Extracción de Gel de Silice de La Ceniza de La Cascarilla Del Arroz.

7/25/2019 Extraccin de Gel de Silice de La Ceniza de La Cascarilla Del Arroz.

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UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y

QUMICAS

CARRERA DE INGENIERA QUIMICA

TEMA:

OBTENCIN DE GEL DE SLICE A BASE DE LA CENIZA DE LA

CASCARILLA DEL ARROZ PARA SU APLICACIN COMO

DESECANTE DURANTE EL PERIODO OCTUBRE FEBRERO

2!"#

A$%&':

DROUET SOLS MIGUEL ANGEL

PORTOVIE(O (UNIO DEL 2!)


2/30

NDICE

!* EL PROBLEMA..........................................................................................4

!*! P+-%./0.-%& 1.+ '&3+./......................................................................4

C&-%.4%$+05607-........................................................................................5

!*!*!*! C&-%.4%& M6'&................................................................................. 5

!*!*!*2 C&-%.4%& M.8&...................................................................................5

!*!*!*9 C&-%.4%& M06'&..................................................................................5

!*!*2 A-+0808 C';%06&.....................................................................................6

!*!*9 P'&06*.....................................................................16

2*= F$-1/.-%& T.7'06& A P'%0' D. L8 C%.


3/30

)* MARCO ADMINISTRATIVO.....................................................................19

)*! R.6$'8&8..............................................................................................19

)*!*!*! R.6$'8&8 $/-&8...........................................................................19

)*!*!*2 R.6$'8&8 T.6-&+7


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Desde tiempos antiguos, uno de los principales motores de produccin y desarrollo delhombre ha sido la agricultura, la agricultura es la agrupacin de tcnicas para trabajar ycultivar la tierra aprovechando de esta forma la gran mayora de los recursos vegetalesque esta provee a los seres humanos.En los ltimos aos, debido al aumento del nmero de personas alrededor del mundo,hay una gran demanda por los recursos agrcolas para procesarlos y obtener productoscon un mayor valor que generen ganancias a los propietarios de las tierras que setrabajan, dicho esto es bueno acotar que cuando e!iste una mayor demanda de

productos tambin e!istir" un mayor nmero de residuos generados a lo largo de toda lacadena de produccin que se utili#a para la fabricacin de est.El principal problema en esta investigacin ser" la ceni#a de la cascarilla de arro# que seobtiene como residuo debido a que la cascarilla de arro# se la utili#a como generador deenerga y la ceni#a es lo que queda de remanente de ese proceso de generacinenergtica.

$uestro pas es caracteri#ado por ser un pas agrcola y el arro# es uno de los principalesproductos que se genera del cultivo de los suelos, es por eso que se debe saber cu"ntoarro# se produce para tener una idea de la gran cantidad de ceni#a de la cascarilla dearro# se podra tener, a continuacin se muestran unos datos de la produccin de arro#en el Ecuador % &'egn la (rgani#acin de las $aciones )nidas para la agricultura*+(-, la produccin de arro# en el Ecuador ocupa el puesto $ /0 a nivel mundial*/1%1-, adem"s de considerarnos uno de los pases m"s consumidores de arro# dentro la2omunidad ndina, agregando que en nuestro pas para el ao /1%1, el consumo dearro# fue de 345g por persona. El arro# se encuentra entre los principales productos de

cultivos transitorios, por ocupar m"s de la tercera parte de la superficie en sus cultivos.6l conocer estos datos entendemos que ha una gran produccin de arro# en el Ecuador ypor ende e!iste una gran quema indiscriminada de la cascarilla de arro# en el pas, caberecalcar que no todos los productores utili#an la cascarilla del arro# como fuenteenergtica, algunos optan por llevar la ceni#a a un proceso de produccin de concreto yotros lo utili#an como fertili#ante. En esta investigacin trataremos de darle otro uso a laceni#a de la cascarilla de arro# que es la de lograr e!traer el slice de ella mediantemtodos fisicoqumicos.El sector donde se obtendr" la materia prima ser" el de 2harapoto en el cantn 'ucre dela provincia de 7anab

C&-%.4%$+05607-

!*!*!*! C&-%.4%& M6'&

1 http://ambitoeconomico.blogspot.com/2012/10/la-prodccion-de-arro!-en-el-ecador.html


