la
adicioacuten de fuentes de nitroacutegeno orgaacutenicas mejora
el crecimiento celular con respecto a fuentes de
nitroacutegeno inorgaacutenico usando Clostridium
acetobutylicum como inoacuteculo y Zhang et al
2014 mencionan que el incremento gradual de
extracto de levadura disminuye el tiempo de la
fase de latencia empleando lodo activado como
inoacuteculo
Por lo que la adicioacuten de extracto de
levadura promueve una mejor adaptacioacuten de los
microorganismos para consumir el sustrato lo
que conlleva a una mayor produccioacuten de
hidroacutegeno o la obtencioacuten de biogaacutes con una
mayor concentracioacuten de hidroacutegeno (Kalil et
al2009 Alvarado-Cuevas et al 2013 Zhang et
al 2014)
Sustra
to
Pretratamie
nto de
sustrato
Inoacuteculo Pretratamie
nto de
inoacuteculo
Rendimie
nto
(mL H2 g
SV)
Referenc
ia
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Sin
pretratamien
to
106 mL Peacuterez et
al 2015
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
70
Paja de
trigo
Sin
pretratamien
to
Composta
de estieacutercol
vacuno
Teacutermico 10 Fan et
al 2006
Paja de
trigo
HCl +
Calentamiento de
microondas
Composta
de estieacutercol vacuno
Teacutermico 680
Paja de
trigo
Enzimaacutetico
epa
Trichoderm
a
Lodo
anaerobio
Teacutermico
90degC 10
min
155 Queacutemeacutene
ur et al
2012
Pasto Ensilado
fermentacioacute
n con aacutecido
laacutectico pH lt40
Microflora
nativa
Ensilado 378plusmn58m
L H2 g
ensilado
Li et al
2012
Ensilad
o de
pasto
Quiacutemico
4 NaOH
24 h 20degC
Lodo
anaerobio
Teacutermico
hervido 30
min
65 Pakarine
n et al
2009
Paja de
maiacutez
Sin
pretratamien
to
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
90 Li y
Chen
2007
Paja de
maiacutez
15 MPa 10
min
C
butyricum
AS1209
Sin
pretratamien
to
680
Planta
de
sorgo
130degC 30
min
C
saccharolyti
cus (DSM8903)
Sin
pretratamien
to
324 Ivanova
et al
2009
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Microflora
nativa
Sin
pretratamien
to
374 (T4) y
93 (T8)
Este
estudio
Planta
de
jitomat
e
Sin
pretratamien
to
Lodo
anaerobio
Teacutermico
100degC 24 h 50 (T7)
Tabla 5 Rendimiento de produccioacuten de hidroacutegeno a partir
de residuos lignocelulosicos
Fuente Elaboracioacuten Propia
En nuestro estudio se obtuvo un mayor
rendimiento al emplear inoacuteculo Nat en medio
mineral B suplementado con extracto de
levadura (T4) que al usar medio mineral C (T6)
o medio mineral D (T8) tratamientos en los
cuales se adicionoacute una fuente de nitroacutegeno
inorgaacutenica (NH4Cl)
No obstante el inoacuteculo LA mostroacute un
comportamiento diferente con respecto al
inoacuteculo Nat ya que eacuteste no tuvo una mejora en
la produccioacuten de hidroacutegeno al adicionar extracto
de levadura El uacutenico medio mineral con el cual
se obtuvo produccioacuten de hidroacutegeno a partir de
este consorcio bacteriano fue el medio mineral
D
8
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Comparacioacuten de rendimientos de produccioacuten
de hidroacutegeno con respecto a otros estudios
El rendimiento obtenido en los tratamientos T4
T7 y T8 fue similar con respecto a lo reportado
por otros autores los cuales indican un
rendimiento de 10 a 680 mLg SV a partir de
residuos lignoceluloacutesicos como paja de maiacutez
paja de trigo planta de sorgo y ensilado de pasto
(Li y Chen 2007 Ivanova et al 2009 Pakarinen
et al 2009 Li et al 2012 Queacutemeacuteneur et al
2012 Peacuterez et al 2015) Con respecto al estudio
realizado por Peacuterez et al 2015 en el que se usoacute
como inoacuteculo microflora nativa procedente del
sustrato nuestro rendimiento obtenido en el
tratamiento T4 fue superior
En cambio en los estudios en los que se
llevoacute a cabo un pretratamiento teacutermico o
quiacutemico del sustrato con o sin pretratamiento del
inoacuteculo (Fan et al 2006 Li y Chen 2007) el
rendimiento que se obtuvo en nuestro estudio a
partir de planta de jitomate es inferior Para los
estudios en los cuales se llevoacute a cabo un
pretratamiento bioloacutegico del sustrato ya sea
ensilado o enzimaacutetico (Li et al 2012
Queacutemeacuteneur et al 2012) el rendimiento
conseguido en dichas investigaciones fue similar
al nuestro (Tabla 4 y 5)
Es importante resaltar que el maacutes alto
rendimiento obtenido en nuestro estudio (374
mL H2g SV) se dio en el tratamiento en que se
empleoacute microflora nativa (T4) es decir no fue
necesario antildeadir un inoacuteculo externo Ademaacutes no
se llevoacute a cabo ninguacuten tipo de pretratamiento
teacutermico bioloacutegico o quiacutemico del sustrato
Fuente Suma de
Cuadrados Gl
Cuadrado
Medio
Razoacuten-
F
Valor-
P
Efectos Principales
AInoacuteculo 464403 1 464403 4464 00002
BMedio Mineral 956527 3 318842 3065 00001
Interacciones
Ab 992527 3 330842 3180 00001
Residuos 8322 8 104025
Total (Corregido) 249668 15
Tabla 6 Anaacutelisis de Varianza para evaluar el efecto del
tipo de ldquoInoacuteculordquo y ldquoMedio mineralrdquo para la produccioacuten
de H2 (mL H2 g SV) a partir de la digestioacuten anaerobia de
residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Anexos
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Inoacuteculo Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
LA 8 12 114031 X
Nat 8 11975 114031 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
LA - Nat -10775 371878
indica una diferencia significativa
Tabla 7 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoInoacuteculordquo a partir de la
digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Meacutetodo 950 porcentaje Tukey HSD
Medio
mineral
Casos Media
LS
Sigma
LS
Grupos
Homogeacuteneos
C 4 0 161265 X
A 4 0 161265 X
D 4 745 161265 X
B 4 189 161265 X
Contraste Sig Diferencia +- Liacutemites
A - B -189 730076
A - C 0 730076
A - D -745 730076
B - C 189 730076
B - D 1145 730076
C - D -745 730076
indica una diferencia significativa
Tabla 8 Pruebas de Muacuteltiple Rangos para la Produccioacuten
de H2 (mL H2g SV) por factor ldquoMedio mineralrdquo a partir
de la digestioacuten anaerobia de residuos de planta de jitomate
Fuente Elaboracioacuten Propia
Agradecimiento
SCM agradece al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnologiacutea (CONACYT) por su apoyo a traveacutes
de la beca no 442714 para realizar sus estudios
de doctorado
Conclusiones
El tipo de inoacuteculo y la composicioacuten del medio
mineral tuvieron efecto significativo sobre la
produccioacuten de hidroacutegeno a partir de la
fermentacioacuten anaerobia de residuos de planta
jitomate El inoacuteculo procedente de la microflora
nativa de la planta de jitomate (Inoacuteculo Nat)
presenta un mejor comportamiento en la
produccioacuten de H2 con respecto al inoacuteculo
presente en el lodo anaerobio pretratado (Inoacuteculo
LA)
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La adicioacuten de extracto de levadura
mejoroacute la adaptacioacuten de los microorganismos
que conforman el Inoacuteculo Nat lo cual se vio
reflejado en una mayor produccioacuten a un menor
tiempo de incubacioacuten Por otro lado a una
concentracioacuten de buffer fosfatos de 0075 M se
observoacute produccioacuten de hidroacutegeno pero al
incrementar el valor a 01 M se presentoacute una
inhibicioacuten de la produccioacuten Por tanto el maacutes
alto rendimiento obtenido fue de 374 mL H2g
SV al emplear Inoacuteculo Nat y medio mineral con
extracto de levadura a una concentracioacuten de
buffer fosfatos de 002 M (Medio mineral B)
Para posteriores trabajos se recomienda realizar
un proceso de optimizacioacuten de la concentracioacuten
de extracto de levadura y del buffer fosfatos en
la produccioacuten de hidroacutegeno empleando
microflora nativa de la planta de jitomate En
nuestro estudio no se llevoacute a cabo ninguacuten
pretratamiento teacutermico bioloacutegico o quiacutemico al
sustrato para lograr rendimientos similares o
superiores a lo reportado en la literatura para
otros tipos de residuos lignoceluloacutesicos
Referencias
Alemahdi N Che Man H Abd Rahman N
Nasirian N amp Yang Y (2015) Enhanced
mesophilic bio-hydrogen production of raw rice
straw and activated sewage sludge by co-
digestion International Journal of Hydrogen
Energy 40(46) 16033ndash16044
Alvarado-Cuevas Z D Acevedo L G O
Salas J T O amp De Leoacuten-Rodriacuteguez A (2013)
Nitrogen sources impact hydrogen production
by Escherichia coli using cheese whey as
substrate New Biotechnology 30(6) 585ndash590
Angelidaki I Alves M Bolzonella D
Borzacconi L Campos JL Guwya J
KalyuzhnyiS Jenicek P amp van Lier JB
(2009) Defining the biomethane potential
(BMP) of solid organic wastes and energy crops
a proposed protocol for batch assays Water
science and technology a journal of the
International Association on Water Pollution
Research 59(5) 927ndash934
Angelidaki I amp Sanders W (2004)
Assessment of the anaerobic biodegradability of
macropollutants Reviews in Environmental
Science and BioTechnology 3(2) 117ndash129
APHA (2005) Standard methods for the
examination of water and wastewater 21st ed
APHA Washington DC
Balat H amp Kirtay E (2010) Hydrogen from
Biomass-Present Scenario and Future Prospects
Int J Hydrogen Energy 35 7416-7426
Bisaillon A Turcot J amp Hallenbeck PC
(2006) The effect of nutrient limitation on
hydrogen production by batch cultures of
Escherichia coli International Journal of
Hydrogen Energy 31 1504-1508
Chandrasekhar K Lee YJ amp Lee DW
(2015) Biohydrogen Production Strategies to
Improve Process Efficiency through Microbial
Routes International Journal of Molecular
Sciences 16(12) 8266ndash8293
Cubillos G Arrueacute R Jeison D Chamy R
Tapia E amp Rodriacuteguez J Ruiz-Filippi G
(2010) Simultaneous effects of pH and substrate
concentration on hydrogen production by
acidogenic fermentation Electronic Journal of
Biotechnology 13(1)
De Gioannis G Muntoni A Polettini A amp
Pomi R (2013) A review of dark fermentative
hydrogen production from biodegradable
municipal waste fractions Waste Management
33 (6) 1345ndash1361
Dean W (1974) Determination of Carbonate
and Organic Matter in calcarcous sediments and
sedimentary rocks by loss on ignition
Comparison with other methods Journal of
Sedimentary Petrolology 44 (1) 242-248
Dhanasekar R amp Jonesh S (2018)
Identification of a novel hydrogen producing
bacteria from sugarcane bagasse waste
Biocatalysis and Agricultural Biotechnology
15 277ndash282
Duangmanee T Padmasiri SI Simmons JJ
Raskin L amp Sung S (2007) Hydrogen
production by anaerobic microbial communities
exposed to repeated heat treatment Water
Environ Res 79 975-983
Fan Y Zhang Y Zhang S Hou H amp Ren
B (2006) Efficient conversion of wheat straw
wastes into biohydrogen gas by cow dung
compost Bioresour Technol 97(3) 500-505
10
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Fan Y Xing Y Ma H Pan C amp Hou H
(2008) Enhanced cellulose-hydrogen
production from corn stalk by lesser panda
manure International Journal of Hydrogen
Energy 33(21) 6058ndash6065
Fang HH Zhang T amp Liu H (2002)
Microbial diversity of a mesophilic hydrogen-
producing sludge Appl Microbiol Biotechnol
58 112-118
Fangkum A amp Reungsang A (2011)
Biohydrogen production from sugarcane
bagasse hydrolysate by elephant dung effects of
enitial pH and eubstrate eoncentration
International Journal of Hydrogen Energy
36(14) 8687-8696
Ferchichi M Crabbe E Gil GH Hintz W
amp Almadidy A (2005) Influence of initial pH
on hydrogen production from cheese whey
Journal of Biotechnology 120 402-409
Guo X M Trably E Latrille E Carregravere H
amp Steyer J-P (2010) Hydrogen production
from agricultural waste by dark fermentation A
review International Journal of Hydrogen
Energy 35(19) 10660ndash10673
Ivanova G Raacutekhely G amp Kovaacutecs K L
(2009) Thermophilic biohydrogen production
from energy plants by Caldicellulosiruptor
saccharolyticus and comparison with related
studies Int J Hydrogen Energy 34 (9) 3659-
3670
Jain IP Lal C amp JainA (2010) Hydrogen
storage in Mg a most promising material Int J
Hydrogen Energy 35 5133-44
Kalil M S Alshiyab HS Yusoff WMW
(2008) Effect of nitrogen source and carbon to
nitrogen ratio on hydrogen production using C
acetobutylicum American Journal of
Biochemistry and Biotechnology 4 393ndash401
Kang J Kim K Oh G amp Rhee S (2013)
Analysis on biochemical methane potential of
agricultural byproducts with different types of
silage storage Journal of Material Cycles and
Waste Management 16(3) 468-474
Kanso S Dasri K Tingthong S amp Yuwadee
R (2011) Diversity of cultivable hydrogen-
producing bacteria isolated from agricultural
soils waste water sludge and cow dung
International journal of hydrogen energy 36
8735-8742
Kapdan IK amp Kargi F (2006) Bio-hydrogen
production from waste materials Enzyme
Microbial Technology 38 569ndash582
Lara AR Saacutenchez A amp Valdez I (2014)
Hydration treatments increase the
biodegradability of native wheat straw for
hydrogen production by a microbial consortium
International Journal of Hydrogen Energy 39
19899-19904
Lay JJ Fan KS Hwang JI Chang JI amp
Hsu PC (2005) Factors affecting hydrogen
production from food wastes by Clostridium-
rich composts Journal of Environmental
Engineering 131 595-602
Levin DB Pitt L amp Love M (2004)
Biohydrogen production prospects and
limitations to practical application Int J
Hydrogen Energy 29 173ndash185
Li D amp Chen H (2007) Biological hydrogen
production from steam exploded straw by
simultaneous saccharification and fermentation
International Journal of Hydrogen Energy 32
(12) 1742-1748
Li YC Nissilauml ME Wu SY Lin CY amp
Puhakka JA (2012) Silage as source of
bacteria and electrons for dark fermentative
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 37 15518-15524
Lin CY amp Lay CH (2004) Effects of
carbonate and phosphate concentrations on
hydrogen production using anaerobic sewage
sludge microflora International Journal of
Hydrogen Energy 29275ndash281
Lin PJ Chang JS Yang LH Lin CY Wu
SY Lee KS (2011) Enhancing the
performance of pilot-scale fermentative
hydrogen production by proper combinations of
HRT and substrate concentration Int J Hydrog
Energy 2011 36 14289ndash94
11
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
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ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Lindorfer H Peacuterez Loacutepez C Resch C
Braun R amp Kirchmayr R (2007) The impact
of increasing energy crop addition on process
performance and residual methane potential in
anaerobic digestion Water Sci Technol 56 (10)
55ndash63
Liu WT Chan OC amp Fang HHP (2002)
Microbial community dynamics during start-up
of acidogenic anaerobic reactors Water Resour
Res 36 3203ndash3210
Liu B-F Xie G-J Wang R-Q Xing D-F
Ding J Zhou X Ren N-Q (2015)
Simultaneous hydrogen and ethanol production
from cascade utilization of mono-substrate in
integrated dark and photo-fermentative reactor
Biotechnology for Biofuels 8(1) 8
Madigan MT Marinko JM amp Parker J
(2000) Brock Biology of Microorganisms 9th
edn Prentice Hall NY
Nath K amp Das D (2004) Improvement of
fermentative hydrogen production various
approaches Appl Microbiol Biotechnol 65
520ndash529
Navarro-Diacuteaz M Valdez-Vazquez I amp
Escalante AE (2016) Ecological perspectives
of hydrogen fermentation by microbial
consortia What we have learned and the way
forward International journal of hydrogen
energy 41 17297 -17308
Pakarinen O Lehtomaumlki A amp Rintala J
(2008) Batch dark fermentative hydrogen
production from grass silage the effect of
inoculum pH temperature and VS ration Int J
Hydrogen Energy 33 594-601
Pandey A Chang J Hallenbeck P amp Larroche
C (2013) Biohydrogen 1st ed Amsterdam
Netherlands Elsevier
Peacuterez-Rangel M Quiroz-Figueroa F R
Gonzaacutelez-Castantildeeda J amp Valdez-Vazquez I
(2015) Microscopic analysis of wheat straw cell
wall degradation by microbial consortia for
hydrogen production International Journal of
Hydrogen Energy 40(1) 151ndash160
Queacutemeacuteneur M Bittel M Trably E Dumas
C Fourage L Ravot G Steyer J P amp
Carreacuterea H (2012) Effect of enzyme addition
on fermentative hydrogenproduction from wheat
straw International journal of hydrogen energy
3710639-10647
SAGARPA (2017) Planeacioacuten Agriacutecola
Nacional 2017-2030 Jitomate mexicano 1ordf
Edicioacuten Meacutexico
Shade A Peter H Allison SD Baho DL
Berga M Buumlrgmann H Huber DH
Langenheder S Lennon JT Martiny JB
Matulich KL Schmidt TM amp Handelsman
J (2012) Fundamentals of microbial
community resistance and resilience Front
Microbiol 3 1-19
Tracy BP Jones SW Fast AG Indurthi
DC amp Papoutsakis ET (2012) Clostridia the
importance of their exceptional substrate and
metabolite diversity for biofuel and biorefinery
applications Curr Opin Biotechnol 23 364-381
Ueno Y Haruta S Ishii M amp Igarashi Y
(2001) Characterization of a microorganism
isolated from the effluent of hydrogen
fermentation by microflora Journal of
Bioscience and Bioengineering 92 397-400
van Soest PJ Robertson JB amp Lewis BA
(1991) Methods for Dietary Fiber Neutral
Detergent Fiber and Nonstarch Plysaccharides
in Relation to Animal Nutrition Journal of
Dairy Sciences 74 3583-3597
Vanwonterghem I Jensen PD Dennis PG
Hugenholtz P Rabaey K amp Tyson GW
(2014a) Deterministic processes guide long
term synchronised population dynamics in
replicate anaerobic digesters ISME J 8 1-14
Vanwonterghem I Jensen PD Ho DP
Batstone DJ amp Tyson GW (2014b) Linking
microbial community structure interactions and
function in anaerobic digesters using new
molecular techniques Curr Opin Biotechnol 27
55-64
Wang C Lin P amp Chang J (2006)
Fermentative conversioacuten of sucrose and
pineapple waste into hydrogen gas in phosphate-
buffered culture seeded with municipal sewage
sludge Process Biochemestry 41(6) 1353-
1358
12
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CAMARENA-MARTIacuteNEZ Sarai MARTIacuteNEZ-MARTIacuteNEZ Juan Humberto SALDANtildeA-ROBLES Adriana y RUIZ-AGUILAR Graciela
ML Produccioacuten de Hidroacutegeno mediante digestioacuten anaerobia de residuos
de planta de jitomate Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Wang J amp Wan W (2009) Factors
Influencing Fermentative Hydrogen Production
A Review International Journal of Hydrogen
Energy 34 799-811
Xu J-F Mi Y-T amp Ren N-Q (2016)
Buffering action of acetate on hydrogen
production by Ethanoligenens harbinense B49
Electronic Journal of Biotechnology 23 7ndash11
Zhang ML Fan YT Xing Y Pan CM
Zhang GS amp Lay JJ (2007) Enhanced
biohydrogen production from cornstalk wastes
with acidification pretreatment by mixed
anaerobic cultures Biomass and Bioenergy
31(4) 250ndash254
Zhang L Q Ban J Li Y Xu (2014)
Assessment of effects of yeast extract on bio-
hydrogen production from anaerobic activated
sludge Int J Agric Biol 16 1189ndash1193
Zhao T Xu J L Chen H amp Li Y F (2010)
Effects of Phosphate Buffer Solution on
Fermentative Biohydrogen Production of
Biohydrogenbacterium R3 spnov Advanced
Materials Research 113-116 2185ndash2188
13
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la
irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico
Study of the evolution of C N Chl in green microalgae considering solar irradiation
through a dynamic model
GUZMAacuteN-PALOMINO Abrahamdagger AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro
Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea
Instituto Tecnoloacutegico de Ciudad Madero Tecnoloacutegico Nacional de Meacutexico
ID 1er Autor Abraham Guzmaacuten-Palomino ORC ID 0000-0001-6333-978X CVU CONACYT ID 415369
ID 1er Coautor Luciano Aguilera-Vaacutezquez ORC ID 0000-0001-8095-6528 CVU CONACYT ID 123018
ID 2do Coautor Pedro Martin Garciacutea-Vite ORC ID 0000-0002-4185-5879 CVU CONACYT ID 227310
ID 3er Coautor Ana Mariacutea Mendoza-Martiacutenez ORC ID 0000-0003-2592-9230 CVU CONACYT ID 8374
DOI 1035429JCPE20191961321 Recibido 11 de Abril 2019 Aceptado 30 de Junio 2019
Resumen
Aumentar el aprovechamiento de la irradiacioacuten solar por el
metabolismo fotosinteacutetico de microalgas verdes es necesario
para explotar su potencial como fuente de liacutepidos
carbohidratos pigmentos o compuestos aromaacuteticos como
fuente de biocombustibles o productos de intereacutes Las
microalgas expuestas a la luz solar se adaptan sintetizando
una mayor cantidad de pigmento para disipar la energiacutea
lumiacutenica incidente a su vez la sobresaturacioacuten de los
fotosistemas celulares pero reducen la eficiencia del uso de
la luz La fotoaclimatacioacuten se describe por el contenido en
masa de clorofila en relacioacuten al contenido de carbono en la
biomasa (g Chlg C) En un fotobiorreactor al aire libre la
irradiancia depende de la geografiacutea la eacutepoca del antildeo y de las
condiciones atmosfeacutericas En la presente propuesta se
establece el estudio de la generacioacuten de biomasa de
microalgas como una funcioacuten dinaacutemica de la irradiancia y los
nutrientes a partir de estequiometriacutea variable representada
como CNChl y la asimilacioacuten primaria de los nutrientes
como nitrato (N) y amonio (A) en GC Los resultados de
investigacioacuten muestran una evolucioacuten de GC NC ChlC y
la biomasa como C (carbono) en diferentes escenarios de
parametrizacioacuten mostrando resultados consistentes
Microalgas Biomasa Modelado
Abstract
Increasing the use of solar irradiation by the photosynthetic
metabolism of green microalgae is necessary to exploit its
potential as a source of lipids carbohydrates pigments or
aromatic compounds as a source of biofuels or products of
interest Microalgae exposed to sunlight are able to adapt by
synthesizing a greater amount of pigment to dissipate the
incident light energy controlling the supersaturation of
cellular photosystems but reducing the efficiency of the use
of light The photoacclimation is described by the content of
chlorophyll mass in relation to the carbon content in the
biomass (g Chl g C) In an outdoor photobioreactor
irradiance depends upon geographical location time of year
and atmospheric conditions In the present proposal the
generation of biomass is established as a dynamic function of
the nutrients represented as C NChl and the primary
assimilation of nutrients as Nitrate (N) and Ammonium (A)
The results of this research show an evolution of G C N C
Chl C and biomass as C (carbon) in different scenarios of
parameterization showing consistent results
Microalgae Biomass Modelling
Citacioacuten GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y
MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando la irradiacioacuten
solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 13-21
Correspondencia del Autor (Correo electroacutenico lucianoaguileraitcmedumx)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Actualmente existe una preocupacioacuten derivada
del raacutepido crecimiento de la poblacioacuten mundial
y a que los avances en la tecnologiacutea han
incrementado la demanda energeacutetica la cual se
proyecta a incrementar en un 50 o maacutes para el
antildeo 2030 (Enamala et al 2018 Raheem
Prinsen Vuppaladadiyam Zhao amp Luque
2018 Shuba amp Kifle 2018)
Las reservas de petroacuteleo no pueden
compensar la tasa de consumo actual ya que es
105 veces maacutes raacutepida de lo que la naturaleza
puede proveer Adicionalmente el uso de los
combustibles foacutesiles produce emisiones de gases
de efecto invernadero y la subsecuente
acumulacioacuten de CO2 en la atmosfera lo que
produce el calentamiento global Encontrar
nuevas fuentes energeacuteticas que sean tecnoloacutegica
y econoacutemicamente viables es sumamente
importante hoy en diacutea (Enamala et al 2018
Finkel et al 2010 Raslavičius Striūgas amp
Felneris 2018 Shuba amp Kifle 2018)
Una alternativa es el uso de organismos
fotosinteacuteticos capaces de aprovechar la luz solar
