Edilberto Antonio Llanes Cedeño¹

1 MSc., Profesor, Universidad de Granma, Carretera Manzanillo km 17 ^½ Peralejo Bayamo–Granma, Teléfono 48 1015 Ext. 12 ó 36, E-mail: ellanesc@udg.co.cu

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RESUMEN. En el siguiente trabajo se realiza un análisis sobre el comportamiento de los índices de consumo energéticos en la industria del secado y molienda del arroz, para lo cual se toma como objeto de estudio el Complejo Agroindustrial arrocero “Fernando Echenique” en la provincia cubana de Granma. En la industria del secado se evalúa como influye el porcentaje de humedad en el consumo de mezcla combustible, mostrando que para humedad superior a 19% se incrementa el consumo por encima de 10 L/t_arroz seco, en el caso de la molienda, se analiza como influye la variedad del arroz y el porcentaje de impureza en el consumo eléctrico mostrando que para ninguno de los casos se supera lo estipulado y que el caso del arroz importado al 5% de impureza se logra los mejores resultados con 18,24 kWh/t_arroz.

Palabras clave: energía, consumo, índice.

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ABSTRACT. In this work is carried out an analysis of the energy consumption indexes behavior in the industry of rice drying and milling, for this research was used as study object the Agro Industrial Rice Complex ¨Fernando Echenique¨ in the Cuban province of Granma. In the drying industry it is evaluated how influences the humidity percentage on fuel mixture consumption, showing that for moisture higher than 19% the consumption it is increased above 10 L/ t_rice in the case of the mill, it was analyzed how influences the rice variety and the impurity percentage on the electric consumption showing that none of the studied cases overcome the specified indexes and for the case of imported rice cared to 5% impurity are achieved better results, with 18,24 kWh/t_rice.

Keywords: energy, consumption, indexe.

INTRODUCCIÓN

En los inicios del desarrollo industrial y hasta décadas pasadas, el consumo energético no constituía un problema para la humanidad, pues existía una abundancia relativa de combustibles fósiles y no había hecho tan evidente la afectación de su uso sobre el medio ambiente, a partir de la década de los 70, los impactos ambientales alcanzaron tal magnitud que el hombre comenzó a preocuparse por estos efectos (Borroto, 1997; Turrini, 2006).
El ahorro de energía se ha convertido en la actualidad en una necesidad, no solo por el agotamiento de los recursos naturales, sino también por los problemas medioambientales que el uso de la energía tiene asociados, por tal motivo, Cuba ha encaminado una serie de medidas para desplazar las energías provenientes de fuentes fósiles, pero también en un primer acercamiento se han potenciado estudios sobre la base de lograr índices de eficiencia energética superiores. Borroto y López (2002), plantea que la eficiencia energética es una alternativa esencial, tanto por su efecto directo, como por lo que la misma puede contribuir al relevo por las energías renovables.
En la producción arrocera se consume una cantidad de energía considerable, la cual en los momentos actuales proviene de fuentes fósiles, la industria compuesta por la actividad del secado y molienda han sido objeto de estudios, evaluando el comportamiento de sus índices de consumo energéticos. En el caso del diesel lo representa el secado del arroz, el mismo ha sido sustituido en la actualidad por una mezcla combustible (diesel más fuel oil), en caso de la energía eléctrica la industria de la molienda es la de mayor representatividad, estos índices se encuentran desactualizado y no contemplan su variación en función de algunos parámetros como la humedad, impureza, variedad del arroz, etc; siendo necesario encaminar investigaciones que nos permitan evaluar el comportamiento de los índices de consumo energético en la industria arrocera en función de parámetros de producción.

