Elaboracion de una crema dental a base de neem (azadirachta indica) by rosibriceno

ELABORACIÓN DE UNA CREMA DENTAL A BASE DEL EXTRACTO DE LA HOJA DE LA PLANTA DE NEEM (Azadirachta Indica) EN EL SECTOR SAN FRANCISCO DE ASÍS II, UBICADO EN EL TIGRE ESTADO ANZOATEGUI Proyecto socio integrador como requisito parcial para obtener el título de Ingeniero en Procesos Químicos

Equipo Investigador:

TSU. BRICEÑO, ROSI C.I 19.649.470

TSU. SALAZAR, EUSEBIO C.I 26.479.890

TSU. SERRA, HARALD C.I 27.316.892

El Tigre, 02 de agosto del 2021

Equipo Investigador:

TSU. BRICEÑO, ROSI C.I 19.649.470

TSU. SALAZAR, EUSEBIO C.I 26.479.890

TSU. SERRA, HARALD C.I 27.316.892

Tutor: ING. GREGORIA LAYA C. I 11.659.911 Trayecto IV PQ01

El Tigre, 02 de agosto del 2021 II

DEDICATORIA

Dedicamos este trabajo principalmente, a Dios que nos ha dado la fortaleza para continuar a pesar de las dificultades que se han presentado en el camino. A nuestros padres por el apoyo que nos brindan bajo sus consejos para salir adelante y construir un futuro, alcanzando nuestros sueños y metas. A los familiares que ya no se encuentran físicamente en este mundo terrenal pero que en vida brindaron todo la confianza y el apoyo necesario para continuar con nuestras metas.

III

AGRADECIMIENTOS

Primeramente, agradecemos a Dios por bendecirnos cada día siendo nuestra fuente de fe, para poder llegar hasta donde hemos llegado, haciendo realidad este sueño tan anhelado. A nuestros padres, por su dedicación en formarnos bajo un perfil amoroso con una educación llena de principios, valores y que a pesar de las circunstancian siempre han estado ahí. Y sin duda alguna agradecemos enormemente a nuestros profesores que fueron guías durante este recorrido, en especial a las Ingenieras: Melvis Hernandez, Maryorie Lara, Luyelis Rodríguez, Liliana Rodríguez, Odamaris Guache y Gregoria Laya, que nos promovieron un aprendizaje bajo sus conocimientos favoreciendo de este modo nuestro crecimiento profesional.

ELABORAR UNA CREMA DENTAL A BASE DEL EXTRACTO DE LA HOJA DE LA PLANTA DE NEEM (Azadirachta Indica) EN EL SECTOR SAN FRANCISCO DE ASÍS II, UBICADO EN EL TIGRE ESTADO ANZOATEGUI

Equipo Investigador: TSU. BRICEÑO, ROSI C.I. 19.649.470 TSU. SALAZAR, EUSEBIO C.I 26.479.890 TSU. SERRA, HARALD C.I 27.316.892 RESUMEN La higiene bucal debe ser de gran importancia para cada individuo ya que a través de ella se evita enfermedades en la cavidad oral como las caries, gingivitis, periodontitis, placa dental entre otras, que son provocados por bacterias, virus y hongos. Mediante las estrategias ecológicas que se basan en la transformación de materias primas en productos que favorezcan a una sociedad, se da a conocer el presente proyecto socio integrador que se enfoca en la transformación de las hojas de Azadirachta Indica en un producto de higiene bucal como es la crema dental, de este modo se contribuirá a dar una solución a la presente problemática que presenta el sector San Francisco de Asís II en cuanto a la obtención de productos de primera necesidad bien sea por su elevado costo o por la mala calidad que presenta, dicho proyecto tiene como objetivo general la elaboración de una crema dental a base del extracto de la hoja de la planta de neem (azadirachta indica) en el sector San Francisco de Asis II, el Tigre Estado Anzoátegui. La metodología aplicada en el proyecto se establece en un tipo de investigación documental, descriptiva, experimental, explicativa, y el diseño de investigación empleado fue bibliográfico, de campo y experimental, lo que llevo a desarrollar eficientemente el proyecto. Cabe destacar, que el extracto de las hojas de Azadirachta Indica, tiene efectos antimicrobianos y antiinflamatorios por lo que es efectivo contra varios tipos de bacterias, virus y hongos, por este motivo se usara este extracto como principio activo para la elaboración de la crema dental. Para llevar a cabo este proceso se contó con unas series de etapas recolección, triturado, mezclado con solvente, maceración y filtrado. Resultando que a partir de 45 kg se obtiene 299,2Kg de extracto que corresponde a 3,22 mL. DESCRIPTORES: Higiene bucal, hojas de Neem (azadirachta indica), extracto, crema dental.

ÍNDICE GENERAL

Contenido

Pág.

PORTADA

CONTRAPORTADA

DEDICATORIA

III

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

INDICE GENERAL

INDICE DE TABLAS

VIII

INDICE DE FIGURAS

INDICE DE GRAFICOS

INDICE DE ANEXOS

INTRODUCCIÓN

FASE I: Descripción de Escenario

Reseña Histórica……………………………………..……………………….5 Dimensiones y Potencialidades…………….……….……………………….3

Físicas Espaciales……………………..……………………………….7 Demográficas………………………………………………..………...8 Políticas…………………………………………………..……………9 Económicas……………………………………………..……………..9 Culturales………………………………………………...……………9 Ambientales……………………………………………...……………9 Potenciales………………………………………………..………….10

FASE II: Contexto real de la Situación Problemática

Identificación y formulación de problemas……………………….………10 Selección del problema………...……………....…………………….12 Criterios para la Priorización del Problema………...…………….….13 Vinculación del problema seleccionado con el Área de Conocimiento……………………………………………….…….….15 Planteamiento del problema………...………….…....…………..……..….16 Objetivos de la investigación………...………......……………….…..……16 General………...……………....……………..………………………16 Específicos………...……………....…………..……………....……..16 Justificación………...………….......………………….…………….………17 Alcances y limitaciones………...……..……....…….……………....………18 Alcance……………………………………….………………...…….18 Limitaciones…………………………………….……………...…….18

FASE III Marco Teórico Referencial

Antecedentes………...……………....………………….……………………….......19 Fundamentación teórica………...……....……………..………………..…………20 Fundamentación legal………………………………..…………………...………..40 Definición de términos básicos………...……………..…....………………………42

FASE IV Marco Metodológico Metodología Aplicada en el Proceso del Abordaje y Definición del Problema…47 Tipo de Investigación………...……………...............……………….47 Diseño de la Investigación………...……………………....…………49 Población y muestra………...……………....…………………….………………..50 Población…………...………………………………………………..50 Muestra………………………………………………………………50 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos…………….…....50

VII

Validez de Contenido y Confiabilidad de los Instrumentos……..…………..…..52 Confiabilidad de los instrumentos…………………………………..…………….52 Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos……………………..…………....54 FASE V Resultados …………………….……………………….………………....59

Conclusiones………...…………………….....…………………………………..….94

RECOMENDACIONES………...………….…....……………………………..….96

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……….............…………….......……...... 97 Anexos……………………………………….……………………………………. 100

VIII

ÍNDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla N° 1. Clasificación de la población total por sexo……………………......……7 Tabla N° 2. Matriz FODA y análisis DAFO……………………………………..…11 Tabla N° 3. Matriz de decisión para la priorización del problema (DPP)…….….…15 Tabla Nº 4. Propiedades químicas de la hoja…………………………………..……24 Tabla Nº 5. Propiedades químicas de la corteza………………………...……..……26 Tabla Nº 6 Propiedades químicas de la semilla………………………………..……28 Tabla Nº7 Manera de aplicar los beneficios de Azadirachta indica………..……….28 Tabla N°8. Componentes de la pasta dental………………………………..……….37 Tabla N° 9. Confiabilidad del índice de refracción……………………………...….54 Tabla N° 10 Planificación integral de objetivos………………….…………….…..57 Tabla Nº 11. Propiedades del extracto de las hojas del Azadarichta indica……...….74 Tabla Nº 12. Propiedades de la crema dental según norma COVENIN 2007-83…...75 Tabla N° 13. Presupuesto básico de la planta de obtención de extracto de la hoja de Azadarichta indica para la elaboración de crema dental……………………….…….85 Tabla N° 14. Presupuesto básico de los costos de materia prima……….…….…….86 Tabla N° 15 Presupuesto de costo básico de mano de obra…………………...…….86 Tabla N° 16. Presupuesto costo básico de servicios públicos…………..……….….87 Tabla N° 17. Presupuesto costo del etiquetado y empaquetado…………..…….…..87 Tabla N° 18. Presupuesto total de costos asociados al proceso……………..………87 Tabla N° 19. Beneficios estimados de la propuesta por unidad……..……………...88 Tabla N° 19 Beneficios anuales estimados de la propuesta…………………………88

ÌNDICE DE FIGURAS

Pág. Figura N°1. Croquis del sector San Francisco de Asis II………………….…………6 Figura 2. Árbol de Azadirachta Indica ………………………………………….….21 Figura N° 3. Taxonomía de la Azadirachta Indica…………………………….…....22 Figura N°4. Componentes de las pastas dentales………………...…...………….…34 Figura N° 5. Diagrama de flujo del proceso de obtención del producto (Crema Dental)…………………………………………………………….....………………66 Figura N°6 . Diagrama de bloque del proceso para la obtención de la crema dental…………………………………………………………..…….………………69

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Pág. Gráfica N°1. Distribución de la población total por sexo……………………….……7 Gráfico N° 2. Análisis de la encuesta realizada a miembros de la comunidad….…..60

ÍNDICE DE ANEXOS

Pág. Anexo A. Obtención del extracto de las hojas de Azadarichta indica…………..…101 Anexo B. Formato de encuesta aplicada en el sector San Francisco de Asis II…....102 Anexo C. Cálculo de balances de materia y energía…………………………...…..103 Anexo D. Dimensionamiento de equipos (continuación)…………………………..110

XII

INTRODUCCIÓN

Venezuela, en la actualidad ha afrontado cambios que van desde el aspecto social hasta lo económico, la educación es parte de los aspectos en los que se ha realizado un proceso de transformación; esto de manera que se inicie la nueva concepción de una estructura basada en valores de correlación entre la necesidad de preservar el planeta y la producción de satisfacer las necesidades del hombre, su base principal es generar la igualdad de oportunidades de desarrollo en el individuo y su entorno. Para ello se establece toda una línea estratégica de políticas con un basamento legal entre ellos la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, el Plan Nacional de la Patria y la creación de la Misión Alma Mater.

Debido a la creciente demanda de consumo alimenticio, de hábitat, de energía, farmacología y otras, se busca formar profesionales con carácter de innovación, sentido de pertenencia y presto a solucionar los problemas o debilidades de las diferentes comunidades, a través de su área de conocimiento tal como lo contempla el nuevo Plan Nacional de Formación, para iniciar dicha alternativa el investigador deberá aplicar una serie de técnicas e instrumentos de recolección de datos que le permitan de forma objetiva identificar dichas debilidades y posibles soluciones a esta, considerando su enfoque de estudio humanístico, científico y tecnológico.

En esta oportunidad la investigación se desarrollará en la comunidad de San Francisco de Asís II del Municipio Simón Rodríguez, Edo. Anzoátegui, este municipio se ubica al centro-sur del país, en observaciones realizadas al sector sus habitantes manifiestan preocupación por diversos aspectos que perturban la evolución de la misma. Unas de las debilidades que aquejan a la comunidad está acorde para la realización de un proyecto de investigación correspondiente al Programa Nacional De Formación De Ingeniería en Procesos Químicos, con la aplicación de este estudio se pretende solucionar uno o más problemas de la comunidad objeto de estudio.

Lo importante para un ser humano es establecer relaciones interpersonales con su medio, es su seguridad emocional y psicológica, lo cual está influenciada por una serie de elementos que fomentan dicha seguridad como por ejemplo la higiene personal, esta es una norma necesaria que a diario el individuo debe cumplir, para el desarrollo, conservación y mantenimiento de su salud física y mental, esto facilita la aceptación de la persona con el mismo y la sociedad.

Elaborar un producto que favorezca este aspecto tan importante para cualquier sociedad, posiblemente permita a la comunidad dar respuesta a varias debilidades que esta presenta, con la elaboración de la crema dental, se garantiza a los miembros de la comuna la obtención del producto, permitiendo el desarrollo de diferentes fuentes de empleo tras la conformación de una empresa de orden social, al añadir en la crema dental los beneficios activos provenientes de las hojas de la Azadirachta indica, planta que abunda en el área y es un potente antiinflamatorio y, posee efectos antimicrobianos, llegan a ser efectivos contra varios tipos de bacterias, virus y hongos, de modo que al ser un agente antibacteriano y antiinflamatorio natural, puede combatir los problemas bucales ocasionados por los microorganismos que se encuentran en la zona bucal.

De acuerdo a lo anterior, se estaría fortaleciendo la adquisición del producto y por ende la salud bucal de los residentes del sector, por otra parte, haciendo uso de los residuos presentes en el proceso como materia orgánica genera otra fuente de ingresos, por lo que a través de este proyecto se brindará cuatro (4) aportes de impacto social positivos en la comunidad.

Muchos investigadores han dejado registro de que la crema dental es usada por la humanidad inclusive miles de años antes de la era de Cristo. Sin embargo, la composición de este ha ido evolucionando conforme a los años y la necesidad de la población, pero su función principal siempre ha sido la de conservar la limpieza y proteger la salud bucal. 2

Este proyecto pretende desempeñar parte de lo planteado por el Programa Nacional de Formación y el Plan Nacional de la Patria de manera que este proyecto socio-integrador, pueda convertirse en icono de soluciones y evolución para la comunidad donde está establecido e incluso ser referencia para el desarrollo de otros sectores.

Cabe destacar, que en el desarrollo de esta investigación se emplearon diversas metodologías en donde destacan la exploratoria implementada en la obtención de información de la comunidad en donde se desarrollaron recorridos y encuestas. También se empleó la metodología documental y experimental a la hora de establecer los fundamentos para obtener el extracto de la hoja de Azadirachta Indica, a través de dichas metodologías se logró afinar las bases de la investigación y con ello lograr un buen desenvolvimiento al ejecutar cada una de las tareas esenciales. Este informe de investigación está compuesto por cinco fases, que contienen la siguiente data: ➢ Fase I: Descripción del escenario, en esta fase se presenta la reseña histórica, las dimensiones y potencialidades. ➢ Fase II: Contexto real de la situación problemática, la cual comprende la identificación y formulación de problemas junto con la selección del problema, la vinculación de dicho problema con el área de conocimiento y con el Plan de la Patria 2019 – 2025, el planteamiento del problema, el objetivo general y los específicos, la justificación, los alcances y las limitaciones. ➢ Fase III: Marco teórico referencial, que consta de antecedentes, fundamentación teórica y legal, como también la definición de los términos básicos.

➢ Fase IV: Marco metodológico, integrado por el tipo de investigación, el diseño de la investigación, la población y la muestra, las técnicas e instrumentos de recolección de datos, la validez de contenido y confiabilidad de los instrumentos, las técnicas de análisis de datos, las metodologías experimentales y la Planificación Integral de Objetivos. ➢ Fase V: Referida al desarrollo de los objetivos, a través de los cálculos correspondiente.

FASE I

DESCRIPCIÓN DE ESCENARIO

1.1.Reseña Histórica

La comunidad Ciudad Tablita posee alrededor de 63 años aproximadamente. Este nombre surge a raíz de las primeras casitas que se construyeron las cuales fueron realizadas por tablas debido a que 3km de esa zona se encontraba un aserradero. Años después abrió sus puertas a una fábrica de bloques propiedad del señor Pedro Rase donde inicio la construcción de casas de concreto y así llegar a la construcción de casas de concreto y así llegar a la formación de la urbanización San Francisco de Asís.

Las primeras personas que habitaron la comunidad fueron: Juana Díaz, Juana Ponce, Pedro Vicente Hernández, Rosa Colina, Luisa Matute, Paula Mendoza, Leonicio Centeno, José Guevara, Adrián Cabeza, Níquel Hernández, Felicia Moreno, Noheli Tamoy, Blanca Morales, Graciela Larez, Ricarda Evans, Ana Lanz.

En la década de los 80 en el sector de Ciudad Tablita, a raíz del nombramiento de la iglesia San Francisco de Asís, en parroquia eclesiástica fue declarada por las autoridades municipales de dicha década como “La urbanización San Francisco de Asís” con el fin de establecer uno de los tantos sectores fundadores de la ciudad El Tigre.

1.2.Dimensiones y potencialidades

1.2.1. Dimensiones físicas espaciales

La comunidad San Francisco de Asís II se encuentra ubicada al noroeste de la ciudad de El Tigre, localizada en la parroquia Edmundo barrios. Limita al norte con la avenida la Bomba/Escuela 12 de marzo, al sur con la Avenida Peñalver limitando con el sector Pueblo Nuevo Norte y parque Andrés Bello. Al este limita con el sector Inavi y al oeste con la Avenida Simón Bolívar o calle 12 Norte. (ver Figura N°1, pág.5)

Figura N°1. Croquis del sector San Francisco de Asis II

Nota: Consejo comunal San Francisco de Asís II (2017)

1.2.2.

Dimensiones demográficas

El sector San Francisco de Asís II posee una población total aproximada de 1047 familia, 625 viviendas y 2827 habitantes. De acuerdo, al sexo se constituye de la siguiente manera: (Ver Tabla N°1 y Gráfica N°1. Pág. 6):

Tabla N° 1. Clasificación de la población total por sexo Sexo

N° de Habitantes

Porcentaje

Femenino

1547

55%

Masculino

1280

45%

Total

2827

100%

Nota: Consejo comunal San Francisco de Asís II (2019)

Gráfica N°1. Distribución de la población total por sexo

Distribución de la Población Total por Sexo

Masculino 45% Femenino 55%

Nota: Equipo investigador (2019)

1.2.3.

Dimensiones políticas

Las organizaciones presentes en esta comunidad son: consejo, CLAP de alimentación, miembro de la comunidad William Lara, misión vivienda. Existen comités de salud, alimentos, energía y gas, hábitat y vivienda, planificación, unidad de contraloría, financiera, economía comunal, educación, cultura y deporte.

1.2.4.

Dimensiones económicas

Actualmente la comunidad desarrolla los patios productivos de pimentón, ají, frijol, plátano, cambur, berenjena, entre otros.

1.2.5.

Dimensiones culturales

En la comunidad se celebran festividades como: Día de la madre, del padre, del niño; teatro, magia, juegos tradicionales, actividades deportivas, exhibición de pinturas, poemas, títeres, entre otros, fiestas patronales.

1.2.6.

Dimensiones ambientales

Se aplican estrategias para la conservación del suelo y la comunidad practicando el trabajo de siembra con todos los habitantes para obtener rubros del patio productivo, cuenta con gran diversidad de árboles frutales y plantas medicinales siendo lo más resaltante es la presencia de plantas de Azadirachta Indica, posee un rico suelo para el cultivo. 1.2.7.

Potenciales

La comunidad cuenta con tierras fértiles que son beneficiosas para los distintos cultivos, algunas casas cuentan con patios espaciosos ideales para la implementación de patios productivos, posee buena organización del consejo comunal, Aseo urbano,

Diversidad cultural, Asfaltado, Alumbrado público.

En la comunidad no hay presencia de empresas, pero sus habitantes hacen lo posible para sustentarse económicamente mediante fuentes de trabajo ingeniadas por ellos mismo además del potencial humano de calidad que abunda en dicha comunidad como: albañiles, abogados, contadores, maestros, medico, carpinteros, obreros, herreros, ingenieros, técnicos superiores, plomeros, ingenieros, entre otros.

FASE II CONTEXTO REAL DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

2.1.

Identificación y formulación de problemas

El equipo investigador ha utilizado herramientas principales para conocer cuáles son las problemáticas que más afectan la comunidad objeto de estudio. Las cuales se optaron por los recorridos por la comunidad utilizando el método de la observación, encuestas y entrevistas no estructuradas a las personas miembros de la junta comunal y del sector. La observación según Arias (2006) es definida como “una técnica que consiste en visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática, cualquier hecho, fenómeno o situación que se produzca en la naturaleza o en la sociedad, en función de unos objetivos de investigación preestablecidos” (p. 69). La entrevista, según (2006), menciona que: “más que un simple interrogatorio, es una técnica basada en un diálogo o conversación “cara a cara” entre el entrevistador y el entrevistado acerca de un tema previamente determinado, de tal manera que el entrevistador pueda obtener la información requerida” (p. 73).

Existen muchos tipos o formas de ejecutar el método de la entrevista, el grupo investigador decidió hacer una entrevista no estructurada la cual define el mismo Arias de la siguiente manera “es aquella que no dispone de una guía de preguntas elaborada previamente, sin embargo, se orienta por unos objetivos preestablecidos lo que permite definir el tema de la entrevista. (p.74). La encuesta según el mismo autor es definida de la siguiente manera “Se

define la encuesta como una técnica que pretende obtener información que suministra un grupo o muestra de sujetos acerca de sí mismos, o en relación con un tema en particular” (p. 72). (Ver anexo Nº 2, pág.102 ).

Aplicando los métodos antes mencionados, se obtuvieron una serie de datos los cuales dieron a conocer las fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas presentes en la comunidad objeto de estudio. Estos datos se analizaron utilizando la Matriz FODA. (Ver Tabla Nº 2, pág.10)

Tabla N° 2. Matriz FODA y análisis DAFO FORTALEZAS

Matriz FODA

DEBILIDADES

-Consejo comunal

-Dificultad para

-Comunidad organizada.

obtener los

-Abiertos a nuevos proyectos.

productos de

-Patios

primera necesidad.

productivos

-Poca actividad económica.

-Existencia de áreas verdes.

-Descendimiento de las propiedades y beneficios de las plantas presentes en la comunidad. -No hay presencia de cuerpos policiales.

OPORTUNIDADES

-Buen número de

-Aprovechar el consejo comunal

-Llevar a cabo la realización

profesionales.

que ya está constituido para

de proyectos socio-

-Diversidad de árboles frutales

nuevos proyectos que ayuden a

integradores para elaborar

y plantas medicinales.

productos de primera

-Gran cantidad de plantas de

solicitando

Azadirachta Indica

gubernamentales y de la alcaldía

sector.

-Variedad de sitios

recursos para llevarlo a cabo.

-Informar a los miembros de la

comerciales.

