| Título: |
Modelo de superficie de respuesta que permite inferir concentración de nitrógeno en “compost” producido a partir de desechos orgánicos A response surface model allowing nitrogen concentration to affect organic waste-derived compost |
| Autores: |
Carolla Carmen Sánchez Rebeca Montiel Edie |
| Fecha: | 2009-12-01 |
| Publicador: | Ingeniería e investigación |
| Fuente: |
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| Tipo: |
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| Tema: |
compost; diseño estadístico; factores; respuestas compost; statistical design; factor; response surface model |
| Descripción: |
Las actividades humanas que han conducido al desarrollo económico de las naciones, trayendo excelentes consecuencias científicas, tecnológicas y de innovación, también han ocasionado cambios que no parecen ser los más adecuados para preservar los recursos necesarios en el sustento de los seres vivientes presentes y las futuras generaciones. El uso de los recursos energéticos está conduciendo a su agotamiento y se están generando sustancias y desechos que conllevan a un problema de contaminación ambiental; por otro lado, también se producen condiciones sanitarias inadecuadas que pueden generar dificultades en el ámbito de la salud pública. En este orden de ideas, la Universidad Central de Venezuela se ha propuesto afrontar y resolver satisfactoriamente lo referente al manejo de los desechos sólidos que allí se generan, mediante el aprovechamiento de su fracción orgánica en los desechos generados en el comedor universitario, para la elaboración de abono orgánico. Para ello se requiere, además de implantar el proceso de compostaje, asegurar que la calidad del material producido sea reproducible. Una herramienta útil para lograr este último aspecto la constituye el realizar un diseño estadístico para el proceso de compostaje que permita obtener una ecuación matemática que determine la influencia que pueden tener los factores (variables independientes) sobre la respuesta, llamada variable dependiente, es decir, la atribución que pueden tener los desechos mezclados inicialmente sobre la cantidad de nitrógeno. Esa metodología conlleva a la obtención de una ecuación que permite generar una superficie de respuesta. Esta información permitiría controlar la calidad del producto obtenido, el abono orgánico, de acuerdo a las condiciones que se establezcan. El objetivo general del estudio fue el de elaborar un modelo de superficie de respuesta que permita estimar condiciones en la producción de abono orgánico cuyo aporte de nitrógeno sea reproducible. La tarea se planteó aplicando el diseño experimental de Box-Behnken, una herramienta estadística en la cual se utilizaron cuatro factores o variables independientes a tres niveles, que fueron: porciones agregadas de desechos (D), cantidad de aserrín (C) y humedad agregada (A), así como el periodo de aireación (B). La respuesta medida como indicador del aporte de nutriente fue el nitrógeno (N). Este diseño se elaboró en base a 29 ensayos, donde se combinaron los factores considerados. El modelo de superficie consistió en la obtención de una función estocástica cuadrática que tiene la siguiente ecuación general: donde Y corresponde a la respuesta analizada y X1, X2….X4 a los cuatro factores escogidos. El valor ε es el error aleatorio. La ecuación obtenida producto de este ensayo fue: ln N-Amoniacal = lny2 = - 2,17 - 0,069 A - 0,24 B - 0,48 C + 0,15 D. Con la ecuación estimada se ubica el punto máximo de la cantidad de nitrógeno en la superficie de respuesta. Para comprobar el modelo obtenido se elaboró otro abono de acuerdo a las condiciones máximas que indicaba el Modelo de superficie de respuesta y se encontró que la cantidad de nitrógeno era la esperada de acuerdo a éste, el cual permite establecer las condiciones óptimas para preparar abono orgánico a partir de los desechos provenientes del comedor universitario, cuyo aporte de nitrógeno es reproducible. Differing human activities which have lead to different nations’ economic development (excellent scientific, technological consequences and innovation) and caused changes which have not seemed to be the most suited for preserving the resources necessary for sustaining the lives of human beings living in the present or for those of future generations. The wasteful use of different power resources is leading to their exhaustion and substances and waste are being generated leading to environmental contamination. On the other hand, inadequate sanitary conditions are also being produced which can cause difficulties in the field of public health. The Central University of Venezuela has thus proposed dealing with and satisfactorily resolving solid-waste management by exploiting the organic fraction of the waste produced by the university’s dining room for making compost. This requires implementing the composting and ensuring that the quality of the materials produced is reproducible. A useful tool for achieving the latter lies in producing a statistical design for composting, leading to a mathematical equation determining factors (independent variables) influence on response (dependent variable) (i.e. the likely power which initially mixed waste may have on nitrogen quality). This methodology leads to obtaining an equation allowing a response surface to be generated. This information would make it possible to control the quality of the product obtained (compost) according to the conditions laid down. This study was aimed at applying the Box-Behnken experimental design in drawing up a response surface model allowing conditions in produ- cing compost to be considered where nitrogen contribution is reproducible. This statistical tool uses four factors or independent variables at three levels; they were: added waste portions (D), amount of sawdust (C) and added humidity (A), as well as aeration period (B). Response measured as nutrient input indicator was nitrogen (N). This design was based on 29 different trials combining the factors being considered. The surface model led to obtaining a quadratic function, as shown in the following equation: where Y corresponded to analysed response, X1, X2….X4 corresponded to the four selected factors and ε was random error. The following equation was thus obtained: ln(N-ammoniac) = lny2 = - 2,17 - 0.069 A – 0.24 B – 0.48 C + 0.15 D. The maximum point for the amount of nitrogen on the response surface was located by using the es- timated equation. The model so obtained was verified by making more compost according to the maximum conditions indicated by the response surface model, finding that the quantity of nitrogen was that expected according to the model. This led to setting the optimum conditions for preparing compost from university dining room waste; its nitrogen contribution was reproducible. |
| Idioma: | Español |