para producir compuestos orgaacutenicos Entre
estos destacan las microalgas que se han
estudiado como fuente de biomasa viable para
producir biocombustibles alimentos
medicamentos entre otros productos de intereacutes
comercial (Garciacutea Vizcaiacuteno 2018 Gupta Lee
amp Choi 2015 Kenny amp Flynn 2014 2017)
Ademaacutes a traveacutes de la fotosiacutentesis las
microalgas reducen las emisiones de dioacutexido de
carbono en la atmosfera (Rizwan Mujtaba
Memon Lee amp Rashid 2018)
La luz es el factor maacutes importante
afectando la cineacutetica de la fotosiacutentesis algal En
general la mayoriacutea de los sistemas de cultivo en
masa de las microalgas estaacuten limitados por la luz
porque esta es faacutecilmente absorbida y dispersada
por las ceacutelulas de las algas (Jeon Cho amp Yun
2005 Lehmuskero Chauton amp Bostroumlm 2018
Url amp Geider 2012)
Sin embargo comprender el
comportamiento metaboacutelico de las microalgas
para producir biomasa es principalmente
importante Es por ello por lo que a continuacioacuten
se describe maacutes acerca de dicho tema La
composicioacuten quiacutemica de las ceacutelulas de las algas
variacutea con la disponibilidad de nutrientes
(Davidson 1996)
Se ha simulado el metabolismo de
diferentes tipos de fitoplancton para relacionar la
asimilacioacuten de nutrientes con la composicioacuten
quiacutemica celular Es importante utilizar modelos
realistas que reflejen el estatus de los nutrientes
apropiadamente (K Flynn amp Butler 2007
Kevin J Flynn 2001a 2001b Kevin J Flynn
2013 Lopez Ponte 2019) Este tipo de modelos
desarrollados para muacuteltiples grupos de
fitoplancton tiene utilidad potencial en su
aplicacioacuten para dilucidar informacioacuten propia del
metabolismo intracelular que tiene lugar en los
diferentes sistemas de produccioacuten de biomasa
derivada de microalgas (Kevin J Flynn 2001a)
Tradicionalmente los modelos
matemaacuteticos para el crecimiento de algas
emplean las ecuaciones de Monod o los modelos
de cocientes de Caperon y Droop (Caperon
1967) En tales modelos la mayoriacutea de los
detalles bioloacutegicos son combinados en
ecuaciones singulares Aunque tienen la ventaja
de la simplicidad pero la desventaja de que no
pueden manipular interacciones multinutritivas
por lo que pueden llegar a tener poca
aproximacioacuten a la realidad Una estrategia
alternativa es formular modelos con
componentes mecanicistas que imiten mucho
maacutes de cerca las interacciones fisioloacutegicas de las
algas(Kevin J Flynn 2001a Garciacutea-Camacho
Saacutenchez-Miroacuten Molina-Grima Camacho-
Rubio amp Merchuck 2012)
El modelo que se seleccione debe reflejar
el del sistema objetivo en una amplia gama de
factores externos y por lo tanto ser de uso maacutes
general Previamente se han descrito modelos
mecanicistas individuales para varios aspectos
de fisiologiacutea de nutrientes en el fitoplancton
como aquellos que describen la interaccioacuten el
amonio y nitrato seguidos por descripciones de
la aclimatacioacuten a la luz y liberacioacuten de nitritos y
nutricioacuten de fosfato Los modelos mecanicistas
anteriormente mencionados pueden ser
modificados para contemplar casos que
correspondan a especies y condiciones de luz
particulares Los requerimientos de un escenario
en particular dictan el nivel de detalle necesario
en el modelo de microalgas a establecer Las
caracteriacutesticas comunes incluyen el uso
generalizado de los procesos de
retroalimentacioacuten que emplean funciones
hiperboacutelicas y sigmoidales rectangulares
normalizadas a los tamantildeos maacuteximos de las
reservas de nutrientes que regulan el transporte
de los nutrientes intracelulares (K J Flynn 1997
Kevin J Flynn 2013)
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Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GUZMAacuteN-PALOMINO Abraham AGUILERA-VAacuteZQUEZ Luciano
GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El objetivo de este trabajo es estudiar la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes a traveacutes de un modelo mecanicista que
responda a cambios de la irradiancia (DFF) y
disponibilidad de nutrientes como Amonio (A) y
Nitroacutegeno (N) utilizando herramientas de
modelado matemaacutetico para simular fenoacutemenos
como la fotoaclimatacioacuten e interacciones
multinutriente en dichos organismos El presente
modelo contiene paraacutemetros que pueden
estimarse a partir de experimentos o anaacutelisis de
datos existentes que pueden utilizarse para
reproducir escenarios particulares de simulacioacuten
que precisen significativamente el
comportamiento de algas especiacuteficos
El esquema del modelo dado en la Figura
1 contiene cuatro variables de estado
describiendo la biomasa (C) los cocientes-C de
glutamina (GC) nitroacutegeno (NC) y clorofila
(ChlC) Debido a que todos los cocientes de
nutrientes variacutean no solo con la entrada y salida
de nutriente si no tambieacuten con los cambios en la
cantidad de C (debido a la respiracioacuten y la
fotosiacutentesis) todas las ecuaciones diferenciales
para los cocientes de nutriente en relacioacuten al C
incluyen el termino de velocidad especifica de
crecimiento de Carbono Cmicro (Kevin J Flynn
2001a) Por lo tanto para los nutrientes como X
con cocientes XC (donde XC es la proporcioacuten de
masa XC) se tiene que
d
dt∙ XC =
1
119862∙
d
dt∙ X minus Cmicro
119883
119862 (1)
Figura 1 Esquema de la estructura del modelo dinaacutemico
que muestra los principales flujos dentro y fuera de las
variables de estado (flechas soacutelidas y Tabla s) de los
paraacutemetros externos (nutrientes e irradiancia DFF) Las
variables de estado y los paraacutemetros externos se explican
en las Tablas 5 y 6 respectivamente
Fuente Elaboracioacuten propia basada en (Kevin J Flynn
2001a)
Metodologiacutea
La metodologiacutea empleada para desarrollar el
presente trabajo se describe a continuacioacuten El
presente modelo ha sido desarrollado a partir de
la combinacioacuten de componentes simplificados
de modelos dinaacutemicos mecanicistas previamente
propuestos para simular el crecimiento de
fitoplancton como funciones de amonio nitrato
luz fierro silicio fosforo y temperatura Como
siguiente paso los componentes se modificaron
para personalizar la estructura omitiendo
secciones que no aplican para el objetivo de
estudio En el presente modelo no se consideran
organismos de tipo diatomeas por lo que todas
las ecuaciones referentes a el silicio del modelo
original se removieron esto debido a que las
diatomeas contienen siacutelice en su pared celular y
las microalgas verdes no
Asiacute mismo tambieacuten se omitieron aquellas
ecuaciones que hacen referencia al tamantildeo
ceacutelulas debido a que solo se llevaran a cabo
simulaciones de la biomasa C sin dicho efecto
Para estaacute primera etapa de construccioacuten del
modelo no es necesario incluir una entrada de
Fierro (Fe) por lo que tambieacuten se omitioacute dentro
del modelo Asiacute mismo las reservas orgaacutenicas e
inorgaacutenicas de fosforo no fueron consideradas
De las simplificaciones anteriores se
seleccionaron los paraacutemetros auxiliares y
constantes referentes a la descripcioacuten de la
dinaacutemica de GC NC ChlC y la produccioacuten de
biomasa C en el tiempo que podriacutea ser utilizado
en microalgas verdes
Una vez realizada la simplificacioacuten de
variables se codificoacute el modelo en GNUreg
Octave versioacuten 441 La resolucioacuten numeacuterica
del modelo se realizoacute con funcioacuten la LSODE
(Livermore Solver for ODEs) la cual resuelve
expliacutecitamente sistemas stiff y no stiff
empleando la matriz Jacobiana (Gallagher amp
Smith 2018 Hindmarsh 1982) Para la
representacioacuten graacutefica de dichas soluciones se
utilizoacute Pythonreg 371 Posteriormente se fijaron
distintos escenarios de simulacioacuten para observar
el comportamiento del modelo las cuales se
discuten en el apartado de resultados La
descripcioacuten de las ecuaciones utilizadas se
muestra a continuacioacuten La descripcioacuten de los
paraacutemetros y sus valores se puede revisar en la
seccioacuten de anexos en las tablas 5 6 7 y 8
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 13-21
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
El valor maacuteximo del transporte de
amonio varia con el estatus del N en las ceacutelulas
y estaacute representado por Atq Las pruebas
condicionales booleanas (dentro de en las
ecuaciones) toman el valor de 1 si es verdadero
y 0 si es falso Ver tablas 56 y 7
Atq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ A1 (1 minus e
A2∙(1
NCminusA4)
) ∙
eA3∙(
1
NCminusA4)
(2)
El transporte del amonio (At) estaacute
limitado por Atq que a su vez es una funcioacuten
hiperboacutelica de la disponibilidad del amonio
externo y se representa por la concentracioacuten
intracelular de un producto temprano de la
asimilacioacuten inorgaacutenica de nitroacutegeno (GC)
usando una funcioacuten sigmoidal Para ello se
utilizoacute la ecuacioacuten (3) Ver tablas 5 6 7 y 8
At = (AmG minus GC) gt 0 ∙ Atq ∙A
A+Akt∙
(1minusGC
AmG)4
(1minusGC
AmG)4+AhG
(3)
Para representar el valor maacuteximo de
transporte del nitrato se utilizoacute la ecuacioacuten (4)
Ver tablas 56 y 7
Ntq = 1
NCgt A4 ∙ Um ∙ N1 (1 minus
eN2∙(1
NCminusN4)) ∙ eN3∙(
1
NCminusN4)
(4)
Las interacciones de corto plazo entre el
amonio y el nitrato estaacuten controladas por el valor
de GC GC se sintetiza usando las entradas de N
de las fuentes inorgaacutenicas de N Dichas
interacciones se plantean en la ecuacioacuten (5) Ver
tablas 5 67 y 8
Nt = (
GC lt NmG1 ∙ Ntq ∙
N
N+Nkt∙
(1minusGC
NmG1)
4
(1minusGC
NmG1)
4+NhG
) +
(
GC lt NmG2 ∙ 10 ∙ Ntq ∙
N
N+200+Nkt∙
(1minusGC
NmG2)
4
(1minusGC
NmG2)
4+NhG
) (5)
El Nitroacutegeno proveniente de amonio yo
nitrato llevan a cambios en la concentracioacuten de
glutamina GC que a su vez proporciona una
regulacioacuten de retroalimentacioacuten del transporte
Para esta descripcioacuten se utilizoacute la ecuacioacuten (6)
Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ GC = At + Nt minus 2 ∙ Um ∙ NCm ∙ NCu ∙ (2 minus
NCminus1198731198620
NCmminus1198731198620) ∙
(1+119860119860119898119866)∙GC
119866119862+119860119860119898119866∙ CAAs minus GC ∙
Cmicro (6)
El nitroacutegeno proporcionado por GC es
utilizado para sintetizar todos los componentes
nitrogenados NC La velocidad de siacutentesis de
NC es una funcioacuten hiperboacutelica de GC y estaacute en
funcioacuten del estatus de nitroacutegeno actual
representado por NCmicro La ecuacioacuten 7 se utilizoacute
para representar la velocidad de siacutentesis de NC
Ver tablas 6 7 y 8
d
dt∙ NC = Um ∙ NCm ∙ NCmicro ∙ (2 minus
NCminusNC0
NCmminusNC0) ∙
(1+AAmG)∙GC
GC+AAmG∙ CAAs minus NC ∙ Cmicro (7)
Para describir la velocidad relativa de
crecimiento NCmicro se utilizoacute la ecuacioacuten (8)
Ver tablas 5 6 y 7
NCmicro = NCm gt NC ∙(NCminusNC0)
(NCminusNC0)+NCk∙
(NCminusNC0)+NCk
(NCmminusNC0)+ NC ge
NC0 (8)
La fotoaclimatacioacuten se describe por la
proporcioacuten algal de clorofila con respecto a C-
biomasa (ChlC) Para representar los cambios
en el contenido de la clorofila representada como
se utilizoacute la ecuacioacuten (9) La siacutentesis de ChlC
estaacute en funcioacuten del estatus de N (ecuacioacuten 8) La
siacutentesis de ChlC es una funcioacuten hiperboacutelica
limitada por el maacuteximo valor (ChlCm) posible
de ChlC Ver tablas 5 6 y 7
d
dt∙ ChlC = ChlCm ∙ NCmicro ∙ M ∙ Um ∙ CAAs ∙
(1 minusPS
Pqm) ∙
(1minusChlC
ChlCm)
(1minusChlC
ChlCm)+005
minus ChlC ∙ (Cmicro +
(1 minus NCmicro )) ∙ Um (9)
Para representar la maacutexima velocidad de
fotosiacutentesis Pqm se utilizoacute la ecuacioacuten (10) la
cual estaacute en funcioacuten de NC descrita por NCmicro Ver tablas 6 7 y 8
Pqm = (Um + rbasal + Ncm ∙ Um ∙ (redco +
15)) ∙ NCmicro (10)
Para representar la respiracioacuten basal se
utilizoacute la ecuacioacuten (11) La funcioacuten con NC
asegura que las ceacutelulas cesan su respiracioacuten a
altos valores NC Ver tablas 5 6 y 7
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
rbasal = Um ∙ 005 ∙101(
NCmminusNC
NCmminusNC0)
(NCmminusNC
NCmminusNC0)+001
(11)
Para representar la disponibilidad de
Carbono CAAs que controla la siacutentesis de ChlC
en la oscuridad Se utilizoacute la ecuacioacuten (12) Ver
tablas 5 6 y 7
CAAs = (PS
Pqm+ Crva) lt 1 ∙ (
PS
Pqm+
Crva) + (PS
Pqm+ Crva) ge 1 (12)
Para representar la reserva de C
disponible para los procesos metaboacutelicos en la
oscuridad o a muy bajas cantidades de luz
cuando la fotosiacutentesis es inadecuada se utilizoacute la
ecuacioacuten (13) Ver tablas 5 6 y 7
Crva =(1minus
NC
Cres1)
4
(1minusNC
Cres1)
4+Cres2
(13)
Para describir la disponibilidad de C para
la siacutentesis de aminoaacutecidos y siacutentesis de clorofila
y la regulacioacuten de la reduccioacuten de nitrato a
amonio se utilizoacute la ecuacioacuten (14) Ver tablas 5
6 y 7
Nred = (PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) lt 1 ∙
(PS
Pqm+ 006 ∙ Crva) + (
PS
Pqm+ 006 ∙
Crva) ge 1 (14)
Para describir la fotosiacutentesis con los
valores actuales de ChlC Pqm y irradiancia
(DFF) se utilizoacute la ecuacioacuten (15) Ver tablas 5
6 y 7
PS = Pqm ∙ TanH (α ∙ DFF ∙ChlC
Pqm ) (15)
La velocidad especifica de crecimiento
de C-biomasa representa el balance entre la
fotosiacutentesis y la respiracioacuten y para ello se utilizoacute
la ecuacioacuten (16) Ver tablas 5 6 y 7
Cmicro = PS minus (redco ∙ Nt + (At + Nt) ∙ 15 +rbasal) (16)
El incremento de C-biomasa esta dado
por la ecuacioacuten (17) Ver tablas 5 y 6 d
dt∙ C = C ∙ Cmicro (17)
Resultados
Los resultados de esta simulacioacuten muestran una
evolucioacuten de ChlC NC GC y C por 24 horas
en 3 escenarios de simulacioacuten distintos ver
Tabal 1 Los valores de los vectores numeacutericos
obtenidos en la simulacioacuten se pueden observar
en las tablas 2 3 y 4 respectivamente
En el Grafico 1 se puede observar los
resultados de la evolucioacuten de las variables
dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por 24 horas
bajo condiciones saturadas de nutrientes N y A
y de irradiancia En el Grafico 2 se puede
observar los resultados de la evolucioacuten de las
variables dinaacutemicas de ChlC NC GC y C por
24 horas bajo condiciones saturadas de
nutrientes N y A y deficientes de irradiancia En
el Grafico 3 se puede observar los resultados de
la evolucioacuten de las variables dinaacutemicas de ChlC
NC GC y C por 24 horas bajo condiciones
saturadas de irradiancia pero limitadas de
nutrientes N y A
Discusioacuten de los resultados
En el grafico 1 se observa que debido a que el
nitroacutegeno como amonio (A) yo nitroacutegeno (N) de
la glutamina es la fuente para la siacutentesis de todos
los otros componentes nitrogenados en la ceacutelula
su valor decae a medida que se forman los
compuestos nitrogenados y por lo tanto se refleja
un aumento desde 007 gNgC hasta 01565206
gNgC en el valor de NC en un periodo de 24
horas Tambieacuten se observa que la velocidad de
siacutentesis de NC es una funcioacuten hiperboacutelica de
GC en funcioacuten del estado actual de NC en cada
unidad de tiempo regulado por NCu Asiacute mismo
se puede notar el decremento en el valor de la
clorofila a medida que la biomasa (C) se genera
En el graacutefico 2 se puede observar que el
valor de ChlC en ausencia de irradiancia
permanece esto puede ser debido a que no es
utilizada para la produccioacuten de biomasa El
decaimiento en la evolucioacuten dinaacutemica de la
biomasa puede deberse a la ausencia de
irradiancia para realizar los procesos
fotosinteacuteticos Asiacute mismo se observa un
decaimiento brusco de GC entre la primera y
octava hora pero despueacutes tiende a estabilizarse
por el control de retroalimentacioacuten En el graacutefico
3 se observa que el incremento de NC en el
tiempo es menor cuando las ceacutelulas son
expuestas a concentraciones bajas de nutrientes
a pesar de ello se presenta un leve incremento en
el valor de la biomasa hasta 00085307 gChlgC
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la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Por otra parte las interacciones de corto
plazo entre la asimilacioacuten de N y A estaacuten
controladas por el valor de GC GC se sintetiza
asiacute misma usando las entradas de las fuentes de
N provenientes del control de
retroalimentacioacuten
Escenario Paraacutemetros externos
N A DFF
1 10 10 1000
2 10 10 0
3 1 1 1000
Tabla 1 Valores de los paraacutemetros externos A N y DFF
colocados en cada escenario de simulacioacuten Ver tabla 8
Variables Valor inicial Valor final Grafico
GC 0005 00017483 gN119892minus1C
NC 007 01565206 gN119892minus1C
ChlC 009 00106285 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00645372 microgC119897minus1C
Tabla 2 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 1 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 00073072 gN119892minus1C
NC 007 01765232 gN119892minus1C
ChlC 009 00906502 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 00085307 microgC119897minus1C
Tabla 3 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 2 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Variables Valor inicial Valor final Unidad
GC 0005 000022903 gN119892minus1C
NC 007 007867897 gN119892minus1C
ChlC 009 001097006 gChl119892minus1C
C-biomasa 001 001984692 microgC119897minus1C
Tabla 4 Resultados obtenidos de la simulacioacuten en el
escenario 3 para un periodo de crecimiento de 24 horas
Graacutefico 1 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 1
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 2 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 2
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Graacutefico 3 Evolucioacuten dinaacutemica de NC ChlC GC y C-
biomasa bajo el escenario de simulacioacuten 3
Fuente Elaboracioacuten propia en Pythonreg 371
Conclusiones
Se encontroacute que el modelo mecanicista
propuesto puede ser capaz de simular la
evolucioacuten dinaacutemica de los cocientes de
Glutamina- Carbono (GC) Nitroacutegeno-Carbono
(NC) Clorofila-Carbono (ChlC) y el
crecimiento de biomasa (C) en microalgas
verdes El modelo responde a cambios de la
irradiancia (DFF) y disponibilidad de nutrientes
como Amonio (A) y Nitroacutegeno (N) con las
herramientas de modelado matemaacutetico utilizadas
y muestra coherencia con planteamientos
teoacutericos revisados en la literatura (K Flynn amp
Butler 2007 Kevin J Flynn 2001a 2001b
Kevin J Flynn 2013)
19
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GARCIacuteA-VITE Pedro Martin y MENDOZA-MARTIacuteNEZ Ana Mariacutea Estudio de la evolucioacuten de C N Chl en microalgas verdes considerando
la irradiacioacuten solar a traveacutes de un modelo dinaacutemico Revista de Energiacutea
Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Prospectivas
En trabajos futuros se puede acoplar la
asimilacioacuten y transporte de fosforo (PC) entre
otros paraacutemetros externos Asiacute mismo tambieacuten
se pueden realizar trabajos de parametrizacioacuten
de las constantes candidatas mostradas en la
Tabla 7 para especies de microalgas particulares
que conlleven a disentildeos experimentales que
permitan obtener modelos particulares e
incrementar la informacioacuten de condiciones
oacuteptimas de obtencioacuten de biomasa derivada de
sistemas de cultivo de algas para la extraccioacuten de
diversos metabolitos de intereacutes en nuestra
regioacuten
Anexos
Ec Variable
de estado
Descripcioacuten Valor
Inicial
Unidad
6 GC GlutaminaCar
bono
ltAmG gN119892minus1C
7 NC NitroacutegenoCar
bono
ltNCm
NCo gN119892minus1C
9 ChlC ClorofilaCarb
ono
ltChlCm gChl119892minus1C
17 C Biomasa A criterio microgC119897minus1C
Tabla 5 Variables de estado y valores iniciales Fuente
(Kevin J Flynn 2001a)
Auxiliar Descripcioacuten Unidad
At Velocidad de transporte del
amonio gN119892minus1C119889minus1
Atq Transporte maacuteximo posible de
amonio a un dado NC gN119892minus1C119889minus1
rbasal Respiracioacuten basal gC119892minus1119862119889minus1
CAAs Disponibilidad de (C) para la
asimilacioacuten de (N) en
oscuridad
Ad
Crva Reservar disponible de (C) 0
si es miacutenimo 1 si es maacuteximo Ad
Cmicro Velocidad especifica de
crecimiento del cociente (C) gC119892minus1119862119889minus1
NCu NC normalizado 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo Ad
Nred Disponibilidad normalizada
de (C) para la reduccioacuten de
nitrato en oscuridad 0 si es
miacutenimo y 1 si es maacuteximo
Ad
Nt Velocidad de transporte del
nitrato gN119892minus1119862119889minus1
Ntq Velocidad maacutexima de
transporte de nitrato a NC
actual
gN119892minus1119862119889minus1
PS Velocidad de fotosiacutentesis gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 6 Variables auxiliares Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
Constante Definicioacuten valor Unidad
A1 Constante que relaciona
NC y At
-0705 gN119892minus1C
A2 Constante que relaciona NC y At
0982 Ad
A3 Constante que relaciona
NC y At
-1061 Ad
A4 Constante que relaciona
NC y At el miacutenimo
CN para el transporte
de amonio
534 gC119892minus1119873
AAmG Constante de saturacioacuten
media para la siacutentesis de
AAs de la glutamina
0001 gN119892minus1C
AhG Constante para la
supresioacuten del transporte
de amonio por GC
01 Ad
Akt Constante de saturacioacuten media para el transporte
de amonio
14 microgN119897minus1
α 8times 10minus6
(119898minus2119892minus1119862ℎ119897 119886)(119892119862119898119900119897minus1119891119900119905oacute119899)
AmG Tamantildeo de la piscina de
glutamina que para el
transporte de amonio
001 gN119892minus1C
ChlCm Contenido maacuteximo de
ChlC
009
Cres1 Constante para
computar reserva de C valor de NC cuando
Crva es 0
02 gN119892minus1C
Cres2 Constante para
computar reserva de C
001 Ad
M
Escalar para optimizar
fotoaclimatacioacuten
2 Ad
N1
Constante que relaciona
NC y Nt
-02907 gN119892minus1C
N2
Constante que relaciona
NC y Nt
17644 Ad
N3
Constante que relaciona
NC y Nt
-19282 Ad
N4
Constante que relaciona
NC y Nt
547 gC119892minus1119873
NCk Constante para el
control de N del C-
crecimiento especifico
1 gN119892minus1C
NCm
Maacuteximo NC bajo crecimiento balanceado
015 gN119892minus1C
NhG Constate para la supresioacuten del transporte
de N por la glutamina
005 Ad
Nkt Constate de saturacioacuten
media para el
transportador de nitrato
1 valor para el
transportador 2 es 200
veces este valor
14 microgN119897minus1C
NmG1 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
1
0003 gN119892minus1C
NmG2 Tamantildeo de la piscina de
glutamina que detiene el
transporte de nitrato a
traveacutes del transportador
2
0006 gN119892minus1C
redco
Respiracioacuten de Carbono
de apoyo para la reduccioacuten de nitrato a
amonio
171 gC119892minus1119873
Um
Maacutexima velocidad de
crecimiento
1 gC119892minus1119862119889minus1
Tabla 7 Constantes aquellas marcadas son candidatas
para parametrizacioacuten Ad adimensional
Fuente (Kevin J Flynn 2001a)
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Paraacutemetro Descripcioacuten Unidad
A Amonio microgN119897minus1
N Nitrato microgN119897minus1
DFF Densidad de flujo de
fotones micromol119898minus2119889minus1
Tabla 8 Paraacutemetros externos Fuente (Kevin J Flynn
2001a)
Agradecimiento
Se agradece al Tecnoloacutegico de Ciudad Madero
por todos los apoyos y servicios prestados por
mis profesores para la realizacioacuten de este trabajo
Asiacute mismo a CONACYT por la beca otorgada
durante mis estudios de doctorado
Referencias
Caperon J (1967) Population Growth in Micro-
Organisms Limited by Food Supply Ecology
48(5) 715ndash722
httpsdoiorg1023071933728
Davidson K (1996) Modelling microbial food
webs Marine Ecology Progress Series 145(1ndash
3) 279ndash296
httpsdoiorg103354meps145279
Enamala M K Enamala S Chavali M