-Con la presencia de árboles de

comunidad sobre los

-Los miembros de la

Azadirachta Indica, implantar

beneficios y propiedades de las

comunidad apoyan al

ideas que contribuyan con el

plantas que poseen la

comunidad a

surgir,

los

entes

necesidad a beneficio del

aprovechamiento de materias

desarrollo

primas presentes en la

comunidad

endógeno

comunidad con gran demanda.

comunidad. AMENAZAS

-Presencia de enfermedades

-Desarrollar actividades donde

-Concientizar a los miembros

por la falta de productos de

se oriente sobre los beneficios y

del sector sobre los efectos que

primera necesidad.

usos que poseen las plantas

se puedan originar sino se

-Desempleo.

presentes en la comunidad.

tiene los productos de primera

-Inseguridad

necesidad

Nota: Equipo investigador (2018)

Mediante la herramienta estratégica FODA se pudo analizar la situación de la comunidad estudiada. Sabiendo que su nombre deriva del acrónimo formado por las iniciales de los términos: debilidades, amenazas, fortalezas y oportunidades. Permitió identificar tanto las oportunidades como las amenazas que presentan el área, y las fortalezas y debilidades de la misma, trabajar con una matriz de análisis FODA reside en que este proceso nos permite buscar y analizar, de forma proactiva y sistemática, todas las variables que intervienen en un área con el fin de tener mejor información al momento de tomar decisiones. Cabe destacar, que la toma de decisiones es un proceso de elección de manera organizada que sean oportunas y de mejora en el futuro.

Por lo anterior, el principal objetivo de aplicar esta fue organizar y ofrecer un claro diagnóstico para poder tomar las decisiones estratégicas oportunas y mejorar en el futuro, de modo, que mediante el desarrollo del proyecto socio- integrador maximizar las oportunidades y fortalezas, de igual forma, minimizar las debilidades y amenazas.

2.2. Selección del problema

Para la selección del problema se utilizó una matriz de decisión para la priorización del problema (matriz DPP) la cual es una herramienta muy útil para elegir la temática a tratar. Gracias a la matriz DPP se pudo establecer una problemática destacada. Debido a que el grupo investigador cursa el PNF en Procesos Químicos es que tal problemática debe poderse resolver con el conociendo adquirido en esta área.

2.2.1. Criterios para la selección del problema

Se tomaron en cuenta los siguientes criterios para la jerarquización de los principales problemas que afectan a la comunidad

2.2.1.1 Valor del problema para la comunidad

Quiere decir qué tanta importancia le puede dar la comunidad a los problemas que allí suscitan dando base a elegir los más sobresalientes para ser considerados por el equipo de investigación como tema generador del proyecto.

2.2.1.2 Posibilidad de enfrentarlo con éxito

Representa las posibilidades existentes para la resolución de la situación problema. Se utiliza para mostrar las posibilidades que existen para enfrentar un problema conforme a los alcances de los investigadores para la solución del mismo. Tomando en cuenta que los integrantes del grupo investigador son estudiantes de Ing. Procesos Químicos solo se dará más importancia a los problemas que dicha rama de estudio pueda o permita legalmente ofrecer solución.

2.2.1.3 Apoyo de la comunidad

Es el apoyo que se recibe por distintas entidades. Ya sean de nivel público, privado o por parte de organizaciones o voluntarios sin fines de lucro, para así dar

fin a un problema se seleccionó este criterio por el grupo de investigadores ya que se puede demostrar la ayuda recibida por diferentes entes ya antes mencionados.

2.2.1.4 Impacto sobre otros problemas

Después de definir los criterios redactados para evaluar la situación problema presente en la comunidad, solo queda reflejar los problemas detectados dentro del sector San Francisco de Asis II, los cuales son: ➢ Dificultad para obtener los productos de primera necesidad ➢ Inseguridad. ➢ Poca actividad económica en el sector.

Por ello en la siguiente matriz DPP se realizará la selección del problema en función a los problemas detectados y los criterios que evaluaran los mismos

Tabla N° 3. Matriz de decisión para la priorización del problema (DPP)

Criterio 1

Criterio 2

Criterio 3

Criterio 4

Valor del problema

Posibilidad de

Apoyo de la

Impacto sobre otros

para la comunidad

enfrentarlo con éxito

comunidad

problemas

0,8

92,5%

Inseguridad

0,4

0,2

40%

Poca actividad económica en el

0,9

0,7

0,5

0,6

67,5%

Problema

SUMA DPP (nro. de criterios favorables/nro. Total de criterios) *100%

Dificultad para obtener los productos de primera necesidad

sector

Ponderación de Criterios

DPP

DECISIÓN

Muy bajo

Menor de 50%

No elegible

Bajo

0,25

Mayor o igual de 50% y menor de 75%

Medianamente elegible

Regular

0,5

Mayor o igual de 75%

Altamente elegible

Alto

0,75

Muy alto

Nota: Equipo Investigador (2019)

En esta matriz tres de los numerosos problemas hallados en la comunidad fueron sometidos a diversos criterios (ya mencionados con anterioridad), para la priorización de ellos se les fue dando un valor del 0 al 1. Mientras más valor numérico posea un problema más importancia se le dará al mismo y viceversa.

Se empleó el uso de una fórmula, en donde los criterios favorables se dividieron entre el total de criterios y este resultado se multiplicó por cien (100) para obtener un porcentaje y así finalmente comparar los valores de cada uno de los porcentajes para saber qué problema es altamente elegible, medianamente elegible o no elegible. Dando como resultado la dificultad para obtener los productos de primera necesidad siendo este el problema más resaltante en la comunidad con un 92,5% con respecto a los criterios evaluados.

La dificultad de obtener productos de primera necesidad fue el problema priorizado no solo por el hecho de que el grupo de investigadores pueda solucionarlo dentro del área de los Procesos Químicos, si no por ser un problema de carácter social, ya que si no garantizamos la obtención de aquellos productos que son necesarios para la supervivencia de una o varias personas, como alimento, mercancía de higiene o de salud no se puede asegurar el bienestar físico y psicológico de las personas dentro de una comunidad.

Es por ello que en concordancia de lo planteado con anterioridad se plantea obtener el extracto de las hojas de Azadirachta Indica, se hace mención que es una planta que abunda en la comunidad objeto de estudio, a través de este extracto se pueden elaborar productos de higiene personal con la finalidad de que los miembros de la comunidad San Francisco de Asís II puedan tener acceso a este e impulsando el desarrollo endógeno.

2.3 Vinculación del problema seleccionado con el área de conocimiento

Este proyecto está estrechamente vinculado con el PNF en Procesos Químicos, ya que el mismo está orientado a la producción y aplicación de tecnologías asociadas a la industria de productos químicos, así como también al diseño y mejoramiento de procesos industriales. Esta línea de investigación también plantea reducir el impacto ambiental a través de la reutilización de residuos producidos en el proceso de obtención del extracto de las hojas de Azadirachta Indica para la elaboración de nuevos productos o para diversos fines, de modo que brindará soluciones para el mejoramiento de la calidad de vida de la población basado en una relación armónica entre el hombre y la naturaleza, que garantice el uso y aprovechamiento racional, óptimo y sostenible de los recursos naturales, respetando los procesos y ciclos de la naturaleza.

2.4 Vinculación del problema seleccionado con el Plan Patria 2019-2025

El Plan de la Patria: se destaca en su contenido por ser un plan integrador y estructuralmente eco-socialista, buscando la transformación del país convirtiéndola en potencia en lo social, económico y político, donde el pueblo es el protagonista de la misma; logrando así la mayor felicidad tanto en el país como en el mundo entero. De acuerdo al objetivo II del plan de la patria que dice textualmente: “Continuar construyendo el socialismo bolivariano del siglo XXI, en Venezuela, como alternativa al sistema destructivo y salvaje del capitalismo y con ello asegurar la "mayor suma de seguridad social, mayor suma de estabilidad política y la mayor suma de felicidad” para nuestro pueblo” Trascendiendo el modelo rentista petrolero capitalista al modelo económico productivo socialista, dando paso a una sociedad más igualitaria y justa, rumbo al socialismo. De tal manera que el proyecto llevado a cabo por el equipo investigador se ajusta a este II objetivo a causa de que en la comunidad se busca practicar el modelo productivo socialista mencionado.

Y el objetivo V que expresa textualmente: “Preservar la vida en el planeta y salvar a la especie humana.”. Se traduce en la necesidad de construir un modelo económico productivo eco socialista, basado en una relación armónica entre el hombre y la naturaleza, que garantice el uso y aprovechamiento racional y óptimo de los recursos naturales, respetando los procesos y ciclos de la naturaleza”. Este proyecto también se vincula al V objetivo porque se busca presentar una propuesta que se lleve a cabo de una manera natural, dando espacio para desarrollar una producción “eco socialista” que permita cuidar la naturaleza y aprovechar al máximo las potencialidades que son ofrecidas por la misma, en este caso, transformar las hojas de Azadirachta Indica en un producto de Higiene personal que favorezcan a la comunidad sin alterar su ciclo natural.

2.5 Planteamiento del problema

Actualmente el país está pasando por una situación económica delicada que se ha ido incrementando a través de los años, y ha generado incomodidad en los venezolanos en diferentes aspectos, unas de las principales inquietudes es la obtención de productos de primera necesidad bien sea en el ámbito alimenticio, salud o de higiene personal, esto es debido a su alto costo o simplemente no cumplen con las expectativas del consumidor, por ende, la comunidad San Francisco de Asis II no está libre de esta problemática social. Cabe recalcar, que si no se garantiza la adquisición de aquellos productos que son necesarios para la supervivencia del ser humano, no se puede asegurar un bienestar físico y psicológico de las personas dentro de una comunidad.

Es preciso señalar que el sector San Francisco de Asis II, objeto de estudio, posee muchas potencialidades que pueden ser aprovechadas para mitigar dicha problemática ya mencionada, la comunidad cuenta con áreas verdes, diversidad de plantas, es una comunidad motivada a la innovación y lo más destacable es la presencia abundante de árboles de Azadirachta Indica, árboles que poseen diversas propiedades

que son beneficiosas para el cuerpo humano en todos los sentidos. Las hojas de esta planta poseen agentes antibacterianos y antiinflamatorio natural.

Por otra parte, un producto de higiene personal es cualquier sustancia o preparado que está destinado a ser aplicado sobre la piel, dientes o mucosas del cuerpo humano con la finalidad de higiene, de estética y para neutralizar o eliminar aquellos huéspedes que puedan ser perjudiciales para la salud. Las cremas dentales es uno de los productos de higiene que más veces es usado al día. Cabe mencionar, que las cremas dentales convencionales suelen contener sustancias nocivas como Sodium Lauryl Sulfate (espumante), flúor, triclosán o Clorhexidina (antibacterianas) y colorantes.

En tal sentido, se propone la alternativa de producción en la comunidad San Francisco de Asis II, bajo el aprovechamiento de las hojas de la planta de Azadichta Indica, que está presente en gran volumen dentro de la comunidad y a través del extracto de la hoja obtenido por el grupo investigador en las instalaciones de laboratorio del UPTJAA, se pretende proyectar la creación de un producto de higiene personal (crema dental) que aporte beneficios a la comunidad y sea de origen natural. En este orden de ideas se plantea elaborar una crema dental a base del extracto de la hoja de Azadichta Indica como principio activo antimicrobiano y antiinflamatorio. Dando a reducir la siguiente interrogante:

¿Proporcionará la elaboración de la crema dental que use como principio activo las hojas de Azadichta Indica la adquisición del mismo a un bajo costo y que cumpla con las exigencias del consumidor en cuanto a la calidad?

2.6. Objetivos de la Investigación

2.6.1 Objetivo General ➢ Elaboración de una crema dental a base del extracto de la hoja de la planta de neem (Azadirachta indica) en el sector San Francisco de Asís II, El Tigre Estado Anzoátegui.

2.6.2. Objetivos específicos ➢ Realizar un diagnóstico en la comunidad del sector San Francisco de Asís II para conocer sus problemáticas y potencialidades. ➢ Indagar acerca de los diversos usos y beneficios de la hoja de Azadiractha Indica. ➢ Investigar sobre los diferentes procesos para obtener el extracto de la hoja de azadarichta indica para la posterior obtención del producto. ➢ Desarrollar el proceso tecnológico para la elaboración de la crema dental. ➢ Estudiar las propiedades fisicoquímicas de la materia prima y del producto obtenido. ➢ Diseñar el dimensionamiento de los equipos con sus respectivas ecuaciones de diseño. ➢ Estimar el presupuesto básico y evaluación económica del proceso para la elaboración de la crema dental

2.7.

Justificación

En la comunidad del Sector San Francisco de Asís II, están presentes ciertas problemáticas que fueron expuestas con anterioridad, de acuerdo a las técnicas implementadas se conoció que la problemática más resaltante es la obtención de productos de primera necesidad, la cual genera a los habitantes desagrado no optar de modo factible los productos de calidad a menor costo. Los esfuerzos realizados por el equipo investigador tienen como finalidad dar una solución a la problemática existente, así como también se pretende que los habitantes se integren a la misma de una manera sencilla y práctica que favorezcan a la comunidad objeto de estudio.

El equipo investigador propuso el estudio de la elaboración de una crema dental a base del extracto de la hoja de la planta de Azadirachta Indica, debido a su uso diario se considera un producto de primera necesidad en cuanto al higiene personal se refiere, el cuidado de la zona bucal es de gran importancia en cada individuo tanto en lo estético como en la salud bucal; si no se lleva acabo, un buen habito esta ocasionara bacterias, virus y hongos. Cabe resaltar, que las hojas de la planta cuentan con características favorables que combaten con esas patologías.

La presencia de la planta de Azadirachta Indica en la comunidad ayudará a mitigar la problemática presente y a su vez ayudará a controlar las enfermedades bucales. Por otro lado, la realización de esta investigación se basa principalmente en prestar apoyo a los habitantes de la comunidad objeto de estudio. De esta manera se demuestra que el estudio tiene sus bases en las aplicaciones científicas, farmacológicas y económicas creando un desarrollo sustentable en armonía y preservación del planeta con los beneficios que aportan las plantas, la naturaleza y el medio ambiente tal como lo establece el programa nacional de formación y el Plan Nacional de la Patria 20192025.

2.8 Alcance y Limitaciones

2.8.1 Alcance ➢ Sensibilizar a la comunidad, sobre los beneficios que trae consigo la elaboración de un producto que contenga propiedades naturales para que ellos valoren y entiendan la aplicación y provecho de esta tecnología además siendo este un gran aporte social. ➢ Reconocer los procedimientos legales para la constitución de unidades de producción. ➢ Presentar a la comunidad los resultados finales del proyecto ➢ Presentar alternativas para el tratamiento de efluentes y sólidos contaminantes. ➢ Elaborar las fichas técnicas de los equipos involucrados en el proceso. ➢ Estima costos de inversión del proyecto. Ejecuta evaluación económica. Elabora análisis de sensibilidad económica por efecto de cambio de variables de proceso.

2.8.2 Limitaciones

Se puede decir que se tuvo una restricción a la hora de realizar pruebas finales del producto primeramente a la falta de suministro en los Laboratorios de la Institución y, por otro lado, la situación mundial que se vive actualmente como lo es el COVID19.

FASE III MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

3.1 Antecedentes

Como base documental en el desarrollo de esta investigación fue necesario realizar una serie de consultas previas a tesis y trabajos de grado realizados en relación al tema en estudio que sirvieron como referencias. A continuación, se presentan los siguientes antecedentes:

Leelavathi D. Acharya, N. Udupa (2004). En su investigación para el departamento de ciencias odontológicas preventivas, facultad de odontología, Riyadh, Reino de Arabia Saudita; titulado los efectos antimicrobianos de los extractos de Neem (Azadirachta indica) y Arak (Salvadora pérsica) masticar palos. El objetivo de este estudio fue comparar la efectividad de la actividad antimicrobiana de los extractos acuosos de la barra de mascar de Neem y Arak en diversas concentraciones, los datos surgieron que ambos extractos de masticación son efectivos a una concentración del 50% en Smutans y E faecalis. Donde recomiendan las pastillas para masticar como herramientas de higiene bucal para la promoción de la salud en los países en desarrollo.

Mohammad A, Hossain, Wafa AS AL- Taoubi, Afaf M. Weli, Qasim A. Al-Riyami, Jamal N. Al- Sabahi (2013). En su trabajo de investigación de la Universidad de Taibah en Arabia Saudita titulada Identificación y caracterización de compuestos químicos en diferentes extractos crudos de hojas de neem Omani. Los análisis mostraron que la mayoría de estos compuestos identificados en diversos extractos crudos contienen hidrocarburos normales, compuestos fenólicos, terpenoids, alcaloides y glucósidos. El alto porcentaje de compuestos que se identificaron en los extractos crudos son química y biológicamente importantes.

En este estudio la evaluación de la capacidad antioxidante de diferentes extractos crudos fue del orden de cloroformobutanol extracto de acetato de etilo extracto de hexanoextracto de metanol. Los componentes químicos importantes estuvieron presentes en los extractos crudos de la hoja de Azadirachta Indica que pueden endosarse al cultivo en una plantación doméstica. La buena cantidad identificada de compuestos químicos de diversos extractos de Azadirachta Indica podría tener algún beneficio ecológico para diferentes alimentos. El resultado de este estudio sugirió que los extractos crudos de cloroformo de Azadirachta Indica podrían usarse como antioxidantes naturales.

3.2 Fundamentación Teórica

Según Bavaresco (2006), las bases teóricas tienen que ver con las teorías que brindan al investigador el apoyo inicial dentro del conocimiento del objeto de estudio, es decir, cada problema posee algún referente teórico, lo que indica, que el investigador no puede hacer abstracción por el desconocimiento, salvo que sus estudios se soporten en investigaciones puras o bien exploratorias. Ahora bien, en los enfoques descriptivos, experimentales, documentales, históricos, etnográficos, predictivos u otros donde la existencia de marcos referenciales es fundamental y los cuales animan al estudioso a buscar conexión con las teorías precedentes o bien a la búsqueda de nuevas teorías como producto del nuevo conocimiento.

3.2.1 Neem (Azadirachta indica)

El árbol de Neem, también conocido como lila india y margosa, cuyo nombre científico es Azadirachta indica A. Juss, es un árbol perteneciente a la familia Meliaceae, originario de la India y de Birmania, que solo se encuentra en zonas tropicales y subtropicales. Al Neem se le conoce un uso ancestral, pero las investigaciones científicas de las propiedades se han realizado desde hace algún tiempo, con la intención de conocer y comprobar la eficacia de esta planta,

encontrándose nuevos usos para este árbol: incluyendo semillas, corteza y hojas, las cuales tienen compuestos con usos antisépticos, antivirales, antibacterianos, antipiréticos y antiinflamatorios.

Figura 2. Árbol de Azadirachta Indica Fuente y elaboración: Verónica Chica (2018)

3.2.1.1 Características

Se han usado varias partes de la planta de azadirachta Indica, como hojas, flores, corteza, frutos, aceite y raíz, para tratar varias patologías. Siendo reportadas en varias investigaciones la obtención de diferentes extractos y la purificación de distintas fracciones de estos, los cuales poseen significativas propiedades hepato protectoras, antioxidantes y quimiopreventivas contra el cáncer. También existe clara evidencia científica preliminar que indica que determinadas fracciones de diferentes extractos de esta planta poseen propiedades antidiabéticas, antiulcerosa y antiinflamatoria, así como también evidencia de que extractos de la planta A. indica poseen propiedades significativas de tipo antibacterial, antiviral, antiparasitaria y antifúngicas.

3.2.1.2 Taxonomía Neem (Azadirachta indica)

La siguiente figura representa la parte de la Botánica de la planta que se ocupa de la clasificación u ordenación de la misma. (ver figura N° 3, pág. 22) 21

Figura N° 3. Taxonomía de la Azadirachta Indica

Nota: Revista botánica (2018)

3.2.1.3 Distribución geográfica

El origen de la planta de Neem es inexacto, la mayor parte de las investigaciones coinciden en que se origina de las áreas áridas de la montaña Siwalík de Birmania y la India, localizada en la región tropical del sur-oeste asiático. Otras teorías indican el origen en el subcontinente Indo-Pakistaní, en las zonas secas del sur y sureste asiático, lo que incluye Pakistan, Birmania, Sri Lanka, Malasia, Tailandia e Indonesia.

Actualmente se localiza en más de 78 países, de los continentes Asiático, Oceanía, Africano, Centro y Suramérica, calculándose que existen alrededor de 200 millones de plantas de Neem en todo el planeta, mayormente en Asia, donde se desarrolla en forma silvestre y también en cultivos, especialmente en la India, entre el sur de Delhi y el Cabo Camorín. En el continente africano se pueden localizar árboles de Neem en Sudan y Nigeria, así como en la costa este de Etiopía, Somalia, Kenia, Mozambique y Tanzania y en la región oeste, específicamente en Mauritania, Costa de Marfil, Camerún y Togo.

En continente americano se localiza en Jamaica, Puerto Rico, Trinidad y Tobago, Guyana, Honduras, Ecuador, Islas Vírgenes, Barbados, República Dominicana, Cuba, Bolivia, Brasil y Argentina. En el caso de México fue cultivado por vez primera por la Universidad Autónoma de Nuevo León y posteriormente distribuido a casi todo el territorio.

En Ecuador, la planta de Neem se comenzó a cultivar en Manabí, en el año 1978, con semillas originarias del continente africano, específicamente Nigeria, cultivo que tres años después se extendió a las provincias de Esmeraldas y Guayas.

3.2.1.4 Composición química

El análisis sistemático de los componentes de la planta de Neem ha permitido determinar a qué clase de químico pertenece y el efecto que se puede esperar en las moléculas complejas, identificando los ingredientes activos, esto se realiza aislando de manera esquemática cada ingrediente. Entre los componentes más comunes detectados en la planta de Neem se tiene: ➢ Nimbi: Antiflamatorio, antifiebre, antiestamínico, antihongos. ➢ Nimbidim:

Antibacterial,

antiulceras,

analgésico,

antiarrítmico,

antihongos ➢ Nimbidol: Antituberculoso, antiprotozooario, antifiebre. ➢ Genudin: Vasodilatador, antimalaria, antihongo. ➢ Nimbinato de sodio: Diurético, espermicida, antiartrítico. ➢ Quercetina: Antiprotozoario. ➢ Salannin: Repelente de insectos. ➢ Azadirachtin: Repelente, inhibidor del apetito, antihormonal (todo en insectos).

3.2.1.5 Hojas de Azadirachta Indica

Las hojas de Neem (Azadirachta Indica) se componen de un 20% de fibra, 50% de carbohidratos, 15% de proteínas, 5% grasas, 8% de cenizas, 2% de calcio y contiene además aminoácidos esenciales, los contenidos de aminoácidos conocidos y porcentajes en la hoja son los siguientes: ➢ Alanine 1,2%. ➢ Aspargine 3,4%. ➢ Aspartico 2,7%. ➢ Tryptophan 1,4%. ➢ Tanrine 7,0%. ➢ Valine 2,9%. ➢ También se reporta el contenido en la hoja de carotene y ácido ascórbico.

En el estudio realizado por Subapriya R. Nagini S evidencia que altas concentraciones de azadirachtinas, quercetinas y β-sistoterol presentes en las hojas de Neem podrían ser las responsables de la actividad antibacteriana y antifúngica.

Tabla Nº 4. Propiedades químicas de la hoja Contenido de la hoja

Propiedades

Fibra

20%

Carbohidratos

50%

Proteína

15%

Grasa

Cenizas

Calcio

2% NOTA: Equipo investigador (2019)

3.2.1.5.1

Característica:

Son diuréticas, antidiabéticas, antibacterianas y antivíricas.

