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QUIMICA HOY
ChemistQ Sciences
Revista de la Universidad Autónoma de Nuevo León
a través de la Facultad de Ciencias Qufmicas
Julio - Septiembre 2021
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Revista Química Hoy
@QuimicaHoy
�Análisis fitoquímico preliminar y valoración de la actividad antioxidante
de tres especies de Mangle de Campeche, México
Francisco J. Aguirre-Crespoª*, Luis D. Cu-Quiñones\ Marco A. Popoca-Cuaya, María G. Maldonado
Velázquez, Carlos Chan-Keb\ Claudia M. Graz-Hernaández\ Emanuel Hernández-Núñez c
ª Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, b Instituto EPOMEX. Universidad Autónoma de Campeche, Av. Agustín Melgar SIN entre
Calle 20 y Juan de la Barrera, Col. Buenavista, CP 24039, San Francisco de Campeche, Campeche, México.
e Dpto. Recursos de Mar, CINVESTAV-Mérida. Mérida Yucatán, México.
*fiaguin@µacam.mx
Recibido: 01 Mayo 2021, Aceptado: 31 Mayo 2021.
Resumen
Rhizophora mangle, Avicennia germinans y Laguncularia racemosa son especies presentes en la Reserva de la Biosfera
Los Petenes, Campeche, México, y cuentan con reportes de usos tradicionales en la salud humana. El presente trabajo
plantea identificar la especie idónea para la búsqueda de entidades químicas con aplicaciones terapéuticas. Las hojas de L.
racemosa tienen el mejor rendimiento de extracción metanólica (35.29±0.45%); mediante espectroscopía y métodos
químicos se identifica una gran diversidad de familias de metabolitos secundarios en todas las especies. El mayor
contenido de clorofilas (0.27±0.03 mg/g), carotenoides (0.015±0.002 mg/g) y fenoles simples (0.79±0.001 mg/g eq. AG)
se registra en R. mangle y flavonoides (0.228±0.001 mg/g eq. Q) en A. germinans. L. racemosa presenta la mejor
actividad antioxidante en el modelo de DPPH (CE50: 59.2 µg/mL; Emax : 68.8±1.6%), sin embargo, es menor a C. sinensis
(CE50: 4.85 µg/mL; Ernax : 93.37±0.14%). Finalmente, mediante FTIR se identifica la presencia de AG, Q y catequina (C)
en R. mangle y se estima un 0.33 y 0.73% de AG en R. mangle y A. germinans, respectivamente. L. racemosa es la
especie idónea para el desarrollo de un estudio fitoquímico biodirigido orientado a la identificación de entidades químicas
no polifenólicas con actividad antioxidante.
Palabras clave: Rhizophora mangle L., Avicennia germinans L., Laguncularia racemosa ., Antioxidante, DPPH.
l. Introducción
Los manglares son comunidades de importancia
ecológica conformada por árboles o arbustos que crecen
en las zonas costeras salobres, zonas fangosas y suelos
rocosos [1]. En México, la Reserva de la Biosfera Los
Petenes (RBLP) se localiza en la franja costera del estado
de Campeche al noroeste de la Península de Yucatán,
presenta petenes conformados por bosque subcaducifolio
y manglares [2]. En la RBLP predominan comunidades
de manglar de tipo borde y cuenca (42.2% de la
superficie terrestre) [3].
A nivel global, especialmente en países del sureste
asiático, se han documentado aspectos taxonómicos, de
distribución, morfológicos, etnobotánicos, fitoquímicos y
farmacológicos de especies asociadas al manglar (84
especies) y se identifican 27 especies con usos
medicinales tradicionales [4]. En la RBLP se reporta la
presencia de Rhizophora mangle L. (Rhizophoraceae),
Laguncularia
racemosa
(L.) C. F. Gaertn.
(Combretaceae), Avicennia germinans (L.) L.
(Acanthaceae) y Conocarpus erectus L. (Combretaceae)
[5] entre otras especies, las cuales sufren el impacto de la
modificación del flujo de agua, la deforestación,
contaminación orgánica y presencia de desechos sólidos,
contaminación química, entre otros factores [6] que
modifican su fisiología y desarrollo.