Donepudi J Yadavalli R Kolapalli B hellip
Kuppam C (2018) Production of biofuels from
microalgae - A review on cultivation harvesting
lipid extraction and numerous applications of
microalgae Renewable and Sustainable Energy
Reviews 94 49ndash68
httpsdoiorg101016jrser201805012
Finkel Z V Beardall J Flynn K J Quigg
A Rees T A V amp Raven J A (2010)
Phytoplankton in a changing world Cell size
and elemental stoichiometry Journal of
Plankton Research 32(1) 119ndash137
httpsdoiorg101093planktfbp098
Flynn K amp Butler I (2007) Nitrogen sources
for the growth of marine microalgae role of
dissolved free amino acids Marine Ecology
Progress Series 34(December 1986) 281ndash304
httpsdoiorg103354meps034281
Flynn K J (1997) Modelling the interactions
between ammonium and nitrate Philosophical
Transactions B 352
Flynn Kevin J (2001a) A mechanistic model
for describing dynamic multi-nutrient light
temperature interactions in phytoplankton
Journal of Plankton Research 23 977ndash997
Retrieved from httpwwwswanacukbiosci
Flynn Kevin J (2001b) Temperature
Interactions in Phytoplankton Journal of
Plankton Research 23(9) 977ndash997
httpsdoiorg101016jesd201010005
Flynn Kevin J (2013) Do we need complex
mechanistic models for photoacclimation
phytoplankton 48(6) 2243ndash2249
Gallagher M T amp Smith D J (2018)
Meshfree and efficient modeling of swimming
cells Physical Review Fluids 3(5) 1ndash16
httpsdoiorg101103PhysRevFluids305310
1
Garciacutea-Camacho F Saacutenchez-Miroacuten A
Molina-Grima E Camacho-Rubio F amp
Merchuck J C (2012) A mechanistic model of
photosynthesis in microalgae including
photoacclimation dynamics Journal of
Theoretical Biology 304 1ndash15
httpsdoiorg101016JJTBI201203021
Garciacutea Vizcaiacuteno L (2018) Purificacioacuten y
Caracterizacioacuten fisicoquiacutemica de proteiacutenas
procedentes de microalgas marinas Aplicacioacuten
como colorante Universidad de Jaeacuten Escuela
Politeacutecnica Superior de Linares
Gupta P L Lee S-M amp Choi H-J (2015)
A mini review photobioreactors for large scale
algal cultivation World Journal of Microbiology
and Biotechnology 31(9) 1409ndash1417
httpsdoiorg101007s11274-015-1892-4
Hindmarsh A C (1982) Toward a
Systematized Collection of Ode Solvers
Jeon Y C Cho C W amp Yun Y S (2005)
Measurement of microalgal photosynthetic
activity depending on light intensity and quality
Biochemical Engineering Journal 27(2) 127ndash
131 httpsdoiorg101016jbej200508017
Kenny P amp Flynn K J (2014) In silico
optimization for production of biomass and
biofuel feedstocks from microalgae Journal of
Applied Phycology 27(1) 33ndash48
httpsdoiorg101007s10811-014-0342-2
21
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Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Kenny P amp Flynn K J (2017) Physiology
limits commercially viable photoautotrophic
production of microalgal biofuels Journal of
Applied Phycology 29(6) 2713ndash2727
httpsdoiorg101007s10811-017-1214-3
Lehmuskero A Chauton M S amp Bostroumlm T
(2018) Light and photosynthetic microalgae A
review of cellular- and molecular-scale optical
processes Progress in Oceanography
httpsdoiorg101016jpocean201809002
Lopez Ponte W M (2019) Evaluacioacuten de dos
especies de microalgas para determinar la
eficiencia de remocion de nutrientes de aguas
residuales de la PTAR taboada del callao Peruacute
httpsdoiorg101017CBO978110741532400
4
Raheem A Prinsen P Vuppaladadiyam A
K Zhao M amp Luque R (2018) A review on
sustainable microalgae based biofuel and
bioenergy production Recent developments
Journal of Cleaner Production 181 42ndash59
httpsdoiorg101016jjclepro201801125
Raslavičius L Striūgas N amp Felneris M
(2018) New insights into algae factories of the
future Renewable and Sustainable Energy
Reviews 81(September 2016) 643ndash654
httpsdoiorg101016jrser201708024
Rizwan M Mujtaba G Memon S A Lee
K amp Rashid N (2018) Exploring the potential
of microalgae for new biotechnology
applications and beyond A review Renewable
and Sustainable Energy Reviews 92(March
2017) 394ndash404
httpsdoiorg101016jrser201804034
Shuba E S amp Kifle D (2018) Microalgae to
biofuels lsquoPromisingrsquo alternative and renewable
energy review Renewable and Sustainable
Energy Reviews 81(April 2016) 743ndash755
httpsdoiorg101016jrser201708042
Url S amp Geider J (2012) Light and
Temperature Dependence of the Carbon to
Chlorophyll a Ratio in Microalgae and
Cyanobacteria Implications for Physiology and
Growth of Phytoplankton Author ( s ) Richard J
Geider Reviewed work ( s ) DEPENDENCE
OF LIGHT AND TEMPERATURE a RAT
Growth (Lakeland) 106(1) 1ndash34
22
Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 22-30
Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico
Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Design and construction of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) Solar
collector for air heating testing
SORIA-MEJIacuteA Sandra Palomadagger AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten
y SABAacuteS-SEGURA Joseacute
Instituto Tecnoloacutegico Superior de Abasolo-Ingenieriacutea en Energiacuteas Renovables
ID 1er Autor Sandra Paloma Soria-Mejiacutea ORC ID 0000-0002-0664-0688
ID 1er Coautor Joseacute Emmanuel Ambrosio-Juarez ORC ID 0000-0002-4741-9269 CVU CONACYT ID 563918
ID 2do Coautor Ivaacuten Toledo-Manuel ORC ID 0000-0001-9498-5506 CVU CONACYT ID 477272
ID 3er Coautor Joseacute Sabaacutes-Segura ORC ID 0000-0003-4579-0192 CVU CONACYT ID 891182
DOI 1035429JCPE20191962230 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta una propuesta de disentildeo y la
evaluacioacuten teoacuterica y experimental de un colector solar de
tipo concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) con
absorbedor tubular para pruebas de calentamiento de aire
con rendimientos teacutermicos ideales para aplicaciones como
el secado y sistemas de acondicionamiento de aire El
colector consiste en cuatro concentradores formados de
laacutemina galvanizada que hacen la funcioacuten de reflejar la luz
solar hacia los tubos absorbedores con una relacioacuten de
concentracioacuten de 25 y un semiaacutengulo de aceptacioacuten de
235ordm con el objetivo de no requerir de un sistema de
seguimiento solar El absorbedor es un tubo de cobre
donde el aire circula Con esta propuesta del colector se
obtuvo una eficiencia teoacuterica de 25 lo que representa
una tercia parte de ganancia de energiacutea comparaacutendolo con
un CPC comercial Esta eficiencia se obtuvo de acuerdo a
lo materiales y dimensiones implementados El sistema es
teacutecnicamente factible de utilizarse para procesos de baja
temperatura con calidad promedio de 60 ordmC con lo que se
puede producir ahorros energeacuteticos significativos y
reduciendo la cantidad de emisiones de CO2 favoreciendo
al medio ambiente
Colector solar CCP Calentamiento de aire
Abstract
This paper presents a design proposal and the theoretical
and experimental evaluation of a solar collector of
parabolic concentrator type (CPC) with tubular absorber
for air heating tests with ideal thermal performances for
applications such as drying and conditioning systems air
The collector consists of four concentrators formed of
galvanized sheet that make the function of reflecting the
sunlight towards the absorber tubes with a concentration
ratio of 25 and an acceptance half-angle of 235ordm with the
objective of not requiring a system of solar tracking The
absorber is a copper tube where the air circulates With this
proposal from the collector a theoretical efficiency of
25 was obtained which represents a third part of energy
gain compared to a commercial CPC This efficiency was
obtained according to the materials and dimensions
implemented The system is technically feasible to be used
for low temperature processes with average quality of 60
ordmC which can produce significant energy savings and
reducing the amount of CO2 emissions favoring the
environment
Solar collector CCP Air heating
Citacioacuten SORIA-MEJIacuteA Sandra Paloma AMBROSIO-JUAREZ Joseacute Emmanuel TOLEDO-MANUEL Ivaacuten y SABAacuteS-
SEGURA Joseacute Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas
de calentamiento de aire Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 22-30
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico josesabastecabasoloedumx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
El crecimiento demograacutefico y su constante
desarrollo generan un desequilibrio ecoloacutegico en
el planeta generando fuentes de contaminacioacuten
que conllevan el deterioro de los recursos
naturales y el calentamiento global incontrolado
Meacutexico presenta una fuerte dependencia de los
combustibles foacutesiles para la generacioacuten de
energiacutea eleacutectrica presentando la tasa de
crecimiento anual de consumo de electricidad
maacutes alta entre los paiacuteses de EUA y Canadaacute con
34 por efecto de la progresiva demanda de
recursos energeacuteticos necesarios para su
expansioacuten econoacutemica (SENER 2015)
El uso de las fuentes de energiacuteas
renovables para la produccioacuten de energiacutea
eleacutectrica y calor en los distintos sectores
reduciriacutea en gran medida los problemas
econoacutemicos y medio ambientales en nuestro
paiacutes La tecnologiacutea que apunta a tener un mayor
auge es la energiacutea solar En Meacutexico se cuenta
con una excelente radiacioacuten solar disponiendo
en promedio anual de 45 a 56 kWhm2 de
radiacioacuten global media diaria (Herrera 2018)
El fin de este proyecto es utilizar la
energiacutea solar disponible mediante el disentildeo y la
fabricacioacuten de un colector solar de tipo
concentrador paraboacutelico compuesto (CPC) como
generador de aire caliente como un instrumento
de pruebas para cualquier aplicacioacuten que
requiera ser utilizado en hora solar punta a una
temperatura inferior a 60deg y que ademaacutes pueda
ser utilizado como una herramienta para el
ahorro de energiacutea Con este trabajo se quiere
fomentar una mayor investigacioacuten en el campo
de la energiacutea solar teacutermica para aplicaciones en
condiciones controladas para procesos de secado
o desinfeccioacuten a temperaturas que no superen los
70deg
Los CPC logran operar entre 30 a 200 degC
(UNAM 2018) asiacute pues en el presente trabajo
se profundiza en el disentildeo construccioacuten y
anaacutelisis del CPC como dispositivo captador de
radiacioacuten solar haciendo fluir el aire a traveacutes de
los tubos absorbedores para alguacuten proceso El
CPC se disentildea empleando materiales que
permiten la captacioacuten y absorcioacuten de la radiacioacuten
solar recibida en el lugar construyendo un
colector solar con cuatro reflectores de laacutemina de
acero galvanizada para formar los
concentradores y redirigir la radiacioacuten solar
desde la abertura hasta los receptores
Se agrega un receptor por cada
concentrador los cuales son encargados de
interceptar la energiacutea solar y transformarla en
energiacutea teacutermica empleando tubos de cobre por
ser un buen conductor teacutermico Su estructura es
realizada a base de materiales metaacutelicos para una
mejor rigidez y duracioacuten
Disentildeo del Colector Paraboacutelico Compuesto
(CPC)
El factor maacutes importante al disentildear este tipo de
colector es la relacioacuten de concentracioacuten que
para un sistema lineal viene dada por la
ecuacioacuten 1 (Duffie amp Beckman 2013)
C = Aa
Ar =
1
sin θa (1)
Para colectores CPC estacionarios el
aacutengulo de aceptacioacuten miacutenimo deberaacute ser igual a
47deg este aacutengulo seraacute capaz de cubrir la
declinacioacuten del sol desde el solsticio de verano
hasta el solsticio de invierno (2 x 235 deg) (Loacutepez
2011)
Un CPC con absorbedor tubular se disentildea
en base a la relacioacuten de concentracioacuten que se
requiere y al diaacutemetro exterior del tubo
absorbedor Para la construccioacuten de la paraacutebola
y la involuta del CPC se toma como referencia la
figura 1
Donde S es un punto geneacuterico en el
reflector el segmento RS es la tangente al tubo
absorbedor O es el centro del tubo r es el radio
del tubo AB es la parte de la involuta y BC es la
paraacutebola de la curva compuesta
Figura 1 Descripcioacuten del CPC para un receptor tubular
Fuente Blanco Gaacutelvez et al 2006
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
La ecuacioacuten 2 define el rango de la curva
de la involuta donde θ estaacute dado en radianes
0le θ le [(π
2 ) + θa] (2)
Las siguientes ecuaciones definen las
coordenadas x y para obtener la involuta de la
curva compuesta
x = r ( sin θ - θ cos θ) (3)
y = r (- cos θ - θ sin θ ) (4)
Para la parte de la paraacutebola en la curva
compuesta el rango para el valor del aacutengulo de
disentildeo θ va de acuerdo a la siguiente ecuacioacuten
[(π
2) + θa] le θ le [(
3π
2) -θa] (5)
Donde las ecuaciones para las
coordenadas x y de la paraacutebola son
x = r [sin θ - π
2 + θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (cos θ)] (6)
y = r [- cos θ - π
2+ θa + θ - cos(θ - θa)
(1+ sin(θ - θa)) (sen θ)] (7)
Las ecuaciones anteriores son
programadas en el software Matlab para obtener
la geometriacutea del CPC teniendo como resultado
la figura 2 en donde el semiaacutengulo de aceptacioacuten
θa es igual a 235deg y el diaacutemetro del tubo
absorbedor es de 00142875 m para un iacutendice de
concentracioacuten de 25 el cual se encuentra dentro
del rango vaacutelido para este tipo de colector
Figura 2 Geometriacutea del Colector ciliacutendrico paraboacutelico
A continuacioacuten se simula el
comportamiento oacuteptico del CPC en el software
Tonatiuh en donde se realiza el trazado de rayos
desde una fuente solar supuesta hacia el CPC y
asiacute observar la reflexioacuten y recepcioacuten de los rayos
solares En la figura 3 se puede observar los
resultados obtenidos de la simulacioacuten donde se
percata que los rayos solares entran en el aacuterea de
abertura del colector luego son reflejados por la
laacutemina para despueacutes ser captados y absorbidos
por el tubo receptor
Figura 3 Comportamiento oacuteptico del CPC simulado en
Tonatiuh
Anaacutelisis Teoacuterico del Rendimiento Teacutermico del
CPC
El caacutelculo del rendimiento de los colectores de
concentracioacuten sigue los mismos lineamientos
generales que para los colectores de placa plana
(Duffie amp Beckman 2013) usando la siguiente
ecuacioacuten
η = Q
u
S ∙ Ac
(8)
Para determinar el calor uacutetil (Qu) se
implementa la ecuacioacuten 9
Qu= FR∙ Aa [S -
Ar
AaUL(Ts - Ta)] (9)
Donde la energiacutea que entra al sistema se
deriva de la radiacioacuten solar absorbida por la
tuberiacutea receptora del colector (S) la cual se
estima para cielo despejado a partir de la
siguiente ecuacioacuten condicionada por la
geometriacutea del colector
S = AC (Gb ∙ τcb∙τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd + Gg∙ τcg ∙ τCPCg ∙ αg) (10)
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Junio 2019 Vol6 No19 22-30
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Disentildeo y construccioacuten de un Colector Solar de Tipo Concentrador
Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Luego es necesario estimar la
contribucioacuten de la radiacioacuten directa (G subiacutendice
b por beam radiation) la radiacioacuten difusa (G
subiacutendice d por diffuse radiation) y la radiacioacuten
reflejada por el suelo (G subiacutendice g por ground-
reflected radiation) donde se consideran los
criterios de las ecuaciones 11 y 12
Gb = F ∙ Gbn ∙ cos θ (11)
Gd =
Gd
C si (β + θa) lt 90deg
Gd
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(12)
Gg= 0 si (β + θa) lt 90degGg
2(
1
C - cos β) si (β + θa) gt 90deg
(13)
De la ecuaciones 12 y 13 seguacuten la
condicioacuten β+ϴa para este caso y sabiendo que el
aacutengulo de inclinacioacuten respecto a la superficie
horizontal (β) de este colector es 21ordm y el
semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa es igual a 235ordm se
tiene β+ϴa= 445ordm que seraacute menor que 90ordm lo
que conlleva a resolver la ecuacioacuten 12 para
radiacioacuten difusa
Gd =Gd
C (14)
En cuanto a la radiacioacuten reflejada por el
suelo para este disentildeo se despreciara por ser
praacutecticamente nula cumplieacutendose la primera
condicioacuten
Gg= 0 (15)
Con los puntos anteriores determinados
la ecuacioacuten 10 resulta de la siguiente manera
S = AC (Gb ∙ τcb ∙ τCPCb ∙ αb + Gd ∙ τcd ∙
τCPCd ∙ αd) (16)
El colector propuesto no posee cobertura
ni en la estructura ni en los absorbedores por lo
tanto
τcb = τcd = τc = 1 (17)
Para encontrar el valor de la
transmisividad efectiva del CPC (τCPC ) se toma
en cuenta la fraccioacuten de la radiacioacuten que pasa a
traveacutes de la abertura del colector que se
concentra en el receptor donde la reflectividad
especular de las paredes de los concentradores
(ρr) y del nuacutemero promedio de reflexiones (nr)
esta transmitancia se expresa como (Duffie amp
Beckman 2013)
τCPCb = τCPCd = τCPC
= ρrnr (18)
nr = 1 - 1
Cm
(19)
Se debe conocer la absortancia de la
superficie receptora de cobre (αr) para la
radiacioacuten que seraacute el mismo valor para la
radiacioacuten directa (αb) y la radiacioacuten difusa (αd)
Entonces de acuerdo con (Duffie amp Beckman
2013) la ecuacioacuten 16 se reduce a la ecuacioacuten 20
donde la radiacioacuten solar total (G) es la suma de
las radiaciones directa (Gb) y difusa (Gd)
S = Ac ∙ G (τr ∙ τCPC ∙ αr) (20)
G = Gb + Gd (21)
(Hottel 1976) ha presentado un meacutetodo
para estimar la radiacioacuten transmitida a traveacutes de
atmoacutesferas claras que toma en cuenta el aacutengulo
cenital y la altitud para una atmoacutesfera estaacutendar y
para cuatro tipos de clima (Duffie amp Beckman
2013) el cual es utilizado para hallar la radiacioacuten
directa y difusa mediante las siguientes
ecuaciones
Gb = Go ∙ τb (22)
Gd = Go∙ τ119889 (23)
Donde la irradiancia extraterrestre se
puede conocer a partir de la ecuacioacuten 24
Go = 1367 (1 + 0033 ∙ cos 360 ∙ N
365) (24)
Para determinar las transmitancias
atmosfeacutericas para la radiacioacuten directa (τb) y
difusa (τd) se emplean las ecuaciones descritas
a continuacioacuten
τb = a0 + a1 exp (minus k
cos θz
) (25)
τd = 0271 - 0294 ∙ τb (26)
Donde los valores a0 a1 y k para la
atmoacutesfera estaacutendar se calculan a partir de las
ecuaciones siguientes para altitudes inferiores a
25 km asiacute como tambieacuten se requiere conocer el
coseno del aacutengulo cenital (ϴz) que viene dado
por la ecuacioacuten 30 (Hottel 1976)
a0 = 04237 - 00082 (6 - A)2 (27)
a1 = 05055 - 000595 (65 - A)2 (28)
k = 02711 - 001858 (25 - A)2 (29) cos θz = cos Φ ∙ cos δ ∙ cos ω + sin Φ ∙ sin δ (30)
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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En la que el aacutengulo de declinacioacuten solar
(δ) se calcula a partir de la ecuacioacuten 31 y el
aacutengulo horario (ω) de la ecuacioacuten 32 la cual
solicita el nuacutemero del tiempo solar (Tsun)
conocieacutendolo por medio de la ecuacioacuten 33 que
conlleva a pedir el nuacutemero del tiempo del reloj
actual (Tclock) y a resolver la Ecuacioacuten del
Tiempo (ET) (Duffie amp Beckman 2013)
δ = 2345 sin [360
365(284 + N)] (31)
ω = (Tsun- 12) ∙ 15 (32)
Tsun = Tclock + ET plusmn 4 (Lstd - Lloc) (33) ET = 987 sin(2B) - 753 cos B - 15 sin B (34)
B = (N - 81)360
365 (35)
Ahora bien se procede a calcular la
energiacutea que sale del sistema y esta viene dada por
las peacuterdidas teacutermicas del receptor teniendo en
cuenta la conveccioacuten y la radiacioacuten de la
superficie asiacute como tambieacuten la conduccioacuten a
traveacutes de la estructura de soporte las cuales
deben estimarse generalmente en teacuterminos del
coeficiente de peacuterdida UL que se basa en el aacuterea
del receptor y estaacute dado por
UL = Q
loss
π ∙ e ∙ L (Tr - Ta) (36)
La peacuterdida de calor del receptor (Qloss)
estaacute dada por lo siguiente
Qloss
= π De L σ (Tr
4 - Ti4)
1εr
+ 1 - εr
εr(De
Di)
(37)
Para encontrar el factor de eliminacioacuten
de calor del colector (FR) se despeja de la
ecuacioacuten 38 encontrando el factor de flujo del
colector (Frsquorsquo) de la ecuacioacuten 40 y el factor de
eficiencia (Frsquo) de la ecuacioacuten 41 (Duffie amp
Beckman 2013)
F = FR
F (38)
F= m ∙ Cp
Ar∙ UL∙ F[1 - exp (-
Ar ∙ UL ∙ F
m ∙ Cp)] (39)
F= Uo
UL (40)
Donde el flujo maacutesico m se calcula
primeramente para la ecuacioacuten 39 mediante la
densidad del fluido la velocidad promedio y el
aacuterea de la seccioacuten transversal normal a la
direccioacuten del flujo (Ar)
m = ρ ∙ V ∙ Ar (41)
El coeficiente global de transferencia de calor
basado en el diaacutemetro del tubo receptor externo
(Uo) entre el entorno y el fluido se calcula como
se muestra en la ecuacioacuten 42
Uo = (1
UL
+ De
hfi ∙ Di
+ De ∙ ln (
DeDi
frasl )
2 ∙ kr
)
-1
(42)
En el cual el coeficiente de transferencia
de calor del fluido de trabajo (hfi) se basa en el
diaacutemetro interior del tubo receptor y para
estimarlo se despeja de la siguiente ecuacioacuten
Nu = hfi ∙ Di
kaire (43)
Donde el nuacutemero de Nusselt se encuentra
tomando en cuenta las siguientes condiciones
(Duffie amp Beckman 2013)
Nu = 040 + 054 para 01 lt Re lt 1000
030 Re06 para 1000 lt Re lt 50000 (44)
En las que el nuacutemero de Reynolds estaacute dado
para una temperatura de aire de 20ordmC calculado
por medio de la ecuacioacuten 45
Re = ρ ∙ V ∙ Di
μ (45)
Las diferencias entre tener un receptor sin
cobertura y un receptor con cobertura se
encuentran en el caacutelculo de la radiacioacuten solar
total absorbida por el colector (S) y el
coeficiente global de peacuterdidas teacutermicas (UL)
Los caacutelculos realizados sirvieron para analizar
las variables involucradas en este proyecto
Descripcioacuten del sistema
El sistema de calentamiento estaacute constituido de
4 superficies paraboacutelicas reflectoras de laacutemina
de acero galvanizada de 091 m de longitud que
tienen como receptores cada una un tubo de
cobre de 1 m y una estructura de aacutengulos de
acero como soporte
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Paraboacutelico Compuesto (CPC) para pruebas de calentamiento de aire
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Este colector solar CPC utiliza la energiacutea
solar para calentar el aire circundante en el
interior de los tubos que despueacutes puede ser
utilizado o almacenado
El colector debe estar orientado hacia el
sur en el hemisferio norte apuntando hacia el
ecuador y ademaacutes debe estar colocado a cierta
inclinacioacuten de manera tal que pueda captar la
mayor radiacioacuten solar posible
El funcionamiento es sencillo por un
extremo de los tubos absorbedores entra el aire
con una temperatura baja el cual se va
calentando al recorrer la tuberiacutea de cobre y
luego sale por otro extremo con una temperatura
elevada Para que el aire circule no es necesario
el uso de bombas o dispositivos similares
funcionando debido al cambio de densidades que
el aire sufre al calentarse
Construccioacuten del Colector CPC
A continuacioacuten se describe el proceso de
construccioacuten del colector solar CPC Los
materiales se describen en la tabla 1
Primeramente se cortoacute la hoja de laacutemina
galvanizada quedando piezas con dimensiones
de 0375 x 091 m Para hacer la forma
paraboacutelica de los concentradores se doblan cada
hoja de laacutemina mediante una maquina dobladora
de accionamiento manual que realiza los
pliegues de forma lineal a lo largo de la laacutemina
como se ve en la figura 4
Cantidad Material Dimensiones
1 Hoja de laacutemina de acero
galvanizada
3 x 091rdquo
1 Tramo de tubo de cobre 1rdquo
4 Tramos de aacutengulo de
acero
1 x 1 x 18ldquo
6 Tees de cobre 1rdquo
2 Codos de cobre 90ordm 1rdquo
20 Remaches de aluminio