3.2.1.5.2

Usos

➢ Para curar ulceras de estómago y los parásitos intestinales ➢ Indicadas para eliminar toxinas, purificar la sangre ➢ Para tratar mordeduras de serpientes y picaduras de insectos ➢ Complemento alimenticio para ganado ➢ biopesticida y fertilizante natural

3.2.1.6

Corteza de Azadirachtas Indica

Los porcentajes de aminoácidos de la proteína total son: Argigine 0,125%, Aspargina 0,375%, Ácido aspartico 0,280%, Cisteina 0,5%, Ácido glutámico 0,239%, Isoleucina 0,057%, metmionine 0,125%, Norlencine 0,138%, Fenilanina 0,088%, Apolina 0,3%, Triptophan 0,456%, otras substancias importantes reportadas fueron: nimbin, ninbosterol y el amargo principal margosine. Propiedades químicas de la corteza (ver tabla N°5, pág. 26)

Tabla Nº 5. Propiedades químicas de la corteza Contenido de la corteza

Propiedades

Proteínas

3,43%

Alcaloide

0,68

Minerales

4,6% NOTA: Equipo Investigador (2019)

3.2.1.7 Resina de Azadirachtas Indica

La resina de Azadirachtas Indica obtenidas de heridas al tronco del árbol contiene una cantidad importante de aminoácidos y proteínas. Un análisis de los aminoácidos nos arroja los siguientes resultados en partes por millón. Lisina 44, Histidina 17, Arginina 27, Ácido aspectico 138, Treonina 66, Serina 75, Ácido glutámico 78, Prolina 73, Glicina 73, Alinina 53, Cistina 18, Vanne 75, Metionina 3, Isoleucina 51, leucina 84, Tirosina 30, Fenilananina 51, Glucosamina 38.

3.2.1.8 Aceite de Azadirachtas Indica

La almendra de la semilla de Azadirachtas Indica es rica en ácidos grasos, constituyendo el 50% del peso de la almendra, el aceite de Azadirachtas Indica es muy amargo y tiene un olor entre ajo y azufre, contiene vitamina E y los aminoácidos esenciales, estudios realizados para determinar los componentes del aceite de Azadirachtas Indica han encontrado los siguientes porcentajes en ácidos grasos, variando dependiendo del lugar y tiempo de recolección de las semillas: ➢ Ácido Oleico 52,8%. ➢ Ácido Esteárico 21,4%. ➢ Ácido Linoleico 2,1%. ➢ Otros ácidos grasos 2,3%.

3.2.1.9 Las Flores

De las flores se extrae un aceite que contiene sesquiterpenos, nimbosterol y numerosos flavonoides entre los que destacan la melicitrina y el kaempferol. Las flores producen una cera compuesta por una mezcla compleja de acidos grasos (araquidico, esteárico, palmítico, oleico y linoleico).

3.2.1.9.1 Usos ➢

Astringentes y expectorantes

➢

Se utilizan para regular el calor del cuerpo

➢

Inhibe tumoraciones

➢

Previene enfermedades coronarias

3.2.1.10 Las semillas

Sin duda el elemento más interesante en la bioquímica del Azadirachta Indica son las semillas, por su riqueza en lípidos y la presencia de moléculas con una intensa actividad biológica. El hueso de la drupa contiene una o dos semillas y de ellas se obtiene un aceite compuesto de ácido oleico (50-60%), palmítico (13-15%), esteárico (14-19%), linoleico (8-16%) y araqidico (1-3%), composiciones que varían según el método de extracción. La semilla de Azadirachta Indica, es muy rica en ácido graso, llegando a ser el 50% de peso de la semilla (ver tabla N° 6, pág.28) Tabla Nº 6 Propiedades químicas de la semilla Contenido de la semilla

Propiedades

Ácidos grasos

50% NOTA: Equipo Investigador (2019)

La siguiente tabla identifica las maneras de aplicar los beneficios de Azadirachta Indica (ver tabla N° 7, pág 28) Tabla Nº7 Manera de aplicar los beneficios de Neem Los Baños

Previene problemas de salpullido, dermatitis, ulceras, granos, sarna, varicela, sarampión e infecciones.

jugo

y Se usan como antihelmínticos, astringentes, emolientes,

extracto de las diuréticas, antibacteriano y purgativos. hojas y frutos Él Te

Disminuye la fiebre, lepra, fortalece el sistema cardiovascular, normaliza la presión arterial, regula el colesterol, limpia heridas

El cataplasma

Elimina el dolor de cabeza, granos, espinillas y acné de la cara

La Corteza

Tiene propiedades astringente y antipiréticas

Aceite

Empleado como medicina para el cabello, el reumatismo, vitíligo y sobrepeso

NOTA: Instituto nacional de investigaciones forestales agrícolas y pecuarias (2004)

3.6.2

Extractos

Un extracto es una disolución de los principios activos de una planta en un determinado medio que actúa como un extractor. En los extractos hay una proporción del 15 % al 50 % de principios activos y aceites esenciales. Dependiendo de la planta con la que esté hecho, tendrá unos beneficios u otros. Bruneton, J. (2001, p 161) Para obtener los extractos se puede utilizar la planta al completo o las partes que tienen más concentración de principios activos y aceites esenciales. Para extraerlos se usan métodos con calor o en frío.

3.2.3.1 Procesos para la obtención de extractos vegetales

El proceso para obtener extractos vegetales es variable, todos estos componentes se obtienen en conjunto cuando se extraen de los diferentes órganos tanto vegetativos como reproductivos, tales como raíces, hojas, brotes, tallos, flores y frutos previamente triturados con un tamaño de partícula determinado y en contacto con cantidad suficiente de solvente. Entre las técnicas de extracción se encuentra las siguientes: ➢ Maceración: consiste en el simple contacto de la droga vegetal con el líquido extractor, por un período de tiempo determinado. Esta maceración puede ser estática (parada) o dinámica (con movimiento), con agitación (movimiento en reactor) de ambas. Es indicado para fabricación de extractos sensibles a degradación térmica, cuando se desea mantener intactas las características sensoriales de la planta y no agotar la extracción de los activos. Por ejemplo, un extracto de camomila. ➢ Infusión: es adicionada a la planta agua hirviente u otro líquido extractor apropiado. Es el método de preparación del té casero, pero en grande escala. También es muy usado para plantas sensibles a la degradación térmica, buscando una mejor calidad sensorial del extracto obtenido. Por ejemplo, yerba mate tostada, hibisco y té verde. ➢ Decocción o reflujo: en este método, el líquido extractor entra en ebullición (hervor) en contacto con la planta. Indicado para extracción de activos no termosensibles y para extracción de partes más rígidas de las hierbas como tallos, raíces y semillas. Por ejemplo, extracto de catuaba. ➢ Digestión: el contacto planta-sustancia extractora es mantenido a una temperatura de 40°C a 60°C. Muy usado para obtención de extractos de frutas y vegetales. Muchas veces una etapa de enzimado hace parte de la digestión, para obtención de extractos con más impacto sensorial y

clarificados (operación que consiste en clarear líquidos turbios). Por ejemplo, extracto de açai, ciruela, cacao. ➢ Percolación: este es el proceso que permite la extracción más eficiente de los activos por la dinámica y artificios posibles. El pasaje del líquido extractor a través de la planta molida, en aparatos conocidos como percoladores con control de flujo, tiempo y temperatura, optimiza el proceso. Generalmente

usado

para

extracción

activos

termosensibles. Por este método, en muchos casos, es posible extraer en torno de 95% de los activos contenidos en el material vegetal. Por ejemplo, extracto de guaraná, extracto de quassia, oleorresinas de pimienta. ➢ Extracción con CO2 Supercrítico: en este tipo de extracción se utiliza fluido supercrítico CO2 para modular extracción, pueden también ser utilizados cosolventes como etanol. Esta tecnología aún no está muy difundida en la industria, debido a su alto costo y bajo rendimiento. Es usada para extracción de aceites esenciales. ➢ Extracción Asistida por Microondas (ESAM): es una técnica de extracción emergente, muy utilizada en el universo académico y aún poco difundida en la industria. La utilización de energía de microondas posibilita la extracción con menos líquido extractor. Es utilizada para extracción de compuestos más polares, como aceites y grasas. ➢ Extracción Asistida por Ultrasonido: otra técnica emergente que viene recibiendo destaque por tratarse de una metodología de intensificación del proceso, posibilitando la obtención de elevadas tasas de extracción en tiempos menores. La cavitación (fenómeno de vaporización de un líquido por la reducción de la presión, durante su movimiento) generada por el ultrasonido es conocida por producir diversos efectos en la matriz vegetal, tales como: la circulación del líquido (agitación del líquido extractor) en el

sistema y generación de turbulencia que puede auxiliar en el aumento de la transferencia de masa. Esto reduce el tiempo de extracción, posibilitando el consumo reducido del líquido, además de la extracción en temperaturas reducidas, evitando daños térmicos al extracto y minimizando pérdidas de activos. Otras operaciones unitarias importantes para fabricación de extractos son: ➢ Destilación: consiste en la eliminación parcial o total del líquido extractor. Esta destilación puede ser simple o fraccionada (dividida). ➢ Secado: cuando el extracto líquido tiene su sustancia extractora removida por procesos de evaporación o es sometido a secados (para virar polvo, pedazos o flakes) en equipos como spray dryer, drum dryer, vaccum dryer o liofilización, que son los métodos más empleados. ➢ Extracción soxhlet: El equipo Extractor Soxhlet permite extraer compuestos (en la mayoría de los casos de tipo lipídicos) mediante la utilización de un disolvente. Esta operación puede ser repetida una gran cantidad de veces mediante un sistema que permite recircular el líquido disolvente.

Para la extracción, se emplean distintos solventes donde se pueden obtener extractos acuosos, etanólicos, aceites esenciales o utilizar otros solventes para obtener diversos compuestos, acorde a su polaridad. Posterior a la extracción, la mezcla es filtrada, el material insoluble es lavado con el mismo solvente y los filtrados se mezclan para concentrar el extracto, y secarlos hasta sequedad. Según el tipo de método empleado se pueden presentar altos rendimientos de extracción y presentar una versatilidad en la separación de componentes por sus características polares.

3.2.4 Propiedades del Azadirachta Indica en la odontología La Azadirachta Indica es un agente antibacteriano natural. Varios estudios científicos han revelado la actividad antibacteriana. Los efectos antimicrobianos de Neem han sido reportados contra S. mutans y E. faecalis. El extracto de hojas de Neem y palos y corteza exhibieron una actividad antibacteriana significativa. Las barras de masticación secas de Neem mostraron una actividad antibacteriana máxima contra S. mutans en comparación con otros organismos causantes de caries, S. salivarius, S. mitis y S. sanguis.

Algunos productos dentales, que incluyen enjuagues bucales, contienen neem en su composición. Esto es debido a que es capaz de reducir el dolor de muelas y mejorar la salud dental limpiando dientes y encías. Además, neem es eficaz aliviando la gingivitis y al ser un producto natural podría ser utilizado mientras se realiza tratamientos de ortodoncia.

3.2.5 Crema dental

La crema dental es una especie de crema o gel que se emplea para la limpieza de los dientes. Gracias a la pasta dental, que se suele aplicar sobre un cepillo para frotar luego la dentadura, es posible conservar la salud bucal.

No obstante, expertos en odontología reconocen que también es fundamental que la pasta dental se vea reforzada su tarea con otros productos. En concreto, se trata de herramientas que se encargaran de llegar a las zonas de la boca donde el cepillo no tiene acceso, lo que supondrá una mejor higiene bucal de la persona en cuestión. Nos estamos refiriendo al hilo dental y también al enjuague bucal. El término dentífrico se utiliza para sinónimo de pasta dental. El origen etimológico de esta palabra, que procede de la lengua latina, es compuesto: dentis (que puede traducirse como ¨dientes¨) y fricâre (¨restregar¨).

Los historiadores creen que las primeras pastas dentales fueron desarrolladas en Egipto hace cuatro milenios. Por entonces combinaban pimienta, sal, mirra, pumita (también conocida como piedra pómez) y agua, entre otros componentes.

Las pastas dentales actuales cuentan con sustancias humectantes, abrasivas, blanqueadoras, antiinflamatorias y antibacterianas, entre otras. Entre los componentes más habituales se encuentra el fluoruro de sodio y el monofluorfosfato de sodio. Los dentífricos también presentan saborizantes y aromatizantes para que su uso sea más agradable.

El objetivo de las pastas dentales es eliminar los restos de alimento que quedan en la boca tras las comidas, prevenir la aparición de enfermedades bucales como la caries, impedir el desarrollo de bacterias y proteger a nivel general las piezas dentales. Algunos productos también tienen la finalidad estética, propiciando el blanqueamiento de los dientes.

Los odontólogos recomiendan cepillare los dientes con pasta dental después de cada comida (desayuno, almuerzo, merienda y cena). Los profesionales deben ser los encargados de sugerir que pasta de dientes utilizar de acuerdo a las particularidades de cada caso.

3.2.5.1 Origen de la crema dental La primera pasta dentífrica fue creada por los egipcios hace 4000 años y era llamada clisterate. Para fabricarla se mezclaba piedra pómez pulverizada, sal, pimienta, agua, uñas de buey, cáscara de huevo y mirra. Sin embargo, el dentífrico no sería de uso común hasta el siglo XIX. A comienzos de ese siglo, la pasta de dientes era usada con agua, pero los antisépticos bucales pronto ganarían popularidad. Los dentífricos de andar por casa tenían tiza, ladrillo pulverizado, y sal como ingredientes comunes.

En1866, la Home Cyclopedia recomendó el carbón de leña pulverizado, y advirtió que ciertos dentífricos patentados y comerciales hacían daño. (Maturaña, Y , 2014).

3.2.5.2 Composición de las pastas dentales.

La pasta dentífrica presenta una consistencia cremosa, compuesta de diferentes sustancias, con el objetivo de la eliminación de la placa dental. Un dentífrico está constituido básicamente por los agentes abrasivos, humectantes, espumantes, aglutinantes, saborizantes y conservantes. Las formulaciones destinadas para el tratamiento o prevención de problemas bucales incorporan en su formulación ingredientes activos (Rosales Contreras, et al., 2014, pp. 114-119). En la figura 4 se describe la composición básica de una pasta dental.

Figura N°4. Componentes de las pastas dentales.

Nota: (Garcia Godoy & Harris, 2006)

3.2.5.3 Proceso para la elaboración de un dentífrico

Existen diferentes procesos para elaborar dentífricos, a continuación, se presentan dos de ellos:

3.2.5.3.1 Vázquez, Zegarra, y Serrano, (2013). Elaboración de una mezcla dentífrica.

Los productos químicos tienen su origen en la naturaleza, aunque la modernidad y los avances tecnológicos nos han alejado de su etapa de elaboración, puesto que se encuentran listos para usar en las góndolas de los supermercados, ahora que las alternativas sostenibles, desde el habitar en la arquitectura hasta la salud en la medicina, cobran fuerza, se muestran diversos procesos factibles y viables de realizar un dentífrico.

Los dentífricos son diferentes en distintos lugares del mundo. En África algunos nativos utilizan ramas de regaliz como dentífrico. En India, se utilizan también 35

rascadores de lengua hechos en plata, la cual tiene propiedades antibacteriales. En Inglaterra, en algunos aeropuertos se utilizan cepillos masticables, y en Australia, mondadientes de árbol de té. ➢ Procedimiento: Vázquez, Zegarra, y Serrano, (2013).

1- En un vaso de precipitación de 200 ml se colocan 12 gramos de glicerina y 15 gramos de carbonato de calcio. Con la varilla de agitación, se agita energéticamente los componentes hasta obtener una sustancia homogénea.

2- En un vaso de 50 ml se disuelven 2ml de agua con 0,05 g de benzoato de sodio. Con el mechero bunsen se calienta ligeramente la mezcla hasta que se disuelvan las sustancias. 3- En otro vaso de 50 ml se disuelve en 1,5 ml de alcohol; 0,05 g de mentol y 3 gotas de esencia de romero. 4- El preparado de los vasos de 50 mL se añade a los componentes del vaso de 200 ml. Se agita hasta obtener una crema de consistencia espesa.

Se logró obtener una pasta dental; se le puede dar color agregando colorante vegetal y un poco de flúor que sirve para las caries. Vázquez, Zegarra, y Serrano, (2013).

3.2.5.2 Proceso Hoyles y Wilde, (1993). Procedimiento para la fabricación de pasta dentífrica (Patente ES 2 037 663)

La mayoría de las pastas dentífricas consisten en una suspensión de un agente limpiador en partículas en una fase liquida acuosa humectante. El objeto principal es mantener los constituyentes sólido y líquido en forma de pasta estable con las

propiedades

reológicas

convenientes,

pasta dentífrica incluye

también,

invariablemente, un aglutinante, que a veces se cita como espesante. En la bibliografía aparece un gran número de diferentes aglutinantes.

Según la presente invención se proporciona un procedimiento de fabricación de una pasta dentífrica que comprende una fase humectante líquida acuosa que consiste esencialmente en una solución acuosa de sorbita espesada por un aglutinante hidratado que comprende una goma vegetal hidratada, y un agente abrasivo en partículas insoluble en agua disperso en la fase liquida espesada, caracterizándose el procedimiento porque se lleva a cabo la hidratación de la goma vegetal por mezcla, bajo efecto cizalla, de la goma de planta con un medio liquido de hidratación que consiste en agua y 0 a 33% en peso del medio liquido de hidratación de sorbita. Realizándose el mezclado en presencia de una cantidad del agente abrasivo en partículas tal que se produzca el suficiente efecto de cizalla durante el mezclado para que tenga lugar una hidratación uniforme de la goma vegetal con lo que se produce una crema suave, después de lo cual se mezcla el agua restante y humectante, al abrasivo restante y otros ingredientes convencionales con la goma hidratada para producir la pasta dentífrica.

Los siguientes porcentajes representados en peso. Se obtuvieron una serie de pastas dentífricas con arreglo a la siguiente formula general:

Tabla N°8. Componentes de la pasta dental

Nota: Hoyles y Wilde, (1993). Procedimiento para la fabricación de pasta dentífrica La pasta dentífrica se obtuvo en cantidad de 3 kg en una mezcladora para pasta dentífrica de baja cizalla Lang Vacumix en las siguientes etapas. Se llevó a cabo el mezclado bajo vacío.

Etapa 1: Se introdujeron 508,20 g de agua en la mezcladora. Etapa 2: Se mezcló en seco la goma guar con 1000 g de Trihidrato de alúmina y se introdujo en la mezcladora. Se mezcló durante 10 minutos. Se obtuvo una crema suave. Etapa 3: En una vasija aparte se mezclaron los siguientes ingredientes: Jarabe de sorbita 510,00 g; Sacarina 6,00 g; Fosfato monosódico 9,00 g; Monofluorofosfato sódico 24,60 g; Formalina 1,20 g. Se calentó la mezcladora para disolver todos los ingredientes sólidos en el jarabe de sorbita. La solución se introduce lentamente en la mezcladora y se mezcla durante 10 minutos.

Etapa 4: Se introduce lentamente en la mezcladora una mezcla seca del resto de Trihidrato de alúmina 500,00 g, el dióxido de titanio 30,00 g, y la goma de xantano 5,25 g, y se mezclan durante aproximadamente 15 minutos.

Etapa 5: Se introduce en la mezcladora principal una mezcla de detergentes (45,00 g de lauril sulfato sódico y 15,00 g de dodecilbenceno sulfonato sódico) y el resto del jarabe de sorbita 300,00 g, y se mezcla durante 15 minutos.

Etapa 6: Se añade el aroma 30,00 g, y se mezcla durante 10 minutos. Se envasa entonces la pasta dentífrica en tubos. Se determinaron los índices de cohesión (g) de las pastas dentífricas 24 horas después de la manufactura. El índice de cohesión es una medida de la consistencia de una pasta dentífrica (véase J. Soc. Cosmet. Chem. (1970) p. 461) y se determina empleando un instrumento que mide la fuerza necesaria para separar un volumen normalizado de pasta dentífrica entre placas de área normalizada.

La forma de llevar a cabo el procedimiento de la invención antes descrita puede emplear también otras mezcladoras de pasta dentífrica, por ejemplo, las mezcladoras Thompson o Fryma. El electrolito añadido en la etapa 3 puede disolverse, alternativamente, en el agua de la etapa 1. Cuando se sustituye el jarabe de sorbita por glicerina se obtiene un producto insatisfactorio. En el almacenamiento hay separación de fases. Hoyles y Wilde (1993).

3.2.5.4 Función de las pastas dentales.

Los dentífricos o pastas dentales tienen como función básica la higiene bucal a través de las siguientes funciones: ➢ Ayudar al cepillo dental a remover los depósitos que se acumulan sobre las superficies de los dientes, ayudando a eliminar de la placa dental, protege las encías y ayudan a mantener un aliento agradable en la cavidad oral, este proceso de limpieza es realizado por fricción, arrastrado y eliminando la placa bacteriana que se encuentra sobre el diente.

➢ Vehiculizan a las superficies de los diferentes compuestos con una acción terapéutica específica (Muñoz Sánchez, 2000b: pp. 2-3). Características que toda pasta dental debe tener al menos.

3.2.5.4 Características que toda crema dental debe tener al menos.

Las pastas dentales están normalmente compuestas por una pequeña porción de flúor especial para prevenir las caries. Una cantidad excesiva de flúor puede producir fluorosis dental (debilidad y manchado de los dientes), por lo que es indispensable enjugarse bien la boca tras cepillarse los dientes con pastas dentales que contengan flúor.

El flúor tiene un efecto mucho más fuerte en los niños por ello las pastas dentales para niños contienen una tercera parte del flúor que podemos encontrar en la de los adultos. Un exceso de flúor en estos productos puede provocar alteraciones nerviosas, falta de atención y la ya mencionada floración dental. Expertos dentales coinciden que la pasta de dientes debe tener características que protejan al 100% la salud bucodental.

3.2.5.5 Combatir los problemas de encías gracias a la pasta de dientes

Las enfermedades en las encías se han convertido en un tema muy común en los últimos años, por eso los productos dentales deben ayudar a prolongar la salud periodontal en nuestra boca. Unas encías sanas pueden evitarnos males bucodentales como la gingivitis, infecciones, sangrados e incluso episodios de halitosis. El blanqueamiento dental, es un tema interesante cuando se trata de las cremas dentales, sin embargo, no es una prioridad al hablar de una buena pasta dental.