Desde una perspectiva etnomédica, las raíces, corteza y
hojas de R. mangle se emplean para aliviar la diarrea, en
infecciones por hongos, como antiséptico, en la
elefantiasis, disentería, lepra, fracturas de huesos,
tuberculosis, dolor de muelas y diabetes. La corteza de L.
racemosa se emplean como cicatrizante y en la
elaboración de jabón. Corteza, hojas y frutos de A.
germinans se emplea como astringente, en la malaria, en
hemorroides, reumatismos, en la hinchazón, dolor de
garganta, en la incontinencia, dolor de pecho y en úlceras
bucales [4,7]. La medicina tradicional de Campeche
adquiere relevancia por la diversidad de especies
vegetales, la herencia cultural Maya, la migración de
grupos étnicos [8] y por los estudios científicos que
validan el uso tradicional de la flora.
Actualmente, las hojas de R. mangle, L. racemosa y A.
germinans cuentan con estudios fitoquímicos y
farmacológicos que apoyan la validación del uso
tradicional [4]. En este sentido, se reporta la presencia de
taninos, triterpenos, flavonoides, glicósidos de
flavonoides en R. mangle [9,10]; polifenoles, taninos,
saponinas, esteroides, cumarinas en L. racemosa [11,12]
y en A. germinans se reporta la presencia de glicósidos
[13]. De igual forma, ensayos in vitro han demostrado
actividad antioxidante (DPPH, FRAP y SO) inducida por
los extractos de R. mangle [14,15]; inhibición de proteína
quinasa por L. racemosa [12] y actividad antimicrobiana
por extractos A. germinans [16].
A pesar de los amplios trabajos realizados con las
�.,
especies, se requiere reforzar los estudios fitoquímicos y
farmacológicos de R. mangle (mangle rojo), L. racemosa
(mangle blanco) y A. germinans (mangle negro)
desarrollados en la RBLP. En este sentido, el presente
trabajo plantea identificar la especie idónea para la
búsqueda de entidades químicas con aplicaciones al
control del estrés oxidativo asociado a procesos
patológicos de inflamación, dolor, diabetes, hipertensión,
entre otros.
2. Parte experimental
Hojas de R. mangle, L. racemosa, A. germinans fueron
colectadas en Peten Neyac, Campeche, México;
depositadas e identificadas en el Herbario CIHyS
UACAM. El material se secó a temperatura ambiente, a
la sombra y se molió; finalmente, se resguardo bajo las
recomendaciones de la Farmacopea Herbolaria de los
Estados Unidos Mexicanos [17].
Los extractos se obtuvieron vía maceración (2g:40mL.
mNol; MeOH; 24 h; 25 ºC), se filtraron, secaron y
almacenaron en refrigeración (5ºC); la variación en el
rendimiento se determinó mediante un método
gravimétrico.
El análisis fitoquímico cualitativo se llevó a cabo
mediante el empleo del índice de espuma (saponinas),
reacción de Meyer y Dragendorff (alcaloides), de
Liebermann-Burchard (esteroles insaturados y triterpenos
pentacíclicos), de Baljet (cumarinas), ácido pícrico en
Na2CO3 (glucósidos cianogénicos), ácido 3,5dinitrobenzoico/KOH (glucósidos cardiotónicos), FeC13
HCI/Mg2+
(polifenoles),
(flavonoides),
KOH/CH3 CH2COOH/ C6HiNH3 OH (antraquinonas)
[18].
Los extractos se examinaron en la región UV-Vis [19] y
por Espectroscopía Infrarroja por Transformada de
Fourier (FTIR) [20]. La determinación de clorofilas y
carotenoides se llevó de acuerdo con lo descrito por
[21,22]. Fenoles simples equivalentes al ácido gálico
(AG, 1) y flavonoides equivalentes a quercetina (Q, 2) se
llevó a cabo de acuerdo con [23,24]. La actividad
antioxidante bajo el modelo del DPPH se llevó a cabo de
acuerdo con lo descrito por [23]. Finalmente, soluciones
de los extractos metanólicos de Camellia sinensis (1-50
µg/mL) y del ácido gálico (1-6 µg/mL) se emplearon
como controles positivos.
Todas las muestras en estudio se realizaron con tres
experimentos independientes y tres réplicas cada uno.
Los gráficos se construyeron mediante el empleo de
Origin 8.0 y se desarrolló un análisis de varianza
(ANOVA); valores de p < 0.05 se consideraron
estadísticamente significativos.