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2&El arro# es el cultivo m"s e!tenso del Ecuador, ocupa m"s de la tercera parte de lasuperficie de productos transitorios del pas. 8a superficie cosechada de rro# ha sidovariable entre /11/ y /1%%, en promedio su tasa de crecimiento fue de 91,0:;. En el/1%% se observa un decrecimiento de %0,%;.El cultivo de rro# est" locali#ado

principalmente en la


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!*!*2 A-+0808 C';%06&En esta etapa de la investigacin ya podemos comen#ar a describir de mejor forma el

problema, en este caso seraC cmo se puede dar un mejor uso a la ceni#a generada porel uso energtico de la cascarilla de arro#F lo que se plantea como solucin a esto es

darle un tratamiento fisicoqumico para obtener gel de slice.

!*!*9 P'&


7/30

!*!*=($8%0>06607-*

8a siguiente investigacin fue reali#ada por el autor para demostrar y dar a conocer quese puede innovar de una manera diferente en la investigacin cientfica en el ecuador,

para obtener productos que son necesarios en la vida diaria, el gel de slice se obtiene dediferentes formas en la industria, una de ellas es derritiendo el cuar#o bajo altastemperaturas a m"s de %311J2, lo que ocasiona un gran aporte econmico para generarel calor necesario, es por eso que se quera introducir un mtodo alternativo que se est"desarrollando poco a poco en diversas partes del mundo que es la de obtener el gel deslice a base de la ceni#a de la cascarilla del arro#, la cascarilla del arro# es un residuode la industria arrocera con un alto valor calorfico y de slice, en estadosunidos*grit@ec'orbents 8'' Glant, 'tuttgart, r5ansas, )'-, india y Krasil ya e!isten

plantas piloto que utili#a los mismos principios y tcnicas descritos en esta

investigacin pero a escala industrial con equipos m"s sofisticados, cabe mencionar quelos principales avances con respecto al mtodo que se utili# fueron descubiertos en launiversidad de Lalapathy en la india por los investigadores Lamath y Groctor. Moy enda el gel de slice tiene muchas aplicaciones comerciales e industriales es por eso quese debe continuar con la lnea de investigacin al obtenerla de un recurso que no seaprovecha como es la ceni#a de la cascarilla del arro# y con esto se espera adem"sfomentar un poco m"s la investigacin cientfica y la aplicacin de los conocimientosadquiridos a lo largo del transcurso de la carrera de Bngeniera Iumica.

!*!*? O3@.%0&8: G.-.'+ E8.6;>06&8

O3@.%0&


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2* MARCO TERICO

2*! CONCEPTOS BSICOS:

A''&5:

El arro# *del "rabeNOP, r9ru##- es la semillade la planta (ry#a sativa. 'e trata deun cerealconsiderado alimento b"sicoen muchas culturas culinarias *en especial lacocina asi"tica-, as como en algunas partes de mrica 8atina.%El arro# es elsegundo cereal m"s producido en el mundo, tras el ma#./Debido a que este se

produce con muchos otros propsitos aparte del consumo humano, se puede decirque es el arro# el cereal m"s importante en la alimentacin humanay que contribuyede forma muy efectiva al aporte calricode la dietahumana actualF es fuente de unaquinta parte de las calorasconsumidas en el mundo.?Desde/114, se ha reali#adoun racionamientoen algunos pases debido a la caresta de arro#.3En pases comoKangladsy 2amboyapuede llegar a representar casi las tres cuartas partes de laalimentacin de la poblacin.:'e dedican muchas hect"reasal cultivo del arro# enel mundo. 'e sabe que el >:; de este cultivo se e!tiende entre losparalelos:?J,latitud norte, y ?:J, latitud 'ur. 'u origen es objeto de controversia entre losinvestigadoresF se discute si fue en 2hinao en Bndia.