3.3 Fundamentación Legal

3.3.1 Constitución de la República Bolivariana de Venezuela

Artículo 83: “La salud es un derecho social fundamental, obligación del Estado, que lo garantizará como parte del derecho a la vida. El Estado promoverá y desarrollará políticas orientadas a elevar la calidad de vida, el bienestar colectivo y el acceso a los servicios. Todas las personas tienen derecho a la protección de la salud, así como el deber de participar activamente en su promoción y defensa, y el de cumplir con las medidas sanitarias y de saneamiento que establezca la ley, de conformidad con los tratados y convenios internacionales suscritos y ratificados por la República”

De acuerdo al artículo, se hace referencia al derecho de la salud y la obligación que tiene el estado de garantizar esto, a fin de mejorar la calidad de vida y además hace mención a el deber que tiene cada persona de participar en la promoción y defensa de la salud y la aplicación de medidas sanitarias” Artículo 110: “El estado admite el interés que tiene la población para la aplicación del conocimiento a través la innovación, la ciencia, la tecnología como un instrumento fundamental que garantizara la seguridad de la economía, el desarrollo social y la soberanía nacional. Para incentivar estas actividades el estado destina recursos financieros y sistemas de enlaces que permitan no solo la ejecución de estas investigaciones sino velar porque se cumplan bajo principios éticos y basamentos legales desde el aspecto científico, humanístico y tecnológico”

3.3.2 Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación

3.3.2.1 (Gaceta oficial Nº39.575 de 16 diciembre del 2010)

Artículo 3: “Artículo 3. Forman parte del Sistema Nacional de Ciencia Tecnología e Innovación, las instituciones públicas o privadas que generen y desarrollen conocimientos científicos y tecnológicos y procesos de innovación, y las personas que se dediquen a la planificación, administración, ejecución y aplicación de actividades que posibiliten la vinculación efectiva entre la ciencia, la tecnología y la sociedad. A tal efecto, forman parte del Sistema: ➢ El Ministerio de Ciencia y Tecnología, sus organismos adscritos y las entidades tuteladas por éstos, o aquéllas en las que tengan participación. ➢ Las instituciones de educación superior y de formación técnica, academias nacionales, colegios profesionales, sociedades científicas, laboratorios y centros de investigación y desarrollo, tanto público como privado. ➢ Los demás organismos públicos y privados que se dediquen al desarrollo, organización, procesamiento, tecnología e información. ➢ Los organismos del sector privado, empresas, proveedores de servicios, insumos y bienes de capital, redes de información y asistencia que sean incorporados al Sistema. ➢ Las personas que, a título individual o colectivo, realicen actividades de ciencia, tecnología e innovación.

Teniendo presen el articulo anteriormente citado de la ley orgánica de ciencia, tecnología e innovación, se adquiere una responsabilidad como la nueva gerencia de profesionales futuramente dotados de los conocimientos de acuerdo o la especialidad correspondiente en el ámbito científico y aplicado en las diversas áreas de desarrollo de la nación, incluyendo el desarrollo endógeno de las comunidades para su estabilización de una manera que la calidad de vida de sus habitantes eleve.

3.3.3 FONDONORMA Las hojas de seguridad para el dentífrico se elaborarán siguiendo los ítems

establecidos y regulados por fondonorma ya que esta es la norma venezolana de certificación que permite a una empresa fabricante demostrar que sus productos son conformes de manera continua, con una norma técnica específica.

3.3.4 Normas COVENIN

La Comisión Venezolana de Normas Industriales, COVENIN, creada en 1958, es el organismo encargado de programar y coordinar las actividades de Normalización y Calidad en el país.

La investigación en estudio se apoyó con las siguientes normas: ➢ COVENIN 1837-81 “Dentífricos, definiciones” ➢ COVENIN1836-81 “pastas dentales. Determinación de la densidad” ➢ COVENIN 676-81 “Sistemas acuosos. Determinación del valor pH” ➢ COVENIN 125-81 “Dentífrico. Determinación de la consistencia”

3.4 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS 3.4.1 Abrasivos: Los abrasivos son utilizados en la formula dentífrica para la remoción de manchas externas sobre la superficie del diente. Los elementos químicos que se utilizan como abrasivos son: sílice, oxido de aluminio, carbonato de calcio y fosfatos de calcio, entre otros. Los abrasivos forman parte de los dentífricos de un 20 a 40 % y, su abrasividad se mide en unidades del índice RDA (Abrasión Relativa Dentinaria), de manera que 40 RDA es una abrasión suave, 120 normal, 170 media y 250 RDA una abrasión fuerte. Es importante el tamaño de partícula del abrasivo seleccionado para evitar la sensación arenosa en el cepillado. Un tamaño de partícula medio aconsejado sería de 15 µm. El efecto limpiador del abrasivo también depende de la forma y dureza de sus partículas (Muñoz Sánchez, 2000c: pp. 2-3).

3.4.2 Humectantes: Los humectantes tienen como función evitar la pérdida de agua y mantener la estructura de otros componentes que le dan cuerpo a la pasta, para prevenir su disociación. Los humectantes más usados son la glicerina, sorbitol y el agua (Muñoz Sánchez, 2000c: pp. 2-3). 3.4.3 Espumantes: Ayudan a crear una suspensión estable del abrasivo en la boca, a la vez que proporcionan una agradable sensación durante su uso y los más utilizados son el lauril sulfato sódico, ricinoleato sódico y sulforicinoleato sódico (Muñoz Sánchez,2000d: pp. 2-3) 3.4.4 Aglutinantes o espesantes: Los aglutinantes mantienen la suspensión estable y aumentan la viscosidad de la pasta y mantiene unidas las partículas del abrasivo. Se utilizan sobre todo la carboximetilcelulosa sódica, la metilcelulosa, hidroxietilcelulosa, alginatos, carregenatos, goma xantana (Rosales Contreras, et al., 2014).

3.4.5

Saborizantes: Los saborizantes son muy importantes en las

formulaciones destinados a los niños, para estimular su aceptación como la menta y otros edulcorantes artificiales como el xilitol, el sorbitol y la sacarina (Muñoz Sánchez, 2000f: pp. 2-3). 3.4.6 Antiinflamatorio: se aplica al medicamento o procedimiento médico usados para prevenir o disminuir la inflamación de los tejidos.

3.4.7 Antiviral: tipo de fármaco usado para el tratamiento de infecciones producidas por virus. Tal como los antibióticos (específicos para bacteria), existen antivirales específicos para distintos tipos de virus.

3.4.8 Enfermedades periodontales: proceso inflamatorio de las encías que ocasiona daños en los tejidos de los dientes. 44

3.4.9 Gingivitis: etapa inicial de la enfermedad de las encías y la más fácil de tratar.

3.4.10 Microorganismo: Organismo que solo puede verse bajo un microscopio. Los microorganismos incluyen las bacterias, los protozoos, las algas y los hongos. Aunque los virus no se consideran organismos vivos, a veces se clasifican como microorganismos.

3.4.11 Almacenaje de líquidos: Los líquidos en grandes cantidades se almacenan en tanques cilíndricos de base ancha y no mucha altura. Los productos volátiles o inflamables se suelen almacenar en tanque s de techo flotante. En ellos el techo metálico descansa directamente sobre líquido a través de un acoplamiento flexible. Así se reduce al máximo la cámara de vapor y el riesgo de explosión e incendio baja considerablemente. Los líquidos en pequeñas cantidades pueden almacenarse también en depósitos cilíndricos horizontales, más costoso, pero de fácil transporte y montaje.

3.4.12 Balance de energía: Tiene por objeto conocer la energía necesaria para llevar a cabo un proceso determinado, y así poder calcular el coste final del producto acabado. Así pues, un proceso vendrá descrito por el diagrama de flujo, balance de materia, balance de energía, parámetros de las operaciones (temperatura, tiempo, presión, concentración, etc.), grado de automatización, controles a lo largo del proceso, y diseño y selección de equipos.

3.4.13 Balance de materia: Consiste en calcular el rendimiento que se obtiene procesando una materia prima determinada, es decir, la cantidad de producto final procesado que se obtiene a partir de una cantidad definida de materia prima.

3.4.14 Bicarbonato de Sodio: También llamado Sal monosódica del ácido

carbónico; soda de repostería; carbonato ácido sódico. Es un polvo cristalino blanco e inodoro, con sabor ligeramente salino y alcalino; soluble en agua, es muy empleado como antiácido gástrico y en preparaciones de repostería como aditivo leudante, se emplea además como blanqueador dental ya que pule la superficie del esmalte.

3.4.15 Dentífrico o Pasta de dientes: Se usa para la limpieza dental, casi siempre con un cepillo de dientes.

3.4.16 Diagrama de flujo: Es la representación gráfica de la secuencia de operaciones que definen un proceso.

3.4.17 Menta: Planta de la familia de las labiadas de hasta 90 cm, tallos erectos, de hojas bastante estrechas, pecioladas, dentadas, de flores color purpura o lila, cuyos componentes son acidos (acético, isovalerico, citronelico, isobutirico), con propiedades organolépticas, de olor característico penetrante y sabor alcanforado. Se utiliza principalmente en infusiones para aliviar trastornos de origen gástrico, estimulante, y rubefaciente, descongestionante. La industria de los jabones, pastas dentífricas o productos de limpieza bucal ha utilizado estos componentes en la fabricación de productos que sean capaces de enmascarar y eliminar los malos olores. 3.4.18 Operación: Es una etapa de un proceso. A veces hay coincidencia de denominaciones de procesos y operaciones como por ejemplo deshidratación, congelación, esterilización, fermentación, etc. En la elaboración de cualquier alimento, éste se somete a una combinación de manipulaciones y métodos de conservación con objeto de conseguir determinados cambios en la materia prima.

3.4.19 Operaciones Unitarias: Se refiere a aquellas operaciones comunes realizadas, basadas en procesos físicos y químicos que se llevan a cabo en las distintas industrias. Dichas operaciones se centran en el movimiento de materia o flujo, sin que se produzca ningún tipo de reacción química, en un estado llamado estacionario, es

decir, donde las propiedades se mantienen constante todo el tiempo.

3.4.20 Proceso Químico: En la industria química cuando aparece el concepto de proceso químico, hace mención a cada uno de los subprocesos que forman parte de la transformación industrial. Formada por operaciones de tipo químico, físico y biológico, en las que sucede una secuencia determinada, cuyo resultado es la transformación de las materias primas en el producto deseado. Al final, se obtiene un producto por una transformación química principalmente, pero ayudada de otros cambios de distinta naturaleza. Siguiendo esta conceptualización, se puede afirmar que los procesos químicos constan de una batería de operaciones físicas y químicas unitarias dentro del concepto globalizado de proceso químico.

3.4.21 Proceso: Es el conjunto de operaciones seleccionadas y encadenadas de acuerdo con criterios técnicos, comerciales y legales que conducen a la obtención de un determinado producto.

FASE IV MARCO METODOLÓGICO

4.1 Metodología aplicada en el proceso del abordaje y definición del problema

El marco metodológico según finol y Camacho (2008, p.60). Esta referida al “como se realizará la investigación, muestra el tipo y diseño de la investigación, población, muestras, técnicas e instrumentos para la recolección de datos, validez y confiabilidad y las técnicas para el análisis de datos” Parafraseando lo descrito, la metodología de investigación hace referencia al mecanismo utilizados para el análisis de las problemáticas presentes en una investigación, teniendo como objetivo primordial contextualizar a través de un lenguaje claro y sencillo, los métodos, técnicas, estrategias, procedimientos e instrumentos utilizados por el investigador para lograr los objetivos

4.1.1

Tipo de investigación

4.1.1.1 Investigación experimental

Arias (2012), expone que la investigación experimental es un proceso que consiste en someter a un objeto o grupo de individuos, a determinadas condiciones, estímulos o tratamiento (variable independiente), para observar los efectos o reacciones que se producen (variable dependiente) (p.34).

Considerando lo antes descrito se puede señalar que la investigación utilizada para la realización del presente proyecto es de tipo experimental debido a que el proceso planteado para dar solución a la problemática foco de estudio fue sometido a pruebas de laboratorio con el fin de comprobar su factibilidad y

rendimiento, en cuanto a la obtención del principio activo de la materia prima empleada y el producto final obtenido.

4.1.1.2 Investigación descriptiva

Según Arias (2012): La investigación descriptiva consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este tipo de investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos se refiere. (pag.24) De acuerdo con esta definición se puede señalar que el equipo investigador cumple con este tipo de investigación, ya que se establece de forma más clara la estructura del procedimiento experimental planteado, mediante la caracterización de la materia prima, del principio activo de esta y del producto final obtenido.

4.1.1.3 Investigación explicativa Según Arias (2012): La investigación explicativa se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causaefecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden ocuparse tanto de la determinación de las causas (investigación post facto), como de los efectos (investigación experimental), mediante la prueba de hipótesis. Sus resultados y conclusiones constituyen el nivel más profundo de conocimientos. (pag.26) El equipo investigador considera que cumple con este tipo de investigación puesto que, para poder desarrollar una propuesta de una posible solución a la problemática más relevante, primero se investigó las causas y efectos que esta tendría, dando como resultados conclusiones favorables que hicieron factible este proyecto.

4.1.1.4 Investigación documental

Consiste en la revisión de documentos, materiales impresos o localizados por Internet, los cuales sirven de sustento teórico para el tema que se pretende estudiar. Hernández y otros (2003).

El equipo investigador considera que cumple con este tipo de investigación debido a que se ha utilizado fuentes como internet, libros, documentos y materiales impresos que sirvieron de sustento teórico para el proyecto. 4.1.2

Diseño de la investigación

4.1.2.1 Diseño documental o bibliográfico Hernández y otros (2003) comentan que “consiste en la revisión de documentos, materiales impresos o localizados por Internet, los cuales sirven de sustento teórico para el tema que se pretende estudiar”.

Este tipo de diseño está orientado en el presente proyecto debido a que se implementó la revisión de artículos, sitios web, documentos y materiales impresos.

4.1.2.2 Diseño de campo Hurtado (2005) explica que, “Consiste en la recolección de datos directamente del contexto real donde acontecen los hechos”.

El diseño de esta investigación es considerado de campo ya que se aplicaron una serie de técnicas que permitieron recolectar datos del contexto real que presentó la comunidad objeto de estudio.

4.1.3

Población y muestra

4.1.3.1 Población Hurtado (2005), expone que “Se refiere a la unidad de estudio o población como el contexto, el ser o entidad poseedor de la característica, evento, cualidad o variable que se desea estudiar”. Gabaldón, citado por Balestrini M. (2001), “se entiende como un conjunto finito o infinito de personas, casos o elementos que presentan características comunes”. (p.137). Partiendo de los instrumentos empleados para la recolección de datos en la evaluación de la comunidad San Francisco de Asís II se determinó que hay presencia de plantas de Azadirachta Indica con un promedio de 1000 plantas los cuales cada planta posee un aproximado de 3240 hojas, la población general equivale a 3240000 de hojas aproximado.

4.1.3.2 Muestra Hurtado (2005) define: “Es una porción de la población que se toma para realizar el estudio, la cual debe ser representativa”. La muestra representativa tomada en el proyecto, de hojas de neem fue de 45 kg para llevar a cabo el proceso de obtención del extracto para la preparación de la crema dental.

Cabe destacar que las muestras tomadas en el laboratorio son llevadas a escala industrial, para fundamentar los cálculos de balances de masa y energía y el dimensionamiento de los equipos utilizados.

4.1.4

Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Las técnicas utilizadas por el equipo de trabajo para la realización del presente proyecto fueron: entrevistas, observaciones, encuesta y procedimientos experimentales en el laboratorio.

En la comunidad la entrevista se realizó en forma de conversatorio (entrevista no estructurada) entre el equipo de trabajo, y los representantes del consejo comunal del sector, los cuales expusieron algunas de las problemáticas presentes en la comunidad al equipo, así como también describieron diversas potencialidades presentes en el mismo.

Las observaciones por medio de tomas de nota en un diario de campo y fotografía, se realizaron antes y después de la entrevista, para que el equipo de trabajo pudiera verificar de primera mano cuales eran las problemáticas que más impactan a la comunidad objeto de estudio y así de esta manera lograr el descarte de algunas propuestas dejando la menor cantidad de datos a procesar en la matriz de priorización de problema.

La encuesta se realizó a una muestra representativa de 20 miembros del sector por medio de un cuestionario que contó con 6 preguntas relacionadas al conocimiento de la comunidad en cuanto a las propiedades y usos de la hoja de Azadarichta Indica y su principal problemática vinculada con a la obtención de productos de primera necesidad, de modo de facilitar la orientación a una posible solución.

Los procedimientos experimentales en el laboratorio se llevaron a cabo con la ayuda de equipos y reactivos como la balanza analítica, mortero, agua destilada, beacker, decantador, papel de filtro, cono, agitador, hojas de Azadarichta Indica, CMC, bicarbonato de sodio y esencia de menta.

Una vez recolectadas las hojas pasan a través del mortero para reducir su tamaño; luego es mezclado con agua se agita constantemente hasta obtener un líquido

color verde, posteriormente se coloca en reposo por 12 horas, luego pasa a un filtrado cabe mencionar que el residuo obtenido es un material biosol, el extracto obtenido sin residuos es mezclado con la esencia de menta, el CMC, agua y el bicarbonato de sodio.

4.1.5

Validez de contenido y confiabilidad de los instrumentos.

4.1.5.1 Validez de contenido Pérez (1996) afirma que, “La validez de contenido se refiere mayormente al grado en que un instrumento representa a los diferentes elementos que se pretenden recopilar de un constructo teórico”. (Pág. 63). La validez de este estudio es del tipo contenido ya que el test que se aplico fue una muestra que constituye un valor representativo sobre el valor total de la población, cabe destacar que dicha muestra es representativa a la población total

4.1.5.2 Confiabilidad de los instrumentos Según, (Magnusson 1985, citado por Hurtado (2012), “El grado de acuerdo entre medidas de una misma característica realizadas en diversas oportunidades puede ser calculado usando técnicas de correlación. Así, el coeficiente de correlación entre medidas realizadas en condiciones similares es el coeficiente de confiabilidad del instrumento, y sus valores pueden oscilar entre 0 y 1. La raíz cuadrada del coeficiente de confiabilidad proporciona la correlación entre los puntajes observados los puntajes verdaderos del test; a este valor se le denomina índice de confiabilidad del instrumento” (Pág. 808). Para la obtener la confiabilidad de los equipos se sometió a cálculos los datos obtenidos durante las operaciones para determinar mediante métodos de confiabilidad la seguridad de los equipos utilizados durante el proceso de investigación. La confiabilidad de replicación de prueba (test – retest), Esta consiste en administrar dos veces una misma prueba a un mismo grupo de sujetos en un intervalo relativamente corto de tiempo (no más de tres meses entre una y otra medición). Estas

dos distribuciones de puntajes se correlacionan y el coeficiente obtenido representa una estimación de la confiabilidad del instrumento. La confiabilidad de replicación de pruebas muestra hasta donde los puntajes obtenidos en un instrumento pueden ser generalizados a través del tiempo. En la medida que la confiabilidad es mayor, menos susceptibles son los puntajes de ser modificados por las condiciones aleatorias asociadas con la situación de medición o con los cambios de los propios sujetos. El coeficiente de confiabilidad obtenido es una medida de la estabilidad de la prueba.

Se aplica la siguiente fórmula para obtener el coeficiente de correlación por el método de los puntajes directos, el cual se expresa en la fórmula siguiente:

𝑅=

𝑁 ∑ 𝑋𝑌 − ∑ 𝑋 ∑ 𝑌 √⌊𝑁 ∑ 𝑋 2 − (∑ 𝑋)2 ⌋⌊𝑁 ∑ 𝑌 2 − (∑ 𝑌)2 ⌋

En donde: R: es el coeficiente de correlación entre las dos administraciones de la prueba. N = número de sujetos ∑XY= resultado de sumar el producto de cada valor de X por su correspondiente valor En Y. ∑X = suma total de los valores de X (primera aplicación). ∑Y=suma total de los valores de Y (segunda aplicación). ∑X2 = Resultado de sumar los valores de X elevados al cuadrado. ∑Y2 = resultado de sumar los valores de Y elevados al cuadrado. (∑X2)= suma total de los valores de X, elevada al cuadrado. (∑Y2)= suma total de los valores de Y, elevada al cuadrado.

Para la determinación del Índice de refracción del extracto de las hojas de Azadirachta indica, se utilizó un instrumento óptico preciso como es el refractómetro lo cual se obtuvieron en cada aplicación los siguientes resultados:

Tabla N° 9. Confiabilidad del índice de refracción Sujetos

Primera aplicación

Segunda aplicación 𝐗𝟐

XY 𝐘𝟐

1,4615

2,1360

1,4618

2,1369

2,1365

1,4645

2,1448

1,4647

2,1453

2,1451

1,4628

2,1398

1,4630

2,1404

2,1401

4,3875

6,4206

4,3895

6,4226

6,4217

Nota: Equipo investigador (2018)

𝑵Ʃ𝑿𝒀−Ʃ𝑿.Ʃ𝒀

√[𝑵Ʃ𝑿𝟐 −(Ʃ𝑿)𝟐 ][𝑵Ʃ𝒀𝟐 −(Ʃ𝒀)𝟐 ]

𝟑(𝟔,𝟒𝟐𝟏𝟕)−(𝟒,𝟑𝟖𝟕𝟓)(𝟒,𝟑𝟖𝟗𝟓) √[𝟑(𝟔,𝟒𝟐𝟎𝟔)−(𝟒,𝟑𝟖𝟕𝟓)𝟐 ].[𝟑(𝟔,𝟒𝟐𝟐𝟔)−(𝟒,𝟑𝟖𝟗𝟓)𝟐 ]

𝟎,𝟎𝟎𝟔𝟏𝟔𝟖𝟕𝟓

Entonces r=𝟎,𝟎𝟎𝟔𝟏𝟔𝟖𝟕𝟓 = 𝟏

Estos resultados demuestran la exactitud con que el instrumento midió lo que se pretendía demostrar, en base a esto se puede decir que los índices de refracción determinados tienen un alto porcentaje de confiabilidad, también con estos valores se demuestra la concentración del aceite en el producto extraído.

4.1.6 Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos

Según Arias (2006), “En este punto se describen las distintas operaciones a las que serán sometidos los datos que se obtengan: clasificación, registro, tabulación y codificación si fuese el caso”. (Pág. 111).

Toda la información sobre los distintos datos de la comunidad que fue recolectada a través de los múltiples ciclos investigativos, se consiguió con ayuda del empleo de varias herramientas e instrumentos de abordaje. Las técnicas que se ocuparon para analizar y procesar los datos arrojados fueron las siguientes: Matriz FODA, la cual permitió revelar la situación actual de la comunidad, reflejando las fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas más resaltantes de la misma. Matriz de decisión para la priorización del problema (DPP). Esta posibilitó la caracterización de los problemas más preponderantes de la comunidad, para la selección de uno de ellos y así establecer el tema objeto de estudio, Cuadro de planificación integral de objetivos (PIO), que concedió la representación del producto de los objetivos planteados por medio de la metodología. Se empleo la técnica de razón en la cual se pudo realizar el análisis de los resultados del índice de refracción la técnica de razón empleada fue la mediana, la cual es una medida de centralización importante, tal que, con los datos ordenados de menor a mayor, el 50% de los datos son inferiores a su valor y el 50% de los valores tienen valores superiores. A continuación, se procede a efectuar el cálculo de la mediana a los valores del índice de refracción obtenidos experimentalmente: La mediana: 𝑀𝐸=

𝑋𝑗 +𝑋𝑗+1 2

Como el número de datos es par (N=6), se situará entre los dos centrales (media aritmética). 1,4615

1,4618

𝑀𝐸

1,4628

1,4630

Entonces: 𝑀𝐸=

1,4628 + 1,4630 = 1,4629 2

1,4645

1,4647

De igual manera, se hizo uso de programas informáticos, para organizar de forma más clara y precisa los datos recolectados, entre estos se encuentran; Word, PowerPoint, Paint 3D y Excel, los cuales sirvieron de gran apoyo en la elaboración de gráficos, tablas y diagramas que son el sustento para tener una visión más clara de los resultados. Adicional a estos, se aplicó el programa VISIO para llevar a cabo la organización y elaboración del proceso de obtención del extracto presente en la muestra de la hoja de Azadarichta Indica.