3. Resultados y discusión
L. racemosa registra un mayor rendimiento de extracción
metanólica (35.29±0.45%), con respecto al registro de R.
mangle (19.49±1.35%) y A. germinans (20.01±1.51%).
La evaluación cualitativa química permite identificar la
presencia de alcaloides, esteroles insaturados, polifenoles
simples, glucósidos cardiacos y cianogénicos,
Francisco "J. 'Aguirre-Crespo, Luis D Cu-Quiñones,
Marco'A. Popoca-Cuaya, María G. Ma/donado-Velázquez,
, Claudia M Graz-Hernaández, Emanuel Hernández-Núñez
flavonoides y saponinas en los extractos metanólicos
derivados de las hojas de L. racemosa, R. mangle y A.
germinans.
La clorofila, los carotenoides, así como las antocianinas,
betalainas y flavonoides se destacan como pigmentos
vegetales lipo- e hidrosolubles [25]. El análisis de la
región UV-Vis permite la estimación de clorofilas y
carotenoides en R. mangle (0.27±0.03 y 0.015±0.002
mg/g), L. racemosa (0.12±0.02 y 0.007± 0.003 mg/g) y
en A. germinans (0.20±0.03 y 0.009±0.002 mg/g). Los
mejores rendimientos se registran en R. mangle, sin
embargo, su valoración requiere ser llevada a cabo en
material fresco y el empleo de acetona al 80% a 5 ºC,
sistema de extracción ampliamente reconocido en la
extracción y estimación de pigmentos liposolubles [26].
Los espectros FTIR de los extractos secos de R. mangle,
L. racemosa y A. germinans describen seis bandas en la
región de grupos funcionales y en ellas se observan sobre
tonos y/o superposiciones que están relacionados con la
abundancia y diversidad de los grupos funcionales
presentes en los metabolitos secundarios presentes en los
extractos (Figura 1).
En la banda 3286.89±52.59 cm·1 se identifican
estrechamientos de R-OH típicos en agua, alcoholes,
fenoles, flavonoides, amidas. Las bandas 2924.09±3.23 y
2851.41 cm·1 corresponde a vibraciones de
estrechamiento y deformantes de R-CH3 y R-CH2
presentes en lípidos, derivados metoxilados, aldehídos.
Entre 1800-1600 cm·1, las vibraciones a 1653 cm·1 se
relacionan con estrechamiento -C=O presentes en amidas
primarias, cetonas, aldehídos, ésteres de ácidos grasos
libres; la presencia de lípidos en R. mangle y L. racemosa
se confirma con bandas a 1720 y 1203.31±8.4 cm·1;
dichas bandas no están presentes en el extracto de A.
germinans, sin embargo, con la presencia de una banda a
1474.16 cm·1 (flexión de metilenos, R-CHr) no se
descarta la presencia de ácidos grasos en la especie. La
banda a 1610.83±5.99 cm·1 corresponde a vibraciones de
C-C de anillos fenólicos, por lo que esta banda junto con
las bandas a 3286.89±52.59 se relaciona con flavonoides
(1420 cm·1 flexión simétrica R-CH3 , estiramiento COO-;
1058 cm·1, estiramiento CC, =COC, flexión CO) y
compuestos fenólicos. La banda a 1399 cm·1 presente en
A. germinans se asocia con vibraciones en tijera de R
CH3 unidos a proteínas; sin embargo, no se identifican
bandas a 1302 (estiramiento C-N), 1252 (flexión fuera de
plano -N-H) y 1178 cm·1 (estiramientos C-C, C-N y C-O)
que confirmen su presencia [27]. En la región de 14001300 cm·1 se relaciona con estiramiento C-O y C-C de
amidas, fenilos; en la región de 1300-1100 cm·1 se
registran bandas correspondientes a estiramientos C-O de
carbonilos y flexiones R-O-H. Finalmente, la banda entre
1100 y 1000 cm·1 se relaciona con estiramientos C-O-C
presente en carbohidratos [28].