I+$8%'607- !P+-% 1. ''&5
http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_%C3%A1rabehttp://es.wikipedia.org/wiki/Semillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Oryza_sativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cerealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Alimento_b%C3%A1sicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gastronom%C3%ADa_de_Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica_Latinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-Cambridge-1http://es.wikipedia.org/wiki/Zea_mayshttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-prodstat-2http://es.wikipedia.org/wiki/Alimentaci%C3%B3n_humanahttp://es.wikipedia.org/wiki/Alimentaci%C3%B3n_humanahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nutrici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nutrici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-3http://es.wikipedia.org/wiki/2008http://es.wikipedia.org/wiki/2008http://es.wikipedia.org/wiki/Racionamientohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Carest%C3%ADa_de_arroz&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-4http://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-4http://es.wikipedia.org/wiki/Banglad%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/wiki/Camboyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-McGee-5http://es.wikipedia.org/wiki/Hect%C3%A1reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Paralelohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Indiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_%C3%A1rabehttp://es.wikipedia.org/wiki/Semillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Oryza_sativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cerealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Alimento_b%C3%A1sicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gastronom%C3%ADa_de_Asiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica_Latinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-Cambridge-1http://es.wikipedia.org/wiki/Zea_mayshttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-prodstat-2http://es.wikipedia.org/wiki/Alimentaci%C3%B3n_humanahttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nutrici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-3http://es.wikipedia.org/wiki/2008http://es.wikipedia.org/wiki/Racionamientohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Carest%C3%ADa_de_arroz&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-4http://es.wikipedia.org/wiki/Banglad%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/wiki/Camboyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arroz#cite_note-McGee-5http://es.wikipedia.org/wiki/Hect%C3%A1reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Paralelohttp://es.wikipedia.org/wiki/Chinahttp://es.wikipedia.org/wiki/India


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C86'0++ 1. ''&5:

8a cascarilla de arro# es un subproducto de la industria molinera, que resultaabundantemente en las #onas arroceras de muchos pases y que ofrece buenas

propiedades para ser usado como sustrato hidropnico.

Entre sus principales propiedades fsico9qumicas tenemos que es un sustrato org"nicode baja tasa de descomposicin, es liviano, de buen drenaje, buena aireacin y su

principal costo es el transporte. 8a cascarilla de arro# es el sustrato m"s empleado paralos cultivos hidropnicos en 2olombia bien sea cruda o parcialmente carboni#ada.

El principal inconveniente que presenta la cascarilla de arro# es su baja capacidad deretencin de humedad y lo difcil que es lograr el reparto homogneo de la misma

*humectabilidad- cuando se usa como sustrato nico en camas o bancadas.

8a cascarilla es el residuo que se genera en el proceso de molienda o trilla del arro#verde para la obtencin del arro#.Gor cada grano de arro# consumido se genera una cascarilla.Gor cada : @oneladas de arro# se genera % @onelada de 2ascarilla.8a cascarilla pesa %1 veces menos que el agua.@iene apro!imadamente la mitad del poder calorfico del carbn.

Caractersticas:Goder calrico ?.:11 5calQ5gDensidad 1,%% tonQm?2eni#as pro!imadamente %4;Mumedad R0;

Es un producto natural de f"cil acceso ya que proviene del arro#, uno de los alimentosm"s populares en Ecuador.


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I+$8%'607- 2 P'&1$6607- -$+ 1. 686'0++ 1. ''&5

C.-05 1. + 686'0++ 1. ''&5:

8a molienda de arro# genera un subproducto conocido como c"scara. Este rodea elgrano de arro#. Durante la molienda de arro# de alrededor del A4; del peso es recibidocomo el arro#, el arro# partido y salvado .E8


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I+$8%'607- 9 C.-05 1. + 686'0++ 1. ''&5G.+ 1. 8;+06.:

El gel de slice es una forma granular y porosa de di!ido de silicio fabricadosintticamente a partir de silicato sdico. pesar del nombre, el gel de slice es slido.

I+$8%'607- ) F&'/


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Usos:

'e suele encontrar comnmente en forma de pequeas esferas envasadas en bolsastranspirables. En esta forma, se usa como agente desecante para controlar la humedadlocal y evitar el deterioro de ciertos bienes. Debido a aditivos venenosos aadidos al

producto, como el cloruro de cobalto, y a su gran capacidad de absorcin de humedad,habitualmente los paquetes de gel de slice llevan advertencias destinadas a que losusuarios no ingieran el contenido de los mismos.