MATERIALES Y MÉTODOS

Influencia del porcentaje de humedad en el índice de consumo mezcla combustible durante el secado.
Para la determinación del índice de consumo de mezcla combustible con propiedades (ver Tabla 1), y su variabilidad en función del porcentaje de humedad, se tomó como instalación de análisis el secadero “Emilio Lastre” por ser uno de los más estables durante su funcionamiento y priorizado por la dirección del Complejo Agroindustrial arrocero (CAI) “Fernando Echenique” en la provincia de Granma.
La variedad de arroz que se procesó durante la investigación fue LP-5 con tres porcentajes de humedad diferente (18; 19 y 22%), conformando 3 tratamientos con tres replicas cada uno. Se le realizaron el estudio a nueve lotes confeccionados.
De cada lote procesado se tuvo en cuenta el tiempo de duración en horas (diferencia entre el tiempo de inicio y el tiempo de culminación) para cada uno de los pases efectuados, para medir el tiempo de duración se utilizó un reloj de pulsera digital con cronómetro marca CASIO2.
Se midió el nivel del combustible en el depósito metálico colocado de forma horizontal al inicio y final de cada pase del lote en proceso con una varilla graduada en centímetros, verificado por la Oficina Territorial de Normalización (OTN) según la norma NC:90:04:81 (1981), cuya diferencia da el consumo de mezcla combustible.
Se determinó, de cada lote, el porcentaje de humedad desde que fue confeccionado (humedad al comenzar el proceso de secado) y al terminar cada pase, para esto se utilizó el equipo analizador de humedad marca: STEINLITE² , con serie: RCTB 3428, de procedencia estadounidense; para este proceso se toma una muestra de 100 g, se pesa en una balanza con precisión de 0,1 g marca: OKAUS² y luego se vierte la muestra en el embudo porta muestras del equipo STEINLITE² determinándose según Norma NC:917:98 (1998).
También se determinó el porcentaje de impureza antes de comenzar y al concluir cada pase, para su determinación se utilizó el equipo de aspiración de impurezas cilíndrico marca: RAPSCO² de procedencia estadounidense; para ello se tomó una muestra de 100 g pesada en la balanza y se procede según Norma NC:920:98 (1998).
La cantidad de arroz cáscara (en toneladas) en estimado seco se determinó de la forma siguiente:
1, Al peso bruto del arroz cáscara húmedo y el transporte, se le resta al peso del transporte, quedando de esta forma el peso neto húmedo.
2, A este peso neto húmedo se le multiplica el porcentaje de impureza y se divide por el 100%, dando la merma de impureza.
3, Luego se busca el factor de humedad (dado por tabla) que le corresponde a la humedad inicial determinada, y se multiplica por la merma de impureza y el resultado que se obtiene será la merma de humedad.
4. Por último al peso neto húmedo se le resta el resultado que se obtenga de la suma de la merma de impureza y la merma de humedad, dando como resultado el peso del arroz cáscara estimado seco.
Modo abreviado según la expresión (1):

                                                                                                   (1)

TABLA 1. Especificaciones de la Mezcla Combustible (CUPET, 2006)