Julio - Septiembre, 2021
�Análisis fitoquímico preluninar y valoración
de la actividad antioxidante de tres especies de
Mangle de Campeche, México
Francisco J. Aguirre-Crespo, Luis D Cu-Quiñones,
Marco A. Popoca-Cuaya, María G. Maldonado-Velázquez,
Carlos Chan-Keb, Claudia M Graz-Hernaández, Emanuel Hernández-Núñez
100
L
·¡;
e:
1'11
75
1'11
.E
e:
50
1-
25
-R. mangle
-L.racemosa
-A. germinans
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1
Longitud de onda (cm" )
1000
Figura l. Espectro FTIR de los extractos metanólicos de las
hojas de R. mangle, L. racemosa y A. germinans (masa sólida
seca, KBr 5%).
La ponderación de la transmitancia y la determinación
del área bajo la curva (ABC) permiten registrar cambios
en las bandas del espectro FTIR registradas para los
extractos de las especies en estudio (Tabla 1). En
general, el extracto de A. germinans presenta las bandas
con menor ABC, situación que podría estar asociada a la
naturaleza foto- y/o termolábil de los metabolitos
secundarios contenidos. Por otro lado, la banda entre
3680-2980 cm· 1 de R. mangle es ±40 y ±10% más grande
que las de A. germinans y L. racemosa, respectivamente.
Una mayor ABC se relaciona con la mayor presencia y/o
diversidad de metabolitos secundarios con grupos R-OH
(polifenoles, flavonoides, taninos entre otros con grupos
hidroxilo) en los extractos metanólicos, sin embargo, en
las bandas a ±3500 y ±1650 cm· 1 se relacionan con la
presencia de agua en los extractos [16], en este sentido,
se requiere la evaluación de los extractos en condiciones
anhidras.
Tabla l. Variación del área bajo la curva (ABC) y proporción
relativa de las bandas presentes en los extractos de las especies
en estudio
L. racemosa
A. l(erminans
R. manl(le
Banda
(cm-1)
ABC
ABC
ABC
p.r.
p.r.
p.r.
36802980
29652900
28652825
18001660
16701550
1175950
11410.3
1.40
10334.9
1.27
8165.9
1
90.3
4.8
225.2
12.1
18.6
1
41.4
1.6
102.1
3.9
26.5
1
n.d
n.d
1603.0
1
n.d
n.d
1500.6
1.2
957.3
0.8
1270.2
1
3651.8
3.1
2246.9
1.9
1192.2
1
Nota: p.r.: proporción relativa
Julio - Septiembre, 2021
En el extracto metanólico de L. racemosa, la banda en la
región de 2965-2900 cm· 1 (R-CH3 ) es 12.1 y 2.5 veces
más grande con respecto a la registrada en los extractos
de A. germinans y R. mangle; de igual forma, se observa
un incremento en la banda a 2865-2825 (R-CHrR) en L.
racemosa, estas señales en su conjunto sugieren una
mayor presencia de ácidos y ésteres de lípidos, así como
aldehídos de cadena larga [27]. Finalmente, el ABC de la
banda en 1175-950 cm· 1 de R. mangle indica una mayor
abundancia grupos éter (C-O-C) y presentes en
carbohidratos, glucósidos, así como en saponinas.
En la Tabla 2 se muestra que el contenido de compuestos
fenólicos es mayor en el extracto metanólico de R.
mangle > L. racemosa > A. germinans; patrón similar al
registrado en el ABC en la banda de la región 3680-2980
cm· 1 del espectro FTIR (Tabla 1); de hecho, el extracto
metanólico de R. mangle presenta el mayor contenido de
fenoles simples equivalentes a 1 y el mayor contenido de
flavonoides equivalentes a 2 está en el extracto
metanólico de hojas de A. germinans.
Tabla 2. Contenido de fenoles, flavonoides y actividad antioxidante en el
modelo del DPPH e inducida por los extractos metanólicos en estudio.
Actividad Antioxidante
Especie
Fenoles eq. a
Flavonoides
1 (mg/g)
eq. a 2 (mg/g)
CE50
(DPPH)
Emn
(me/mL)
165.4±5.4
(%)