12 Tornillos de cabeza
hexagonal
frac14rdquo
12 Tuercas frac14rdquo
12 Arandelas de presioacuten
Grower
frac14rdquo
2 Pintura de color gris y
negra
Tabla 1 Materiales requeridos para la construccioacuten del
colector CPC
A continuacioacuten se realiza la unioacuten entre
dos laminas para obtener 4 elementos por lo cual
se soldaacuten en la parte donde se hicieron los
pliegues teniendo como resultado los
concentradores mostrados en la figura 5
Figura 4 Hojas de laacutemina galvanizada dobladas
Figura 5 Concentrador ensamblado
Se construyeron recuadros para cada
concentrador con los aacutengulos de acero para
soportar estas superficies reflectoras y estos
fueron montados sobre un soporte que sostiene
las superficies reflectoras creando con un
aacutengulo de acero un rectaacutengulo con dimensiones
de 133 x 098 m la cual esta inclinada a 21ordm
colocaacutendoles 2 bases y 2 de figura 6
Se cortaron 4 trozos de tubo de cobre de
1 m para formar un circuito en paralelo usando
codos de cobre fijaacutendose este conjunto despueacutes
a cada concentrador mediante un soporte hecho
mostrado en la figura 6
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Figura 1 Colector solar tipo CPC
Evaluacioacuten Experimental
Para realizar el anaacutelisis teacutermico del sistema
primeramente se realizan las mediciones de las
variables climatoloacutegicas en el lugar de pruebas a
cada hora a lo largo de 7 horas durante un mes
utilizando un termoacutemetro infrarrojo En la
siguiente tabla se muestran los valores promedio
obtenidos en la cual se puede observar que la
temperatura de salida en el colector se alcanza a
las 300 pm
Hr Rad
Solar
(Wm2)
Temp
Ambiente
(K)
Temp
Receptor
(K)
Temp
Interior
(K)
Temp
Salida
(K)
1100 64060 29475 30355 30155 30695
1200 81480 29645 31255 30515 31885
1300 80360 29715 32005 30925 32335
1400 79290 29945 32395 31005 32685
1500 53000 30005 33095 31175 33425
1600 52560 29955 31025 30605 31975
1700 10170 29355 28925 29545 29855
Tabla 2 Mediciones en el CPC
En el graacutefico 1 se puede apreciar que la
temperatura de salida del colector tiende a seguir
el comportamiento de la temperatura ambiente
aumentado considerablemente e influyendo de
forma notable en el rendimiento del sistema
Graacutefico 1 Graacutefica de las temperaturas en el CPC
Para conocer la cantidad de radiacioacuten
solar absorbida por el colector CPC se hallan los
valores necesarios para cada diacutea de pruebas
obteniendo como promedios los expresados en la
tabla 3 donde se toman en cuenta los valores
geomeacutetricos del CPC los aacutengulos del
movimiento aparente del sol y los datos
geograacuteficos del lugar donde se realizaron las
pruebas
Con los paraacutemetros de disentildeo efectuados
en el capiacutetulo 2 se presentan a continuacioacuten en
la tabla 4 las caracteriacutesticas de cada
concentrador las cuales son basadas
baacutesicamente en el diaacutemetro del receptor y el
aacutengulo de aceptacioacuten propuesto Siacutembolo Valor Unidad
Irradiancia
promedio
IT 5900 Whm2
Horas Solar Pico HSP 7 h
Radiacioacuten solar
total
G 7900119 Wm2
Radiacioacuten directa Gb 6024938 Wm2
Radiacioacuten difusa Gd 1875181 Wm2
Radiacioacuten
extraterrestre
Go 13455766 Wm2
Constante solar Gsc 1367 Wm2
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten directa
τb 04478
Transmitancia
atmosfeacuterica para la
radiacioacuten difusa
τd 01394
Valores para
atmoacutesfera estaacutendar
a0 02729
a1 03690
K 02595
Altitud del lugar A 17110 km
Aacutengulo cenital cos ϴz 03476 ordm
Latitud del lugar Φ 204399 ordm
Declinacioacuten solar Δ 145856 ordm
Inclinacioacuten Β 21 ordm
Aacutengulo acimutal 120574 -1015457 ordm
Aacutengulo horario Ω 733624 ordm
Tiempo solar Tsun 168908
Tiempo estandar Tclock 15
Ecuacioacuten del
tiempo
ET 00908
B 384658
Longitud estandar Lstd -102 ordm
Longitud local Lloc -10155 ordm
Constante de Stefan
Boltzmann
Σ 567x10-8 Wm2K4
Tabla 3 Datos considerados para los caacutelculos de radiacioacuten
solar
La superficie receptora como se ha
mencionado anteriormente es un tubo de cobre
que por su durabilidad su propiedad
anticorrosiva y sus propiedades teacutermicas ha sido
elegido para este proyecto
250
270
290
310
330
350
370
390
1100
a m
1200
p m
0100
p m
0200
p m
0300
p m
0400
p m
0500
p m
Temperatura Ambiente [K]
Temperatura Receptor [K]
Temperatura Interior [K]
Temperatura de Salida [K]
η = 24
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En la tabla 5 se muestran las propiedades
que se tomaron en cuenta para los caacutelculos
considerando que la superficie fue pintada de
color negro para una mayor absorbancia de
calor
Siacutembolo Valor Unidad
Semiaacutengulo de aceptacioacuten ϴa 235 ordm
Concentracioacuten geomeacutetrica C 25
Longitud de abertura La 023 m
Altura del CPC H 032 m
Longitud del CPC L 091 m
Diaacutemetro exterior del tubo De 0028575 m
Diaacutemetro interior del tubo Di 00254 m
Espesor del receptor E 0003175 M
Aacuterea de abertura Aa 02093 m2
Aacuterea del receptor Ar 00817 m2
Nuacutemero total de
concentradores
4
Tabla 4 Caracteriacutesticas de cada CPC del colector solar
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kr 385000 WmordmC
Absortividad αr 1
Emisividad ɛr 0037
Transmitancia τr 1
Tabla 5 Propiedades del receptor
La superficie reflectora elegida es la
laacutemina de acero galvanizada que es cortada en
segmentos y de la cual se requiere conocer para
el caacutelculo teacutermico la reflectividad especular de
esta mostraacutendose en la tabla 6
Siacutembolo Valor Unidad
Reflectividad especular ρr 078
Tabla 6 Reflectividad especular de la laacutemina galvanizada
El fluido de trabajo en este proyecto es el
aire pensando en las aplicaciones futuras que se
pudieran considerar donde en la tabla 7 se
muestran las propiedades de este a 20 ordmC asiacute
como tambieacuten la velocidad promedio que se
presenta en los diacuteas de pruebas
Siacutembolo Valor Unidad
Conductividad teacutermica Kaire 002476 Wm2K
Calor especifico Cp 1007 JkgK
Densidad Ρ 1204 kgm3
Velocidad V 01636 ms
Viscosidad dinaacutemica Μ 1825x10-5 kgms
Tabla 7 Propiedades del aire a 20 ordmC
Conociendo las propiedades y los datos
geomeacutetricos de los elementos que conforman el
colector CPC se procede a hallar las peacuterdidas
teacutermicas y la eficiencia del colector CPC en
donde la tabla 8 muestra los resultados
obtenidos
Siacutembolo Valor Unidad
Eficiencia del sistema Η 23
Aacuterea del colector Ac 08372 m2
Calor uacutetil Qu 950274 W
Radiacioacuten solar absorbida S 4957459 Wm2
Transmitancia del CPC τCPC 07495
Nuacutemero promedio de
reflexiones
nr 09574
Coeficiente global de
peacuterdidas de calor
UL 06816 Wm2K
Perdida teacutermica del
receptor
Qloss 01206 W
Factor de flujo del
colector
Frsquorsquo 09984
Factor de eliminacioacuten de
calor del colector
FR 09282
Factor de eficiencia del
colector
Frsquo 09297
Coeficiente global de
transferencia de calor
Uo 06337 Wm2K
Flujo maacutesico del aire 00161 kgs
Coeficiente de
transferencia de calor
dentro del tubo receptor
hfi 101406 Wm2K
Nuacutemero de Nusselt Un 104027
Nuacutemero de Reynolds Re 2741121
Tabla 8 Caracteriacutesticas geomeacutetricas y paraacutemetros de
caacutelculo en el colector solar tipo CPC
Se tiene que para estos diacuteas de pruebas se
consigue una eficiencia del 23 en promedio
siendo este factor importante en el disentildeo de
colectores ya que significa tener una ganancia al
retornar de forma uacutetil soacutelo una parte de la energiacutea
que recibe
Conclusiones
Al ser un colector de tipo estacionario se
consigue una baja concentracioacuten obteniendo
una radiacioacuten solar en el colector aceptable La
factibilidad de este trabajo es que cuenta con
concentradores como equipos principales hace
que se considere al colector cilindro paraboacutelico
compuesto como un camino viable tanto
econoacutemicamente como energeacuteticamente para
sistemas que requieran mantener una
temperatura baja en horas solares punta
Mediante los resultados obtenidos en este
proyecto se muestra que los resultados teoacutericos y
experimentales son similares asiacute mismo el
disentildeo probado permite que solo parte de la
radiacioacuten entre al colector permitiendo obtener
temperaturas de entre 50 y 60 degC La eficiencia
alcanzada por este proyecto es del 24 con
temperaturas de salida de 60 ordmC lo cual resulta
adecuado para ser implementado en sistemas que
requieran calor constante a temperaturas
relativamente bajas tales como invernaderos o
sistemas de climatizacioacuten
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Referencias Altaif R d (Mayo de 2015) Estudio numeacuterico
experimental del distribuidor hidraacuteulico de un
colector solar de tubo al vaciacuteo tipo heat-pipe
Obtenido de
httpeprintsuanlmx953811080214942pdf
Aschwanden M J (2014) Physics of the Solar
Corona An Introduction Praxis Publishing
ASHRAE (2011)
Bahng J amp Schwarzchild M (1961) Lifetime
os Solar Granules The Astrophysical Journal
Barreto J A (Julio de 2008)
Castells X E (2012) Energiacuteas Renovables
Madrid Ediciones Diacuteaz de Santos Albasanz
Chaves I M (junio de 2015) DISENtildeO DE
COCINAS Obtenido de DISENtildeO DE
COCINAS
Duffie J amp Beckman W (2013) Solar
Engineering of Thermal Processes Canadaacute
John Wiley amp Sons Inc
Elortegui N amp Jarabo F (2000) Energiacuteas
Renovables Madrid SAPT Publicaciones
Teacutecnicas
Espantildeola R A (octubre de 2014) Diccionario
de la lengua espantildeola Madrid
Falcoacuten N Pentildea F Mavo H amp Muntildeoz R
(2001) Irradiacioacuten solar global en la ciudad de
Valencia INGENIERIacuteA UC [en linea] 2001 8
(diciembre)
Lovegrove K amp Stein W (2012)
Concentrating Solar Power Technology
Principles Developments and Applications
Australia Woodhead Publishing
Martiacutenez M P (2017) La hora solar pico
equivalente Definicioacuten e interpretacioacuten Scielo
Ingenieriacutea Energeacutetica vol38 no2 Versioacuten en
liacutenea ISSN 1815-5901
Martiacutenez P R (2010) Energia Solar Teacutermica
Teacutecnicas para su Aprovechamiento Barcelona
Marcombo Ediciones Teacutecnicas
Viloria J R (2011) Estudios de viabilidad de
instalaciones solares Determinacioacuten del
potencial solar Espantildea Paraninfo
31
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Junio 2019 Vol6 No19 31-38
Modelado molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por
medio de caacutelculos DFT
Molecularly modeling an activated carbon anode as a platinum support by means of
DFT calculations
VALENZUELA-HERMOCILLO Ernestodagger1 PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan2 y RIVAS-CASTRO
Sofiacutea1
1Tecnoloacutegico de Estudios Superiores de Villa Guerrero Carrertera federal Toluca- Ixtapan de la Sal Km 64 Col La Finca
CP 51763 Villa Guerrero Meacutexico 2Instituto Tecnoloacutegico de Toluca CP 52149 Estado de Meacutexico Meacutexico
ID 1er Autor Ernesto Valenzuela-Hermocillo ORC ID 0000-0002-1126-5835
ID 1er Coautor Juan Pacheco-Sanchez ORC ID 0000-0002-9525-5473
ID 2do Coautor Sofiacutea Rivas-Castro ORC ID 0000-0001-9278-0793
DOI 1035429JCPE20191963138 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
En este trabajo se presenta el modelamiento molecular de
un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino de
una celda de combustible de membrana de intercambio
protoacutenico (PEMFC) en la cual interacciona platino (Pt)
como catalizador soportado en carboacuten activado (CA) con
hidroacutegeno molecular (H2) con el fin de romperlo o
ionizarlo Se analiza la adsorcioacuten que existe entre CA y Pt
como aacutetomo o como una estructura superficial
FCC(cuacutebica centrada en las caras) miacutenima para observar
si existe alguna diferencia entre carboacuten activado y sin
activar en la reaccioacuten Pt-H2 Usando caacutelculos cuaacutenticos de
la Teoriacutea del Funcional de la Densidad (DFT) se investigoacute
la adsorcioacuten y el efecto del carboacuten activado sobre platino
empleando distintas estructuras de carboacuten y de platino
Nuestros resultados muestran que los carbones activados
proporcionan un soporte estable para los catalizadores de
platino teniendo en cuenta que el CA presenta un pozo de
energiacutea potencial menor para adsorber el platino
(fisisorcioacuten) en cambio un Carboacuten sin activar presenta un
pozo de energiacutea potencial mayor (quimisorcioacuten)
DFT Carboacuten Activado Soporte de Platino
Abstract
In this paper we present the molecular modeling of an
activated carbon anode as platinum support of a proton
exchange membrane fuel cell (PEMFC) in which
platinum (Pt) interacts as a catalyst supported in activated
carbon (CA) with molecular hydrogen (H2) in order to
break it or ionize it The adsorption between CA and Pt is
analyzed as an atom or as a minimum FCC(face-centered
cubic) surface structure to observe if there is any
difference between activated and non-activated carbon in
the Pt-H2 reaction Using quantum calculations of the
Density Functional Theory (DFT) the adsorption and the
effect of activated carbon on platinum were investigated
using different carbon and platinum structures Our results
show that the activated carbons provide a stable support
for the platinum catalysts taking into account that the CA
presents a well of lower potential energy to adsorb the
platinum (physisorption) whereas an activated carbon has
a potential energy well major (chemisorption)
DFT Activated Carbon Platinum Support
Citacioacuten VALENZUELA-HERMOCILLO Ernesto PACHECO-SAacuteNCHEZ- Juan y RIVAS-CASTRO Sofiacutea Modelado
molecular de un aacutenodo de carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT Revista de Energiacutea Quiacutemica
y Fiacutesica 2019 6-19 31-38
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico neto_alexhotmailcom)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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Introduccioacuten
El actual uso excesivo de combustibles foacutesiles ha
ocasionado el aumento de las emisiones de
contaminacioacuten ambiental asiacute como la creciente
demanda energeacutetica a nivel mundial han
provocado la necesidad de disentildear e investigar
nuevas fuentes alternas para producir energiacutea
eleacutectrica de manera maacutes eficiente y amigable con
el medio ambiente (Appleby A J 1996) Las
celdas de combustible de hidroacutegeno tipo
membrana de intercambio de protones(PEM)
pueden convertir de manera eficiente la energiacutea
quiacutemica en electricidad con el agua como uacutenico
subproducto (Barreras F and Lozano A
2012)
Las fuentes de energiacutea renovables en el
futuro todaviacutea pueden requerir que la energiacutea se
almacena como combustibles liacutequidos para el
transporte El carboacuten activado como soporte de
catalizadores (platino paldio niquel) altamente
selectivos eficaces y robustos son de
importancia pueden llegar a cumplir con este
desafiacuteo y son un aacuterea activa de investigacioacuten
(Valenzuela A 2016)
El carboacuten activado se caracteriza por su
estructura porosa bien desarrollada lo que le
confiere una elevada superfice y capacidad de
adsorcion (Stoeckli F 1990 Molina S M
Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes M J 1995) En
las uacuteltimas deacutecadas se han estudiado materiales
carbonos que pueden ser utilizados tanto en
sensores electroquiacutemicos como soporte
(electrodo) de catalizadores (platino) en celdas
de combustible (Litster S Mclean G 2004
Kim M Park JN Kim H Song S Lee W-
H 2006)
El objetivo de la investigacioacuten es analizar
y comparar los datos teoacutericos con los
experimentales de las reacciones que suceden en
un electrodo de una celda de combustible y
poder proponer nuevos materiales como es el
caso del carboacuten activado como soporte de
catalizadores para la construccioacuten de las mismas
celdas y que estas tengan una mayor eficiencia
En los estudios teoacutericos de la interaccioacuten
platino-carboacuten activado no son muy frecuentes
por lo tanto tenemos que estudiar para entender
claramente la mayor parte posible sus
mecanismos de reaccioacuten Esto se persigue con la
intencioacuten de construir un electrodo de una celda
de combustible
Mediante el uso de la teoriacutea funcional de
la densidad (DFT) (Parr R Yang W 1989) Se
analizaraacute la adsorcioacuten de distintas estructuras de
carboacuten y carboacuten activado sobre el platino Para
llegar a la energiacutea de disociacioacuten entre dos
aacutetomos hay dos maneras La fisisorcioacuten
(adsorcioacuten fiacutesica) se produce una interaccioacuten de
van der Waals estas son de largo alcance pero
son deacutebiles La fisisorcioacuten se puede medir
registrando el incremento de temperatura de una
muestra de capacidad caloriacutefica conocida siendo
los valores normales de alrededor de 20 kJmol
En la quimisorcioacuten (adsorcioacuten quiacutemica)
se produce una unioacuten formando un enlace
quiacutemico normalmente covalente teniendo a
buscar posiciones que maximicen su nuacutemero de
coordinacioacuten con el sustrato La quimisorcioacuten
son mucho mayores que las de fisioadsorcioacuten
estando alrededor de los 200 kJmol (Atkins P
Friedman R 2005) La distancia entre los
aacutetomos es tambieacuten mucho menor en la
quimisorcioacuten que en la fisisorcioacuten Las energiacuteas
de fisisorcioacuten y quimisorcioacuten que se calcularon
estaacuten presentes en el documento y se
compararaacuten con los datos teoacutericos y
experimentales
Metodologiacutea a desarrollar
Investigamos las interacciones del carboacuten y
carboacuten activado como soporte de aacutetomos de
platino variando las estructuras de carboacuten
(Anillo de 6 carbonos anillo activado de 6
carbonos Grafeno y Grafeno activado) a traveacutes
del programa de estructura electroacutenica DFT
propuesto por Delley (Delley B Ellis D
Freeman A and Baerends E 1983) Se utilizoacute
un funcional de tipo local para el potencial de
intercambio y correlacioacuten este funcional
propuesto por Perdew-Wang (PWC) (Perdew
JP and Wang Y 1992) de la Aproximacioacuten de
densidad local(LDA) (Von Barth U Hedin L
1972) incluyendo la polarizacioacuten de spin
(Oliver G L Perdew J P 1979)
Los sistemas en estudio se corrieron
utilizando los caacutelculos de spin no restringidos
all electroacuten y un conjunto de base de tipo
DND(doble numeacuterical + d-DNP) el tamantildeo del
conjunto de bases DND es comparables a los
conjunto Gaussian 6-31G ademaacutes se incluyen
los caacutelculos de campo autoconsistente (SCF)
(Atkins PW 1999)
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Las modelaciones iniciaron con sistemas
pequentildeos de aacutetomos de platino (Pt) y aacutetomos de
carboacuten (C) y se fue aumentando el numero de
aacutetomos C (Placa de grafeno) y a su vez los
aringtomos de Pt (Estructura FCC de platino) en el
plano [111] encontrando las distancias de
interaccioacuten y energiacuteas de equilibrio y asiacute
construir las curvas de energiacutea potencial y poder
analizar el efecto que causa el carboacuten activado
sobre el platino (la adsorcioacuten del sistema) Las
estructuras que se emplearon fueron activadas
con hidroacutexido de potasio (KOH) para el anillo y
cloruro de zinc (Cl2Zn) para la placa de grafeno
(Rivas SF Pacheco JH 2016 Pacheco-
Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P and
Bravo-Ortega A A 2016)
Resultados
El sistema de estudio se enfocoacute en analizar el
efecto que causa el carboacuten activado sobre el
platino se utilizoacute carboacuten activado obtenido
mediante activacioacuten quiacutemica los agentes
activantes que se usaron para activar fueron
KOH y Cl2Zn obtenido en simulaciones
moleculares ( Rivas SF Pacheco JH 2016
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A 2016) Como dato de
partida para nuestra investigacioacuten se tiene que la
energiacutea experimental de interaccioacuten Pt-C es de
628 eV (Atkins PW 1999) lo que equivale a
14482 Kcalmol Por lo que con esta
informacioacuten y apoyaacutendonos de la teoriacutea de los
funcionales de la densidad se inicio la
investigacioacuten buscando cual aproximacioacuten y que
funcional se aproximara a este dato
experimental
Interaccioacuten del sistema C6 y C6A con un
aacutetomo de platino
En las simulaciones de las interacciones C6A-Pt
(Figura 1) y la C6-Pt (Figura 2) encontramos que
las distancias interatoacutemicas del C6 y C6A son
similares ya que el C6 tiene sus enlaces de 1331
Aring y las del C6A oscila entre los 1333 Aring y 1423
Aring
Figura 1 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6 A-Pt
Figura 2 Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt
En cuanto a la energiacutea de equilibro
encontramos que se necesita -986053 Kcalmol
para formar la moleacutecula C6A-Pt y la moleacutecula
C6-Pt necesita -983141 Kcalmol y la distancia
de la moleacutecula C6A-Pt es de 2742 Aring la cual es
mayor que la de la moleacutecula C6-Pt que tiene
2582 Aring y el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial es de -25182 Kcalmol (Graacutefico 2)
para la moleacutecula C6-Pt y de -19511
Kcalmol(Graacutefico 1) para la moleacutecula C6A-Pt
Graacutefico 1 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6A-Pt
Graacutefico 2 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6Pt
Ener
giacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mol)
Distancia (Å)
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Por lo que nos damos cuenta que a pesar
de que la energiacutea y la distancia de la moleacutecula
C6A-Pt es maacutes grande se tiene un tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial menor que el de la
moleacutecula C6-Pt lo que nos indica que la
adsorcioacuten del C6A sobre Pt tiende a una
fisisorcioacuten y C6-Pt tiende a una quimisorsioacuten
Interaccioacuten perpendicular de la moleacutecula de
Hidroacutegeno y un aacutetomo de platino
Para encontrar la energiacutea del hidroacutegeno se
realizoacute la simulacioacuten del sistema Pt-H2 para
romper el enlace de la moleacutecula de hidroacutegeno
(H2) para ello se colocoacute la moleacutecula de
hidroacutegeno y a un aacutetomo de platino a una
distancia de 1335 Aring del centro del aacutetomo de
platino a cada uno de los aacutetomos de hidroacutegeno
(H) con una distancia interatoacutemica de la
moleacutecula de hidroacutegeno de 07 Aring (Figura 3 )
Figura 3 Sistema Pt-H2
Despueacutes de la optimizacioacuten geomeacutetrica
del sistema Pt-H2 se encontroacute que el punto de
equilibrio estaacute a una distancia de 1808 Aring y una
energiacutea de -1833 kcalmol (Figura 4a) Se le
realizoacute el caacutelculo de conectividad y se rompioacute el
enlace de los aacutetomos de hidroacutegeno y cada uno de
los aacutetomos de hidroacutegeno se enlazaron al aacutetomo
de platino (Figura 4b )
a) b)
Figura 4 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Calculo de conectividad
Para obtener la energiacutea que genera la
moleacutecula de hidroacutegeno al romper el enlace y
tener dos aacutetomos de hidroacutegeno se calculoacute el
pozo de energiacutea potencial y para ello se fijo el
aacutetomo de platino y se fueron alejando y
acercando los aacutetomos de hidroacutegeno y se obtuvo
un tamantildeo del pozo de -22751 kcalmol
(Graacutefico 3) lo que equivale a 09865 eV
Graacutefico 3 Curva de energiacutea potencial del sistema Pt-H2
Al compara el tamantildeo de pozo de la
graacutefico 3 con el valor experimental de la
interaccioacuten Pt-H2 se encontroacute que se aproxima
ya que el valor experimental es de 2652
Kcalmol lo que equivale a 115 eV (Emrick
RM 1982)
Influencia del anillo de carboacuten en la reaccioacuten
PtH2
La influencia del C6 en la reaccioacuten Pt-H2 (Figura
5a ) se comparan los sistemas Pt-H2 y C6-Pt-H2
(Figura 5b) para ello se calcularon los puntos de