A partir de la suma de los consumos energéticos individuales en cada pase, de cada lote según lo explicado, se obtiene como resultado el consumo energético total.
De la división entre el consumo total de mezcla combustible de cada lote y la cantidad estimada de arroz cáscara seco, se obtiene el índice de consumo de la mezcla combustible (litros por toneladas).
Auxiliándose del paquete estadístico STATISTICA 6.1 del año 2003 se aplicó a los resultados obtenidos (índice de consumo mezcla combustible) un análisis de varianza de clasificación simple para determinar si existe o no diferencias significativas entre los tratamientos, luego se aplicó una prueba de comparación múltiple de medias (Tukey).
Influencia del porcentaje de impureza y variedad de arroz en el índice de consumo de electricidad durante el proceso de molienda.
Para la determinación del índice de consumo de electricidad y su variabilidad en función de la variedad del arroz y porcentaje de impureza, se tomó como instalación de análisis el molino ubicado en la planta de precocido “Julio A. Mella” por ser el más estable durante su funcionamiento, experiencia de sus operarios y cercanía al municipio cabecera de la provincia, motivo por el cual el CAI lo prioriza en el suministro del arroz seco.
Para el trabajo se tomaron dos variedades:
• Variedad 1 (Arroz Importado): El cual representa el 60% del consumo nacional.
• Variedad 2 (Arroz LP 5): por ser una de las variedades nacionales de mayor difusión en la provincia y el país, por sus buenas características en cuanto a rendimiento y calidad del producto final.
Y dos porcentajes de impureza:
• Impureza 1 (5%)
• Impureza 2 (7%)
Para formar la base de datos fue necesario identificar de la muestra procesada el porcentaje de impureza, lo que se realiza por el método de muestreo cada 2 horas de la misma forma y con los mismos medios que en el epígrafe anterior, integrando al final los resultados de cada uno. De cada combinación o tratamiento se realizaron 8 repeticiones.
Para la determinación del consumo eléctrico se utilizó un metro contador de dos lecturas (horario día y horario pico), la cantidad de arroz molinado se determinó aplicando el 86% (dado por el laboratorio) al total de arroz cáscara procesado, cuantificado por una pesa calibrada.
Los resultados obtenidos fueron procesados a través del paquete estadístico STATISTICA 6.1 del año 2003, a los mismos se le aplicó un análisis de varianza bifactorial para determinar si existe o no diferencias significativas entre los tratamientos, luego se aplicó una prueba de comparación múltiple de medias (Tukey).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Determinación del índice de consumo de mezcla combustible empleada en el secado del arroz en función de la humedad.
A partir del procesamiento de cada uno de los tratamientos se puedo apreciar que tanto el tratamiento 1 y 2 (humedad 18 y 19% respectivamente), el proceso de secado se realiza en 3 pases, no siendo así en el caso del tercero (humedad 22%) que se realiza en 4, Las impurezas tanto inicial como final se comportan de manera similar.
Las medias con el error estándar (EE) y significación dadas por el programa estadístico empleado se muestran en la Tabla 2.

TABLA 2. Resultados estadísticos para el índice de consumo de mezcla combustible (L/t_arroz seco) en función del porcentaje de Humedad, secadero “Emilio Lastre”

Como se puede apreciar entre los tratamientos 1 y 2 no hay diferencia significativa, no así el tratamiento 3 con respecto al 1 y 2, donde la diferencia es altamente significativa.
Por tanto el tratamiento 3 es el de peor comportamiento, o sea, el de mayor índice de consumo motivado por el alto porcentaje de humedad inicial del arroz cáscara, generando una mayor cantidad de pases, lo cual se corresponde con los resultados obtenidos por Aquerreta et al., (2007), donde la reducción de 6 puntos de humedad en 2 pases, se obtienen los mejores beneficios energéticos en relación con 3 pases, lo cual manifiesta, que es necesario extremar las medidas durante la cosecha, recolección y transportación del grano para que los valores de humedad se comporten por debajo de 19%.
Valoración del índice de consumo mezcla combustible
Según la dirección económica del CAI arrocero (UCAIA, 1988) el índice de mezcla combustible utilizado para el secado del arroz cáscara debería comportarse como lo muestra la Tabla 3.

TABLA 3. Comportamiento del índice de consumo energético en el secado en función de la humedad según Dirección Nacional del Arroz

Según el resultado obtenido podemos afirmar que para porcentajes de humedad de 18 a 19, el índice de consumo es aproximadamente de 10 L/t_arroz seco, existiendo una diferencia de 3 L/t_arroz seco con respecto a UCAIA (1988) y de 4,3 L/t_arroz seco de acuerdo a lo abordado por Curbelo et al. (2006).
Para humedad superior a 22%, el índice de consumo es de 17 L/t_arroz seco aproximadamente y no de 14 ó 15 L/t_arroz seco según UCAIA (1988) y Curbelo et al. (2006), esto permite que la entidad pueda realizar una planificación real bajo argumentos científicos.