Tabla N° 10. Planificación integral de objetivos (PIO) Objetivo General: “Elaboración de una crema dental a base del extracto de la hoja de la planta de neem (Azadirachta indica) en el sector San Francisco de Asís II, El Tigre Estado Anzoátegui.” Objetivos específicos Metodología/técnica Actividades Producto -Investigación exploratoria. Realizar un diagnóstico en la -Obtención de datos para la -Conformar un equipo natural -Observación comunidad del sector San detección del problema. de trabajo -Visitas guiadas -Reunión con vocero del Francisco de Asis II para conocer -Entrevistas consejo comunal sus problemáticas y -Encuestas. -Recorridos por la comunidad. potencialidades -Obtención de las -Investigación documental -Investigar en distintas fuentes Indagar acerca de los diversos características de las -Arqueo Bibliográfico. metodológicas los diversos usos usos y beneficios de la hoja de hojas de Neem y sus y beneficios de la hoja de Neem. Neem aplicaciones. Investigar sobre los diferentes -Investigación documental. -Revisar referencias documentales. Identificación del proceso para -Arqueo Bibliográfico. procesos de extracción de la hoja de la obtención del extracto de la Neem para la posterior obtención hoja de Neem y la elaboración de la crema dental. del producto. Desarrollar el proceso tecnológico la elaboración de la crema dental

Estudiar las propiedades físicoquímicas de la materia prima y del producto obtenido

-Elaborar la crema dental mediante ensayo a escala de laboratorio. Crear el esquema tecnológico para la obtención de la crema. Crear el PFD de obtención del producto. Establecer el balance de masa y energía en el proceso utilizado para la obtención del producto.

-Investigación documental / Experimental. -Arqueo Bibliográfico. -Aplicación de parámetros metodológicos prácticos.

-Investigación documental /Experimental.

-Pruebas de laboratorio.

-Obtención de la crema dental a base del extracto extraído. -Conocimiento de los equipos involucrados en el proceso de transformación de la materia prima y obtención de la crema. -Datos concretos para fabricar el producto.

-Conocimiento de las propiedades fisicoquímicas a través de los parámetros de

densidad, volumen, estado, color, peso, olor, Cp y Ph del extracto, y de la crema dental obtenida. Diseñar el dimensionamiento de los equipos con sus respectivas ecuaciones de diseño

Análisis cualitativo cuantitativo

-Detallar las especificaciones del equipo. -.Proporcionar según el tamaño de los equipos la capacidad de operación y producción.

Estimar el presupuesto básico y evaluación económica del proceso para la elaboración de la crema

-Investigación Documental /Web

-Investigación documental -Trabajo práctico.

dental

Nota: Equipo investigador (2021)

-Parámetros y características para el diseño de los equipos

Obtención del presupuesto básico y de la factibilidad económica del proyecto.

FASE V

RESULTADOS

5.1

Realizar un diagnóstico en la comunidad del sector San Francisco de Asis

II para conocer sus problemáticas y potencialidades

A través de la implementación de técnicas y herramientas para la identificación y formulación del problema, como el recorrido que en primera estancia permite llegar a observar directamente la situación en la que se encuentra la comunidad, tal y como se muestra en la matriz FODA (ver tabla N° 2 pág. 11 ), herramienta de vital importancia que revela de primera mano las problemáticas y potencialidades para establecer un diagnostico real, además la matriz DPP ayudo a seleccionar el problema de mayor relevancia en la comunidad que permite a su vez esclarecer el tema de estudio, lo que resulto como problemática más relevante de acuerdo a los criterios establecidos fue la adquisición de productos de primera necesidad.

En vista de que una de las principales potencialidades de la comunidad es la presencia de árboles de Azadarichta Indica y la problemática determinada fue la adquisición de productos de primera necesidad, el equipo investigador realizó una serie de investigaciones para poder cambiar una problemática por una alternativa que conduzca a la producción de un producto requerido por la sociedad, dándole una utilidad a los árboles de Neem bajo una modalidad económico productivo eco socialista. Se ha propuesto como solución a la problemática ya mencionada, la elaboración de una crema dental a base del extracto de la hoja de la planta de neem (Azadirachta indica) que sea de beneficio para los integrantes de la comunidad objeto de estudio.

No obstante, la encuesta ver (Anexo A-1) realizada en la comunidad San Francisco de Asís II permitió establecer una interacción más profunda con los habitantes de la comunidad, con la finalidad de determinar el grado de compenetración y aceptación de las personas con el desarrollo de la investigación, consistió en la formulación de seis (6) preguntas vinculadas al conocimiento de la comunidad en cuanto a las propiedades y usos de las hojas de Azadarichta Indica y su principal problemática relacionada con la adquisición de productos de primera necesidad, a una muestra de 20 miembros de la comunidad objeto de estudio, con base en esta encuesta se obtuvo el siguiente resultado: (ver gráfico N° 2 pág.60 )

Gráfico N° 2. Análisis de la encuesta realizada a miembros de la comunidad 120 100

100

80 60 40 20

10 0

items 2

items 3

items 5

items 6

0 items 1

items 4 no

Nota: Equipo investigador (2018)

En la gráfica anterior se observó los siguientes análisis por ítems:

1- El 100 % de los encuestados (20 personas) estuvieron de acuerdo con el desarrollo de proyectos socio integradores en la comunidad. 2- El 100 % de los encuestados indicaron no tener conocimientos de las propiedades de las hojas del neem para el cuidado de la salud bucal.

3- El 100% de la muestra evaluada no conocen ningún proceso para extraer el extracto de la hoja de Neem. 4- El 90% de los encuestados afirman que la elaboración de la crema solventará la problemática existente, mientras que la otra parte piensan que no. 5- En su totalidad de personas encuestadas, es decir el 100 % expresaron que le gustarían probar la crema. 6- Y, por último, el 100 % que representa la muestra afirman querer participar en

el proyecto socio-integrador.

5.2

Indagar acerca de los diversos usos y beneficios de la hoja de

Azadarichta Indica

Para cumplir con este objetivo, el equipo investigador indagó a través de material documentado y arqueo bibliográfico, los diferentes usos y beneficios de las hojas de Azadarichta Indica. El resultado de dicha información adquirida reveló que el extracto de las hojas de Azadarichta Indica es usado en la medicina tradicional, industria

jabones,

generador

gas

metano, fertilizante

orgánico, insecticida y repelente, preparación de platos o usos culinarios, preparación de cosméticos, entre otros.

Cuenta con propiedades que atribuyen funciones terapéuticas en la cura de diversas enfermedades, esto debido a los principios activos tales como flavonoides, isoflavonoides, terpenos, terpenoides y fisalinas, estos compuestos asilados de la planta se le atribuyen actividades contra bacterias, además la literatura le asignan propiedades como antipirético, actividades antioxidantes, antifúngica, antibacterial, antiulcerosa, entre otras. Diversos estudios han demostrado que los compuestos bioactivos de esta planta inhiben el crecimiento bacteriano reduciendo la adhesión a las superficies dentarias y en consecuencia en la formación de biofilm dental.

Las hojas de Azadarichta Indica se componen de un 20% de fibra, 50% de

carbohidratos, 15% de proteínas, 5% grasas, 8% de cenizas, 2% de calcio y contiene además 25 aminoácidos esenciales, los contenidos de aminoácidos conocidos y porcentajes en la hoja son los siguientes: ➢ Alanine 1,2%. ➢ Aspargine 3,4%. ➢ Aspartico 2,7%. ➢ Tryptophan 1,4%. ➢ Tanrine 7,0%. ➢ Valine 2,9%. ➢ También se reporta el contenido en la hoja de carotene y ácido ascórbico. Las altas concentraciones de azadiractinas, quercetinas y β-sistoterol presentes en las hojas de Azadarichta Indica podrían ser las responsables de la actividad antibacteriana y antifúngica.

5.3

Investigar sobre los diferentes procesos para obtener el extracto de la hoja

de Azadarichta Indica para la posterior obtención del producto

El grupo investigador, a través de la investigación documental, indagó las formas de extraer el extracto de la hoja de Azadarichta Indica, obteniendo diferentes procesos para la adquisición de esta, entre ellas tenemos: 5.3.1 Maceración

Consiste en el simple contacto de la droga vegetal con el líquido extractor, por un período de tiempo determinado. Esta maceración puede ser estática (parada) o dinámica (con movimiento), con agitación (movimiento en reactor) de ambas. Es indicado para fabricación de extractos sensibles a degradación térmica, cuando se desea

mantener intactas las características sensoriales de la planta y no agotar la extracción de los activos. Por ejemplo, un extracto de camomila.

5.3.2 Infusión

Es adicionada a la planta agua hirviente u otro líquido extractor apropiado. Es el método de preparación del té casero, pero en grande escala. También es muy usado para plantas sensibles a la degradación térmica, buscando una mejor calidad sensorial del extracto obtenido. Por ejemplo, yerba mate tostada, hibisco y té verde.

5.3.3 Decocción o reflujo

En este método, el líquido extractor entra en ebullición (hervor) en contacto con la planta. Indicado para extracción de activos no termosensibles y para extracción de partes más rígidas de las hierbas como tallos, raíces y semillas. Por ejemplo, extracto de catuaba. 5.3.4 Digestión

El contacto planta-sustancia extractora es mantenido a una temperatura de 40°C a 60°C. Muy usado para obtención de extractos de frutas y vegetales. Muchas veces una etapa de enzimado hace parte de la digestión, para obtención de extractos con más impacto sensorial y clarificados (operación que consiste en clarear líquidos turbios). Por ejemplo, extracto de açai, ciruela, cacao. 5.3.5 Percolación Este es el proceso que permite la extracción más eficiente de los activos por la dinámica y artificios posibles. El pasaje del líquido extractor a través de la planta molida, en aparatos conocidos como percoladores con control de flujo, tiempo y temperatura, optimiza el proceso. Generalmente es usado para extracción de activos no

5.3.6 Extracción con CO2

En este tipo de extracción se utiliza fluido supercrítico CO2 para modular extracción, pueden también ser utilizados cosolventes como etanol. Esta tecnología aún no está muy difundida en la industria, debido a su alto costo y bajo rendimiento. Es usada para extracción de aceites esenciales. 5.3.7 Extracción asistida por microondas (ESAM)

Es una técnica de extracción emergente, muy utilizada en el universo académico y aún poco difundida en la industria. La utilización de energía de microondas posibilita la extracción con menos líquido extractor. Es utilizada para extracción de compuestos más polares, como aceites y grasas. 5.3.8 Extracción asistida por ultrasonido: Trata de una metodología de intensificación del proceso, posibilitando la obtención de elevadas tasas de extracción en tiempos menores. La cavitación (fenómeno de vaporización de un líquido por la reducción de la presión, durante su movimiento) generada por el ultrasonido es conocida por producir diversos efectos en la matriz vegetal, tales como: la circulación del líquido (agitación del líquido extractor) en el sistema y generación de turbulencia que puede auxiliar en el aumento de la transferencia de masa. Esto reduce el tiempo de extracción, posibilitando el consumo reducido del líquido, además de la extracción en temperaturas reducidas, evitando daños térmicos al extracto y minimizando pérdidas de activos.

Otras operaciones unitarias importantes para fabricación de extractos son: 65

5.3.9 Destilación

Consiste en la eliminación parcial o total del líquido extractor. Esta destilación puede ser simple o fraccionada (dividida).

5.3.10 Secado

Cuando el extracto líquido tiene su sustancia extractora removida por procesos de evaporación o es sometido a secados (para virar polvo, pedazos o flakes) en equipos como spray dryer, drum dryer, vaccum dryer o liofilización, que son los métodos más empleados.

Mediante dicha investigación, se optó por la aplicación del primer planteamiento de los métodos mencionados con anterioridad, ya que presenta muchas ventajas con respecto al ahorro de energía debido a que no presenta intercambio de calor, por otro lado de acuerdo al tipo como es el caso de la maceración al frio y uso de solvente (agua) se logran extraer todas las propiedades de lo que se macera, es decir, toda la esencia sin alterar en lo más mínimo, el agua como disolvente usado absorberá el compuesto (azadiractina) que representa el principio activo más importante de la hoja del Azadiractina Indica, después de remojar por varias horas en un área sombreada. De este modo, el equipo investigador logró la obtención de datos necesarios para llevar a cabo la obtención del extracto de la materia prima en la presente investigación. 5.4 Desarrollar el proceso tecnológico para la elaboración de la crema dental

El equipo investigador, luego de verificar y seleccionar las diferentes formas de obtener el extracto de las hojas de Azadiractina Indica, ha diseñado un proceso para la elaboración de la crema dental a base del extracto ya mencionado. En la siguiente figura N° 5 pág. 66, se puede visualizar el diagrama de flujos y en la Fig. N° 6 Pág.69 se muestran el diagrama de bloque del proceso de obtención de la crema dental. Así, como

también se elaboró el Diagrama de Flujo del Proceso (PFD) el cual se muestra en la Pág 73.

Figura 5. Diagrama de flujo del proceso de obtención del producto (Crema Dental)

Nota: Equipo Investigador (2018)

Leyenda:

5.4.1

Descripción del proceso 67

El equipo investigador utilizó el sotfware Microsoft VISIO, el cuál simboliza todo el proceso para obtener el extracto de las hojas de Azadiractina Indica y la posterior elaboración de la crema dental, de este modo, se dará una perspectiva a nivel industrial de cada uno de los equipos involucrados en el proceso.

Este se describe desde el momento en que ingresan las hojas de Azadiractina Indica a un tanque de almacenamiento y recepción de forma cónica, especial para residuos orgánicos, resaltando que este mismo fue usado para todos los desechos obtenidos durante el proceso. Estos son introducidos en una trituradora de hojas donde se realiza el proceso de trituración mediante elementos que realizan fuerzas, para poder romper y disminuir el tamaño del material, ejecutando presión, impacto, fricción y escisión, adquiriendo un polvo verde característico de las hojas de Azadiractina Indica, se considera un porcentaje de pérdidas de 1% ya que ningún equipo es 100% eficiente.

Seguidamente, dicho polvo es depositado en un respectivo tanque de mezclado (mezclador) sencillo de paletas donde el agua es requerida en su respectivo tanque, se adiciona mediante una válvula que permite el descenso de la misma por acción de gravedad, la mezcla heterogénea es llevada a un proceso de maceración al frio por un periodo de 12 horas.

La mezcla macerada obtenida es depositada en un filtro que permite la separación sólido-líquido a través de la filtración, en donde se consigue como producto el extracto de Azadiractina Indica, donde el extracto obtenido muestra claramente que la azadirachtina es muy soluble en agua, mientras que a su vez se obtiene un sub producto sólido el cual se deposita en un tanque de residuos. El extracto es almacenado en un tanque de acero inoxidable. Finalmente, pasa a un mezclador en donde se homogeniza para la obtención de la crema dental la cual pasa a ser envasada y etiquetada para su correcta distribución.

Nota: Se debe resaltar que para el transporte entre los equipos principales del proceso se utilizó cintas transportadoras para los materiales sólidos y bombas para los líquidos. 5.4.1.1 Sugerencias para el control de efluentes, contaminantes y sustancias tóxicas del proceso

Las medidas de control que pueden tomarse en cuenta para este proyecto sería la disposición final de los desechos, donde se les dé a esos desperdicios el tratamiento necesario. Cabe destacar, que este desperdicio es una biomasa de gran utilidad para la comunidad donde se lleva a cabo el proyecto, donde la preparación de un compostaje o compost, vendría siendo útil para abonar no solo las floras presentes en la comunidad, sino que también podrían comercializarlo y así generar otra fuente de ingreso para los habitantes del sector en estudio.

Figura N°6 . Diagrama de bloque del proceso para la obtención de la crema dental

Nota: Equipo investigador (2018)

5.4.2

Balances de materia y energía Ecuación general del balance de materia Entrada + Producción – Salida = Consumo = Acumulación. Entrada + Producción = Salida + Consumo Entrada = Salida

Balance de materia en el mezclador para la obtención del producto

Mezcla 2

Pasta dental

M11=484,5 Kg

M14=504,5 Kg

MEZCLA 3

Xextracto=0,61

Xextracto=0,59

Xbicarbonato=0,21

Xbicarbonato=0,20

Xagua=0,15

XCMC=0,03

XCMC=0,02 Menta M12=10 Kg X=1

Estevia

Xmenta=0,02

M13=10 Kg

Xestevia=0,02

X=1

➢ Balance de materia sin reacción química

𝑀11 + 𝑀12 + 𝑀13 = 𝑀14 484,5𝑘𝑔 + 10𝑘𝑔 + 10𝑘𝑔 = 504,5

➢ Cálculos de las fracciones

𝑋𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜 =

299,2𝑘𝑔 = 0,59 504,2𝑘𝑔

100𝑘𝑔 = 0,20 504,2𝑘𝑔 75𝑘𝑔 𝑋𝑎𝑔𝑢𝑎 = = 0,15 504,2𝑘𝑔 10𝑘𝑔 𝑋𝐶𝑀𝐶 = = 0,02 504,2𝑘𝑔 10𝑘𝑔 𝑋𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = = 0,02 504,2𝑘𝑔 10𝑘𝑔 𝑋𝐸𝑠𝑡𝑒𝑣𝑖𝑎 = = 0,02 504,2𝑘𝑔

𝑋𝑏𝑖𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 =

➢ Cálculos de energía

∆𝐻 + ∆𝐸𝑐 + ∆𝐸𝑝 = 𝑄 − 𝑊

No hay cambios de nivel en el proceso, entonces la energía potencial se vuelve cero (∆𝐸𝑝 = 0)

La velocidad permanece constante por lo que la energía cinética es cero (∆𝐸𝑐 = 0)

No hay intercambio de calor, la temperatura en el exterior del tanque es la misma que el interior, la variable 𝑄 = 0

Al tener una temperatura constante (T= 25°C) las entalpias a la entrada y salida de la mezcladora son iguales y al restarlas se vuelven cero. Por lo tanto 𝑊 = 0

𝐻𝐸 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 484,2𝐾𝑔 ∗ 835,978 𝐻𝐸 𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎 = 10kg ∗ 22672

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°C = 1052429,24𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°C = 5894720𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

𝐻𝐸 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑣𝑖𝑎 = 10Kg ∗ 15235

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°C = 3961100𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

𝐻𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1052429,24𝐶𝑎𝑙 + 5894720𝐶𝑎𝑙 + 3961100𝐶𝑎𝑙 = 10908249𝐶𝑎𝑙

𝐶𝑃 promedio = (0,59 ∗ 999,784

𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,20 ∗ 248,9998 ) 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

+ (0,15 ∗ 1000

𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,2 ∗ 794,8989 ) 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

+ (0,2 ∗ 15235

𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,2 ∗ 22672 ) 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

= 66812,739

𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔°𝐶

𝐻𝑆 dentrifico = 504,5𝐾𝑔 ∗ 66812,739

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°C = 876382697,5Cal 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

Los cálculos de balance de materia y energía de los demás equipos involucrados en el proceso se visualizan en el Anexo Nº. C, Pág. 103).