'i se consume gel de slice puro, es poco probable que cause una enfermedad grave ocrnica, no obstante puede ser problem"tico. 'in embargo, algunos desecantes puedencontener fungicidas o pesticidas. 8os desecantes alimenticios no deben contener ningnveneno que pueda producir dao en los humanos si se consume en las cantidadesnormales incluidas con los alimentos.

(tra de las sustancias qumicas similares con una mayor porosidad es el aerogel.


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2*2 *M%'05 1. 0/6%& /30.-%+

PRINCIPALES IMPACTOS

AMBIENTALES

ASPECTOAMBIENTAL

IMPACTOAMBIENTAL

POSITIVO / NEGATIVO ETAPA DEL PROYECTO

Emisin de gases dechimenea generada

por la quema de lacascarilla del arro#.

2ontaminacinatmosfrica causada

por la emisin degases.

$egativo

)so de la ceni#acomo mejorador desuelos.

9lteracin de calidadde suelo, ycontaminacin alsuelo.

$egativo


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la ceni!a de la cascara de arro! 10gr en aga 60ml

(eoler 2 hr

&iltrar papel ltro "hatman 41

aar el resido conaga 100 ml

ispersar el resido en 1%de %a' 60m

erir agitar 1hr

&iltrar papel ltro "hatman 41

aar el resido conaga hiriendo 100 ml(ecolectar el ltrado; el laado permitir ermitir


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2*9*!A+0660&-.8 D. L S;+06.:8a slice pura tiene una amplia gama de aplicaciones debido a sus e!celentes

propiedades de estabilidad trmica etc. Ellos encuentran una amplia aplicacin enadhesivos, lubricantes, recubrimientos protectores y agentes de liberacin del molde de

fabricacin. Ellos son ampliamente utili#ados como estabili#adores para metanos depoli, difusin, bombas de agentes antiespumantes, acabados te!tiles para lquidos.'iliconas tambin encuentran aplicacin en la fabricacin de hormigones resistentes a laintemperie. El silicio se utili#a en la industria del aluminio para mejorar lamoldeabilidad y soldabilidad, no para aadir fuer#a como se indica en el te!to.leaciones de silicio9aluminio tienden a tener relativamente baja resistencia yductilidad, por lo que otros metales, especialmente de magnesio y cobre, se agregan amenudo para mejorar la fuer#a.


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2*" F$-1/.-%607- F0+&87>06*El enfoque de esta investigacin se basa en las filosofas de Emmanuel Lant que diceque el pensamiento cientfico y las respuestas a estas interrogantes se resuelven pormedio de juicios, juicios analticos y tambin sintticos y tambin de la filosofa del

positivismo que dice que el investigador es el encargado de mirar con objetividad y escapa# de manipular variables y se desprende de sus propias tendencias.@ambin se aplica el mtodo cientfico que es indispensable en toda investigacin.

2*= F$-1/.-%& T.7'06& A P'%0' D. L8 C%.


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Iue inicia con la identificacin de cada una de las partes que caracteri#a a la realidaddel problema. De esta manera se establece la relacin causa9 efecto entre los elementosque comprometen el objeto de la investigacin.P'%060%0&2on la colaboracin de los habitantes y trabajadores de las Giladoras de arro# en la

parroquia 2harapoto del cantn 'ucre, nuestro Docente gua del proyecto y nosotrosmismos, podemos alcan#ar los objetivos del presente proyecto investigativo adem"s deadquirir nuevos conocimientos concernientes a los procesos qumicos.

9*9 I/&'%-60:Este tipo de investigacin es muy importante debido a que abre las puertas a que sesigan dando investigaciones cientficas en la carrera de ingeniera qumica y por ende se

aumenta la e!celencia acadmica y la vinculacin con la sociedad resolviendoproblemas y aprovechando recursos.

9*) U306607- S.6%&'0+:En la parroquia 2harapoto del 2antn 'ucre Grovincia de 7anab.

U en los laboratorios de la )niversidad @ecnica De 7anabi.


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9*" F6%030+011:El proyecto es muy factible a pesar de que no se encuentran datos estadsticos queaporten con la demanda y oferta del producto, pero se conoce que la produccin de gelde slice mediante este mtodo resulta mucho m"s barata que la de obtenerla derritiendo

la arena bajo altas temperaturas.