65.5±4.8
68.8±1.6
R. man!!le
0.8±0.01
0.19±0.02
L. racemosa
0.7±0.02
0.15±0.03
59.2±3.6
A. l!erminans
0.5±0.01
n.d
0.23±0.01
n.d
141.2±4.7
66.8±5.2
4.9±0.7
93.4±0.1
---
2.2±0.8
91.4±0.2
C. sinensis
--1
Nota: n.d.: no determinado
De manera adicional, la presencia de bandas a 866, 1026,
1237, 1451, 1542 y 1619 cm· 1 para (1) 721.2, 784.6,
795.8, 820, 864.7, 941.2, 1013.8, 1092.1 y 1559.9 cm· 1
para (2) y a 831, 1040, 1112, 1144, 1478, 1512 y 1611
cm· 1 para Catequina (3) [15, 31], se identifican en el
espectro FTIR de R. mangle; 3 y 1 en L. racemosa y en
A. germinans se identifican señales únicamente para 1.
Bandas entre 725-717 y 756-768 cm- 1) se han
empleado en la estimación de 2 y 1, respectivamente
[20]; en este sentido, se estima una abundancia 0.33 y
0.73% de 1 en R. mangle y A. germinans,
respectivamente.
La evaluación en el modelo del DPPH indican que los
extractos metanólicos de las especies ejercen un efecto
antioxidante dependiente de la concentración (Tabla 2 y
Figura 2). El extracto de L. racemosa describe una
Curva Concentración-Respuesta (CCR) desplazada a la
izquierda con respecto a R. mangle y A. germinans, por
lo que ejerce la mayor potencia (CE50), así como la mejor
eficacia (EmaJ antioxidante, sin embargo, el efecto es
menor al de C. sinensis y 1, controles positivos
empleados (p<0.05).
�.,
□
◊
.-. 100
O A germinans
R. mangle
L. racemosa
C. sinensis
• Acido Galico
�
e
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*
75
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e
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"'C
50
ns
"'C
·s:
:¡:¡
+
25
<(
o
0.1
10
100
1000
Log Concentracion [µg/mL]
Figura 2. Actividad antioxidante inducida por los extractos
metanólicos de hojas de L. racemosa, R. mangle, A. germinans
en el modelo DPPH. Los resultados son expresados como el
promedio ± DS de tres experimentos con tres replicas cada uno.
(*p<0.05 vs. C. sinensis).
La CCR de 1 en la extrema izquierda indica su
participación en los efectos ejercidos por los extractos,
sin embargo, la actividad antioxidante de L. racemosa no
se relaciona con la abundancia de compuestos fenólicos y
flavonoides, la actividad antioxidante se relaciona con la
diversidad y la sinergia entre los metabolitos secundarios
de naturaleza polifenólica y no polifenólica, los cuales,
en su conjunto, juegan un rol importante en la actividad
antioxidante ante situaciones de estrés fisiológico.
Se han identificado ±27 metabolitos secundarios en
extractos polares de ramas y corteza de L. racemosa [29],
en hojas se reportan triterpenos, fenoles, taninos,
saponinas [30], iones, proteínas, carbohidratos, vitaminas
y polifenoles [31].
A partir de hojas de L. racemosa, se han reportado la
presencia y/o el aislamiento de metabolitos secundarios
como la apigenina (4), kaempferol (5), 2, isorahamnetina
(6), miricetina (7), quercetina-3-O-rhamnosido (8),
isoquercitrina (9), dihidrocrisina (10), naringenina (11),
dihidrokaempferol (12), dihidromiricetina (13), (epi)
afzelequina
(14),
(epi)-catequina
(15),
(epi)
galocatequina (16), quercetina-3-O-arabinosido (17)),
castalagina (18), corilagina (19), ácido chebulágico (20),
ácido chebulínico (21), ácido neochebulinico (22), 2,3di-O-galoil-D-glucopiranosa (23), 1,2,3,6-tetra-O-galoil
D-glucopiranosa (24), 2,3,4,6-O-galoil-D-glucopiranosa
(25), 1,2,3,4,6-penta-O-galoil-13-D-glucopiranosa (26),
2,3-(S)-HHDP-D-glucosa (27), punicalagina (28), metil
eter- (29), dimetil eter- (30), trimetil eter- (31), pirogaloil
eter del ácido elágico (32), ácido elágico (33), dilactona
del ácido valonélico (34), 1, metil galato (35), etil galato
(36), galoil galato (37), galoil hexóxido (38), digaloil
hexóxido (39), trigaloil hexosido (40), pentagaloil
hexóxido (41), dímero de (epi)-catequina (42), dímero de
(epi)-galocatequina (43), dímero de (epi)-galocatequina
galato (44), ácido vanillico (45), ácido protocatecuico
(46), ácido jasmónico (47), 5 '-(hidroxisulfoniloxi) del
ácido jasmónico (48), catecol (49), pirogalol (50),
Francisco "J. 'Aguirre-Crespo, Luis D Cu-Quiñones,
Marco'A. Popoca-Cuaya, María G. Ma/donado-Velázquez,
, Claudia M Graz-Hernaández, Emanuel Hernández-Núñez
casuarinina (51), digaloil-hexahidroxidifenoil glucosa
(52); los hidrocarburos (C27 (53) y C29(54) son los más
abundantes de una serie conformada por C2r-+C34 (5564), escualeno (65), a-tocoferol (66), lupeol (67), D
friedoolean-14-en-3-ona (68), taraxerol (69), a-amirina
(70), germanicol (71), 13-amirina (72), C-friedoolean-8en-3-ona (73), taraxasterol (74), 13 -sitosterol (75),
betulinol (76), friedelina (77), ergosta7,22-dien-313-ol
(78), 2-metil-1,3-dihidroxi-5-tridecilbenceno (79), 1,3dihidroxi-5-undecilbenceno (80), emodina (81) [30, 3238].