equilibrio y tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial de ambos sistemas la moleacutecula de
PtH2 se forma a una energiacutea Eeq=-1833
Kcalmol y una distancia de 1808 Aring con un
tamantildeo de pozo de -22751 kcalmol y para
formar la moleacutecula de C6-Pt-H2 se necesita una
energiacutea de Eeq=-1126490 Kcalmol a una
distancia req=1827 Aring y el tamantildeo del pozo de
energiacutea potencial es de -23301 kcalmol
(Graacutefico 4)
a) b)
Figura 5 a) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema Pt-H2
b) Optimizacioacuten geomeacutetrica del sistema C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
1 2 3 4 5
-20
-10
0
10
20
Interaccioacuten Pt-H2
Ene
rgiacutea
(K
ca
lm
ol)
Distancia r(Aring)
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Graacutefico 4 Curva de pozo de energiacutea potencial del sistema
C6-Pt-H2
Dado que las energiacuteas del tamantildeo de
pozo de estos sistemas son casi iguales entonces
se puede dice que el C6 ademaacutes de fungir como
un mero soporte tambieacuten aporta propiedades
cataliacuteticas y la superficie de C6 no sufre
modificaciones
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno y estructura cristalina fcc de platino
soportada en una estructura grafeno activada
En la simulacioacuten entre la estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno (Figura 6) y estructura cristalina FCC de
platino en el plano (111) (Arenas De P H
1994) soportada en una estructura grafeno
activada (Figura 7) Para ello se encontroacute que los
puntos de equilibro de estas estructuras se
encuentran a una distancia de 2196 Aring y una
energiacutea de -5814346 kcalmol y un pozo de
potencial de -217674 Kcalmol (Graacutefico 5) y a
2956 Aring de distancia y -574173 kcalmol de
energiacutea y un pozo de potencial de -
101181Kcalmol (Graacutefico 6) respectivamente
Figura 6 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno
Graacutefico 5 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno
Al hacer crecer el sistema llegamos a
estos datos donde encontramos que se necesita
menos energiacutea para formar estructura cristalina
FCC de platino soportada en una estructura
grafeno activada que la que se necesita de la
estructura cristalina FCC de platino en el plano
[111] soportada en una estructura grafeno
Figura 7 Optimizacioacuten geometrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino en el plano [111] soportada en
una estructura grafeno activado
Graacutefico 6 Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina FCC de platino en el plano [111]
soportada en una estructura grafeno activada
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(K
cal
mo
l)
Distancia
(Å)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Encontramos que el pozo de energiacutea
potencial es 50 maacutes pequentildeo en la estructura
de grafeno activada y estaacute no sufre
modificaciones superficiales comparadas con las
del grafeno sin activar Asiacute mismo la estructura
FCC de platino se desordena en presencia de
grafeno mientras que la estructura fcc de platino
en el plano [111] en presencia del grafeno
activado no sufre modificaciones estructurales
relevantes
Interaccioacuten del sistema estructura cristalina
fcc de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
La estructura cristalina FCC de platino en el
plano [111] soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno se comparoacute con el
sistema Pt-H2 Para ello se calculoacute el punto de
equilibrio de la estructura cristalina FCC de
platino soportada en grafeno con dos moleacuteculas
de hidroacutegeno
Figura 8 Optimizacioacuten geomeacutetrica del arreglo estructura
cristalina FCC de platino soportada en grafeno con dos
moleacuteculas de hidroacutegeno
Se encontroacute que tiene una energiacutea de
equilibrio de -6069151 kcalmol (Figura 8) y
una distancia de equilibrio de 2196 Aring entre el
grafeno y la estructura cristalina fcc de platino y
1876 Aring entre la estructura FCC de platino y una
moleacutecula de hidroacutegeno
Graacutefico 7Curva de pozo de energiacutea potencial del arreglo
estructura cristalina fcc de platino soportada en grafeno
con dos moleacuteculas de hidroacutegeno
Se calculo el tamantildeo del pozo de energiacutea
potencial variando(alejando y acercando) la
distancia entre un aacutetomo de platino de la
estructura cristalina FCC de platino y una de las
moleacuteculas de hidrogeno y se tuvo que el tamantildeo
de pozo de energiacutea potencial (graacutefico 7) es de -
18164 Kcalmol que al compararlo con el pozo
de energiacutea potencial del sistema Pt-H2 que es de
-22751 kcalmol por lo que se dice que la
magnitud de tamantildeo de pozo se reduce en un
20 Ademaacutes el valor de -18164 Kcalmol es
igual a 078 eV lo que es aproximado al que se
obtiene de voltaje de salida en una monocelda de
combustible real (Pacheco JH Garciacutea LA
Zaragoza IP and Bravo A (2005)
Conclusiones
En este trabajo se ha estudiado la interaccioacuten
entre el platino soportado en estructuras de
carboacuten y carboacuten activado utilizando la
metodologiacutea DFT con LDA PWC
El sistema C6-Pt que tiene una magnitud
de -25182 kcalmol y corresponde al tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
quimisorcioacuten y el sistema C6-APt que tiene una
magnitud de -19511 kcalmol de tamantildeo de
pozo de energiacutea potencial tiende a una
fisisorcion Los materiales carbonosos C6 C6A
Grafeno y Grafeno Activado influyen poco
sobre la reaccioacuten Pt-H2 ya que las magnitudes
del tamantildeo de pozo de energiacutea potencial son casi
iguales
Para las estructuras de grafeno y grafeno
activado como soportes de estructuras cristalina
de platino se encuentra que ambas corresponden
a una quimisorcioacuten por valores mayores a 50
kcalmol (Atkins PW 1999) Las estructuras
de grafeno activado no sufren modificaciones
estructurales al soportar al platino en cambio el
grafeno puro sufre un encorvamiento coacutencavo
hacia el platino
Con la estructura cristalina fcc de platino
soportado en grafeno se obtuvo que los valores
de la simulacioacuten son cercanos a un 975 a los
datos experimentales ya que DFT obtuvimos -
18164 Kcalmol equivalente a 078 eV mientras
que el experimental es 08 eV (Pacheco JH
Garciacutea LA Zaragoza IP and Bravo A
2005)
En
ergiacutea
(Kca
lm
ol)
Distancia (Å)
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Se determina que el carboacuten activado
muestra una mejor superficie para la dispersioacuten
(adsorcioacuten) del platino con menor energiacutea de
disociacioacuten pero auacuten es elevada para que se
realice en condiciones de temperatura ambiente
Asiacute mismo se llega a concluir que el carboacuten
activado como soporte de catalizadores influye
en las reacciones electroquiacutemicas que suceden
en el aacutenodo de una celdas de combustible tipo
PEM
De acuerdo con lo anterior mencionado
el carboacuten activado como soporte de catalizadores
es un excelente material para ser empleado en las
celdas de combustible tipo PEM asiacute como
tambieacuten se podraacute utilizar en otro tipos de celdas
de combustible como son las celdas de
combustible microbianas ya que su capacidad
de adsorcioacuten ayuda a que las reacciones se lleven
acabo de mejor manera
Agradecimiento
Se le agradece al Instituto Tecnoloacutegico de
Toluca y al CONACyT por los apoyos
brindados
Referencias
Appleby A J (1996) Fuel Cell Technology
Status and Future Prospects Energy V 21 n
78 p 521-653
Barreras F y Lozano A (2012) Hidrogeno
Pilas de combustible tipo PEM Universidad de
Zaragoza Zaragoza Espantildea
Parr R Yang W (1989) ldquoDensity-Functional
Theory of Atoms and Moleculesrdquo Published by
Oxford University Press New York Pg333
Delley B Ellis D E Freeman A J
Baerends E J (1983) ldquoEnergiacuteas de enlace y
estructura electroacutenica de pequentildeas partiacuteculas de
cobrerdquo PostD Phys Rev B 27 2132
Perdew J P and Wang Y (1992) Accurate
and simple analytic representation of the
electron-gas correlation energy Phys Rev B
45 (23) 13244ndash13249
Von Barth U Hedin L (1972) A local
exchange-correlation potential for the spin
polarized case J Phys C Solid State Phys 5
(13) 1629ndash1642
Oliver G L Perdew J P (1979) Spin-density
gradient expansion for the kinetic energy Phys
Rev A 20 (2) 397ndash403
Atkins PW (1999) Quiacutemica-fiacutesica Edicioacuten
Omega SA Universidad de Barcelona
Barcelona Espantildea1018pp
Arenas De P H (1994) El estado solido y
propiedades de los materiales Universidad
industrial de Santander Bucaramanga
Pacheco JH Garciacutea LA Zaragoza IP and
Bravo A (2005) Fuel Cells Project Research in
develope Instituto Tecnoloacutegico y de Estudios
Superiores MonterreyndashCampus Estado de
Meacutexico
Emrick RM (1982) Journal of Physiscs F Met
Phys 12 1327
EGampG Services Parsons (2000) Inc Science
Applications International Corporation ldquoFuel
Cell Handbookrdquo US Department of Energy
Office of Fossil Energy National Energy
Technology Laboratory Paacuteg 11 13 14 19
110 111 112 113
Litster S Mclean G (2004) PEM fuel cell
electrodes Journal of Power Sources 130 61-
76
Kim M Park J N Kim H Song S Lee W-H
(2006) The preparation of PtC catalysts using
various carbon materials for the cathode of
PEMFC Journal of Power Sources 163 93-97
Stoeckli F (1990) ldquoMicroporous carbons and
their characterization The present state of the
artrdquo Carbon 281-6
Molina S M Rodriacuteguez F Caturla F Selleacutes
M J (1995) ldquoPorosity in granular carbons
activated with phosphoric acidrdquo Carbon 33 8
1105-1113
Rivas SF Pacheco JH (2016) Modelacioacuten
del carboacuten activado mediante KOH e
identificacioacuten de la estructura molecular en
anillos Enviado a publicacioacuten
Pacheco-Saacutenchez J H Zaragoza-Rivera I P
and Bravo-Ortega A A (2016) Interaction of
small carbon molecules and zinc dichloride DFT
study Enviado a publicacioacuten
38
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carboacuten activado como soporte de platino por medio de caacutelculos DFT
Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Atkins P Friedman R (2005) Molecular
Quantum Mechanics Fourth Edition Oxford
University Press New York Unisted States 573
pp
Valenzuela A (2016) Construccioacuten de un
electrodo de carboacuten activado como soporte de
platino por simulacioacuten molecular(tesis de
posgrado) Instituto Tecnoloacutegico de Toluca
Metepec Edo de Meacutexico
39
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Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio
Zinc Sulfate Optimization in benefit process
ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupedagger ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-
DELGADO Melchor Omar
Universidad Tecnoloacutegica de Parral
ID 1er Autor Mariacutea Guadalupe Roacho-Torres CVU CONACYT ID 964639
ID 1er Coautor Cesar Octavio Encinas-Baca CVU CONACYIT ID 103864
ID 2do Coautor Melchor Omar Grijalva-Delgado CVU CONACYT ID 360907
DOI 1035429JCPE20191963943 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
Objetivos Calcular la cantidad de reactivo de Sulfato
de Zinc que maximice el beneficio de Plomo en el
proceso de beneficio de una planta de la regioacuten sur
del estado de Chihuahua Metodologiacutea Se realizaron
pruebas con diferentes cantidades de sulfato de Zinc
sobres las cuales se calculoacute la varianza y se
determinoacute el valor promedio de beneficio de Plomo
y Zinc Luego se obtuvieron las ecuaciones que
describen el comportamiento del beneficio de los
minerales y se calcularon los valores maacuteximos o
miacutenimos respecto a la ley Se calculoacute el valor optimoacute
de sulfato y se generaron cartas de control como
seguimiento al proceso Contribucioacuten Al optimizar
y estandarizar la cantidad de sulfato de Zinc como
reactivo en el beneficio en un proceso donde se
realizaba de forma empiacuterica no soacutelo se tiene un
mayor control sobre los resultados de la ley sino que
tambieacuten se optimizan los costos considerando que el
uso del reactivo es un importante insumo para el
proceso
Optimizacioacuten Sulfatos Beneficio
Abstract
Goals Calculate the amount of Zinc Sulfate reagent
that maximizes the lead benefit in the process of
benefiting a plant in the southern region of the state
of Chihuahua Methodology Tests were carried out
with different amounts of zinc sulfate on which the
variance was calculated and the average benefit value
of Lead and Zinc was determined Then the
equations were obtained that describe the behavior of
the benefit of the minerals and the maximum or
minimum values with respect to the law were
calculated The optimized sulfate value was
calculated and control charts were generated as
follow-up to the process Contribution By
optimizing and standardizing the amount of Zinc
sulfate as a reagent in the benefit in a process where
it was performed empirically not only does it have
greater control over the results of the law but also the
costs are optimized considering that the Reagent use
is an important input for the process
Optimization Sulfates Benefit
Citacioacuten ROACHO-TORRES Mariacutea Guadalupe ENCINAS-BACA Cesar Octavio y GRIJALVA-DELGADO Melchor
Omar Optimizacioacuten de Sulfato de Zinc en proceso de beneficio Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 39-43
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
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Introduccioacuten
El proceso de beneficio de los minerales es sin
lugar a dudas una de las actividades econoacutemicas
maacutes importantes de nuestro paiacutes ya que de
acuerdo con la Secretariacutea de Economiacutea la
industria minera contribuye con el 4 del PIB
nacional ademaacutes de generar maacutes de 350 mil
empleos directos y maacutes de 16 millones
indirectos (Secretaria de Economiacutea 2019) [1]
La investigacioacuten desarrollada responde a
una necesidad de la industria de beneficio
minero al optimizar la cantidad de reactivo de
Sulfato de Zinc Flottec requerida para
recuperacioacuten del Pb y Zn La importancia de la
investigacioacuten no soacutelo radica en el impacto
econoacutemico que la optimizacioacuten conlleva sino
que tambieacuten representa un punto de partida para
el desarrollo de investigaciones posteriores
respecto al uso del reactivo seguacuten las variaciones
en ley que la extraccioacuten del mineral puede
presentar
La hipoacutetesis de la investigacioacuten estaacute
centrada en la demostracioacuten estadiacutestica del
impacto de la cantidad de Sulfato de Zinc Flottec
en el porcentaje de beneficio de los minerales
En la primera seccioacuten se hace una
descripcioacuten geneacuterica de la metodologiacutea de toma
de muestras En la seccioacuten sobre la coleccioacuten de
los datos del reactivo se muestran las adiciones
del reactivo en las operaciones de molino limpia
y mixtura
En la tercera seccioacuten se hace un
comparativo de las diferentes cantidades
adicionadas de ZnSO4 y los resultados que estaacuten
generaron en los anaacutelisis quiacutemicos
Posteriormente en la seccioacuten de Anaacutelisis de
varianza se valida y demuestra estadiacutesticamente
la Hipoacutetesis que afirma que diferentes adiciones
de ZnSO4 generan diferencias significativas en
el porcentaje de recuperacioacuten de los minerales
En la seccioacuten de resultados se calcula
matemaacuteticamente la cantidad de ZnSO4 que
genera el mayor beneficio de Pb Ademaacutes se
demuestra como la estandarizacioacuten de la
cantidad de reactivo utilizado no soacutelo
incrementoacute el beneficio promedio de
recuperacioacuten de Pb sino que disminuyoacute de
forma considerable la variabilidad del
porcentaje dando con ello mayor estabilidad al
proceso
Generacioacuten de muestras
Para la obtencioacuten de las muestras analizadas en
las diversas pruebas se obtuvieron 30 kg de
mineral al cual se le dieron 5 procesos de
cuarteo y una vez pulverizado se pasoacute por la
maya 100
En el molino de bolas se le dieron 20 30
40 y 50 minutos a las muestras de forma previa
a pasarse por la maya 200 hidratada Una vez
filtrado el mineral fue secado en mufla por un
tiempo de 40 minutos
Coleccioacuten de datos del reactivo
Se corrieron diversas muestras sobre la cantidad
de ZnSO4 que se adheriacutea a las celdas de plomo
generando estadiacutestica sobre
ndash Molino en la operacioacuten de molienda
ndash Limpia cuando el mineral es flotado en
las celdas
ndash Mixtura adherido a los
acondicionadores antes de pasar por la
celda
Las operaciones eran realizadas de forma
completamente empiacuterica un ejemplo de las
adiciones del reactivo llevadas a cabo en una de
las recompensas se muestran en la Tabla 1
Reactivo ZnS04 sulfuro de zinc
Dilucion 10
Adicioacuten de reactivo en proceso
HR Molino Limpia Mixtura
0800 3500 1200 360
0900 3500 1200 400
1000 3600 1200 360
1100 3500 1200 360
1200 3500 1250 360
1300 3600 1200 360
1400 3500 1200 360
Promedio 35285714 12071429 3657143
Tabla 1 Ejemplo de adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute el caacutelculo de las adiciones se generoacute
en 30 muestras a fin de lograr hacer un
comparativo una vez que se cuente con el caacutelculo
de la cantidad de sulfato oacuteptimo a ser adicionado
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Muestreo del Sulfato de Zinc
Se realizaron 30 muestras con la adicioacuten desde
1000 hasta 2000 grston en intervalos de 250
grston generando el certificado de anaacutelisis
quiacutemico de cada uno de ellos a fin de realizar un
comparativo del beneficio de los minerales
Un ejemplo de los certificados generados
en cada muestra se presenta en la Tabla 2
Tabla 2 Ejemplo de certificado de anaacutelisis quiacutemico
Fuente Planta de Beneficio
Anaacutelisis de Varianza para los muestreos
A fin de validar cada una de las muestras
tomadas con las diferentes adiciones se realizoacute
un anaacutelisis de varianza ya que acuerdo con
Montgomery (2013) [2] el Anaacutelisis de Varianza
o ANOVA permite resolver estos casos en
donde una variable x tiene a tratamientos de
forma que evaluando el porcentaje de Zn y Pb
obtenido ya que son los minerales de mayor
importancia para el resultado del proceso del
beneficio La tabla 3 muestra los datos
colectados donde en la primera fila se muestran
los grston de ZnSO4 que se adicionaron y en las
siguientes filas se muestra el porcentaje de Pb
beneficiado
2000 1750 1500 1250 1000
77 81 82 82 78
82 78 79 81 75
75 82 81 82 81
80 88 87 86 83
78 84 86 87 82
79 91 92 88 84
Tabla 3 Datos colectados de porcentaje de Pb beneficiado
con diferentes adiciones de ZnSO4
Fuente Elaboracioacuten Propia
Mediante el uso del software Minitab se
realizoacute el ANOVA obteniendo la informacioacuten
mostrada en la Figura 1
Null hypothesis
All means are equal
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 1771 4428 308
Error 25 3598 1439
Total 29 5370
Figura 1 ANOVA para muestras de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
El valor de la F teoacuterica con un nivel de
confianza de 95 es de 2759 Por lo tanto se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Pb El anaacutelisis ANOVA para el beneficio de Zn
en base a la adicioacuten de ZnSO4 se muestra en la
Figura 2
Analysis of Variance
Source DF Adj SS Adj MS F-Value
Factor 4 32880 82200 7339
Error 25 2800 1120
Total 29 35680
Figura 2 ANOVA para muestras de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
Al igual que en el beneficio de Pb se
rechaza Ho y las diversas adiciones producen
diferencias significativas en el beneficio de
Zn
Resultados
A partir de los promedios de los resultados de
porcentajes beneficiados de Pb se graficoacute y se
encontroacute la ecuacioacuten que describe su
comportamiento y se muestra en la Grafica 1
Reactivos Circuito de Pb
ZnSO4 flottec 2000 grston
Mixtura ZnSO4 flottec NaCn 200 grston
Aherophine 3418 15 grston
Espumante 834 16 grston
Xantato 343 10 grston
Descripcioacuten Peso gr Au Ag Pb
R-5584 Conc Pb 341 66 643 67
Medios Pb 1069 17 121 78
Cola Pb 859 03 22 08
Cabeza calculada 07 54 38
549 591 790
R-5584 Zn Fe
Conc Pb 341
Medios Pb 1069 35 2
Cola Pb 859 79 55
Cabeza calculada 56 43
Recuperacioacuten 30 11
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Grafica 1 Ecuacioacuten de de beneficio de Pb
Fuente Elaboracioacuten Propia
Asiacute la ecuacioacuten que describe el
comportamiento del beneficio del Pb teniendo
como variable independiente (x) los gramos de
ZnSO4 adicionados es
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119875119887 =
minus0000021199092 + 00607 119909 + 40463 (1)
De la cual por maacuteximos y miacutenimos se
obtiene
yacute= - 000004x + 00607 (2)
donde x= 1518 grston de ZnSO4 Flottec que
deben ser adicionados para obtener el beneficio
optimo estimado en un promedio de 865
El grafico que describe el
comportamiento del beneficio del Zn se muestra
en la Grafica 2
Grafica 2 Ecuacioacuten de de beneficio de Zn
Fuente Elaboracioacuten Propia
119889119890 119861119890119899119890119891119894119888119894119900 119885119899 =
minus00000091199092 + 00178 119909 + 2757 (3)
Al igual que lo planteado con la ecuacioacuten
1 por maacuteximos y miacutenimos se obtiene que x= 988
grston de ZnSO4 Flottec que deben ser
adicionados para obtener el beneficio oacuteptimo de
1155
Sin embargo dado que la desviacioacuten
estaacutendar es mayor en el beneficio del Zn y que el
Pb produce una mayor compensacioacuten
econoacutemica se decidioacute enfocar la los resultados
de la investigacioacuten en el beneficio optimo en
base al Pb
Una vez que se estandarizoacute la adicioacuten del
ZnSO4 Flottec se elaboraron cartas de control en
base al beneficio de Pb en 20 muestras La
Grafica 3 arroja los resultados de las muestras
tomadas al inicio de la investigacioacuten mientras
que la Grafica 4 muestra datos posteriores a la
estandarizacioacuten
Grafica 3 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 aleatorio
Fuente Elaboracioacuten Propia
Grafica 4 Carta de Control de las muestras con adicioacuten de
ZnSO4 estandarizado
Fuente Elaboracioacuten Propia
Ademaacutes la desviacioacuten estaacutendar
disminuyoacute de 4303 a 1927 con lo cual la
variacioacuten del beneficio es menor
Conclusiones
A partir de los resultados obtenidos se
desprenden una serie de contribuciones en el
proceso de recuperacioacuten de los minerales
analizado
y = -2E-05x2 + 00607x + 40463
Rsup2 = 09668
78
79
80
81
82
83
84
85
86
0 500 1000 1500 2000 2500
y = -9E-06x2 + 00178x + 27571
Rsup2 = 09717
0
2
4
6
8
10
12
14
0 500 1000 1500 2000 2500
28252219161310741
95
90
85
80
75
70
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8237
UCL=9291
LCL=7182
I Chart of Pb
191715131197531
92
90
88
86
84
82
80
Observation
Ind
ivid
ual
Valu
e
_X=8585
UCL=9145
LCL=8025
I Chart of Pb Estandarizado
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Por una parte el calcular la cantidad
optima de ZnSO4 permitioacute obtener el porcentaje
de recuperacioacuten maacutes alto de Pb Ademaacutes generoacute
un proceso maacutes estable al estandarizar la
operacioacuten
Con ello el costo del reactivo disminuyoacute
al evitar la aleatoriedad que de forma empiacuterica
generaba la adicioacuten del reactivo Ademaacutes el
mantener un proceso de beneficio maacutes estable
contribuye a que la planta tenga una mayor
certeza en los caacutelculos de su capacidad de
produccioacuten ya que si bien dada la misma
naturaleza del proceso de extraccioacuten existe una
variabilidad inherente contar con un caacutelculo
exacto permite proveer una mayor certeza
Como recomendacioacuten es importante
considerar que el caacutelculo de la cantidad oacuteptima
de ZnSO4 Flottec debe realizarse de forma
perioacutedica bajo la metodologiacutea ya establecida
Asiacute la cantidad se ldquoajustarardquo seguacuten las
variaciones en ley de las extracciones