5.4.2 Diagrama de flujo de proceso (PFD) para la obtención de la crema dental a base del extracto de la hoja de Azadirachta indica

Nota: Equipo investigador (2018)

5.5. Estudiar las propiedades fisicoquímicas de la materia prima y del producto obtenido Para llevar a cabo este objetivo se realizaron pruebas experimentales en el laboratorio en donde se determinaron las propiedades mostradas en las siguientes tablas (Ver tablas N° 11 pág 74) para el extracto de las hojas de Azadarichta indica. Cabe destacar que en cuanto al producto se toman referencias bibliográficas

Tabla Nº 11. Propiedades del extracto de las hojas del Azadarichta indica Parámetro

Resultado

Densidad

0,964 g/mL

Volumen

349 mL

Estado

Líquido

Color

Verde

Peso

362,2341 g

Nota: Equipo investigador (2019)

Tabla Nº 12. Propiedades de la crema dental según norma COVENIN 2007-83 Parámetro Densidad Estado Color Tensoactivo (% peso) Olor pH (25°C)

Resultado

LIMITE Min Máx 1,2 1,7

Método de Ensayo Covenin 1836

0,5

Covenin 858

Crema viscosa, homogénea.

caracteristico 6

caracteristico 4 10 Nota: Norma COVENIN 2007-83

Covenin 676

5.5 Diseñar el dimensionamiento de los equipos con sus respectivas ecuaciones de diseño. Para el éxito de este objetivo se requirió conocimientos previos en cuanto al dimensionamiento de los equipos involucrados en el proceso de elaboración de la crema dental, donde se aplicaron los cálculos pertinentes de acuerdo a la guía de estudio de dimensionamientos de equipos. A continuación, se muestra el dimensionamiento del mezclador final del proceso, para visualizar los demás dimensionamientos ver (Anexo D Pág 110). Tanque mezclador Materia Prima: Extracto de la hoja de Neem, bicarbonato de Sodio, sodio carboximetil celulosa (CMC), esencia de menta, estevia. CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN

Temperatura

TANQUE

Cabeza:

°C

elipsoidal

504,2 Flujo

Kg/h

Carcasa: cilíndrica

Densidad

Tiempo de almacenamiento

1224

Kg/m3

Fondo: elipsoidal

➢ Capacidad requerida del tanque 𝑐= Dónde:

𝐹∗𝑡 𝜌

C = Capacidad del Tanque F= Flujo ρ= Densidad t = Tiempo de Almacenamiento

𝐶=

𝐾𝑔 ∗ 1ℎ ℎ = 0,412𝑚3 𝐾𝑔 1224 3 𝑚

504,2

Para la determinación de la Capacidad Real en el tanque del sólido se asumió un % de Sobre diseño que se encuentre dentro del rango 10-20. %S = 15%. ➢ Porcentaje de Sobre diseño % SD =

CRe al−C C

*100

Dónde: % S: Porcentaje de sobre diseño Creal: Capacidad real C: Capacidad requerida del tanque 100: Factor matemático Despejando la Capacidad real de la ecuación de sobre diseño, obtenemos:

CRe al=

%SD * C +C 100

Sustituyendo valores: 15 ) ∗ 0,412𝑚ᶾ + 0,412𝑚ᶾ = 0,47𝑚ᶾ 𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 = ( 100

➢ Tiempo máximo de almacenamiento

𝑇𝑚𝑎𝑥 =

𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝜌 𝐹

Dónde: Tmax: Tiempo máximo de almacenamiento Creal: Capacidad real F: Flujo másico del fluido a almacenar ρ: Densidad volumétrica del fluido a almacenar

0,47𝑚3 ∗ 1224 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 504,2

𝐾𝑔 ℎ

𝐾𝑔 𝑚3 = 1,141ℎ

➢ Diámetro (D) y la altura(H) del cilindro Dónde: D = Diámetro del tanque r = Radio del tanque H = Altura del tanque 𝑉𝑇 = 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 2𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 Dónde: VCilindro=Volumen total del tanque VT=Volumen del tanque VCabezas=Volumen de las cabezas del tanque

𝑟= 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜

𝐷 ; 2

𝐻=

3 𝐷 𝐷; ℎ= 2 4

𝐷2 3 =𝜋∗𝑟 ∗𝐻 =𝜋∗ ∗ 𝐷 4 2 2

𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 =

3 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷3 8

𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 =

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 6

Sustituyendo en la fórmula de 𝑉𝑇 𝑉𝑇 = 𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 = 0,47𝑚ᶾ 3 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 3 𝑉𝑇 = ∗ 𝜋 ∗ 𝐷 + 2 8 6 3 1 0,47𝑚ᶾ = 𝜋 ∗ 𝐷3 + 𝜋𝐷3 8 12 0,47𝑚ᶾ =

𝐷=√

11 𝜋 ∗ 𝐷3 24

0,47𝑚3 ∗ 24 11𝜋

𝐷𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,69𝑚 3 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝐷𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = (3,22𝑚) = 1,03𝑚 2 2 ℎ𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎= 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 =

𝐷 0,69𝑚 = = 0,17𝑚 4 4

3 3 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷3 = ∗ 𝜋 ∗ (3,22𝑚)ᶾ = 0,38𝑚ᶾ 8 8

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 𝜋 ∗ (1,74)2 ∗ 4,61𝑚 = = 0,042𝑚ᶾ 6 6

➢ Dimensiones de la chapa Dónde: NVirolas= Número de Virolas HCuerpo = Altura real del tanque Hvirola= Altura de la chapa

Se asumió chapa de acero Altura=1,8m Largo=2 π

𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 =

𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝐻𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝐻 + ℎ = (1,07 + 0,17)𝑚 = 1,248𝑚 𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 =

1,248𝑚 = 0,69 1,8𝑚

𝑃 = 𝐴𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 ∗ 𝑁 → 𝑃 = 2𝜋 ∗ 𝑟

𝑁=

𝑃 2𝜋(0,69)𝑚 = = 𝑂, 34 ≈ 1 2𝜋𝑚 4𝜋𝑚

𝑁𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 𝑁𝑣 ∗ 𝑁 = 0,69 ∗ 0,34 = 0,23 ➢ Presión y temperatura 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑜𝑝 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,9004𝑃𝑆𝐼 𝑇𝑜𝑝 = 26°𝐶 ∗ 1,8 + 32 = 78,8°𝐹 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑇𝑜𝑝 < 200°𝐹 𝑇𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250°𝐹 ➢ Espesor 𝑃∗𝐷 +𝐶 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃 39,38𝑝𝑢𝑙𝑔 𝐷 = 0,713𝑚 ∗ = 28,071𝑝𝑢𝑙𝑔 1𝑚 1 = 16 𝑒=

𝑒=

𝑆 = 13800

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝐸 = 0,85

16,9004𝑃𝑆𝐼 ∗ 28,071𝑝𝑢𝑙𝑔 1 + = 0,02𝑝𝑢𝑙𝑔 2 ∗ 13800𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗ 0,85 + 0,8 ∗ 16,9004𝑃𝑆𝐼 16

➢ Material: Utilizando TABLA 4 de la guía de dimensionamiento Material a utilizar: Acero al carbono

𝐶

Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55 Tipo de agitador: agitador de paletas (25rpm), 4 aspas Distancia de la pala (𝑫𝒂 ) 𝐷𝑎 1 1 0,713𝑚 = → 𝐷𝑎 = 𝐷𝑇 = = 0,357𝑚 𝐷𝑇 2 2 2 Altura de la pala (W) 𝑊 1 1 0,357𝑚 = → 𝑊 = 𝐷𝑎 = = 0,071𝑚 𝐷𝑎 5 5 5 Distancia entre el fondo del tanque y las palas (𝑪) 𝐶 1 1 0,713𝑚 = → 𝐶 = 𝐷𝑇 = = 0,238𝑚 𝐷𝑇 3 3 3 Potencia (p) Cálculo de Reynolds 𝐷𝑎 2 ∗ 𝑁 ∗ 𝜌 𝜇 𝑟𝑝𝑚 1𝑚𝑖𝑛 𝑟𝑒𝑣 𝑘𝑔 𝑁 = 25 ∗ = 0,417 𝜇 = 1,99 𝑚𝑖𝑛 60𝑠𝑒𝑔 𝑠𝑒𝑔 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 (0,357𝑚)2 ∗ 0,417 𝑠𝑒𝑔 ∗ 1224 𝑚3 𝑁𝑅𝑒 = = 32,69 𝑘𝑔 1,99 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑁𝑅𝑒 =

𝑁𝑝 =

𝑃 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5 El valor de Np se determinó por medio de gráfica de número de potencia en

función de 𝑁𝑅𝑒 . Figura 6 (Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores) de la Guía de introducción al diseño de reactores. 𝑃 = 𝑁𝑝 ∗ 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5

𝑁𝑝

= 3 (𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 2)

𝑃 = 3 ∗ 1224

𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 3 ∗ (0,417 ) 𝑚3 𝑠 ∗ (0,357𝑚)5 = 1,54𝑊

5.6 Estimar el presupuesto y evaluación económica del proceso de la crema dental

Para dar respuesta a este último objetivo, primeramente, el equipo investigador con ayuda de la guía evaluación de costó facilitada por el tutor académico y de sitios web, indagó el valor económico de cada uno de los equipos involucrados en el proceso ajustándolos de acuerdo a la capacidad y dimensiones necesitadas, conocidas en el dimensionamiento de cada uno de ellos (Ver Anexo D Pág. 110.).

Seguidamente mediante el manejo de esta información se realizó una estimación de costos en cuanto a los requerimientos generales para la exitosa operatividad de la planta industrial, considerando recursos tanto de personal como de servicios públicos en general. Y, por último, se calculó el costo total de inversión para la realización del proceso planteado a escala industrial. (Ver Tabla Nº 18, pág. 87).

Se hace mención que los precios aproximados se manejaron en divisas, debido a la situación que presente la economía del país.

Tabla N° 13. Presupuesto básico de la planta de obtención de extracto de la hoja de Azadarichta indica para la elaboración de crema dental. Localización: Sector San Francisco de Asis II. El Tigre-Estado Anzoátegui Proveedor

Alibaba S.A.

Insumos

Cantidad

Triturador Mezclador Tanque de reposo (agua + Azadarichta indica) Filtro Tanque de reposo del extracto Tanque de almacenamiento fondo plano Tanque de almacenamiento de bicarbonato de sodio Tanque de almacenamiento de Carboximeticelulosa o CMS(espesante) Tanque de almacenamiento de esencia Tanque de almacenamiento de estevia Tanque de Almacenamiento crema dental Tanque de Almacenamiento de Agua Bombas Cintas transportadoras Válvulas

1 3 1

Precio Unitario $ 1000,00 3500,00 10

1 1

1500,00 10

6570,26

13140,52

66,93

500

150

4 2 4

500 800 12

2000 1600 48

13981,19

30557.45

TOTAL $

Precio Total $ 1000,00 10500,00 10

Tabla N° 14. Presupuesto básico de los costos de materia prima Materias primas e insumos Costo $ Bicarbonato de Sodio 1,50 CMC 2,75 Esencia 1,4 Estevia 1,90 Total $ 7,55 Nota: Equipo investigador (2021)

Costo anual $ 15 27,5 14 19 75,5

Tabla N° 15 Presupuesto de costo básico de mano de obra Cargo

Gerente general Administrador Jefe de producción Operador de planta Control de calidad Analista de Procesos Analista de compras Almacenista Mantenimiento

Costos por mano de Obra N° DE Sueldo Personas Unitario mensual ($)

Anual ($)

1 1 1 2

0.472 0.472 0.416 0.35

5.664 5.664 4.992 8.4

1 1

0.35 0.35

4.2 4.2

0.35

4.2

2 2

0.25 0.25

6 6 Total $

Nota: Equipo investigador (2021)

= 49.32

Tabla N° 16. Presupuesto costo básico de servicios públicos Servicios públicos Energía eléctrica agua Aseo Mantenimiento

Pago mensual ($) 0.050 0.080 0.022 0.020

Pago total anual ($) 0.60 0.96 0.264 0.24 Total $ = 2,064 Nota: Equipo investigador (2021)

Tabla N° 17. Presupuesto costo del etiquetado y empaquetado Insumo Envase tuvo plástico de 100gr Etiquetas para tuvo plástico de 100gr

Cantidad 500

Costo unitario $ 0,6

500

Costo Anual $ 7,2

0,3

Total $ Nota: Equipo investigador (2021)

3,6

10,8

Tabla N° 18. Presupuesto total de costos asociados al proceso Descripción Costo $ Costos por servicios públicos 2,064 Costos de mano de obra 49,32 Costos materia prima 75,5 Costos de equipos 30557.45 Costo de etiquetado y empaquetado 10,8 Total $ 30695,134 Nota: Equipo investigador (2021)

Una vez establecido el presupuesto total necesario para la elaboración de la crema dental se procedió a calcular los beneficios estimados de la propuesta planteada.

Tabla N° 19. Beneficios estimados de la propuesta por unidad Descripción Capacidad Unidad Crema dental a base del extracto 160gr 1 obtenido de la hoja de neem Nota: Equipo investigador (2021)

Costo $ 0,5

Tal como se muestra en la tabla anterior, el costo por unidad de la crema dental en presentación de 160gr es de 0,5 $, cabe destacar que el valor en bolívares que se ajusta a la tasa de cambio que proporciona el Banco Central de Venezuela. El tiempo de fabricación depende de la duración del proceso, en un día laboral fijado a 8 horas se pueden fabricar como máximo 1.600 unidades.

Los costos de operación anual se ven influenciados por los días laborables, así como también por el tiempo de proceso, por lo cual en la siguiente tabla se tabulan los datos que determinan cuantas cremas corporales será capaz de producir la planta anualmente: Tabla N° 19 Beneficios anuales estimados de la propuesta Descripción Días Cantidad de Cantidad de Precio laborables producción producción unitario $ anualmente diaria anual (unidades) (unidades) Crema 247 1.600 395200 0,5 dental 160gr Nota: Equipo investigador (2021)

Ingresos anuales $

197600

Para poder llevar a cabo un proyecto de inversión es necesario que se apliquen métodos de evaluación económica, es decir, un análisis de factibilidad. Una de las técnicas más empleadas en la medición de rentabilidad económica, la cual se puede determinar, mediante el VAN, el TIR, el B/C y el PRI.

➢ Cálculo del valor del dinero en el tiempo (VAN)

VAN = −A +

(FC)1 (FC)2 (FC)3 (FC)4 (FC)5 + + + + (1 + r)1 (1 + r)2 (1 + r)3 (1 + r)4 (1 + r)5

Dónde: A = inversión inicial FC = flujos de caja n = número de años r = tasa de descuento El FC se determina de la siguiente manera: FC = Ganancias – Gastos FC = 197600 – 30695,134 FC = 166904,866 Sustituyendo tenemos que: VAN = −30695,134 +

166904,866 = 114439,5321 (1 + 0,15)1

Teniendo en cuenta que: Si el VAN es < 0, se rechaza el proyecto. Si el VAN es = 0, el proyecto es indiferente. Si el VAN es > 0, se acepta el proyecto.

Según el resultado obtenido mediante la determinación del VAN se puede considerar que el proyecto es aceptable. ➢ Cálculo de la tasa interna de rendimiento (TIR)

TIR = T1 + T2 − T1 (

VAN. T1 ) VAN. T1 − VAN. T2

Dónde: T1 = tasa que genera el valor actual neto positivo T2 = tasa que genera el valor actual neto negativo

Cabe destacar que los valores de T1 y T2 se determinan por medio de tanteos, es decir, una prueba y error, por lo que a modo de agilizar los cálculos se empleó la herramienta de Microsoft Excel que permite obtener dicho valor de forma más directa. De la siguiente manera:

Descripción Flujo de caja

Periodo 0 -166904,866

Periodo 1 197600

Periodo 2 2500000

Donde se muestra el flujo de caja y la estimación de ganancias en un rango de dos años relativamente para obtener la inversión que fue hecha inicialmente. El resultado arrojado del TIR fue:

TIR

96%

Los criterios para decidir la aceptación o rechazo son:

Si la TIR < a la tasa mínima aceptable de rendimiento del proyecto se rechaza. Si la TIR = a la tasa mínima aceptable de rendimiento del proyecto, el proyecto es indiferente. Si la TIR > a la tasa mínima aceptable de rendimiento del proyecto, el proyecto se acepta.

Teniendo en cuenta que la tasa mínima aceptable de rendimiento del proyecto en razón es de 15% por lo que el valor obtenido se considera aceptable por ser de 96% de rendimiento.

➢ Cálculo de la relación beneficio – costo (B/C)

Para aplicar el análisis beneficio costo es importante reconocer las circunstancias bajo las cuales el proyecto es factible, es por ello que se presentan las siguientes reglas:

Si la relación B/C es < 1, se rechaza el proyecto. Si la relación B/C es = 1, la decisión de invertir es indiferente. Si la relación B/C es > 1, se acepta el proyecto.

Y aplicando la siguiente fórmula:

𝑉𝑖 𝐵 (1 + 𝑖 ) 𝑛 = 𝐶𝑒 𝐶 ∑𝑛 𝑖=0 (1 + 𝑖 )𝑛 ∑𝑛𝑖=0

Dónde: Vi = valor de la producción (beneficio bruto) Ce = costos de egresos ∑ = notación sigma i = índice de la sumatoria n = número de años Cálculo de 𝑽𝒊 𝑉𝑖 = ganancias – costos variables 𝑉𝑖 = (1.904.370 − 274144,559)$ 𝑉𝑖 = 1630225,441$ 1

∑ 𝑖=0,15

𝑉𝑖 𝑉𝑖 + (1 + 0,15)1 (1 + 1)1

1630225,441 1630225,441 + 1,15 2 1

∑ = 2232700,061 𝑖=0,15 1

∑ 𝑖=0,15

𝐶𝑒 𝐶𝑒 + (1 + 0,15)1 (1 + 1)1

295.419,073 295.419,073 + 1,15 2 1

∑ = 404595,6869 𝑖=0,15

𝐵 2232700,061 = = 5,5183 ≅ 6 = 600% 𝐶 404595,6869 Por lo que al comparar el resultado obtenido mediante la ecuación anterior con las reglas de cálculo de B/C, se puede notar que el proyecto es aceptable ya que los resultados son mayores a 1. ➢ Cálculo del periodo de recuperación de la inversión (PRI)

Para analizar correctamente el tiempo exacto para la recuperación de la inversión, es importante identificar la unidad de tiempo utilizada en la proyección de los flujos netos de efectivo, ya que esta unidad de tiempo puede darse en días, semanas, meses o años. Para el caso específico del proyecto en cuestión, se estima que la unidad de tiempo utilizada en la proyección son meses de 30 días, dónde:

Al ir acumulando los flujos netos de efectivo, se tiene que hasta el periodo 2, la sumatoria es de un valor mayor al monto de la inversión inicial, lo que quiere decir que, el periodo de recuperación se encuentra entre los periodos 1 y 2. Para determinarlo con mayor exactitud se debe tomar en cuenta:

El periodo anterior a la recuperación, en este caso (1). Luego se calcula el costo no recuperado en el año uno, seria: 295.419,073 − 231.300 = 64.119,073

Posteriormente el costo no recuperado se divide se divide entre el flujo neto efectivo del año siguiente: 64.119,073 ÷ 231.300 = 0,27

Teniendo esto en cuenta esto, se puede estimar que el periodo de recuperación de la inversión para este proyecto y de acuerdo a sus flujos netos de efectivo, es de 1,27 esto equivaldría a 1 mes + 8 días aproximadamente, lo que se determinó de la manera siguiente:

Meses 1 1

Días 30 x 0.27 8.1

Conclusiones ➢ Se conoció mediante el diagnostico que la principal problemática de la comunidad San Francisco de Asís II, es la adquisición de productos de primera necesidad, a su vez se pudo detectar la existencia de plantas de Azadarichta indica. ➢ Gracias a los componentes de las hojas de Azadirachta indica que actúan contra bacterias, hongos y virus puede ser usadas para la elaboración de productos de higiene personal. ➢ Los procesos para obtener el extracto de la hoja de azadiractha indica varían desde la infusión, destilación, percolación, maceración entre otros procesos. ➢ A partir de 45 kg de hojas de azadarichta indica se obtiene 299,2 kg de extracto, y mezclado con otros aditivos para la elaboración de la crema dental se obtiene 504 Kg de producto. ➢ El extracto de azadiractha indica presento las siguientes características: color verde, densidad de 964 Kg/m3, estado físico líquido. ➢ El presupuesto básico de la planta requerida para la elaboración de la crema dental a base del extracto de las hojas de Azadirachta es de $ 30695,134. ➢ Los resultados obtenidos tras los métodos de evaluación económica, demuestran el rendimiento real de la inversión en un periodo de tiempo de menos de un año, lo que indica que la inversión es económicamente rentable ya que el mismo presenta sustentabilidad por cada dólar invertido, obteniéndose un VAN: 114439,5321, TIR: 96%, B/C: 600%, PRI: 1 meses y 8 días.

RECOMENDACIONES ➢ Realizar las pruebas fisicoquímicas del producto final. ➢ Realizar otros productos a base del extracto de la hoja de azadarichta indiga ya que posee muchos beneficios en contra bacteria, virus, y hongos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS

Anexo A. Obtención del extracto de las hojas de Azadarichta indica

Anexo B. Formato de encuesta aplicada en el sector San Francisco de Asís II

ENCUESTA:

Localidad San Francisco III El Tigre, EDO. Anzoátegui

1. ¿Está de acuerdo con el desarrollo de proyectos socio integradores en su comunidad? SI

2. ¿Es consciente de las propiedades y los beneficios que aparto el extracto de la hoja del Azadarichta indica en el cuidado bucal? SI

3. ¿Conoce algún proceso para obtener el extracto de la hoja del Azadarichta indica? SI

4. ¿Cree usted que con la elaboración de un producto de primera necesidad solventara un poco la problemática en el sector? SI

5. ¿Estaría usted dispuesto a usar la pasta dental elaborada? SI

6. ¿Le gustaría participar en el presente proyecto para contribuir en la solución de la problemática mencionada anteriormente? SI

Anexo C. Cálculo de balances de materia y energía

Hoja de neem Hoja de neem Triturado

M1=45 Kg

M1=45 Kg X=1

X=1

a) Balance de materia sin reacción química 𝑀1 = 𝑀2 45𝐾𝑔 = 45𝑘𝑔 b) Cálculo de las fracciones 1=1 Cálculo de las fracciones triturado ∆𝐻 + ∆𝐸𝑃 + ∆𝐸𝐶 = 𝑄 − 𝑊 ∆𝐻 + ∆𝐸𝑃 + ∆𝐸𝐶 = 𝑄 − 𝑊 ∆𝐻 = 0 ∆𝐻 = 𝐻𝑆 − 𝐻𝐸

𝐻𝑆 = 45𝐾𝑔 ∗ 384,7997

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 450215,619𝐶𝑎𝑙 𝑘𝑔 ∗ °𝐶

𝐻𝐸 = 45𝐾𝑔 ∗ 384,7997

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 450215,619𝐶𝑎𝑙 𝑘𝑔 ∗ °𝐶

∆𝐻 = (𝐻𝑆 − 𝐻𝐸 )𝑇𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 0

100

Agua M3=300 Kg Xagua=1

Hoja de neem

Neem + Agua

M2=45 Kg

M4=345 Kg

X=1

Mezclado 1

Xneem=0,13 Xagua=0,87

a) Balance de materia sin reacción química

𝑀2 + 𝑀3 = 𝑀4 45𝑘𝑔 + 300𝑘𝑔 = 345𝑘𝑔 345𝐾𝑔 = 345𝑘𝑔

b) Cálculos de las fracciones

45𝑘𝑔 = 0,13 345𝑘𝑔 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎: 1 − 0,13 = 0,87 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑛𝑒𝑒𝑚:

c) Cálculos de energía

∆𝐻 + ∆𝐸𝑐 + ∆𝐸𝑝 = 𝑄 − 𝑊 ∆𝐻 + ∆𝐸𝑃 + ∆𝐸𝐶 = 𝑄 − 𝑊

101

➢ No hay cambios de nivel en el proceso, entonces la energía potencial se vuelve cero (∆𝐸𝑝 = 0) ➢ La velocidad permanece constante por lo que la energía cinética es cero (∆𝐸𝑐 = 0) ➢ No hay intercambio de calor, la temperatura en el exterior del tanque es la misma que el interior, la variable 𝑄 = 0 ➢ Al tener una temperatura constante (T= 25°C) las entalpias a la entrada y salida de la mezcladora son iguales y al restarlas se vuelven cero. Por lo tanto 𝑊 = 0 ∆𝐻 = 𝐻𝑆 − 𝐻𝐸

𝐻𝐸 𝑛𝑒𝑒𝑚 = 45𝐾𝑔 ∗ 384,7997

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 450215,619𝐶𝑎𝑙 𝑘𝑔 ∗ °𝐶

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 7800000𝐶𝑎 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐻𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 450215,619𝐶𝑎𝑙 + 7800000𝐶𝑎𝑙 = 8250215,619 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑃 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = (0,13 ∗ 384,7997 ) + (0,87 ∗ 1000 ) = 920,024 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝑆 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 345𝑘𝑔 ∗ 920,024 ∗ 26°𝐶 = 8252615,28𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐻𝐸 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 300𝐾𝑔 ∗ 1000

➢ Balance de materia sin reacción química

102

𝑀5 = 𝑀6 + 𝑀7 345𝑘𝑔 = 45,8𝑘𝑔 + 299,2𝑘𝑔 ➢ Cálculos de las fracciones

Torta humeda: 45,8 Kg Toreta seca: 45kg

45𝑘𝑔 = 0,98 45,8𝑘𝑔 𝑋𝑎𝑔𝑢𝑎 : 1 − 0,98 = 0,02 𝑋𝑛𝑒𝑒𝑚 :