Se ha descrito que la actividad antioxidante inducida por
los compuestos fenólicos se correlaciona con el número
de grupos hidroxilo unidos a los anillos aromáticos [39],
sin embargo, es importante destacar que los protones de
ácidos fenólicos favorecen ambientes oxidantes,
generación de radicales libres, reacciones radicalarias y
formación de quinonas, semiquinonas [40] entre otros
artefactos que, en su conjunto, afectan la actividad
antioxidante mediada por polifenoles.
4. Conclusiones
Se requiere continuar el estudio fitoquímico y
farmacológico de los extractos metanólicos de las hojas
de R. mangle, L. racemosa y A. germinans desarrolladas
en la RBLP. El extracto metanólico de las hojas de L.
racemosa ejerce un efecto antioxidante dependiente de la
concentración y registrar la mayor potencia antioxidante
en el modelo del DPPH. La actividad está relacionada
con la presencia de metabolitos secundarios fenólicos y
no fenólicos, sin embargo, es necesario la documentación
de su diversidad y abundancia, el tipo y la magnitud de
interacciones químicas, así como las sinergias entre los
metabolitos secundarios con respecto a la actividad
antioxidante ejercida.
5. Agradecimientos
A la Facultad de Ciencias Químico-Biológicas y a la
Universidad Autónoma de Campeche (FCQB-UACAM)
por las facilidades para el desarrollo de esta
investigación; de igual forma, agradecemos el apoyo
técnico a la QFB Iliana Osorio Horta (FCQB-UACAM).
6. Referencias:
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2018. Estudios de cultura maya, 52, 227-254.
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�Análisis de la producción de biogás en un Relleno Sanitario en Othón P.
Blanco, Quintana Roo
Manuel Carriónª *, Fernando Murrieta\ José Luis González ª , Alberto Ordaz b y Victor Hugo Delgado ª
ªUniversidad de Quintana Roo, Boulevard Bahía sin esq. lgnacio Comonfort, Chetumal, México.
hUnidad de Estudios Superiores de Tultitlan, Universidad Mexiquense del Bicentenario, Tultitlan, Estado de México
*imcarrion@uqroo.edu.mx.
Recibido: 12 Abril 2021, Aceptado: 31 Mayo 2021.
Resumen
La generación de biogás en un relleno sanitario propuesto para el municipio de Othón P. Blanco fue estimada mediante el
Modelo Mexicano de Biogás 2.0. El modelo fue aplicado para un periodo de operación del relleno de 1 0 años y
considerando dos velocidades de degradación (muy rápida y muy lenta). Los resultados del modelo fueron promediados y
se estimó que el relleno podría generar en promedio 3,863,923 m3 de biogás al año. Esta producción de biogás permitiría
de acuerdo con una simulación termodinámica con un ciclo Rankine, generar una potencia neta de 760 kW durante el
periodo de funcionamiento del relleno. Este biogás generado se puede aprovechar con el uso de microturbinas . confiriendo
así ventajas tanto económicas como ambientales al relleno sanitario con producción promedio de 6,485,078 kWh anuales
y disminución de emisión de gases de efecto invernadero.