Por otro lado la posibilidad de mejora de
la investigacioacuten radica en encontrar la cantidad
optima de ZnSO4 Flottec a adicionar
considerando tanto el beneficio del Pb como el
de Zn para lo cual deben considerarse los
valores de venta de los minerales como
funciones a optimizar y las adiciones como
restricciones del sistema
Referencias
[1]Secretaria de Economiacutea (2019) El sector
minero-metaluacutergico en Meacutexico contribuye con el
4 por ciento del Producto Interno Bruto
nacional Recuperado el 06 de Junio de 2019 a
partir del sitio httpswwwgobmxseacciones-
y-programasmineria
[2]Montgomery D (2013) Disentildeo y Anaacutelisis
de Experimentos Meacutexico Limusa Wiley
Arthur F Taggart Handbook of Mineral
Dressing Fourth Printing Sec 12-Flotation
New York September 1950 pp 1-140
Azantildeero Ortiz Aacutengel Modelos matemaacuteticos
para simular flotacioacuten industrial a partir de
pruebas de laboratorio En Revista del Instituto
de Investigacioacuten de la FGMMCG-UNMSM vol
2 Ndeg3 Lima junio 1999 pp 69-83
Espejo R amp Marcelino G (2019) Estudio
metaluacutergico del tajo t4929 para optimizar el
tratamiento de mineral de cobre mediante el
Blending en Compantildeiacutea Minera Condestable SA
Huerta Solano C R (2019) Evaluacioacuten del
cianuro de sodio para la optimizacioacuten del
proceso metaluacutergico de la planta de beneficio
SantaFilomena II de la empresa Sotrami SA
Pacho A amp Carlos J (2019) Optimizacioacuten del
proceso de cianuracioacuten mediante el uso de
peroacutexido de hidrogeno en planta metalurgica
Chala ONE SAC
Riacuteo Wuumlrttole Justo Felipe Meacutetodo de
produccioacuten y anaacutelisis quiacutemico y fiacutesico del plomo
y sus oacutexidos Tesis Facultad de Ingenieriacutea
Quiacutemica UNMSM Lima1982 pp10-30
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Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela
descremado
Effect of the addition of inulin on the physicochemical properties of skimmed panela
cheese
AGUILAR Mariacuteadagger CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos
ID 1er Autor Mariacutea Aguilar ORC ID 0000-0001-7727-3996 Researcher ID Thomson S-8519-2018 CVU CONACYT
ID 476294
ID 1er Coautor Joseacute Carranza ORC ID 0000-0003-3345-5987 CVU CONACYT ID 177857 SNI nivel 1
ID 2do Coautor Mariacutea Bermuacutedez
ID 3er Coautor Carlos Romo ORC ID 0000-0002-4410-7470 CVU CONACYT ID 275499
DOI 1035429JCPE20191964451 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El objetivo de esta investigacioacuten fue analizar como la
inulina en concentraciones de 1 2 3 4
afecta la composicioacuten fisicoquiacutemica del queso panela
tipo descremado Los quesos panelas se elaboraron
en el Taller de Laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la Universidad Autoacutenoma de
Aguascalientes (UAA) Los anaacutelisis fisicoquiacutemicos
de pH humedad cenizas soacutelidos totales y grasa se
realizaron el Laboratorio de Control de Calidad del
Centro de Ciencias agropecuarias de la misma
universidad de acuerdo a los meacutetodos de las Normas
mexicanas Para el anaacutelisis estadiacutestico se realizoacute
anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de una viacutea
Mediante el anaacutelisis de comparacioacuten muacuteltiple Tukey
(plt005) Empleando el programa estadiacutestico
Statgraphics Centurion XV De acuerdo a los
resultados obtenidos se observoacute que la inulina
modificoacute el pH humedad cenizas y soacutelidos totales
del queso panela descremado desde concentraciones
al 1
Queso Inulina Composicioacuten Fisicoquiacutemica
Abstract
The objective of this investigation was to analyze
how inulin affects concentrations of 1 2 3
4 the physicochemical composition of panela
cheese The panela cheese was made in the Dairy
Workshop of the Food Technology Area of the
Autonomous University of Aguascalientes (UAA)
The physicochemical analyzes of pH humidity
ashes total solids and fat specifically the Quality
Control Laboratory of the Center of Agricultural
Sciences of the same university according to the
methods of the Mexican Standards For the statistical
analysis the analysis of the variance (ANOVA) of a
pathway was performed Using Tukey multiple
comparison analysis (p lt005) Using the statistical
program Centurioacuten XV Statistics According to the
results detected inulin was modified it changed the
pH humidity ashes and total solids of skimmed
panela cheese from 1
Cheese Inulin Physicochemical composition
Citacioacuten AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en
las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 44-51
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico mmaguilacorreouaamx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Introduccioacuten
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-
155-SCFI-2012 la leche se define como el
producto obtenido de la secrecioacuten de las
glaacutendulas mamarias de las vacas
En cuanto a su produccioacuten mundial
Meacutexico es considerado uno de los principales
productores el Servicio de Informacioacuten
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) en el 2016
informoacute que tres de cada cien litros que se
producen en el mundo son de origen mexicano
Para el antildeo 2025 se preveacute que la produccioacuten
mundial aumentaraacute 177 millones de toneladas
con una tasa de crecimiento promedio del 18
por antildeo en los proacuteximos 10 antildeos Durante el
mismo periodo se pronostica que el consumo
per caacutepita de productos laacutecteos incrementara un
08 y 17 por antildeo en los paiacuteses en desarrollo
y entre 05 y 11 en los paiacuteses desarrollados
(FAO 2016)
En relacioacuten a su valor nutricional la
leche y los productos laacutecteos constituyen un
grupo de alimentos con un importante aporte de
proteiacutenas (muy digeribles de alto valor
bioloacutegico) ricos en calcio foacutesforo y selenio y asiacute
como diversas vitaminas como vitamina A B1
B2 y B12 y en menor cantidad contienen B6 B3
B8 (Milke 2011) Aunque su composicioacuten
quiacutemica puede variar en funcioacuten de la etapa en la
que se encuentre la vaca (Badui 2012)
La importancia de la leche y sus
derivados es evidente para mantener un buen
estado de salud en cualquier etapa de la vida es
por esto que los productos laacutecteos estaacuten
recibiendo mayor atencioacuten debido a que estos
alimentos son ricos en nutrientes ademaacutes de ser
excelente vehiacuteculo para los llamados alimentos
funcionales Un ejemplo son los quesos
(Bautista 2014)
Los quesos se definen como productos
elaborados con la cuajada de leche estandarizada
y pasteurizada de vaca o de otras especies
animales Existen 3 tipos de quesos de acuerdo a
su clasificacioacuten por proceso fresco madurado o
procesado (Norma Oficial Mexicana NOM-
121-SSA1-1994) El queso panela por su alto
contenido de humedad corteza y su periodo de
vida de anaquel corto es considerado un queso
fresco
La industria de productos laacutecteos realiza
pruebas fisicoquiacutemicas en el queso para verificar
la calidad del producto y analizar como la
adicioacuten de alguacuten aditivo modifica su
composicioacuten Entre las pruebas que se incluyen
son el pH humedad cenizas solidos totales y
grasa
El pH funciona como indicador de la
actividad de las bacterias mesoacutefilas y termoacutefilas
Al medir el pH se asegura que la cuajada fresca
esteacute en el camino correcto para convertirse en
queso (Mullen 2018) En cuanto a la humedad
la NMX-F-083-1986 la define como la peacuterdida
en peso que sufre un alimento al someterlo a las
condiciones de tiempo y temperatura prescritos
Respecto al anaacutelisis de soacutelidos totales este
incluye el valor de proteiacutenas cenizas lactosa y
grasa El meacutetodo que propone la NMX-F-111-
1984 para realizarlo es el gravimeacutetrico sin
embargo tambieacuten puede ser calculado por
diferencia del contenido de humedad
Asimismo la NMX-F-100-1984
establece el procedimiento para determinar la
grasa butiacuterica en quesos por el meacutetodo de
Gerber-Van Gulik este consiste en la digestioacuten
parcial de los componentes del queso excepto la
grasa en aacutecido sulfuacuterico Emplea alcohol
isoamiacutelico para ayudar a disminuir la tensioacuten en
la interface entre la grasa y la mezcla en reaccioacuten
(aacutecido sulfuacuterico-leche) lo que facilita el ascenso
de los gloacutebulos pequentildeos de grasa por
centrifugacioacuten El alcohol isoamiacutelico reacciona
con el aacutecido sulfuacuterico formando un eacutester que es
completamente soluble en dicho aacutecido Por otro
lado las cenizas representan el contenido en
minerales del alimento en general las cenizas
suponen menos del 5 de la materia seca de los
alimentos (Maacuterquez 2014) El meacutetodo que
propone la NMX-F-094-1984 es el gravimeacutetrico
El queso contiene la mayoriacutea de los
nutrientes de la leche con excepcioacuten de la lactosa
y algunas vitaminas hidrosolubles (Baro et al
2010) Pero en general la cantidad de fibra que
aporta el queso panela y los laacutecteos es muy baja
o nula
La NOM-043-SSA2-2012 define a la
fibra como la parte comestible de las plantas o
hidratos de carbono anaacutelogos que son resistentes
a la digestioacuten y la absorcioacuten en el intestino
humano y que sufren una fermentacioacuten total o
parcial en el intestino grueso
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Junio 2019 Vol6 No19 44-51
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AGUILAR Mariacutea CARRANZA Joseacute BERMUacuteDEZ Mariacutea y ROMO
Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
La fibra dieteacutetica se divide en soluble e
insoluble Algunos tipos de fibra soluble son las
pectinas gomas mucilagos e inulina Por el
contrario la celulosa hemicelulosa y lignina son
consideradas fibra insoluble
En particular la inulina es un
polisacaacuterido no digerible el cual estaacute constituido
por moleacuteculas de fructosa unidas por enlaces β-
(2-1) fructosil-fructosa siendo el teacutermino
fructanos usado para denominar este tipo de
compuestos Dada su configuracioacuten quiacutemica los
fructanos no pueden ser hidrolizados por las
enzimas digestivas humanas por lo que
permanecen intactos en su recorrido por la parte
superior del tracto gastrointestinal no obstante
son hidrolizados y fermentados en su totalidad
por las bacterias de la parte inferior del tracto
gastrointestinal (intestino grueso coloacuten) De esta
manera este tipo de compuestos se comportan
como fibra dieteacutetica (Lara 2011)
Ademaacutes en el ramo industrial la inulina
se emplea en la fabricacioacuten de distintos
productos alimenticios en laacutecteos se utiliza
como emulsificante sustituto de azuacutecares y
grasas proporcionar sinergismo con
edulcorantes para dar cuerpo y palatabilidad y
formar gel (Urango 2012)
Por lo que enriquecer productos laacutecteos
como el queso panela con inulina podriacutea
beneficiar auacuten maacutes su contenido nutrimental y
beneficiar la ingesta de fibra en la poblacioacuten en
general Ademaacutes el adicionar inulina
favoreceriacutea la demanda de los consumidores
actuales los cuales buscan alimentos con
miacutenimo procesamiento y maacutes naturales (Peralta
2014) Sin embargo primero es necesario
conocer como la inulina modifica la humedad
cenizas pH soacutelidos totales y grasa del queso
tipo panela descremado
El objetivo general de esta investigacioacuten
fue analizar como la inulina en concentraciones
de 1 2 3 4 afecta la composicioacuten
fisicoquiacutemica del queso panela tipo descremado
Objetivos especiacuteficos
ndash Realizar anaacutelisis fisicoquiacutemicos de pH
humedad soacutelidos totales cenizas grasa
en los diferentes quesos y el control
ndash Determinar que concentracioacuten de inulina
(1 2 3 4 ) tuvo mayor impacto
en las propiedades fisicoquiacutemicas del
queso panela
Metodologiacutea a desarrollar
Materia prima
Para la elaboracioacuten del queso panela enriquecido
con inulina se utilizoacute leche bronca obtenida del
Centro de Ciencias Agropecuarias de la
Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes
(UAA) La inulina de agave marca Enature se
adquirioacute en un supermercado de la ciudad de
Aguascalientes en febrero 2018 El cloruro de
calcio y el cloruro de sodio se obtuvieron del
Taller de laacutecteos del Aacuterea de Tecnologiacutea de
Alimentos de la UAA
Localizacioacuten
Los quesos panela enriquecidos con inulina y el
control fueron elaborados en el Taller de Laacutecteos
del Aacuterea de Tecnologiacutea de Alimentos los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos se hicieron en el
Laboratorio de Control de Calidad del
Departamento de Tecnologiacutea de Alimentos
Estudio del proceso de elaboracioacuten de queso
panela y adicioacuten de inulina
Para realizar el queso panela con el diferente
contenido de inulina se estudioacute el proceso de
elaboracioacuten propuesto por el manual de la
SAGARPA (2015) Respecto a la inulina esta se
antildeadioacute antes de la coagulacioacuten como lo hizo
Gavilanes y German en el 2011 en un queso
crema y en la investigacioacuten de Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 con un queso fresco donde
manifiestan que si la inulina estaacute presente
durante el proceso de coagulacioacuten puede formar
parte de la red estructural de proteiacutenas por la
unioacuten con agregados de la proteiacutena
Realizacioacuten de los quesos (control e inulina al
12 3 4)
La figura 1 muestra el diagrama de flujo que se
utilizoacute para la elaboracioacuten y los anaacutelisis
correspondientes de los quesos panelas con
inulina y control
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Figura 1 Diagrama de flujo de la elaboracioacuten de los
quesos panela enriquecidos con inulina y control
Anaacutelisis fisicoquiacutemicos de los quesos
enriquecidos con inulina y el control
Respecto a los anaacutelisis fisicoquiacutemicos del queso
control y los quesos con inulina el pH se
determinoacute de acuerdo a la N M X-F-099-1970
con un pH-metro marca Hanna Hi 98163 El
contenido de humedad se realizoacute concorde a la
NMX-F-083-1986 para pesar los crisoles se
utilizoacute la balanza analiacutetica marca AampD GR 200
El porcentaje de cenizas fue conforme a la
NMX-F-094-1984 de igual manera los crisoles
se pesaron en la balanza analiacutetica marca AampD
GR 200 El contenido de soacutelidos totales de los
quesos panela se calculoacute por diferencia del
contenido de humedad ST=100 - humedad
Finalmente el anaacutelisis de grasa en los quesos se
hizo de acuerdo a la NMX-F-100-1984
Anaacutelisis estadiacutestico
Se realizoacute el anaacutelisis de la varianza (ANOVA) de
una viacutea En caso de que existieran diferencias
significativas se aplicoacute el anaacutelisis de
comparacioacuten muacuteltiple Tukey (plt005)
Empleando el programa estadiacutestico Statgraphics
Centurion XV
Resultados
En la tabla 1 se presentan los resultados de los
anaacutelisis fisicoquiacutemicos de las muestras de queso
y del control
Queso
panela
Ph Humedad
()
Cenizas
()
Soacutelidos
totales
()
Grasa ()
1 de
inulina
638plusmn001
a
6210plusmn053
a
337plusmn085
a
3790plusmn053
b
367plusmn029
bc
2 de
inulina
646plusmn001
c
6280plusmn036
ab
334plusmn005
a
3720plusmn036
ab
400plusmn000
c
3 de
inulina
644plusmn001
bc
6304plusmn073
ab
344plusmn013
a
3696plusmn073
ab
350plusmn000
b
4 de
inulina
643plusmn001
b
6411plusmn032
b
331plusmn004
a
3589plusmn032
a
300plusmn000
a
Control 645plusmn001
bc
6143plusmn127
a
358plusmn017
a
3857plusmn127
b
400plusmn000
a
Tabla 11 Resultados de las propiedades fisicoquiacutemicas de
los quesos panela con inulina y control (media y
desviacioacuten estaacutendar)
Diferentes letras en minuacutescula dentro de
las columnas indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
pH
En cuanto al pH de las muestras de queso estas
se mantuvieron entre 638 y 646 (Graacutefico 1)
encontraacutendose diferencias estadiacutesticamente
significativas (ple005) seguacuten el ANOVA Los
quesos enriquecidos con inulina y control
mostraron un pH maacutes alto en comparacioacuten con
la NMX-F-092-1970 la cual refiere que el pH de
los quesos procesados tipo 1 (quesos procesados
para rebanar o cortar) deben tener un maacuteximo de
6
Sin embargo los valores de pH de los
cinco quesos coinciden con los del estudio de
Ramiacuterez y Veacutelez (2012) en quesos panela de
Meacutexico los cuales se encuentran entre 56 y 64
Estos resultados no coinciden con el estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa por Ramiacuterez y Ponce
en el 2014 donde el pH no se modificoacute al agregar
la inulina al queso ademaacutes es conveniente aclarar
que en esta investigacioacuten no se adicionoacute cultivo
laacutectico
Graacutefico 1 Media y desviacioacuten estaacutendar del pH de los
quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Recepcioacuten Anaacutelisis
organoleacutepticoFiltrar
Precalentar a 38degC
DescremarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
Pasteurizar a 72deg C por 15
segundos
Enfriar a 38degC
Separarla en ollas
Agregar inulina cuajo
y calcio
Agitar mezcla
Reposar 20-30 min
Trabajo mecaacutenico con
lira
Reposar 5-10 min
Calentar cuajo a 38deg
CSalar
Moldeado en canastas
Voltear a los 20 min
Reposar 2 horas
Empacar
RefrigerarAnaacutelisis
fisicoquiacutemicos
63
64
64
65
65
1 2 3 4 Control
pH
bcc
a
bbc
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Humedad
Con respecto al porcentaje de humedad ( Xw)
el graacutefico 2 muestra valores de 6143 a 6411
estando por encima de lo recomendado por la
NMX-F-092-1970 para quesos procesados tipo I
(valor maacuteximo 45 ) Por su parte Ramiacuterez y
Veacutelez (2012) obtuvieron valores de humedad del
orden de 532 y 583 en quesos panela Sin
embargo coincide en la investigacioacuten de
ldquoTextura y microestructura de quesos tipo
panela bajos en grasa y en colesterolrdquo por
Lobato Lozano y Vernon en el 2009 donde los
quesos panelas estuvieron en un rango de 605
a 669 Tambieacuten con la investigacioacuten de
Castro (2014) en la cual se adiciono un dextrano
a un queso de pasta hilada semigraso
observando que a mayor concentracioacuten del
dextrano el queso incrementaba su humedad
Concluyendo que cuando se antildeade mayor
cantidad de inulina aumenta el porcentaje de
humedad del queso panela esto concuerda con
el estudio de Monroy et al (2017) en el cual
elaboraron un queso anaacutelogo con proteiacutenas
exclusivas de lactosuero e inulina sus resultados
indicaron que el queso que conteniacutea prebioacutetico
tuvo mayor contenido de humedad La humedad
de los quesos puede deberse a que la inulina tiene
efectos sobre las propiedades reoloacutegicas del
queso principalmente por su capacidad de
retener agua y por su interaccioacuten sobre las
proteiacutenas (Ramiacuterez y Ponce 2014)
Graacutefico 2 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
humedad quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Cenizas
En relacioacuten al porcentaje de cenizas el queso
que tuvo el mayor contenido de fue el control no
obstante no se observaron diferencias
estadiacutesticamente significativas (Ple005) seguacuten el
ANOVA (graacutefico 3) En general el porcentaje de
cenizas en los cinco quesos estuvo dentro de los
liacutemites que la NMX-F-092-1970 establece
Asimismo estos valores coinciden con la
investigacioacuten por Urango en el 2012 en la
ldquoElaboracioacuten de un queso fresco semigraso
adicionado con fructooligosacaacuteridos (FOS)rdquo en
la cual el porcentaje de las muestras de queso
estuvo entre 307 y 369 No obstante fue mayor
en comparacioacuten del estudio en quesos frescos de
Ramiacuterez y Veacutelez en el 2012 debido a que se
agregoacute cloruro de calcio a la leche utilizada para
la elaboracioacuten de queso panela
Graacutefico 3 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
cenizas de quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Soacutelidos totals
En cuanto al porcentaje de soacutelidos totales
(graacutefico 4) se encontraron diferencias
estadiacutesticamente significativas (ple005) siendo
el control y el queso con 1 de inulina quienes
mostraron mayor de soacutelidos totales Los
valores no concuerdan con el estudio de Lopez
(2010) con un queso fresco en el cual su
promedio de solidos totales fue de 4020
Tampoco coincide con el porcentaje que marca
la NMX-F-092-1970 lo que puede estar
relacionado a la adicioacuten de la inulina
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 Control
X
w
ab aab ba
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 Control
d
e C
eniz
a
aaa a
a
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Grafico 4 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
soacutelidos totales de los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas
(Tukey p=005)
Grasa
Con respecto al contenido de grasa los valores
se encontraron en los rangos de 3 y 4
(graacutefico 5) Estos resultados no coinciden con el
estudio por Garciacutea y Navarrete en el 2013 en un
queso fresco que se le antildeadioacute lactobacillus
acydophylus y harina de maiacutez e inulina el queso
con mayor contenido de simbioacutetico tuvo el
menor porcentaje de grasa El bajo contenido de
grasa en el queso incluso en el control
concuerda con el estudio de Lobato Lozano y
Vernon (2009) en el cual la leche que conteniacutea
135 gL de grasa obtuvo un queso panela con
95 de grasa Por lo que se deduce que al tener
una leche con bajo contenido de grasa se obtiene
un queso descremado de acuerdo al CODEX
STANDARD 221-2001 Concluyendo que la
inulina no influyoacute en el contenido de grasa de los
quesos panela descremados
Graacutefico 5 Media y desviacioacuten estaacutendar del porcentaje de
grasa en los quesos panela con inulina y control
Diferentes letras en minuacutescula entre las
barras indican diferencian significativas (Tukey
p=005)
Agradecimiento
A la Universidad Autoacutenoma de Aguascalientes y
la Universidad Autoacutenoma de Zacatecas por sus
facilidades prestadas para realizar esta
investigacioacuten
Conclusiones
De acuerdo a los resultados obtenidos se observoacute
que la inulina modificoacute el pH humedad cenizas
y soacutelidos totales del queso panela descremado
desde concentraciones al 1
Recomendaciones
Cuantificar inulina y fibra soluble en futuras
investigaciones para indicar la cantidad de
inulina que es retenida por el queso
Utilizar leche entera para la elaboracioacuten
del queso panela con inulina para analizar si
disminuye el porcentaje de grasa
Referencias
Badui S (Ed) (2012) Quiacutemica de los
alimentos Meacutexico Pearson Educacioacuten de
Meacutexico SA de CV
Baro L Loacutepez E amp Boza J (2010) Leche y
derivados laacutecteos En Gil A (Ed) Tratado de
nutricioacuten Tomo II Composicioacuten y calidad
nutritiva de los alimentos (pp79-105) Meacutexico
Meacutedica Panamericana
Bautista M A (2014) Elaboracioacuten de un queso
tipo petit-suisse de leche de cabra adicionado
con Lactobacillus casei con probioacutetico
Castro A C (2014) Efecto de la adicioacuten de un
dextrano sobre las caracteriacutesticas
Fisicoquiacutemicas sensoriales y funcionales de
queso de pasta hilada semigraso Diss
Universidad Nacional de Colombia
Gavilanes P I amp German C A (2011) Uso
de inulina y carragenina en la calidad de queso
crema bajo en grasa Recuperado 15 febrero
2018 de
httpinvestigacionespameduecindexphpRe
vistaarticleview146124
33
34
35
36
37
38
39
40
41
1 2 3 4 Control
S
oacuteli
dos
Tota
les
a
ababb
b
000
050
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 Control
G
rasa
a a
b
cbc
50
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Carlos Efecto de la adicioacuten de inulina en las propiedades fisicoquiacutemicas de queso tipo panela descremado Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