Determinación del índice de consumo de electricidad en el proceso de molienda en función del porcentaje de impureza y variedad de arroz
Los tratamientos fueron confeccionados de la siguiente forma:
Tratamiento 1: V1 (importado) + I1 (5%)
Tratamiento 2: V1 (importado) + I2 (7%)
Tratamiento 3: V2 (LP 5) + I1 (5%)
Tratamiento 4: V1 (LP 5) + I2 (7%)
Las medias con el error estándar (EE) y significación dadas por el programa estadístico empleado se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4. Resultados estadístico para el Indice de consumo de electricidad en función de la variedad y porcentaje de impureza

Como se puede apreciar entre todos los tratamientos la diferencia es significativa. Por tanto el tratamiento 1 (Importado-5%) es el de mejor comportamiento, o sea, el de menor índice de consumo (18,24 kWh/t_arroz) motivado principalmente por el porcentaje de impureza y por la calidad del grano, que permite realizar el proceso de molienda con una mayor facilidad, esto demuestra que es necesario extremar las medidas durante el secado del grano disminuyendo lo máximo posible el porcentaje de impureza del arroz cáscara seco enviado al molino, principalmente por debajo del 5% y en el proceso de molienda prestar atención a este factor.
En la Figura 1, se puede observar como la variedad de arroz importado es más susceptible al incremento del índice de consumo al variar el porcentaje de impureza en comparación con la variedad LP 5,

FIGURA 1. Comportamiento del índice de consumo eléctrico (kWh/tarroz) durante el molinado en función del porcentaje de impureza.

Valoración del índice de consumo de electricidad
Según la dirección económica del CAI arrocero (UCAIA, 1988) y lo abordado por Curbelo et al. (2006), el índice estipulado es de 31 kWh/t_arroz y 34 kWh/t_arroz respectivamente.
Según el resultado obtenido se puede afirmar que en ninguno de los casos supera lo referido anteriormente, por tanto es necesario valorar su ajuste.

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos en el comportamiento de los índices de consumo energético dentro del área de la industria en el proceso productivo del arroz en el CAI arrocero “Fernando Echenique” de la provincia de Granma; se concluye:
• La evaluación del índice de consumo de mezcla combustible en función de la humedad delimitó el porcentaje admisible (hasta un 19%), para promediar 10 L/t_arroz seco.
• La variedad importado a un 5% de impureza, mostró el mejor comportamiento con índice de 18,24 kWh/t_arroz

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AQUERRETA, J; A. IGUAZ; C. ARROQUI; P. VIRSEDA: Effect of high temperature intermittent drying and tempering on rough rice quality, ELSEVIER, Journal of Food Engineering, 80: 611–618, 2007.

BORROTO BERMÚDEZ, ANÍBAL: Planificación Energética en Asentamientos Rurales, 60pp., Guadalajara, México, 1997.

BORROTO BERMÚDEZ, ANÍBAL; E. LÓPEZ: Energía y Medio Ambiente, 71pp., CEEMA, Cienfuegos. Cuba, 2002.

CUPET: Líquido negro de viscosidad moderada, obtenido a partir de la mezcla de diesel y petróleo combustible, Empresas Productoras Refinerías y Comercializadoras, La Habana, Cuba, 2006.

CURBELO ALONSO; ALFREDO; B. GAREA: Contribución de la biomasa no cañera a la generación de electricidad en Cuba. División de Industria y Energía, Agencia de Ciencia y Tecnología, Cuba, [en linea] Disponible en: http://www.fao.org/docrep/T2363S/t2363s0i.htm#TopOfPage  [Consulta: enero 16 2007].

NC: 917:98: Determinación de la humedad, 18pp., Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba, Vig. Julio 1998.

NC: 920:98: Determinación de arroz cáscara (paja) y vanos en el arroz cáscara húmedo, 61pp., Oficina Nacional de Normalización. Cuba, Vig. Julio 1998

NC: 90:04:81: Aforo de tanque horizontal por método geométrico, 28pp., Oficina Nacional de Normalización. La Habana, La Habana. Cuba, Vig. Julio 1981.

TURRINI, ENRICO: El camino del sol, 366pp., CUBASOLAR, ISBN 959–7113–17-1, Santiago de Cuba, 2006.

UCAIA: Instructivo Técnico para la Industria Arrocera, 95pp., Ministerio de la Agricultura, Unión de Empresas Arroceras, CIDA, La Habana, Cuba, 1988.

Recibido 12/09/07, aprobado 18/12/08, trabajo  16/08, investigación.

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