D.86'0607- 1. + '&$.8%:

9*= D.86'0607- D. L&8 B.-.>060'0&8DirectoCDueos de las Giladoras de arro#BndirectosCutores del Groyecto

9*? P+- D. A6607-*$uestro plan de accin fue ir a 2harapoto a conseguir la muestra de la ceni#a de lacascarilla del arro# para luego proceder a reali#ar el procedimiento en el laboratorio ylos debidos an"lisis luego de que se obtuvo el gel de slice.

9* A1/0-08%'607-*

Este proyecto se logr cumplir mediante la aplicacin de diversos recursos, humanos,materiales y tecnolgicos.

9* F0--60/0.-%&*El proyecto fue autofinanciado por el autor del mismo.


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)* MARCO ADMINISTRATIVO

)*! R.6$'8&8

)*!*!*! R.6$'8&8 $/-&8Estudiantes de la 2arrera De Bngeniera Iumica. *7iguel Drouet con la colaboracinde rnaldo 2evallos, na Vulia $avia, 7anuel Wamora, Vuan 7anuel Hlava, VonathanXle#, Elvia '"nche#, Vandry Galacios.- y bajo la @utela del Bng.


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impure#as y como resultado esa muestra quedo algo humedad y por eso no fue taneficiente la adsorcin.

@ambin se hi#o una prueba con un tro#o de papel mojado con %ml de agua para ver siadsorba la humedad, pero los resultados no fueron convincentes debido a la pocacantidad de gel de slice y por la humedad que presentaba.


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"*! A-+0808 .8%1;8%06&:

?nElisis de arian!a de n actor

(*A)*%Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza

,olmna 1 3 3;64 1;2133333330;004233

33

,olmna 2 3 4;99 1;6633333330;000433

33

?%F$A$A *?($?%G?

Origen de lasvariaciones

Suma decuadrados

Grados delibertad

Promedio de loscuadrados F Probabilidad

Valor crtico paraF

*ntre grpos 0;30375 1 0;30375130;1785

71 0;00033663 7;70864742entro de los grpos 0;009333333 4 0;002333333

otal 0;313083333 5


22/30

R.


23/30

=* C&-6+$80&-.8: Ae empleH el procedimiento adecado para obtener el gel de sDlice de la

ceni!a de la cascarilla del arro!; an


24/30

?* ANEHOS:

Ilustracin 1 Homogenizacin

Ilustracin 2 fltracin


25/30

Ilustracin 3 fltracin


26/30

Ilustracin 4 posterior a la maduracin


27/30

Ilustracin 5 centriugacin

Ilustracin 6 muestra previo al secado


28/30

Ilustracin 7 lavado de impurezas

Ilustracin 8 fltracin para eliminar impurezas


29/30

Ilustracin !uestras de gel de s"lice amoro

Ilustracin 1# !uestra del gel de s"lice luego del secado

Ilustracin 11 !uestra de gel de s"lice amoro terminada$


30/30

* B03+0&;:httpCQQes.[i5ipedia.orgQ[i5iQrro#httpCQQ[[[.drcalderonlabs.comQBnvestigacionesQ2ascarilla\2aolini#adaQ8a\2ascarilla\2aolini#ada.htmhttpCQQperiodicolu#verde.comQla9cascarilla9de9arro#QhttpCQQes.[i5ipedia.orgQ[i5iQ=el\de\s;2?;DlicehttpCQQ[[[.ricehus5ash.comQdetails.htmhttpCQQnpcs.inQprofilesQprofileQ%4A1Qe!traction9ultra9pure9silicon9from9rice9hus59ash.htmlhttpCQQ[[[.poerner.atQfileadminQuser\uploadQpdfQKrochure\=rimma\10%:\

[eb\e.pdfhttpCQQscialert.netQfullte!tQdoi]ja./1%%.>>.%13^org]%%httpCQQarticles.economictimes.indiatimes.comQ/1%39%%9%3Qne[sQ:01>?/%0\%\silica9hus59ashhttpCQQ[[[.dspace.espol.edu.ecQbitstreamQ%/?3:0A4>QA043Q%Q)so;/1de;/1s;2?;Dlice;/1en;/1hormigones;/1de;/1alto;/1desempe;2?;K%o.pdf
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Extracción de Gel de Silice de La Ceniza de La Cascarilla Del Arroz.

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