2019
Lara L (2011) Inulina Polisacaacuterido con
interesantes beneficios a la salud humana y con
aplicacioacuten en la industria farmaceacuteutica
Recuperado 13 enero 2018 de
httpwwwzukaracommxinulina202011pd
f
Lobato C Lozano I amp Vernon E J (2009)
Textura y microestructura de quesos tipo panela
bajos en grasa y en colesterol diferentes
metodologiacuteas Recuperado 17 julio 2018 de
httpswwwchapingomxrevistasrevistasartic
ulosdocinagbi1675pdf
Loacutepez I K (2010) Propiedades fiacutesico-
quiacutemicas texturales y sensoriales del queso
elaborado en el municipio de Vega de Alatorre
Ver y su relacioacuten con algunas caracteriacutesticas del
queso de La Joya Ver (2010)
Maacuterquez B M (2014) Cenizas y grasas teoriacutea
del muestreo refrigeracioacuten y congelacioacuten de
alimentos terminologiacutea definiciones y
explicaciones Recuperado 12 marzo 2018 de
httpwwwsaludgobmxunidadescdinom11
3ssa14html
Milke P (2011) La importancia de la leche y los
productos laacutecteos en la dieta En Caacutemara
Nacional de Industriales de la Leche
(CANILEC) (Ed) Libro blanco sobre la leche
y los productos laacutecteos (p 105) Meacutexico DF
Litho Offset Imprenta
Monroy S S Raacutemirez J C amp Raacutemirez A H
(2017) Desarrollo de un queso anaacutelogo con
proteiacutenas exclusivas de lactosuero Recuperado
13 febrero 2018 de
httpwwwfcbuanlmxIDCyTAfilesvolume2
3867pdf
Mullen S (2018) La ciencia del queso
Recuperado 18 mayo 2018 de
httpswwwacsorgcontentdamacsorgeducat
ionresourceshighschoolchemmattersissues2
017-2018December2017cheese-article-
spanishpdflogActivity=true
Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-
2012 Servicios baacutesicos de salud Promocioacuten y
educacioacuten para la salud en materia alimentaria
Criterios para brindar orientacioacuten
Norma Oficial Mexicana NOM-121-SSA1-
1994 Bienes y servicios Quesos frescos
madurados y procesados Especificaciones
sanitarias
Norma Oficial Mexicana NOM-155-SCFI-2012
Leche-denominaciones especificaciones
fisicoquiacutemicas informacioacuten comercial y
meacutetodos de prueba
NMX-F-094-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de cenizas en quesos
NMX-F-083-1986 Alimentos Determinacioacuten
de humedad en productos alimenticios
NMX-F-100-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de grasa butiacuterica en quesos
NMX-F-111-1984 Alimentos Laacutecteos
Determinacioacuten de soacutelidos totales en quesos
NMX-F-092-1970 Calidad Para Quesos
Procesados Normas mexicanas Direccioacuten
General de Normas
NMX-F-099-1970 Meacutetodo de prueba para la
determinacioacuten de pH en quesos procesados
Normas mexicanas Direccioacuten general de
normas
Organizacioacuten de las Naciones Unidas para la
Alimentacioacuten y la Agricultura (FAO) (2016) El
sector lechero mundial Datos Recuperado de
httpwwwdairydeclarationorgPortals153FA
O-Global-Facts-SPANISH-FPDFv=1
Ramiacuterez Loacutepez C amp Veacutelez Ruiz J F (2012)
Quesos frescos propiedades meacutetodos de
determinacioacuten y factores que afectan su calidad
Recuperado 10 marzo 2018 de
httpwebudlapmxtsiafiles201312TSIA-
62Ramirez-Lopez-et-al-2012pdf
Peralta L P (2014) Actividad antagoacutenica de
bacterias aacutecido laacutecticas aisladas de queso fresco
artesanal frente listeria monocytogenes y
escherichia coli
Ramiacuterez L amp Ponce M A (2014) Estudio del
efecto de la adicioacuten de cultivo laacutectico e inulina
en la elaboracioacuten y evaluacioacuten sensorial del
queso fresco bajo en grasa Recuperado 12 julio
2018 de
httprepositoriousfqeduechandle23000331
5
51
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2019
Secretariacutea de Agricultura Ganaderiacutea Desarrollo
Rural Pesca y Alimentacioacuten (SAGARPA)
(2015) Elaboracioacuten de quesos tipo Panela y
Oaxaca Recuperado 3 junio 2018 de
httpinfolacteacombibliotecaelaboracion-de-
quesos-tipo-panela-y-oaxaca
Servicio de Informacioacuten Agroalimentaria y
Pesquera (SIAP) (2016) Panorama de la Leche
en Meacutexico Recuperado de
httpinfosiapsiapgobmxoptboletlechBroch
ure20leche_Diciembre2016pdf
Urango L A (2012) Elaboracioacuten de un queso
fresco semigraso adicionado con
fructooligosacaacuteridos (FOS) Tesis ineacutedita
Magister en Ciencia y Tecnologiacutea de Alimentos
Universidad Nacional de Colombia Sede
Medelliacuten Medelliacuten Colombia
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Junio 2019 Vol6 No19 52-61
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum
y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la
alimentacioacuten de ovinos
Inclusion of flour made from the fruits of Enterolobium Cyclocarpum and Brosimum
Alicastrum as an isocaloric and isoproteic supplement in sheep feed
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y
PIMIENTA-BARRIOS Enrique Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Bioloacutegicas y agropecuarias` (CUCBA)Camino Ramoacuten
Padilla Saacutenchez 2100 Nextipac 44600 Zapopan Jalisco
ID 1er Autor Alicia De Luna-Vega
ID 1er Coautor Mariacutea Luisa Garciacutea-Sahaguacuten
ID 2do Coautor Salvador Gonzaacutelez-Luna
ID 3er Coautor Enrique Pimienta-Barrios
DOI 1035429JCPE20191965261 Recibido 09 Abril 2019 Aceptado 28 Junio 2019
Resumen
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo Corrientes
localidad de Chacala donde se encuentran distribuidas las
especies en estudio en forma natural Se realizaron anaacutelisis
bromatoloacutegico del fruto de B alicastrum y E cyclocarpum como
alternativa para mejorar la produccioacuten animal al incrementar el
consumo de proteiacutena energiacutea y minerales en la dieta del ganado
Se realizoacute anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda (PC)
extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de nitroacutegeno (ELN) usando
el meacutetodo de Wendee (AOAC 1990) fibra detergente neutra
(FDN) fibra detergente aacutecida (FDA) celulosa hemicelulosa y
lignina (Van Soest y Wine 1967) con el equipo ANKOM
Calcio y foacutesforo por colorimetriacutea potasio mediante la teacutecnica
del flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre y cobre por
el meacutetodo de TMECC 0406 413 La calidad nutritiva se
analizoacute en materia seca cenizas grasa y fibra cruda Se obtuvo
diferencia significativa entre especies en proteiacutena (2290 vs
1088) fibra (724 vs 1318) y ELN donde el valor maacutes alto fue
para B alicastrum (6702) comparado con E cyclocarpum
(6045) La inclusioacuten de harina de los frutos de E cyclocarpum
y de B alicastrum en las raciones alimenticias de los ovinos
mejoroacute el consumo El aumento de peso y la conversioacuten
alimenticia fueron mejores con la inclusioacuten del 10 El valor
econoacutemico de las raciones alimenticias con la inclusioacuten de las
harinas de los frutos de E cyclocarpum y de B alicastrum fue
menor que el de la dieta testigo en ovinos estabulados lo que
permitioacute mantener su desarrollo con una disminucioacuten
significativa de los costos de produccioacuten
Aacuterboles Forrajeros Rumiantes Suplementacioacuten
Abstract
Study was performed in Chacala Cabo Corrientes where the
species in study are widely distribuited in a natural form
Bromatologic analisis of fruit of B alicastrum and E
Cyclocarpum were performed as an alternative to improve
animal production increasing protein consumption energy and
minerals on the livestock diet Bromatologic analysis was made
for crude protein (CP) etereum extract (EE) and nitrogen free
extract (NFE) with Wendee method (AOAC 1990) neutral
detergent fiber (NDF) acid detergent fiber (ADF) cellulose
hemicellulose and lignin (Van Soest and Wine 1967) with
ANKOM equipment Calcium and phosphorus for colorimetry
potasium with flamometer technique (Van Soest 1979)
magnesium sulphur and copper with TMECC 0406 413
method Nutritional quality was analized on dry matter ashes fat
and crude fiber Significative difference was obtained between
species on protein (2290 vs 1088) fiber (724 vs 1318) and
NFE were the higgest value was for B alicastrum (6702)
compared with E cyclocarpum (6045) Inclussion of fruit
flour from E cyclocarpum and B alicastrum on ovine alimentary
rations improvement consumption Weight increase and
alimentary convertion were better with the 10 inclussion
Economic value of alimentary rations with inclussion of fruit
flour of E cyclocarpum and B alicastrum was lower than
witness diet on stabuled ovine permiting maintain development
with significative decrease of production costs
Forage Trees Ruminants Supplementation
Citacioacuten DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique
Inclusioacuten de harina elaborada a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como suplemento isocaloacuterico e
isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019 6-19 52-61
Correspondencia al Autor (Correo electroacutenico dva20851cucbaudgmx)
daggerInvestigador contribuyendo como primer Autor
copy ECORFAN-Bolivia wwwecorfanorgbolivia
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LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Introduccioacuten
Entre las diferentes alternativas disponibles para
reducir el deterioro ambiental producido por el
auge expansionista de la ganaderiacutea tradicional
extensiva en el troacutepico mexicano se tiene la
implementacioacuten de praacutecticas de tipo
agroforestal que impulsa la integracioacuten de
aacuterboles y arbustos con la produccioacuten animal y
que podriacutea dar la pauta para el desarrollo de
sistemas de produccioacuten sustentable que no atente
contra el fraacutegil equilibrio ecoloacutegico del troacutepico
mexicano que incluso pudiera mejorar el
comportamiento animal como ganancia de peso
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
sin tener que depender de recursos externos
(Laker 1994)
Bajo la presioacuten de producir alimentos en
sistemas que mantengan estables su produccioacuten
y rentabilidad a largo plazo sin generar
inequidad social y preservando todos los
recursos naturales bajo el paradigma de la
sostenibilidad han cobrado especial importancia
el uso de aacuterboles forrajeros como fuente viable
para la alimentacioacuten animal y maacutes recientemente
el manejo de sistemas silvopastoriles que
integran el uso de pasturas aacuterboles y animales
con diferentes objetivos y estrategias de
produccioacuten (Giraldo 1996a)
En Meacutexico existe una gran variedad de
especies arboacutereas y arbustivas que tienen
potencial par a ser incorporadas en los sistemas
de produccioacuten en el troacutepico (Soto et al 1997)
los cuales podriacutean introducir elementos de
sostenibilidad en los sistemas actuales (Enkerlin
et al1997) al hacerlo menos dependiente de
insumos externos concentrados energeacuteticos y
proteicos que tienen que ser adquiridos a costos
elevados por los ganaderos (Laker 1994)
La explotacioacuten pecuaria intensiva
requiere de altas inversiones en las que el
alimento generalmente representa entre el 60 y
80 de los costos totales de produccioacuten (Bondi
1988) Los principios nutritivos son compuestos
quiacutemicos contenidos en los alimentos que
resultan necesarios para el mantenimiento la
reproduccioacuten produccioacuten y salud de los
animales Los maacutes importantes son agua
carbohidratos grasas proteiacutenas minerales y
vitaminas (Bondi 1988) Las proteiacutenas son
necesarias en la alimentacioacuten animal por las
numerosas funciones que desarrollan en el
organismo animal
Objetivo general
Por lo cual dentro de los objetivos del presente
trabajo es evaluar aspectos nutritivos del fruto de
estas especies arboacutereas para incorporarlas a los
sistemas de explotacioacuten pecuaria como una
alternativa para mejorar el rendimiento animal
al incrementarse el consumo de proteiacutena energiacutea
y minerales en la dieta del ganado a un costo
reducido
Objetivos particulares
1 Determinar la calidad nutritiva de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y
B alicastrum (MO) proteiacutena cruda (PC)
fibra detergente neutra (FDN) fibra
detergente aacutecida (FDA) de los frutos de
E cyclocarpum y B alicastrum
2 Evaluar el comportamiento de ovinos al
incluir la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum en su dieta
alimenticia
3 Estimar el valor econoacutemico de las
raciones en estudio
Materiales y meacutetodos
Localizacioacuten
El estudio se realizoacute en el municipio de Cabo
Corrientes en la localidad de Chacala donde se
encuentran ampliamente distribuidas las
especies en estudio dentro de los tipos de
vegetacioacuten de selva mediana subcaducifolia La
Comunidad se ubica a 31 km al Noroeste de la
poblacioacuten de El Tuito cabecera municipal de
Cabo Corrientes Jal en las coordenadas
20deg10rsquo55rsquorsquo a los 20deg31rsquo00rsquorsquo de latitud norte y de
los 105deg10rsquo00rsquorsquo a los 105deg41rsquo25rsquorsquo de longitud
oeste El municipio limita al norte con el de
Puerto Vallarta y el Oceacuteano Paciacutefico al sur con
el de Tomatlaacuten al oriente con el de Talpa de
Allende y al poniente con el Oceacuteano Paciacutefico
Aspectos nutricionales de las especies en
estudio
La determinacioacuten de la composicioacuten quiacutemica de
los frutos se realizoacute en el laboratorio de nutricioacuten
animal del Departamento de Produccioacuten
Animal de la Divisioacuten de Ciencias Veterinarias
para medir las fracciones quiacutemicas de los frutos
por anaacutelisis bromatoloacutegico de proteiacutena cruda
(PC) extracto eteacutereo (EE) y extracto libre de
nitroacutegeno (ELN)) usando el meacutetodo de Wendee
(AOAC 1990)
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Se determinaron las fracciones de fibra
detergente neutra (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA) celulosa hemicelulosa y lignina (teacutecnica
de Van Soest y Wine 1967) con el equipo
ANKOM Minerales El calcio y foacutesforo fueron
analizados por meacutetodos colorimeacutetricos el
potasio se analizoacute mediante la teacutecnica del
flamoacutemetro (Van Soest 1979) magnesio azufre
y cobre por el metodo de TMECC 0406 413
Prueba de comportamiento Se llevoacute a cabo una
prueba de comportamiento con ovinos pelibuey
en la cual se evaluoacute el consumo de alimento
aumento de peso y conversioacuten alimenticia
ademaacutes de un anaacutelisis econoacutemico con
porcentajes de 10 y 20 de inclusioacuten de harina
de los frutos en estudio maacutes las dietas testigo
(0 de harina de frutos)
Tratamientos estudiados
El trabajo experimental consistioacute en evaluar tres
tratamientos con los porcentajes de inclusioacuten de
0 10 y 20 de harina de E cyclocarpum y de
B alicastrum en dietas isocaloacutericas e
isoproteacuteicas T1 T4 = 0 T2 T5 = 10 T3 T6 =
20 para cada una de las harinas de los frutos
arboacutereos Los ingredientes y anaacutelisis
bromatoloacutegicos de ingredientes y mezclas se
muestran en los Tablas del 1 al 3
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez 2700 5450 2700 5400 2700
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320
Trigo 2200 - 480 - 480
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500
Melaza 1210 1000 1000 1000 1000
Harina de pescado 200 320 100 570 520
E cyclocarpum - 1000 2000 - -
B alicastrum - - - 1000 2000
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100
Carbonato de calcio 100 100 100 100 100
Vitaminas 025 025 025 025 025
Minerales 005 005 005 005 005
Sal 100 100 100 100 100
Urea 160 200 150 200 150
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Tabla 1 Porcentajes de E cyclocarpum y B alicastrum e
ingredientes utilizados en cada tratamiento por dieta
Alfalfa Trigo Sorgo H pescado Ecyclocarpum Balicastrum
Humedad 104 103 95 75 387 203
Cenizas 120 34 23 151 425 525
Proteiacutena 211 11 107 641 229 1088
Grasa 15 14 32 104 129 107
Fibra 165 30 28 00 724 1318
ELN 376 709 714 29 6045 6702
Materia seca 896 897 905 925 9613 9797
M Orgaacutenica 880 9660 977 849 9575 9448
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 2 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los ingredientes
incluidos en los tratamientos de la harina de frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum reportado en
Testigos E cyclocarpum B alicastrum
Concepto 0 10 20 10 20
Humedad 1050 1000 1030 1051 1120
Cenizas 1060 1010 1015 1031 1030
Proteiacutena 1590 1540 1543 1546 1543
Grasa 140 140 145 120 100
Fibra 1060 1010 1518 1029 1030
ELN 5100 5300 4749 5223 5177
Materia seca 8950 9000 8970 8949 8880
Materia orgaacutenica 8940 8990 8985 8969 8970
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Tabla 3 Anaacutelisis bromatoloacutegico de los tratamientos
estudiados
Materiales utilizados
En la presente investigacioacuten se utilizoacute una nave
para ovinos con una dimensioacuten de 10 m de ancho
por 40 m de largo con techo de laacutemina aislante
piso de cemento con las ventanas hacia el norte
y hacia el sur el enjarre es de cemento pintado
de blanco
En esta nave se lotificaron 24 corrales de
dos metros de ancho x tres de largo cada uno
separado con tubos de fierro con un diaacutemetro de
tres pulgadas Para el suministro de agua y
alimento se utilizaron comederos y bebederos de
plaacutestico Se dispuso de dos baacutesculas de
precisioacuten una con capacidad de 2600 kg para
pesar los minerales y la otra de 120 kg para pesar
los ovinos y los ingredientes de los tratamientos
asiacute como un molino de martillos con una criba
de dos mm y una revolvedora horizontal para
moler y mezclar los ingredientes de cada racioacuten
Se utilizaron un total de 72 ovinos de la raza
Pelibuey con un peso promedio de 25 kg
vacunada y desparasitados interna y
externamente
Procedimiento experimental
Los frutos de E cyclocarpum y B alicastrum
fueron secados al sol durante ocho diacuteas
consecutivos y despueacutes molidos en un molino de
martillo la mezcla de los ingredientes se hizo en
una revolvedora horizontal Un total de seis
tratamientos con cuatro repeticiones (tres
animales por repeticioacuten y 24 por tratamiento)
fueron estudiados bajo un disentildeo experimental
de bloques al azar boqueado por el peso de los
animales en ligeros (l) n= 12 con un peso
promedio de 24 kg medianos (m) n= 12 peso
promedio 25 kg y pesados (p) n= 12 peso
promedio 26 kg El peso promedio de los
animales por tratamiento fue de 25kg
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Cada animal se aretoacute con un nuacutemero
progresivo despueacutes fueron distribuidos en los
diferentes tratamientos Se desparasitoacute con
ivermectina (Ivomec) y se vacunoacute contra las
enfermedades maacutes comunes en la zona
(septicemia hemorraacutegica carboacuten sintomaacutetico y
edema maligno) aplicando Bacterina Triple y
contra Aacutentrax Despueacutes de distribuidos los
animales se les dio agua para evitar la
deshidratacioacuten Tuvieron un periodo de 8 diacuteas de
adaptacioacuten para las nuevas dietas en estudio
El experimento tuvo una duracioacuten de 72
diacuteas durante el cual se registraron las siguientes
mediciones
a Ganancia peso Los animales se pesaron
al inicio del experimento y despueacutes a
intervalos regulares cada 14 diacuteas con un
ayuno previo de 24 horas de alimento y
agua Las ganancias de peso catorcenal
se obtuvieron por diferencia entre dos
pesadas consecutivas
b Consumo de alimento El agua fue
ofrecida ad libitum El alimento se
pesaba y se ofreciacutea el 50 a las 9 de la
mantildeana y 50 a las 6 de la tarde al diacutea
siguiente a las 8 de la mantildeana se
recolectaban el alimento rechazado se
pesaba y por diferencia se sacoacute el
consumo diario
Los paraacutemetros a medir fueron
ndash Peso diario de alimento proporcionado a
los ovinos
ndash Peso del alimento rechazado diariamente
ndash Peso corporal de los ovinos
catorcenalmente despueacutes de una dieta de
24 horas y anaacutelisis econoacutemico de las
raciones
ndash Los paraacutemetros indirectos fueron
ndash Kg de alimento consumido por diacutea
ndash Ganancia media diaria de peso
ndash Conversioacuten alimenticia
Disentildeo experimental
El experimento se desarrolloacute bajo un disentildeo de
bloques al azar bloqueado por el peso de los
animales en ligero (l) mediano (m) y pesado (p)
El modelo estadiacutestico utilizado fue Yij + M +
Ti + Bj + TiBj
Doacutende
Yij = Variable de respuesta
M = Media ponderada
Ti = Efecto de tratamiento i-esimo
Bj = Efecto del bloque j-iesimo
Ti Bj = Interaccioacuten entre tratamiento i-esimo y
bloque j-iesim
Variables bajo estudio
Ganancia de peso
Consumo de alimento
Conversioacuten alimenticia
Los resultados fueron analizados
mediante ANOVA Utilizando los
procedimientos del paquete estadiacutestico
STATISCA 60 se hizo la comparacioacuten de
medias con la prueba de Tukey (Plt005)
Resultados y discusioacuten
Aspectos nutricionales de las especies
arboacutereas en estudio
La calidad nutritiva en cuanto a MS PC MO
ELN humedad cenizas grasa y fibra cruda La
uacutenica diferencia significativa encontrada entre
las especies en estudio correspondioacute a la proteiacutena
(2290 vs 1088) fibra (724 vs 1318) y
elementos libres de nitroacutegeno (ELN) (6045 vs
6702) (Tabla 4)
ELN estaacute representado principalmente
por los azuacutecares solubles de muy faacutecil digestioacuten
EL valor maacutes alto fue B alicastrum (6702)
comparado con el E cyclocarpum (6045)
El ELN en estos frutos es de suma
importancia para el balance de energiacutea y proteiacutena
en el rumen ya que representa una fuente de
energiacutea faacutecilmente fermentable la cual es
aprovechada raacutepidamente por la flora
microbiana para todos los procesos de siacutentesis
Corroborando lo publicado por Bondi 1988 con
el contenido de ELN de estos frutos estamos
proporcionando a los rumiantes un fuente de
energiacutea para la flora microbiana que esta a su
vez proporcionaraacute al animal mayor capacidad
de digestioacuten y aprovechamiento de los
nutrientes
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Determinacioacuten E
cyclocarpum
B
alicastrum
Humedad 387 203
Cenizas 425 552
Proteiacutena 2290 1088
Grasa 129 107
Fibra 724 1318
ELN 6045 6702
Materia seca 9613 9797
FDN 3458 1937
FDA 3128 1725
Lignina 2566 1225
Celulosa 526 425
Hemicelulosa 330 287
Nitroacutegeno 366 174
Foacutesforo 030 020
Potasio 086 100
Calcio 027 020
Magnesio 078 076
Azufre 022 024
Cobre ppm 556 552
Elementos libres de nitroacutegeno (ELN)
Fibra detergente neutro (FDN) fibra detergente aacutecida
(FDA)
Tabla 4 Anaacutelisis quiacutemico proximal de la harina de los
frutos de E cyclocarpum y B alicastrum reportados en
porcentaje
El contenido de proteiacutena cruda (PC)
obtenido en B alicastrum (1088) resulto maacutes
bajo de lo esperado comparado con otras
investigaciones entre ellos Sosa et al 2004
(1381) Palma 2006 (1304) sentildealaron que
la proteiacutena variacutea del 12 al 20 sin embargo
Carranza et al 2003 que reportaron 865 y
968 valores maacutes bajos encontrados en este
trabajo Para el E cyclocarpum (Carranza et al
2003 Cecconello et a 2003) reportaron 1828
y 1410 teniendo una variacioacuten con los valores
reportados por parte de Aacutelvarez et al 2003
reportoacute en PC 172 Palma en el 2006 encontroacute
el 1549 valores maacutes bajos a los encontrados
en este trabajo
Esta variacioacuten se puede deber que estos
autores sus investigaciones fueron realizados en
diferente estados y diferentes eacutepocas Por su
parte Barrientos (2006) reportoacute para la harina
del fruto E cyclocarpum valores de 2792 de
proteiacutena en Tomatlaacuten de 1944 en la Cruz de
Huanacaxtle 3179 en Autlaacuten 2285 en la
Huerta todos en el estado de Jalisco En general
en estas discrepancias pueden influir las
condiciones edafoloacutegicas del sitio y diferentes
periacuteodos de estudio
Fracciones de fibra de la harina de los frutos
de E cyclocarpum y B alicastrum
Con relacioacuten a las fracciones de fibra para las