Palabras clave: residuos sólidos urbanos, relleno sanitario, biogás, producción de electricidad.
l. Introducción
El municipio de Othón P. Blanco se encuentra en
ubicado en la zona sur del estado de Quintana Roo. El
municipio cuenta con una extensión de 1 8,760 km2, lo
que representa el 36.9% del total de la entidad, y por lo
tanto lo convierte en el municipio más extenso del estado
con una población, de acuerdo con datos del Consejo
Nacional de Población (COESPO) de 27 1,808 habitantes
(datos del 2020) [ l ] . Actualmente este municipio cuenta
con un tiradero de basura a cielo abierto de 1 80
hectáreas. Sin embargo, este tiradero no cumple con las
normas de SEMARNAT para el tratamiento adecuado de
los residuos sólidos urbanos (RSU), ya que presenta
graves problemas de funcionamiento como la falta de
barda perimetral y laguna de lixiviados, entre otros
problemas graves [2] . En el caso de los lixiviados, estos
representan un grave riesgo a la salud al contener
compuestos altamente carcinógenos que pueden filtrarse
a los mantos freáticos. Aunado a esta problemática se
encuentra el hecho de que al ser un tiradero a cielo
abierto se generan problemas como la liberación de gases
altamente contaminantes como el metano, un gas de
efecto invernadero que se encuentra presente en el biogás
generado por la descomposición de los residuos
orgánicos y la de volverse un hábitat para fauna nociva
como moscas, ratas y perros. La inadecuada disposición
de residuos sólidos es también fuente de deterioro de los
ecosistemas urbanos colindantes como tierras agrícolas,
sitios arqueológicos y turísticos entre otros. Una solución
a estos problemas es construir un relleno sanitario en el
municipio de Othón P. Blanco incorporando un sistema
de recuperación del biogás producido por la
descomposición de la materia orgamca putrescible, la
cual representa entre el 50 y 80% de los RSU [3].
El
biogás generado en el relleno sanitario puede utilizarse
como fuente de energía térmica para la generación de
electricidad o para la producción de un combustible de
alto poder calorífico (biometano), confiriendo así una
ventaja al relleno sanitario. En años recientes el uso de
microturbinas ha surgido como una tecnología
innovadora para la generación de electrícidad y se
comercializan desde 1 2, 30, 70, 250, y 500 kW [4-6] .
Estas funcionan de forma similar a una turbina
convencional y pueden operar con una gran variedad de
combustibles tales como gas natural, biocombustibles y
combustibles provenientes de procesos de condensado.
Estas microturbinas se pueden aplicar en rellenos
sanitarios pequeños cuando se tiene recuperación de
biogás menor a 1 1,520 m3 dia- 1 [5], presentado las
ventajas de la cogeneración de energía a partir de un solo
combustible y la reducción de emisiones de gases de
efecto invernadero. En este trabajo se estima la
producción de biogás en un relleno sanitario propuesto
por la degradación de los RSU del municipio de Othón P.
Blanco, aplicando el Modelo Mexicano de Biogás para la
región del Sureste y su aplicación para le generación de
electricidad por medio de microturbinas.
2. Aspectos de simulación
Estimación del flujo de biogás generado en el relleno
Se utilizó el Modelo Mexicano de Biogás (MMB)
versión 2.0 para estimar la cantidad de biogás capturado
en el relleno sanitario. En este modelo se supone que el
�Análisis de la producción de biogás en un
Relleno Samtano en Othón P. Blanco, Q
periodo es de un año desde la colocación de los residuos
y el comienzo de generación de biogás. La ecuación de
degradación de primer orden que considera que la
generación de biogás llega a su máximo después de un
periodo de tiempo antes de la generación de CHi es [7] :
obtuvo como el cociente de los RSU generados en el
municipio (325,000 kg año- 1 , datos INEGI 20 14) entre el
número total de habitantes (COESPO 20 14) y es igual a
1 .28 kg hab- 1 día- 1 ). Pi es la población del municipio
predicha en el año i.