➢ Cálculos de energía Se está en presencia de un sistema isotérmico (no hay intercambio de calor) por lo tanto ∆𝐻 = 0 a) No hay aceleración en el sistema, entonces la energía cinética es igual a cero ∆𝐸𝑐 = 0 b) Los cambios de nivel pueden considerarse cero por ser tan despreciables ∆𝐸𝑝 = 0 c) El proceso no tiene calor por lo que podría considerarse como adiabático, por tanto 𝑄 = 0 d) No hay dispositivos mecánicos que puedan generar trabajo 𝑊 = 0 ∆𝐻 + ∆𝐸𝑐 + ∆𝐸𝑝 = 𝑄 − 𝑊 ∆𝐻 + ∆𝐸𝑃 + ∆𝐸𝐶 = 𝑄 − 𝑊 ∆𝐻 = 0 ∆𝐻 = 𝐻𝑆 − 𝐻𝐸 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝐸 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 345𝑘𝑔 ∗ 920,024 ∗ 26°𝐶 = 8252615,28𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

103

𝐶𝑃 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = (0,98 ∗ 384,7997

𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,02 ∗ 1000 ) 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

= 397,103706𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 1109494,319𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) = 999,784 𝐶𝑃 = (1 ∗ 999,784 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝑆 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜 = 299,2𝐾𝑔 ∗ 999,784 ∗ 26°𝐶 = 7777519,693𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐻𝑆 = 1109494,319 + 7777519693 = 8887014,012𝐶𝑎𝑙

𝐻𝑆 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜𝑠 = 45,8𝐾𝑔 ∗ 931,7218

➢ Balance de materia sin reacción química

𝑀7 + 𝑀8 + 𝑀9 + 𝑀10 = 𝑀11 299,5𝑘𝑔 + 100𝑘𝑔 + 10𝑘𝑔 + 75𝑘𝑔 = 484,5𝑘𝑔

➢ Cálculos de las fracciones 𝑋𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜 =

299,5𝑘𝑔 = 0,61 484,5𝑘𝑔

104

100𝑘𝑔 = 0,21 484,5𝑘𝑔 75𝑘𝑔 𝑋𝑎𝑔𝑢𝑎 = = 0,15 484,5𝑘ℎ = 1 − 0,61 − 0,21 − 0,15 = 0,03

𝑋𝑏𝑖𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 =

𝑋𝐶𝑀𝐶 ➢ Cálculos de energía

∆𝐻 + ∆𝐸𝑐 + ∆𝐸𝑝 = 𝑄 − 𝑊

a) No hay cambios de nivel en el proceso, entonces la energía potencial se vuelve cero (∆𝐸𝑝 = 0) b) La velocidad permanece constante por lo que la energía cinética es cero (∆𝐸𝑐 = 0) c) No hay intercambio de calor, la temperatura en el exterior del tanque s la misma que el interior, la variable 𝑄 = 0 d) Al tener una temperatura constante (T= 25°C) las entalpias a la entrada y salida de la mezcladora son iguales y al restarlas se vuelven cero. Por lo tanto 𝑊 = 0

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°𝐶 = 7777519,693𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝐸 𝐵𝑖𝑐𝑎𝑏𝑜𝑟𝑛𝑎𝑡𝑜 = 100Kg ∗ 248,9998 ∗ 26°C = 647399,48𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝐸 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 75Kg ∗ 1000 ∗ 26°C = 195000𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐻𝐸 𝑐𝑚𝑐 = 10Kg ∗ 794,8989 ∗ 26°C = 206673,714𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐻𝐸 total = 7777519,693Cal + 647399,48Cal + 195000Cal + 206673,714Cal = 8640592,887Cal 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,21 ∗ 248,9998 ) 𝐶𝑃 = (0,61 ∗ 999,784 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 𝐶𝑎𝑙 ) + (0,03 ∗ 794 ) + (0,15 ∗ 1000 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐶𝑎𝑙 = 835,978 𝐾𝑔 ∗ °𝐶 𝐻𝐸 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜 = 299,2𝐾𝑔 ∗ 999,784

105

𝐻𝑆 mezcla = 484,2𝐾𝑔 ∗ 835,978

𝐶𝑎𝑙 ∗ 26°C = 1052429,24𝐶𝑎𝑙 𝐾𝑔 ∗ °𝐶

Anexo D. Dimensionamiento de equipos (continuación) Tanque de almacenamiento de líquido Materia prima: Agua (H2O)

106

CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN

TANQUE

Temperatura

°C

Flujo

300

Kg/h

elipsoidal

Densidad

1000

Kg/m3

Carcasa:

Cabeza:

cilíndrica Tiempo de

Fondo:

almacenamiento

elipsoidal

➢ Capacidad requerida del tanque 𝑐=

𝐹∗𝑡 𝜌

Dónde: C = Capacidad del Tanque F= Flujo ρ= Densidad t = Tiempo de Almacenamiento

𝐶=

𝐾𝑔 ∗ 48ℎ ℎ = 14,4𝑚3 𝐾𝑔 1000 3 𝑚

300

Como C<30 𝑚3 se considera tanque de pequeña escala. ➢ Diámetro (D) y la altura(H) del cilindro Dónde: D = Diámetro del tanque r = Radio del tanque

107

H = Altura del tanque h= altura cabezal y del fondo 𝐶 = 𝑉𝑇 = 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 2𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 Dónde: VCilindro=Volumen total del tanque VT=Volumen del tanque VCabeza=Volumen de la cabeza del tanque

𝑟= 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜

𝐷 ; 2

𝐻=

3 𝐷 𝐷; ℎ= 2 4

𝐷2 3 =𝜋∗𝑟 ∗𝐻 =𝜋∗ ∗ 𝐷 4 2 2

𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

3 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷3 8

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 = 6

𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

𝐷 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 4 = 6

𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

𝜋 ∗ 𝐷3 = 24

Sustituyendo VCilindro y VCabeza en la fórmula de 𝑉𝑇 𝑉𝑇 = 𝐶 3 𝜋 ∗ 𝐷3 3 14,4𝑚 = ∗ 𝜋 ∗ 𝐷 + 2 8 24 3

3 𝜋 ∗ 𝐷3 3 14,4𝑚 = 𝜋 ∗ 𝐷 + 8 12 3

108

14,4𝑚3 = 3

𝐷=√

11 𝜋𝐷3 24

14,4𝑚3 𝑥 24 11𝜋

𝑫𝑻𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 = 𝟐, 𝟏𝟓𝒎 Altura teórica del Cilindro: 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝐷𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 2 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 =

3 (2,15𝑚) = 3,255𝑚 2

Se debe considerar que los recipientes deben estar llenos como máximo el 80% con respecto a su capacidad, por lo tanto, se debe calcular sus dimensiones con un factor de seguridad (Fs)=1,2: Cálculo de la altura real del cilindro (Hreal) 1,2 ≈ 𝐹 =

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 = 1,2 ∗ 3,255𝑚 𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 = 𝟑, 𝟖𝟕𝒎

Cálculo del diámetro real del cilindro (Dreal) 𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 𝐻𝑅𝑒𝑎𝑙 3

𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 3,87𝑚 3

𝑫𝑹𝒆𝒂𝒍 = 𝟐, 𝟓𝟖𝒎 Cálculo de la altura del fondo real (hreal) ℎ=

𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 2,58𝑚 = = 𝟎, 𝟔𝟒𝟓𝒎 4 4

Teniendo el 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 y hreal se procede a conocer la altura total del tanque (𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆 )

109

𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 𝐻 + 2ℎ 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 3,87𝑚 + 2(0,645𝑚) 𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆= 𝟓, 𝟏𝟔𝒎 ➢ Dimensiones de la chapa (se asume que la chapa es de acero de 1,8m x 2π) Número de chapas por virolas: Dónde: P = perímetro del taque N = números de chapas por virolas r = Radio del tanque 𝑃 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 ∗ 𝑁 𝑃 =2∗𝜋∗𝑟 𝑁=

𝑃 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁= 𝑵=

2𝜋 ∗ 𝑟 𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 = 2𝜋 2

2,58𝑚 = 𝟏, 𝟐𝟗𝒎 2

Número total de chapas 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 𝑁 ∗ 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝐻𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

5,16𝑚 1,8𝑚

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 = 2,87𝑚 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 1,29𝑚 ∗ 2,87𝑚 𝑵𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑪𝒉𝒂𝒑𝒂𝒔 = 𝟑, 𝟕𝟎 ≅ 𝟒

110

➢ Cálculo presión de diseño (𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 ) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = [1,1 − 1,15] ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑒 𝑡𝑜𝑚𝑎 1,5 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑃𝑉 + 𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 Dónde: P operación = presión de operación del tanque Pv= presión de vapor P Hidrostática = Presión hidrostática del liquido

𝑷𝑽 Se calcula por tablas o mediante la ecuación de Antoine, en este caso se usó la Ec. Antoine para determinar PV Utilizando Tabla A.3 Constantes de Antoine (Himmelblau, D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química .6ta Edición) 𝐵

Ec. Antoine 𝑙𝑜𝑔𝑃𝑣 = 𝐴 − (𝐶+𝑇) Valores en T( ºC) y P (mmHg) para el H2O a (1-100)°C A=8,07131 B=1739,63 C=-233,426 Dónde: P operación = presión de operación del tanque Pv= presión de vapor P Hidrostática = Presión hidrostática del liquido ρ= densidad H Tanque= Altura real del tanque

111

𝐿𝑜𝑔𝑃𝑉 = 𝐴 − 𝐿𝑜𝑔𝑃𝑉 = 8,07131 −

𝐵 (𝐶 + 𝑇)

1739,63 = 1,36 (233,426 − 26°𝐶)

𝑒 𝐿𝑜𝑔𝑃𝑉 = 𝑒 1,36 𝑃𝑉 = 22,91𝑚𝑚𝐻𝑔 ∗

1,9337x10−2 = 0,44𝑃𝑆𝐼 1 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 1000 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎

𝐾𝑔 𝑚 ∗ 9,81 ∗ 5,16𝑚 𝑚3 𝑆2

𝐾𝑔 1,4504𝑥10−4 𝑃𝑆𝐼 = 50619,6 (𝑝𝑎) ∗ = 7,34𝑃𝑆𝐼 𝐾𝑔 𝑚 ∗ 𝑆2 (𝑝𝑎) 1 𝑚 ∗ 𝑆2

Sustituir PH y Pv en Poperación 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (0,44 + 7,34)𝑃𝑆𝐼 = 7,78𝑃𝑆𝐼 Sustituir Poperación en PDiseño 𝑷𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = 𝟏, 𝟏𝟓 ∗ 𝟕, 𝟕𝟖𝑷𝑺𝑰 = 𝟖, 𝟗𝟓𝑷𝑺𝑰 ➢ Cálculo de la temperatura de diseño Dónde: 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = Temperatura de diseño del tanque 𝑻𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = Temperatura de operación del tanque 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 26 °𝐶 = 1,8(26) + 32 = 78,8°𝐹 De acuerdo con las normas API-ASME para el diseño de tanques si 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛< 200 °F se toma como 𝑇𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250 °𝐹, por lo tanto: 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 78,8°𝐹 < 200°𝐹 Entonces 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = 𝟐𝟓𝟎°𝑭 ➢ Espesor del tanque 𝒆 (𝒑𝒖𝒍𝒈) 112

𝑒=

𝑃∗𝐷 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃

Dónde: P: 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (PSI) 1𝑃𝑢𝑙𝑔

D: diámetro (Pulg) (2,58𝑚 ∗ 0,0254𝑚 → 𝐷 = 101,57𝑃𝑢𝑙𝑔) E: factor de soldadura (valor típico 0,85) S: esfuerzo permisible (Se extrae de la tabla 5 será igual a 13800 Lb/pulg²) C: valor permisible para la corrosión (para mayor corrosión: 1/8 y para menor corrosión: 1/16) (8,95𝑃𝑆𝐼 ∗ 101,57𝑃𝑢𝑙𝑔) 1 ) + 𝑃𝑢𝑙𝑔 𝑒=( 𝐿𝑏 16 (2 ∗ 13800 (𝑃𝑆𝐼) ∗ 0,85 + 0,8(8,95𝑃𝑆𝐼) 𝑝𝑢𝑙𝑔2 𝒆 = 𝟎, 𝟏𝟎 𝑷𝒖𝒍𝒈 ➢ Materiales a Utilizar TABLA 4 de la guía de dimensionamiento de tanques de almacenamiento (2017) Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55

113

Tanque de reposo Materia Prima: polvo de hojas de Azadarichta indica y agua CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERÍSTICAS DEL

OPERACIÓN Temperatura

TANQUE 26

°C

Cabeza:

elipsoidal

Flujo

345

Kg/h

Carcasa:

Densidad

975

Kg/m3

cilíndrica

Tiempo de

almacenamiento

Fondo: elipsoidal

➢ Capacidad requerida del tanque 𝑐=

F∗t ρ

Dónde: C = Capacidad del Tanque F= Flujo ρ= Densidad t = Tiempo de Almacenamiento

𝐶=

𝐾𝑔 ∗ 12ℎ) ℎ = 4,25𝑚ᶾ 𝐾𝑔 975 𝑚ᶾ

( 345

Para la determinación de la Capacidad Real en el tanque de solido se asumió un % de Sobre diseño que se encuentre dentro del rango 10-20. %S = 15%.

114

➢ Porcentaje de Sobre diseño 𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 − 𝐶 ∗ 100 𝐶

%𝑆𝐷 = Dónde: % S: Porcentaje de sobre diseño Creal: Capacidad real C: Capacidad requerida del tanque 100: Factor matemático

Despejando la Capacidad real de la ecuación de sobre diseño, obtenemos:

𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 =

%𝑆𝐷 ∗ 𝐶 +𝐶 100

15 ∗ 4,25 𝑚3 + 4,25 𝑚3 100

𝑪𝑹𝒆𝒂𝒍 = 𝟒, 𝟖𝟗 𝒎𝟑 ➢ Tiempo máximo de almacenamiento 𝑇𝑚𝑎𝑥 =

𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝜌 𝐹

Dónde: Tmax: Tiempo máximo de almacenamiento Creal: Capacidad real F: Flujo másico del fluido a almacenar ρ: Densidad volumétrica del fluido a almacenar

𝑇𝑚𝑎𝑥 =

4,89𝑚3 ∗ 975 345

𝐾𝑔 ℎ

𝑻𝒎𝒂𝒙 = 𝟏𝟑, 𝟖𝟐 𝒉 115

𝐾𝑔 𝑚ᶾ

➢ Diámetro (D) y la altura(H) del cilindro Dónde: D = Diámetro del tanque r = Radio del tanque H = Altura del tanque Referencia Bibliográfica “Guía para el diseño de plantas” (fórmulas) 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = Creal Vtanque = Vcabeza + Vcarcasa+ Vcono 𝑟= 𝑉𝑐𝑎𝑟𝑐𝑎𝑠𝑎

𝐷 ; 2

𝐻=

𝐷2 3 =𝜋∗𝑟 ∗𝐻 = 𝜋∗ ∗ 𝐷 4 2 2

𝑽𝑪𝒂𝒓𝒄𝒂𝒔𝒂 = 𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

3 𝐷 𝐷; ℎ= 2 4

𝟑 ∗ 𝝅 ∗ 𝑫𝟑 𝟖

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 𝐷 = = 6 6∗4 𝑽𝑪𝒂𝒃𝒆𝒛𝒂

𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 =

𝝅 ∗ 𝑫𝟑 = 𝟐𝟒

1 1 𝐷2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2 ∗ ℎ = ∗ 𝜋 ∗ ∗ ℎ2 3 3 4

𝑽𝒄𝒐𝒏𝒐 =

𝟏 ∗ 𝝅 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝒉𝟐 𝟏𝟐

116

D H

Para conocer el volumen del cono se tomó el  de la tabla N° 6 “Guía para diseño de plantas”, de acuerdo al Angulo de Talud natural, Maíz (26°-29°), tomando 26°, teniendo el rango visual en la figura N°4, pág. 13 de la Guía la cual arroja a un ángulo de 22° por lo tanto:

𝐷 𝑡𝑔𝜃 = 2 ℎ2 ℎ2 =

𝐷 2𝑡𝑔22°

𝐷

Se sustituye ℎ2 𝑒𝑛 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 = 12 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 2𝑡𝑔22° = 24𝑡𝑔22° ∗ 𝜋 ∗ 𝐷3 Sustituyendo en la fórmula de 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝜋 ∗ 𝐷3 3 1 = + 𝜋 ∗ 𝐷3 + 𝜋 ∗ 𝐷3 24 8 24𝑡𝑔22°

𝜋 3 1 4,89𝑚ᶾ = 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 𝐷3 ( + 𝜋 + 𝜋) 24 8 24𝑡𝑔22° 4,89𝑚ᶾ √𝐷3 = 3 √ 𝜋 3 1 ( + 𝜋+ 24 8 24𝑡𝑔18 𝜋)

𝐷 = 1,44𝑚 ℎ2 =

𝐷 1,44𝑚 = = 1,78𝑚 2𝑡𝑔22° 2𝑡𝑔22°

Como se necesita tener la abertura para el depósito, entonces:

117

(1,44𝑚)2 1 𝐷2 1 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 = 𝜋 ∗ ∗ ℎ2 = 𝜋 ∗ ∗ 1,78 = 0,96𝑚3 3 4 3 4 Por referencia bibliográfica Durán, Laisa, la velocidad de descarga tiene un intervalo de 50-60 pie/s Caudal de descarga (Q) 𝐾𝑔 𝐹 345 ℎ 𝑚ᶾ 𝑄= = = 0,35 𝜌 975 𝐾𝑔 ℎ 𝑚ᶾ Se procede a calcular el área transversal por medio de la relación entre el caudal y la velocidad de descarga Q=V*A→ 𝑨 =

𝑸 𝑽

Velocidad de descarga (V) 𝑉 = (50 − 60)

𝑃𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑔

𝑉 = 55

𝑃𝑖𝑒 0,3048𝑚 3600𝑠𝑒𝑔 𝑚 ∗ ∗ = 60350,4 𝑠𝑒𝑔 1𝑃𝑖𝑒 1ℎ ℎ 𝑄 =𝑉∗𝐴 →𝐴 =

𝑄 𝑉

𝑚3 ℎ = 5,80 × 10−6 𝑚2 𝐴= 𝑚 60350,4 ℎ 0,35

𝐴=

𝑑=√

𝜋 ∗ 𝑑2 4𝐴 →𝑑=√ 4 𝜋

(4 ∗ 5,80 × 10−6 𝑚2 ) = 2,72 × 10−3 𝑚 𝜋

118

𝑑 𝑑 𝑡𝑔𝜃 = 2 → 𝑋 = 𝑋 2𝑡𝑔22° 𝑋=

2,72 × 10−3 𝑚 = 3 × 10−3 𝑚 2𝑡𝑔22°

(X es la altura del cono pequeño, como es muy pequeño se desprecia, por lo tanto se toma ℎ2 ) 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 = 0,96𝑚3 𝑉𝑐𝑎𝑟𝑐𝑎𝑠𝑎 = 𝑉𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 =

𝑯=

3 3 𝜋 ∗ 𝐷3 = 𝜋 ∗ (1,44𝑚)3 = 3,52𝑚3 8 8

𝜋𝐷2 ∗ ℎ1 𝜋𝐷3 𝜋(1,44𝑚)3 = = = 0,39 𝑚 3 6 24 24

𝟑 𝟑 ∗ 𝑫 = ∗ 𝟏, 𝟒𝟒𝒎 = 𝟐, 𝟏𝟔𝒎 𝟐 𝟐

𝒉𝟏 =

𝑫 𝟏, 𝟒𝟒𝒎 = = 𝟎, 𝟑𝟔𝒎 𝟒 𝟒

➢ Dimensiones de la chapa Dónde: NVirolas= Número de Virolas HCuerpo = Altura real del tanque Hvirola= Altura de la chapa Se asumió chapa de acero Altura=1,8m Largo=2 𝜋 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 = 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 =

𝐻𝐶𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝐻𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

2,168𝑚 = 1,20𝑚 1,8𝑚

➢ N° de chapas por virolas Dónde:

119

P = perímetro del tanque N = números de chapas por virolas r = Radio del tanque 𝑃 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 ∗ 𝑁 𝑃 =2∗𝜋∗𝑟 𝑁=

𝑃 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁= 𝑁=

2𝜋 ∗ 𝑟 𝐷 = 2𝜋 2

1,44𝑚 = 0,72𝑚 2

𝑵𝑪𝒉𝒂𝒑𝒂𝒔 = 𝑵 ∗ 𝑵𝑽𝒊𝒓𝒐𝒍𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟕𝟐 ∗ 𝟏, 𝟐𝟎 = 𝟎, 𝟖𝟔 ≅ 𝟏

➢ Cálculo de la temperatura de diseño Dónde: 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = Temperatura de diseño del tanque 𝑻𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = Temperatura de operación del tanque 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1.8(26°) + 32 = 78,8°𝐹 De acuerdo con las normas API-ASME para el diseño de tanques si 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 < 200 °F se toma como 𝑇𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250 °𝐹

➢ Cálculo de la 𝑷𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 Dónde: 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = Presión de operación del tanque 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,900𝑆𝐼

120

➢ Espesor del tanque 𝑒=

𝑃∗𝐷 +𝐶 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃

Dónde: e: espesor (Pulg) P: 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (PSI) D: diámetro (Pulg) E: factor de soldadura (valor típico 0,85) S: esfuerzo permisible (Se extrae de la tabla 5 será igual a 13800 Lb/pulg²) C: valor permisible para la corrosión (para mayor corrosión: 1/8 y para menor corrosión: 1/16) (16,90𝑃𝑆𝐼 ∗ 56,69𝑃𝑢𝑙𝑔) 1 )+ 𝑒=( 𝑃𝑢𝑙𝑔 𝐿𝑏 16 (2 ∗ 13800 ∗ 0,85 + 0,8 ∗ 16,90𝑃𝑆𝐼 𝑝𝑢𝑙𝑔2 𝒆 = 𝟎, 𝟏𝟎𝑷𝒖𝒍𝒈 ➢ Materiales a utilizar De la TABLA4 de la guía de dimensionamiento Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55

121

Tanque de almacenamiento de líquido Materia prima: Extracto de la hoja de Azadaritchta indica CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN Temperatura Flujo Densidad

TANQUE 26

°C

Cabeza:

F 299,2

Kg/h

elipsoidal

Kg/m3

Carcasa:

964

cilíndrica Tiempo de

Fondo:

almacenamiento

elipsoidal

➢ Capacidad requerida del tanque 𝑐=

𝐹∗𝑡 𝜌

Dónde: C = Capacidad del Tanque F= Flujo ρ= Densidad t = Tiempo de Almacenamiento

𝐶=

𝐾𝑔 ∗ 48ℎ ℎ = 14,90𝑚3 𝐾𝑔 964 3 𝑚

200,2

Como C<30 𝑚3 se considera tanque de pequeña escala.