diferentes harinas de los frutos en estudio se
muestran en el Tabla 4 Los contenidos de fibra
total expresados como FDA y FDN para E
cyclocarpum variaron entre 3128 y 3458 y
para B alicastrum 1725 1937
concernientemente lo cual puede indicar que la
disponibilidad de nutrientes en los frutos
completos es variable dependiendo del nivel de
fibra presente
El promedio de FDN y FDA para E
cyclocarpum son superiores a los reportados por
Cecconello et al 2003 (2753 199) y Sosa et
al 2004 (4120 y 2483) Estos valores son
muy parecidos a los reportados por Febles et
al (1999) donde los estimaciones son FDN
415 FDA 298 lignina (lig) 58 celulosa (cel)
225 y hemicelulosa (hemi) 117 Es posible
que la diferencia encontrada con estos autores se
deba a que estos frutos fueron evaluados en
diferente paiacutes por lo tanto diferentes
condiciones climaacuteticas y edafoloacutegicas
Dentro de los trabajos realizados con
frutos de B alicastrum se encuentran los de
Lizarraga et al 2001 Sosa et al 2004 los
cuales reportaron valores de 375 285 6750
4710 615 40 y 4348 en FDN y FDA por
su parte Delgado et al (2000) reportaron los
siguientes valores (FDN 558 FDA 358 lig 83
cel 25 y hemi 20) valores muy superiores a los
encontrados en este trabajo
Contenido de minerales de la harina de los
frutos de las arboacutereas en estudio
El contenido de minerales de la harina de E
cyclocarpum y B alicastrum se observan en el
Tabla iquest4 donde el potasio se encuentra en mayor
porcentaje en el fruto de B alicastrum con 100
con respecto a la harina de E cyclocarpum
(086) sin embargo nitroacutegeno (N) (366) se
encuentra en mayor cantidad en la harina de E
cyclocarpum Delgado et al (2000) sentildealaron
que el E cyclocarpum contiene el uno porciento
de foacutesforo y calcio Sin embargo Carranza et al
(2003) y Sosa et al (2004) encontraron los
valores de 09 451 117 19 ppm para estos
mismos minerales
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En un trabajo publicado por Cecconello
et al (2003) reportaron valores de 226 029
036 077 023 y 555 ppm para nitrogeno
foacutesforo calcio magnesio (Mg) azufre (S) y
cobre (Cu) Son valores muy similares a los
reportados en este trabajo con la diferencia de
que ellos evaluaron en Venezuela Por su parte
Romaacuten et al (2004) publicaron los siguientes
resultados 245 de N 117 19 029 ppm de P
K y Calcio Barrientos (2006) reportoacute para la
harina del fruto completo de E cyclocarpum
valores de 221 159 081 032 019 027
0052 y 0034 de N Ca K Mg sodio (Na) P
Cu y fierro en la localidad de Tomatlaacuten Jalisco
Destacandose el N (366) de los reportados
por los otros autores Para B alicastrum
Carranza et al (2003) reportaron 014 y 267
de foacutesforo y calcio Romaacuten et al (2004)
encontraron 154 de N 4 20 065 ppm de P
K y Ca respectivamente Los valores reportados
por estos autores son similares a los obtenidos en
este trabajo las diferencias pueden ser por la
calidad del sitio y antildeo de observacioacuten
Prueba de comportamiento
El consumo de alimento diario para el
tratamiento de las dietas testigo la inclusioacuten del
10 y el 20 de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum no se encontroacute
diferencia significativa (Pgt005) entre los
tratamientos al realizar el anaacutelisis de varianza
La inclusioacuten de los diferentes niveles de harina
de E cyclocarpum y B alicastrum no modificoacute
explicativamente el consumo de alimento con
respecto a la racioacuten testigo Estos datos se
pueden observar maacutes objetivamente en el Tabla
5
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 289a 292b
T2 y T5 291a 294ordf
T3 y T6 297a 301ordf
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
No hay diferencia significativa entre tratamientos
(Plt005)
Tabla 5 Consumo de alimento diario para los ovinos en
los seis tratamientos
Auacuten el no existir diferencias estadiacutesticas
en el consumo de las diferentes raciones en
estudio los resultados mostraron una tendencia
positiva entre el consumo y el nivel de inclusioacuten
de harina de E cyclocarpum y B alicastrum en
la dieta
Esta tendencia difiere con los resultados
obtenidos por Gonzaacutelez et al (1989) quienes
encontraron un menor consumo de materia seca
al comparar un nivel de inclusioacuten de 311 en
contra de 0 y 155 de E cyclocarpum
Gonzaacutelez et al (1989) y Amaro et al (1993)
sentildealan que el maacuteximo consumo voluntario de
materia seca se encontroacute en los niveles de
inclusioacuten del 31 y el 48 en tanto que Bonilla
(1999) indicoacute que el consumo voluntario
aumento conforme se incrementoacute la inclusioacuten de
la harina de E cyclocarpum en la dieta de 40 a
61 Los resultados anteriores mostraron una
gran variacioacuten entre la relacioacuten que guardan el
nivel de inclusioacuten de la harina de los frutos de E
cyclocarpum y B alicastrum y el consumo de
alimento de las diferentes raciones este
fenoacutemeno pudiera estar explicado por los
diferentes tiempos de secado del fruto y de
almacenado de la harina referidos por los
distintos autores
En este estudio el fruto fue secado al sol
durante 10 diacuteas por espacio de ocho horas el
fruto fue molido y ofertado a los animales con un
periodo de acopio de seis meses mientras que
Peacuterez y Zapata (1993) utilizaron ocho diacuteas de
exposicioacuten y un periacuteodo corto de almacenaje en
tanto Alvarez et al (2003) utilizaron la harina
de E cyclocarpum despueacutes de un antildeo de
almacenaje Este periodo de almacenaje pudo
influir en algunas de las caracteriacutesticas
organoleacutepticas del alimento modificando su
consumo tanto en el E cyclocarpum como el B
alicastrum
Aumento de peso
En cuanto al aumento de peso diario para los
diferentes tratamientos se observoacute diferencias
significativas (Plt005)
Tratamientos E cyclocarpum
(g)
B alicastrum
(g)
T1 y T4 242a 230a
T2 y T5 220a 238a
T3 y T6 167b 198b
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de inclusioacuten
Letras diferentes en lineas indican diferencia significativa
(Plt005)
Tabla 6 Aumento de peso diario de los ovinos en los
diferentes tratamientos
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Artiacuteculo Revista de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica
Junio 2019 Vol6 No19 52-61
ISSN 2410-3934 ECORFANreg Todos los derechos reservados
DE LUNA-VEGA Alicia GARCIacuteA-SAHAGUacuteN Mariacutea Luisa GONZAacuteLEZ-
LUNA Salvador y PIMIENTA-BARRIOS Enrique Inclusioacuten de harina elaborada
a partir de los frutos de Enterolobium Cyclocarpum y Brosimum Alicastrum como
suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Los resultados de Gonzaacutelez et al (1989)
mencionaron ganancias de peso diario de 96 a
102 g con niveles de inclusioacuten de 15 y 30 de
harina de E cyclocarpum en raciones basadas
en 73 y 63 de rastrojo de maiacutez
respectivamente Peacuterez et al (1991)
encontraron 101 y 141 g de aumento de peso con
inclusiones de 10 y 20 de la harina cuando
proporcionaron 40 de rastrojo de maiacutez y 20
de sorgo con animales criollos y de un peso
inicial de 22 kg Bonilla (1999) reportoacute que
cuando se utilizaron niveles de 12 y 24 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum en una
dieta con un contenido de 40 de rastrojo de
maiacutez y 14 de grano de sorgo obtuvo un
aumento de peso de 127 gdiacutea
Aacutelvarez et al (2003) en un trabajo
realizado con harina de E cyclocarpum y
gallinaza con inclusiones del 15 y el 30 obtuvo
una ganancia de peso diaria de 86 y 74 g Por
otro lado Peralta et al (2004) reporta 168 160
y 125 g de aumento de peso con niveles de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum de 10 20
y 30 Como podemos observar en este trabajo
los aumentos de peso fueron superiores a los
reportados por otros autores mientras que las
tablas de nutricioacuten (NRC 1996) recomienda el
16 de proteiacutena para animales confinados de
razas especializadas con un promedio de 20 a 25
kg de peso y para ganancia de peso de 250 y 300
g por diacutea valores muy similares a los obtenidos
en este trabajo
Conversioacuten alimenticia En la conversioacuten
alimenticia se observan diferencias
significativas (Plt005) para el tratamiento de la
inclusioacuten del 20 de harina de E cyclocarpum
y de B alicastrum en relacioacuten con los demaacutes
tratamientos (Tabla 7)
Tratamientos E
cyclocarpum
(kg)
B
alicastrum
(kg)
T1 y T4 613b 1 651b 1
T2 y T5 678b 1 636b 1
T3 y T6 705a 1 781a 1
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 7 Conversioacuten alimenticia para los ovinos en los
diferentes tratamientos
Letras diferentes en columnas hay
diferencia significativa (Plt005)
La conversioacuten alimenticia de los
animales en todos los tratamientos con inclusioacuten
de harina de fruto de E cyclocarpum fue mejor
a la encontrada por Bonilla (1999) quien al
utilizar una inclusioacuten de 48 en la racioacuten obtuvo
una conversioacuten alimenticia de 81 (es decir que
necesita ocho unidades de alimento para
producir una de carne)
Por otro lado Aacutelvarez et al (2003)
utilizando 30 de harina de E cyclocarpum y
hasta un 20 de rastrojo de maiacutez en la dieta
obtuvo una conversioacuten de 7471
Peralta et al (2004) en un trabajo
realizado con ovinos estabulados y utilizando la
inclusioacuten de 10 20 y 30 de E cyclocarpum
encontroacute que la conversioacuten alimenticia fue
estadiacutesticamente similar para todos los
tratamientos (471 391 y 471) superior al
encontrado en esta investigacioacuten
Finalmente Peacuterez et al 1991
mencionaron que con la inclusioacuten de 20 de
harina de frutos de E cyclocarpum se consiguioacute
la mayor conversioacuten alimenticia (698) y el
menor costo de produccioacuten por concepto de
alimentacioacuten ($220) resultando similar al
encontrado en este trabajo
El costo estimado de alimento por kilogramo
de carne producida
Para los tratamientos estudiados en ovinos en
estabulacioacuten lo podemos observar en el (Tabla
8) el costo maacutes bajo correspondioacute a la inclusioacuten
del 10 de E cyclocarpum y el maacutes alto para
la dieta testigo Los costos de la alimentacioacuten
decrecieron en un 14 a un 26 por kg de carne
producida comparado con la racioacuten testigo
(Tabla 8)
Se calculoacute el costo por kilogramo de la
harina de los frutos de E cyclocarpum y de B
alicastrum considerando el salario miacutenimo de la
localidad aplicado a mano de obra para
recoleccioacuten molienda e integracioacuten a los
tratamientos estudiados
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
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Testigo Ecyclocarpum B alicastrum Costokg
de
ingrediente
Ingredientes 10 20 10 20
Rastrojo de maiacutez
2700 5450 2700 5450 2700 165
Alfalfa 1200 - 1 740 - 1320 255
Trigo 2200 - 480 - 480 285
Sorgo 2000 1700 1500 1500 1500 235
Melaza 1450 1000 1000 1000 1000 200
Harina de
pescado
200 320 100 550 520 800
Harina de frutos - 1000 2000 10 20 200
Roca fosfoacuterica 100 100 100 100 100 140
Carbonato de calcio
100 100 100 100 100 380
Vitaminas 025 025 025 025 025 900
Minerales 005 005 005 005 005 095
Sal 100 100 100 100 100 145
Urea 160 200 150 200 150 430
Totales 10000 10000 10000 10000 10000
Costokg de
Alimento
245 213 221 242 244
Tabla 8 Porcentaje de los Ingredientes de las raciones en
estudio
Tratamientos Conversioacuten
alimenticia
Costo por
kg de
racioacuten
Costo alimento
kg de carne
producido
E cyclocarpum
T1 636a 1 280 1780
T2 678a 1 229 1552
T3 705b 1 181 1276
B alicastrum
T4 651a 1 280 1823
T5 613a 1 235 1441
T6 781b 1 204 1593
A b c literal diferente por columna indica diferencia
estadiacutestica (Plt005)
T1 T4= dieta testigo T2 T5= 10 de inclusioacuten T3 T6= 20 de
inclusioacuten
Tabla 9 Conversioacuten alimenticia y costo estimado en los
diferentes tratamientos en ovinos en estabulacioacuten
El costo del kilogramo de carne
producida el maacutes bajo correspondioacute al 10 de
inclusioacuten de harina de E cyclocarpum aunque
este tratamiento no fue el mejor en cuanto a
consumo de alimento y conversioacuten alimenticia
esto se puede deber a que la fuente proteica de la
racioacuten es la de mayor costo y con esta inclusioacuten
del 10 se bajan los costos de produccioacuten
Peralta et al (2003) mencionaron que el costo
de alimento por carne producida en ovinos en
estabulacioacuten para la dieta testigo fue de $1076
en las inclusiones del 10 20 y 30 de harina de
frutos de E cyclocarpum fue de 935 721 y
837 respectivamente sus costos fueron menores
a los encontrados en este trabajo este fenoacutemenos
se puede deber a que no le asignaron un costo a
la harina de los frutos o que la fecha de la
investigacioacuten fue tres antildeos anteriores a este
trabajo porque los costos de los insumos
aumentan considerablemente antildeo con antildeo
Conclusiones
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en las raciones
alimenticias de los ovinos mejoroacute el consumo
El consumo de alimento fue mejor con la
inclusioacuten del 10 de B alicastrum La
conversioacuten alimenticia y el aumento de peso fue
mejor para la dieta testigo T1
El valor econoacutemico de la racioacuten
alimenticia con la inclusioacuten de las harina de los
frutos de E cyclocarpum el mejor fue con el
10 como sustituto de una fuente proteica en
ovinos estabulados lo que permitioacute mantener su
desarrollo con una disminucioacuten significativa de
los costos de produccioacuten Hay que considerar
que el costo se calculoacute con el de la mano de obra
local y no puede aplicarse a nivel nacional o
internacional
La inclusioacuten de harina de los frutos de E
cyclocarpum y de B alicastrum en la
alimentacioacuten de rumiantes es una alternativa
teacutecnicamente viable dependiendo del nivel de
inclusioacuten la distancia y los costos de transporte
a las plantas de produccioacuten
la respuesta productiva encontrada en los
ovinos suplementados con frutos de leguminosas
arboacutereas estaacute asociada principalmente con
aumento en el consumo voluntario de materia
seca y energiacutea digestible mayor flujo de
proteiacutena microbial al duodeno y un mejor
balance entre nutrientes gluco y cetogeacutenicos
Referencias
Aacutelvarez M Melgarejo M y Castantildeeda N
2003 Ganancia de peso conversioacuten y eficiencia
alimentaria en ovinos alimentados con fruto
(semilla y vaina) de E cyclocarpum
(Enterolobium cyclocarpum) y pollinaza Vet
Meacutex 34(1) 2003 p 34
Amaro G R Bonilla C J A y Llamas L G
1993 Consumo voluntario y digestibilidad in
vivo de dietas con inclusioacuten de vaina de
guanacastle en ovinos Memorias de la Reunioacuten
Nacional de Investigacioacuten Pecuaria
Guadalajara Jalisco Meacutexico pp130
AOAC 1990 Official Methods of Analysis
Association of Official Anallytical Chemists 5ed
(P A Cunnif ed) AOAC International
Arlington p 2000
60
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Barrientos R L 2006 Variacioacuten en la
composicioacuten proteacuteica de la semilla madura de
parota (Enterolobium cyclocarpum Jacq Griseb)
en el centro ndash occidente de Meacutexico Tesis de
Doctor en Ciencias Agraverea de Eacutecologiacutea CUCBA
Univ de Guad pp 42- 47
Bondi A 1988 Nutricioacuten Animal Editorial
Acribia SA Zaragoza Espantildea pp544
Bonilla CJ 1999 Uso de vainas de parota en
dietas para finalizacioacuten de ovinos En 500
Tecnoacutelogias Llave en Mano Primera Edicioacuten
SAGAR-INIFAP Meacutexico DF p 20
Carranza M M Sanchez V L Pineda L R
Cuevas G R 2003 Calidad y potencial forrajero
de especies del bosque tropical caducifolio de la
sierra de Manantlan Meacutexico Agrociencia
marzo-abril No 02 Colegio de Posgraduados
Texcoco Mexico pp 206-207
Cecconello C Benezra M Obispo N 2003
Composicioacuten quimica y degradabilidad ruminal
de los frutos de algunas especies forrajeras
lentildeosas de un bosque seco tropical Zootecnia
Tropical 21(2) pp 149 - 165
Delgado Denia C O La O Bertha Chongo
Juana Galindo y Yusleidys Santos 2000
Determinacioacuten del valor nutritivo del follaje de
dos aacuterboles forrajeros tropicales Brosimun
alicastrum y Bauhinia galpinii IV Taller
Internacional Silvopastoril Los aacuterboles y
arbustos en la ganaderia tropical 29 de
noviembre-1ro De diciembre del 2000 Tomo 1
Estacioacuten experimental de pastos y forrajes
ldquoIndio Hatueyrdquo Cuba pp 102 - 104
Enkerlin EC Cano G Garza RA Y Vogel
E 1997 Ciencia Ambiental y Desarrollo
Sostenible International Thomson Editores
Meacutexico DF p 666
Febles G Ruiz TE Chongo J Alonso O I
Scull H Gutierrez D y Hernaacutendez L 1999
Evaluacioacuten de diferentes especies de aacuterboles y
arbustos para el desarrollo de sistemas
silvopastoriles en el troacutepico Memorias del
primer congreso latinoamericano de
agroforesteria para la produccioacuten animal
sostenible Cali Colombia pp 1 - 9
Giraldo L A 1996a Efecto de tres Densidades
de Aacuterboles en el Potencial Forrajero de un
Sistema Silvopastoril Natural IN Memorias
Seminario Internacional Sistemas
Silvopastoriles Casos Exitosos y su Potencial en
Colombia Santafeacute de Bogotaacute La Dorada Santa
Marta Noviembre 27-29diciembre 1996
Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural pp
57-72
Gonzaacutelez SA Ariceaga N Altamirano A y
Huerta M 1989 Evaluacioacuten del valor nutritivo
de la parota (Enterolobium cyclocarpum) en los
alimentos de ovinos Memorias del Segundo
Congreso Nacional de Produccioacuten Ovina San
Luis Potosiacute Mexico pp 113 ndash 115
Laker MW 1994 Where is the beef
Incorporating cattle into sustainable agroforestry
systems in the Amazon Basin Agroforestry
Systems 25 pp 227-241
Lizarraga S H Solorio S FJ Sandoval C
CA 2001 Evaluacioacuten agronoacutemica de especies
arboacutereas para la produccioacuten de forraje en la
Peninsula de Yucataacuten Livestock Research for
Rural Development 13(6)2001 pp 1 ndash 9
National Reserarch Council (1996) Nutrient
requirements of dairy cattle Sixth edition p 34
Palma JM 2006 Los sitemas silvopastoriles en
el troacutepico seco mexicano Arch Latinoam Prod
Anim 2006 14 (3) pp 95 - 104
Peralta N Palma JM Macedo R 2004
Efectos de diferentes niveles de inclusioacuten de
parota (Enterolobium cyclocarpum) en el
desarrollo de ovinos en estabulacioacuten FMVZ
Universidad de Colima Tecomaacuten Colima p 3
Peacuterez E Perezgrovas R y Sosa R 1991
Utilizacioacuten de frutos de guanacaste (E
cyclocarpum Jacq Griseb) como fuente de
proteina en la alimentacioacuten de borregos
Memorias del Cuarto Congreso Nacional de
Produccioacuten Ovina Chiapas Mexico pp 10 - 11
Peacuterez RJ y Zapata BG 1993 Utilizacioacuten de
ramoacuten Brosimun alicastrum en alimentacioacuten de
ovinos en crecimiento In Reunion Nacional de
Investigacioacuten Pecuaria (Puerto Vallarta Mex)
Memorias SNT p 157
61
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suplemento isocaloacuterico e isoproteacuteico en la alimentacioacuten de ovinos Revista de
Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica 2019
Romaacuten LM Mora S A Gallegos R A 2004
Especies arboreas de la costa de Jalisco Mexico
utilizadas como forraje en sistemas
silvopastoriles Scientia - CUCBA 6(1-2) 3 -
112004 p 10
Sosa R EE Perez R D Ortega R L Zapata
B G 2004 Evaluacioacuten del potencial forrajero
de aacuterboles y arbustos tropicales para la
alimentacioacuten de ovinos Tec Pecu Mex
200442 (2) pp 129 - 144
Sotelo A Contreras E and FloresS 1997
Nutritional value and content of antinutritional
compounds and toxics in ten wild legumes of
Yucatan Peninsula Plant Foods for Human
Nutrition pp 115-123
Van Soest P y R Wine 1967 Uses of detergent
in the analysis of fibrous forages IV
Determination of plant cell-wall constituents J
Assoc Off Anal Chem 50 pp 50-55
Van Soest PJ 1979 Physico-chemical aspects
of fibre digestion In Digestion and metabolism
in the ruminant (eds I W McDonald and A C
I Warner) p 351-356
Instrucciones para la Publicacioacuten Cientiacutefica Tecnoloacutegica y de Innovacioacuten
[Tiacutetulo en Times New Roman y Negritas No 14 en Espantildeol e Ingleacutes]
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Correspondencia del Autor (ejemploejemploorg)
dagger Investigador contribuyendo como primer autor
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MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Introduccioacuten
Texto redactado en Times New Roman No12
espacio sencillo
Explicacioacuten del tema en general y explicar
porque es importante
iquestCuaacutel es su valor agregado respecto de las demaacutes
teacutecnicas
Enfocar claramente cada una de sus
caracteriacutesticas
Explicar con claridad el problema a solucionar y
la hipoacutetesis central
Explicacioacuten de las secciones del Artiacuteculo
Desarrollo de Secciones y Apartados del
Artiacuteculo con numeracioacuten subsecuente
[Tiacutetulo en Times New Roman No12 espacio
sencillo y Negrita]
Desarrollo de Artiacuteculos en Times New Roman
No12 espacio sencillo
Inclusioacuten de Graacuteficos Figuras y Tablas-
Editables
En el contenido del Artiacuteculo todo graacutefico tabla
y figura debe ser editable en formatos que
permitan modificar tamantildeo tipo y nuacutemero de
letra a efectos de edicioacuten estas deberaacuten estar en
alta calidad no pixeladas y deben ser notables
aun reduciendo la imagen a escala
[Indicando el tiacutetulo en la parte inferior con Times
New Roman No 10 y Negrita]
Graacutefico 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Figura 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Tabla 1 Titulo y Fuente (en cursiva)
No deberaacuten ser imaacutegenes todo debe ser editable
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar de manera
separada en 3 Carpetas a) Figuras b) Graacuteficos
y c) Tablas en formato JPG indicando el
nuacutemero en Negrita y el Titulo secuencial
Para el uso de Ecuaciones sentildealar de la
siguiente forma
Yij = α + sum βhXhijrh=1 + uj + eij
(1)
Deberaacuten ser editables y con numeracioacuten alineada
en el extremo derecho
Metodologiacutea a desarrollar
Dar el significado de las variables en redaccioacuten
lineal y es importante la comparacioacuten de los
criterios usados
Resultados
Los resultados deberaacuten ser por seccioacuten del
Artiacuteculo
Anexos
Tablas y fuentes adecuadas
Agradecimiento
Indicar si fueron financiados por alguna
Institucioacuten Universidad o Empresa
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MAYUSCULAS) Nombre del 3er Coautor Tiacutetulo del Artiacuteculo Revista
de Energiacutea Quiacutemica y Fiacutesica Antildeo (Times New Roman No8)
Conclusiones
Explicar con claridad los resultados obtenidos y
las posibilidades de mejora
Referencias
Utilizar sistema APA No deben estar
numerados tampoco con vintildeetas sin embargo
en caso necesario de numerar seraacute porque se
hace referencia o mencioacuten en alguna parte del
Artiacuteculo
Utilizar Alfabeto Romano todas las
referencias que ha utilizado deben estar en el
Alfabeto romano incluso si usted ha citado un
Artiacuteculo libro en cualquiera de los idiomas
oficiales de la Organizacioacuten de las Naciones
Unidas (Ingleacutes Franceacutes Alemaacuten Chino Ruso
Portugueacutes Italiano Espantildeol Aacuterabe) debe
escribir la referencia en escritura romana y no en
cualquiera de los idiomas oficiales
Ficha Teacutecnica
Cada Artiacuteculo deberaacute presentar un documento
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Nombre de la Revista
Tiacutetulo del Artiacuteculo
Abstract
Keywords
Secciones del Artiacuteculo por ejemplo
1 Introduccioacuten
2 Descripcioacuten del meacutetodo
3 Anaacutelisis a partir de la regresioacuten por curva de
demanda
4 Resultados
5 Agradecimiento
6 Conclusiones
7 Referencias
Nombre de Autor (es)
Correo Electroacutenico de Correspondencia al Autor Referencias
Requerimientos de Propiedad Intelectual
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