122

➢ Diámetro (D) y la altura(H) del cilindro Dónde: D = Diámetro del tanque r = Radio del tanque H = Altura del tanque h= altura cabezal y del fondo 𝐶 = 𝑉𝑇 = 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 2𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 Dónde: VCilindro=Volumen total del tanque VT=Volumen del tanque VCabeza=Volumen de la cabeza del tanque

𝑟=

𝐷 ; 2

𝐻=

3 𝐷 𝐷; ℎ= 2 4

𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝜋 ∗ 𝑟 2 ∗ 𝐻 = 𝜋 ∗ 𝑽𝑪𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐 = 𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 =

𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

𝐷2 3 ∗ 𝐷 4 2

𝟑 ∗ 𝝅 ∗ 𝑫𝟑 𝟖

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 6 𝐷 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 4 = 6

𝑽𝑪𝒂𝒃𝒆𝒛𝒂

𝝅 ∗ 𝑫𝟑 = 𝟐𝟒

Sustituyendo VCilindro y VCabeza en la fórmula de 𝑉𝑇

123

𝑉𝑇 = 𝐶 14,90 =

3 𝜋 ∗ 𝐷3 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷3 + 2 8 24

3 𝜋 ∗ 𝐷3 3 14,90𝑚 = 𝜋 ∗ 𝐷 + 8 12 3

14,90𝑚3 = 3

𝐷=√

11 𝜋𝐷3 24

14,90𝑚3 𝑥 24 11𝜋

𝑫𝑻𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 = 𝟐, 𝟏𝟖𝒎 Altura teórica del Cilindro: 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝐷𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 2 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = (2,18𝑚) = 3,27𝑚 2 Se debe considerar que los recipientes deben estar llenos como máximo el 80% con respecto a su capacidad, por lo tanto, se debe calcular sus dimensiones con un factor de seguridad (Fs)=1,2: Cálculo de la altura real del cilindro (Hreal) 1,2 ≈ 𝐹 =

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 = 1,2 ∗ 3,27𝑚 𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 = 𝟑, 𝟗𝟐𝒎

Cálculo del diámetro real del cilindro (Dreal) 𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 𝐻𝑅𝑒𝑎𝑙 3

𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 3,92𝑚 3

124

𝑫𝑹𝒆𝒂𝒍 = 𝟐, 𝟔𝟏𝒎

Cálculo de la altura del fondo real (hreal) 𝒉=

𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 2,61𝑚 = = 𝟎, 𝟔𝟓𝒎 4 4

Teniendo el 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 y hreal se procede a conocer la altura total del tanque (𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆 ) 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 𝐻 + 2ℎ 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 3,92𝑚 + 2(0,65𝑚) 𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆= 𝟓, 𝟐𝟐𝒎 ➢ Dimensiones de la chapa (se asume que la chapa es de acero de 1,8m x 2π) Número de chapas por virolas: Dónde: P = perímetro del taque N = números de chapas por virolas r = Radio del tanque 𝑃 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 ∗ 𝑁 𝑃 =2∗𝜋∗𝑟 𝑁=

𝑃 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁= 𝑵=

2𝜋 ∗ 𝑟 𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 = 2𝜋 2

2,61𝑚 = 𝟏, 𝟑𝟏𝒎 2

Número total de chapas 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 𝑁 ∗ 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠

125

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝐻𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

5,22𝑚 1,8𝑚

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 = 2,9𝑚 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 1,31𝑚 ∗ 2,9𝑚 𝑵𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑪𝒉𝒂𝒑𝒂𝒔 = 𝟑, 𝟕𝟗 ≅ 𝟒 ➢ Cálculo presión de diseño (𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 ) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = [1,1 − 1,15] ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑒 𝑡𝑜𝑚𝑎 1,5 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,900𝑆𝐼 ➢ Cálculo de la temperatura de diseño Dónde: 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = Temperatura de diseño del tanque 𝑻𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = Temperatura de operación del tanque 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 26 °𝐶 = 1,8(26) + 32 = 78,8°𝐹 De acuerdo con las normas API-ASME para el diseño de tanques si 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛< 200 °F se toma como 𝑇𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250 °𝐹, por lo tanto: 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 78,8°𝐹 < 200°𝐹 Entonces 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = 𝟐𝟓𝟎°𝑭 ➢ Espesor del tanque 𝒆 (𝒑𝒖𝒍𝒈)

126

𝑒=

𝑃∗𝐷 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃

Dónde: P: 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (PSI) 1𝑃𝑢𝑙𝑔

D: diámetro (Pulg) (2,61𝑚 ∗ 0,0254𝑚 → 𝐷 = 102,76𝑃𝑢𝑙𝑔) E: factor de soldadura (valor típico 0,85) S: esfuerzo permisible (Se extrae de la tabla 5 será igual a 13800 Lb/pulg²) C: valor permisible para la corrosión (para mayor corrosión: 1/8 y para menor corrosión: 1/16) (16,90𝑃𝑆𝐼 ∗ 102,76𝑃𝑢𝑙𝑔) 1 )+ 𝑒=( 𝑃𝑢𝑙𝑔 𝐿𝑏 16 (2 ∗ 13800 (𝑃𝑆𝐼) ∗ 0,85 + 0,8(16,90𝑃𝑆𝐼) 𝑝𝑢𝑙𝑔2 𝒆 = 𝟎, 𝟏𝟒 𝑷𝒖𝒍𝒈 ➢ Materiales a Utilizar TABLA 4 de la guía de dimensionamiento de tanques de almacenamiento (2017) Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55

127

Tanque de almacenamiento de la crema dental Materia prima: Crema Dental CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN

TANQUE

Temperatura

°C

Flujo

504,2

Kg/h

elipsoidal

Densidad

1225

Kg/m3

Carcasa:

Cabeza:

cilíndrica Tiempo de

almacenamiento

Fondo: elipsoidal

➢ Capacidad requerida del tanque 𝑐=

𝐹∗𝑡 𝜌

Dónde: C = Capacidad del Tanque F= Flujo ρ= Densidad t = Tiempo de Almacenamiento

𝐶=

𝐾𝑔 ∗ 48ℎ ℎ = 19,77𝑚3 𝐾𝑔 1225 3 𝑚

504,2

Para la determinación de la Capacidad Real en el tanque de almacenamiento se asumió un % de Sobre diseño que se encuentre dentro del rango 10-20. %S = 15%.

128

➢ Porcentaje de Sobre diseño

% SD =

CRe al−C C

*100

Dónde: % S: Porcentaje de sobre diseño Creal: Capacidad real C: Capacidad requerida del tanque 100: Factor matemático Despejando la Capacidad real de la ecuación de sobre diseño, obtenemos:

CRe al=

%SD * C +C 100

Sustituyendo valores: 𝑪𝑹𝒆𝒂𝒍 =

15% ∗ 19,77𝑚3 + 19,77𝑚3 = 𝟐𝟐, 𝟕𝟒𝒎𝟑 100%

➢ Tiempo máximo de almacenamiento 𝑡𝑚á𝑥 =

𝐶𝑅𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝜌 𝐹

Dónde: Tmax: Tiempo máximo de almacenamiento Creal: Capacidad real F: Flujo másico del fluido a almacenar ρ: Densidad volumétrica del fluido a almacenar 22,74𝑚3 ∗ 1224 𝑻𝒎𝒂𝒙 = 504,2

𝐾𝑔 ℎ

129

𝐾𝑔 𝑚3 = 𝟓𝟓, 𝟐𝟎𝒉

➢ Diámetro (D) y la altura(H) del cilindro Dónde: D = Diámetro del tanque r = Radio del tanque H = Altura del tanque 𝐶 = 𝑉𝑇 = 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 2𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 Dónde: VCilindro=Volumen total del tanque VT=Volumen del tanque VCabeza=Volumen de la cabeza del tanque C: capacidad del tanque 𝑟= 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜

𝑫 ; 𝟐

𝑯=

𝟑 𝑫 𝑫; 𝒉= 𝟐 𝟒

𝐷2 3 =𝜋∗𝑟 ∗𝐻 =𝜋∗ ∗ 𝐷 4 2 2

𝑽𝑪𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐 = 𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

𝟑 ∗ 𝝅 ∗ 𝑫𝟑 𝟖

𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ ℎ𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎 = 6

𝑉𝐶𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎

𝐷 𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 4 = 6

𝑽𝑪𝒂𝒃𝒆𝒛𝒂 =

𝝅 ∗ 𝑫𝟑 𝟐𝟒

Sustituyendo VCilindro y VCabeza en la fórmula de 𝑉𝑇 𝑉𝑇 = 𝐶 3 𝜋 ∗ 𝐷3 3 22,74𝑚 = ∗ 𝜋 ∗ 𝐷 + 2 8 24 3

130

22,47𝑚3 =

3 𝜋 ∗ 𝐷3 𝜋 ∗ 𝐷3 + 8 12

22,74𝑚3 = 3

𝐷=√

11 𝜋𝐷3 24

22,74𝑚3 𝑥 24 11𝜋

𝑫𝑻𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 = 𝟐, 𝟓𝟏𝒎 Altura teórica del Cilindro: 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝐷𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 2 3 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = (2,51𝑚) = 3,77𝑚 2 Se debe considerar que los recipientes deben estar llenos como máximo el 80% con respecto a su capacidad, por lo tanto, se debe calcular sus dimensiones reales con un factor de seguridad (Fs)=1,2: Cálculo de la altura real del cilindro (Hreal) 1,2 ≈ 𝐹 =

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 𝐻𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 = 1,2 ∗ 3,775𝑚 𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 = 𝟒, 𝟓2𝒎

Cálculo del diámetro real del cilindro (Dreal) 𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 𝐻𝑅𝑒𝑎𝑙 3

𝐷𝑅𝑒𝑎𝑙 =

2 ∗ 4,52𝑚 3

𝑫𝑹𝒆𝒂𝒍 = 3,01𝒎

Cálculo de la altura del fondo real (hreal)

131

ℎ=

𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 3,01𝑚 = = 𝟎, 𝟕𝟓𝒎 4 4

Teniendo el 𝐻𝑟𝑒𝑎𝑙 y hreal se procede a conocer la altura total del tanque (𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆 ) 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 𝐻 + 2ℎ 𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒= 4,52𝑚 + 2(0,75𝑚) 𝑯𝑻𝒂𝒏𝒒𝒖𝒆= 𝟔, 𝟎𝟐𝒎 ➢ Dimensiones de la chapa (se asume que la chapa es de acero de 1,8m x 2π) Número de chapas por virolas: Dónde: P = perímetro del taque N = números de chapas por virolas r = Radio del tanque 𝑃 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 ∗ 𝑁 𝑃 =2∗𝜋∗𝑟 𝑁=

𝑃 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁= 𝑵=

2𝜋 ∗ 𝑟 𝐷𝑟𝑒𝑎𝑙 = 2𝜋 2

3,01𝑚 = 1,51𝒎 2

Número total de chapas 𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 𝑁 ∗ 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

𝐻𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝐻𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 =

6,02𝑚 1,8𝑚

𝑁𝑉𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎𝑠 = 0,84𝑚 132

𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 1,51𝑚 ∗ 0,84𝑚 𝑵𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑪𝒉𝒂𝒑𝒂𝒔 = 𝟏, 3 ≅ 𝟐 ➢ Cálculo de la temperatura de diseño Dónde: 𝑻𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐 = Temperatura de diseño del tanque 𝑻𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = Temperatura de operación del tanque 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1.8(26°) + 32 = 78,8°𝐹 De acuerdo con las normas API-ASME para el diseño de tanques si 𝑇𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 < 200 °F se toma como 𝑇𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250 °𝐹 ➢ Cálculo presión de diseño (𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 ) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = [1,1 − 1,15] ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑒 𝑡𝑜𝑚𝑎 1,5 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,900𝑆𝐼 Dónde: P operación = presión de operación del tanque ➢ Espesor del tanque 𝒆 (𝒑𝒖𝒍𝒈) 𝑒=

𝑃∗𝐷 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃

Dónde: P: 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (PSI) 1𝑃𝑢𝑙𝑔

D: diámetro (Pulg) (3,01𝑚 ∗ 0,0254𝑚 → 𝐷 = 118,50𝑃𝑢𝑙𝑔) E: factor de soldadura (valor típico 0,85)

133

S: esfuerzo permisible (Se extrae de la tabla 5 será igual a 13800 Lb/pulg²) C: valor permisible para la corrosión (para mayor corrosión: 1/8 y para menor corrosión: 1/16)

𝑒=(

(16,900𝑃𝑆𝐼 ∗ 118,50𝑃𝑢𝑙𝑔) 1 ) + 𝑃𝑢𝑙𝑔 𝐿𝑏 16 (2 ∗ 13800 (𝑃𝑆𝐼) ∗ 0,85 + 0,8(16,900𝑃𝑆𝐼) 2 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝒆 = 𝟎, 𝟏𝟓 𝑷𝒖𝒍𝒈

➢ Materiales a Utilizar TABLA 4 de la guía de dimensionamiento de tanques de almacenamiento (2017) Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55

134

Materia Prima: Hoja de Neem triturada y agua. CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN

TANQUE Cabeza:

Temperatura

°C

Flujo

345

Kg/h

Carcasa:

Densidad

975

Kg/m3

cilíndrica

Fondo:

Tiempo de almacenamiento

elipsoidal

Capacidad 𝑘𝑔 𝐹 ∗ ℎ 345 ℎ ∗ 1ℎ 𝐶= = = 0,385𝑚3 𝑘𝑔 𝜌 975 3 𝑚 |𝐶𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝐶| ∗ 100% %𝑆𝐷 = 15% 𝐶 %𝑆𝐷 ∗ 𝐶 15% ∗ 0,385𝑚3 = +𝐶 = + 0,385𝑚3 = 0,443𝑚3 100% 100%

%𝑆𝐷 = 𝐶𝑟𝑒𝑎𝑙

𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 𝑉𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 3𝜋𝐷3 𝜋𝐷3 𝑉𝐶 = 𝑉𝐹 = 8 24

𝑉𝑇 = 0,443𝑚3

3 3 0,443𝑚 𝐷=√ = 0,697𝑚 3𝜋 𝜋 8 + 24

135

0,697𝑚 = 0,174𝑚 4 3 ∗ 0,697𝑚 𝐻= = 1,045𝑚 2 ℎ=

0,443𝑚3 ∗ 975 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 345

𝑘𝑔 ℎ

𝑘𝑔 𝑚3 = 1,25ℎ

𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 = 2,4𝑚 × 1,1𝑚 = 2,4𝑚 × 0,35𝜋𝑚 𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝐻 + ℎ = (1,045 + 0,174)𝑚 = 1,219𝑚 𝐻𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 1,219𝑚 = = 0,51 2,4𝑚

𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 = 𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝐷 0,697𝑚 = = 1,991 0,35𝜋𝑚 0,35𝑚 = 𝑁𝑣 ∗ 𝑁 = 0,51 ∗ 1.991 = 1,015

𝑃 = 𝐴𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 ∗ 𝑁 → 𝑁 = 𝑁𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠

Presión y temperatura 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑜𝑝 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,9004𝑃𝑆𝐼 𝑇𝑜𝑝 = 26°𝐶 ∗ 1,8 + 32 = 78,8°𝐹 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑇𝑜𝑝 < 200°𝐹 𝑇𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250°𝐹

Espesor Utilizando TABLA 4 de la guía de dimensionamiento Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55 𝑒=

𝑃∗𝐷 +𝐶 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃 136

39,38𝑝𝑢𝑙𝑔 = 27,441𝑝𝑢𝑙𝑔 1𝑚 1 = 16

𝐷 = 0,697𝑚 ∗

𝑒=

𝑆 = 13800

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

16,9004𝑃𝑆𝐼 ∗ 27,441𝑝𝑢𝑙𝑔 1 + = 0,02𝑝𝑢𝑙𝑔 2 ∗ 13800𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗ 0,85 + 0,8 ∗ 16,9004𝑃𝑆𝐼 16

➢ Tipo de agitador agitador de paletas (25rpm), 4 aspas Distancia de la pala (𝐷𝑎 ) 𝐷𝑎 1 1 0,697𝑚 = → 𝐷𝑎 = 𝐷𝑇 = = 0,349𝑚 𝐷𝑇 2 2 2 ➢ Altura de la pala (W) 𝑊 1 1 0,349𝑚 = → 𝑊 = 𝐷𝑎 = = 0,07𝑚 𝐷𝑎 5 5 5 ➢ Distancia entre el fondo del tanque y las palas (𝑪) 𝐶 1 1 0,697𝑚 = → 𝐶 = 𝐷𝑇 = = 0,232𝑚 𝐷𝑇 3 3 3 ➢ Cálculo de Reynolds 𝐷𝑎 2 ∗ 𝑁 ∗ 𝜌 𝑁𝑅𝑒 = 𝜇 𝑟𝑝𝑚 1𝑚𝑖𝑛 𝑟𝑒𝑣 𝑘𝑔 𝑁 = 25 ∗ = 0,417 𝜇 = 0,931 𝑚𝑖𝑛 60𝑠𝑒𝑔 𝑠𝑒𝑔 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 (0,349𝑚)2 ∗ 0,417 𝑠𝑒𝑔 ∗ 975 𝑚3 𝑁𝑅𝑒 = = 53,13 𝑘𝑔 0,932 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑁𝑝 =

𝐸 = 0,85

𝑃 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5

137

𝐶

El valor de Np se determinó por medio de gráfica de número de potencia en función de 𝑁𝑅𝑒 . Figura 6 (Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores) de la Guía de introducción al diseño de reactores. 𝑃 = 𝑁𝑝 ∗ 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5 𝑃 = 3 ∗ 975

𝑁𝑝 = 3 (𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 2)

𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 3 ∗ (0,417 ) ∗ (0,349𝑚)5 = 1,022𝑊 𝑚3 𝑠

Materia Prima: Extracto de la hoja de Neem, bicarbonato de Sodio, sodio carboximetil celulosa (CMC), y agua CONDICIONES DE

UNIDADES

CARACTERISTICAS DEL

OPERACIÓN

Temperatura

Flujo Densidad

Tiempo de almacenamiento

TANQUE

F 484,2

Cabeza:

°C

elipsoidal

Kg/h

Carcasa:

1287

Kg/m3

cilíndrica

Fondo: elipsoidal

Capacidad 𝑘𝑔 𝐹 ∗ ℎ 484,2 ℎ ∗ 1ℎ 𝐶= = = 0,376𝑚3 𝑘𝑔 𝜌 1287 3 𝑚

138

%𝑆𝐷 = 𝐶𝑟𝑒𝑎𝑙

|𝐶𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝐶| ∗ 100% 𝐶

%𝑆𝐷 = 15%

%𝑆𝐷 ∗ 𝐶 15% ∗ 0,376𝑚3 = +𝐶 = + 0,376𝑚3 = 0,432𝑚3 100% 100%

𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 𝑉𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 + 𝑉𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 3𝜋𝐷3 𝜋𝐷3 𝑉𝐶 = 𝑉𝐹 = 8 24

𝑉𝑇 = 0,432𝑚3

0,432𝑚3 𝐷=√ = 0,691𝑚 3𝜋 𝜋 + 8 24 3

0,691𝑚 = 0,173𝑚 4 3 ∗ 0,691𝑚 𝐻= = 1,037𝑚 2 ℎ=

0,432𝑚3 ∗ 1287 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 484,2

𝑘𝑔 ℎ

𝑘𝑔 𝑚3 = 1,15ℎ

𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 = 2,4𝑚 × 1,1𝑚 = 2,4𝑚 × 0,35𝜋𝑚 𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝐻𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝐻 + ℎ = (1,037 + 0,173)𝑚 = 1,21𝑚 𝐻𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 1,21𝑚 = = 0,504 2,4𝑚

𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎 = 𝑁𝑣𝑖𝑟𝑜𝑙𝑎

𝑃 = 𝐴𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 ∗ 𝑁 → 𝑁 =

𝐷 0,691𝑚 = = 1,974 0,35𝜋𝑚 0,35𝑚

𝑁𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎𝑠 = 𝑁𝑣 ∗ 𝑁 = 0,504 ∗ 1.974 = 0,994

Presión y temperatura de diseño 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑜𝑝 = 1𝑎𝑡𝑚 = 14,696𝑃𝑆𝐼 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 1,15 ∗ 14,696𝑃𝑆𝐼 = 16,9004𝑃𝑆𝐼 𝑇𝑜𝑝 = 26°𝐶 ∗ 1,8 + 32 = 78,8°𝐹 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑇𝑜𝑝 < 200°𝐹 𝑇𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250°𝐹 139

Espesor Utilizando TABLA 4 de la guía de dimensionamiento Material a utilizar: Acero al carbono Composición nominal: C-SI Numero: SA-516 Grado: 55 𝑃∗𝐷 +𝐶 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝐸 + 0,8 ∗ 𝑃 39,38𝑝𝑢𝑙𝑔 𝐷 = 0,691𝑚 ∗ = 27,205𝑝𝑢𝑙𝑔 1𝑚 1 = 16 𝑒=

𝑒=

𝑆 = 13800

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

16,9004𝑃𝑆𝐼 ∗ 27,205𝑝𝑢𝑙𝑔 1 + = 0,02𝑝𝑢𝑙𝑔 2 ∗ 13800𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗ 0,85 + 0,8 ∗ 16,9004𝑃𝑆𝐼 16

𝐸 = 0,85

Tipo de agitador agitador de paletas (25rpm), 4 aspas Distancia de la pala (𝑫𝒂 ) 𝐷𝑎 1 1 0,691𝑚 = → 𝐷𝑎 = 𝐷𝑇 = = 0,345𝑚 𝐷𝑇 2 2 2 Altura de la pala (W) 𝑊 1 1 0,345𝑚 = → 𝑊 = 𝐷𝑎 = = 0,07𝑚 𝐷𝑎 5 5 5 Distancia entre el fondo del tanque y las palas (𝑪) 𝐶 1 1 0,691𝑚 = → 𝐶 = 𝐷𝑇 = = 0,23𝑚 𝐷𝑇 3 3 3

140

𝐶

Potencia Cálculo de Reynolds 𝐷𝑎 2 ∗ 𝑁 ∗ 𝜌 𝑁𝑅𝑒 = 𝜇 𝑟𝑝𝑚 1𝑚𝑖𝑛 𝑟𝑒𝑣 𝑘𝑔 𝑁 = 25 ∗ = 0,417 𝜇 = 0,987 𝑚𝑖𝑛 60𝑠𝑒𝑔 𝑠𝑒𝑔 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 (0,349𝑚)2 ∗ 0,417 𝑠𝑒𝑔 ∗ 1287 𝑚3 𝑁𝑅𝑒 = = 259,63 𝑘𝑔 0,987 𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑔 𝑁𝑝 =

𝑃 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5 El valor de Np se determinó por medio de gráfica de número de potencia en

función de 𝑁𝑅𝑒 . Figura 6 (Correlaciones de potencia para diversos impulsores y deflectores) de la Guía de introducción al diseño de reactores. 𝑃 = 𝑁𝑝 ∗ 𝜌 ∗ 𝑁 3 ∗ 𝐷𝑎5 𝑁𝑝 = 8 (𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 2) 𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑣 3 𝑃 = 8 ∗ 1287 3 ∗ (0,417 ) ∗ (0,345𝑚)5 = 3,649𝑊 𝑚 𝑠

141

Elaboracion de una crema dental a base de neem (azadirachta indica)

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Antecedentes

Fundamentación legal

Tipo de Investigación Diseño de la Investigación………...……………………....…………49

Conocimiento

Criterios para la Priorización del Problema

Selección del problema