Estimación de la generación de energía
Donde QLFG es el flujo máximo de biogás esperado
(m3 año- 1 ), i es el incremento en tiempo de 1 año, } es el
incremento en tiempo de 0 . 1 año, k es el índice de
generación de metano (año- 1 ), Lo es la generación
potencial de metano (m3 Mg" 1 ), Mi es la masa de residuos
dispuestos en el año i (Mg), n es el año del cálculo menos
el año inicial de disposición de residuos, tij es la edad de
la sección j de la masa de residuos Mi dispuestas en el
año i (años decimales) MCF es el factor de corrección de
metano y F es el factor de ajuste por incendios. El valor
de k depende de factores como la humedad, la
disponibilidad de nutrientes, el pH y la temperatura del
relleno sanitario. El Modelo Mexicano de Biogás
presenta estimaciones para los valores de k y Lo en
función de la ubicación en el país del relleno sanitario y
de la velocidad de degradación de residuos. En este
trabajo se modeló la producción de biogás en el relleno
sanitario para degradación de residuos muy rápida y muy
lenta y considerando la ubicación de Othón P. Blanco en
el sureste de México. La Tabla 1 presenta los valores
utilizados de los parámetros en el MMB.
Tabla 1 .- Parámetros usados en el Modelo mexicano
de Biogás
Parámetro
Degradación
Degradación
muy rápida
muy lenta
0.025
0.3
k (año- 1 )
Lo (m3 Mg- 1 )
202
69
MCF
1
0.8
El valor de F se supone de 0.5, debido a que el biogás
se compone principalmente en un 50% de CH4 y un 50%
de C02 • En la estimación del biogás generado se
consideró un relleno sanitario tipo zanja de 12 m de
profundidad, el cual iniciaría operaciones el año 2023
calculando el incremento por disposición de RSU hasta el
año 2032.
El incremento de Mi por la disposición de RSU se
calculó utilizando predicciones del incremento de la
población estimados por la COESPO [ 1 ] y datos de RSU
generados en el municipio de Othón P. Blanco del INEGI
[8] :
Mi = (D) Pi (2)
Donde D es la producción per cápita de RSU y se
Julio - Septiembre, 2021
Para estimar la energía obtenida por el biogás
producido en el relleno sanitario, se realizó una
simulación termodinámica considerando un ciclo
Rankine. Los parámetros utilizados en la simulación son
mostrados en la Tabla 2, los cuales son valores típicos en
una instalación de mediana capacidad.
Tabla 2 - Parámetros de simulación del ciclo Rankine
Parámetro
unidades
valor
ºC
500
Temperatura entrada turbina
kPa
8,000
Presión entrada turbina
kPa
Presión de saturación de salida
20
de la turbina
Eficiencia isoentrópica de la
85
%
turbina
Eficiencia isoentrópica de la
85
%
bomba
El trabajo específico de la bomba se calculó como:
Donde Wbombo es el trabajo específico de la bomba (kJ kg1 ), v es el volumen específico de agua (m3 kg- 1 ), P y P
H
L
son las presiones a la salida y entrada de la bomba
respectivamente (kPa).
La potencia generada por la turbina se calculó mediante.
Wnet = Wturb ina - Wbomb a (4)
Donde Wturb ina se calculó con la ecuación:
Donde rh es el flujo másico de vapor de agua (kg s· 1 ) y
h,nt , hsol son las entalpías de entrada y salida de la turbina
respectivamente (kJ kg- 1 ). Los valores de las entalpías,
las entropías y el volumen específico fueron obtenidos de
tablas termodinámicas [9] . Para la simulación
termodinámica del ciclo Rankine se utilizó un poder
calorífico del biogás de 1 8,854 kJ m-3 para una densidad
normal de 1 .2 kg!m3 •
3. Resultados y discusión
La Figura 1 presenta los valores estimados de los
flujos de biogás para velocidades de degradación muy
rápida y muy lenta en un periodo de operación de 1 O
años del relleno. Debido a la incertidumbre que
�•••
• 1 1
caracteriza la generación y captura de biogás y a la falta
de datos de degradación de los residuos en el sitio, se
calcularon los valores promedio de flujos de biogás
mostrados en la Figura! .
7000000
i
� 6000000
5000000
r 4000000
.;:
:¡;
=
'0 3000000
•O
] 2000000
0:
1000000
2020
2022
2024
2026
2028
2030
2032
2034
precalentar el aire comprimido antes de entrar en la
cámara de combustión y de esta forma reducir la cantidad
de combustible, por lo cual resultarían adecuadas para el
relleno sanitario propuesto.
Es importante mencionar que las estimaciones
realizadas en este trabajo dependen de varios factores
entre los que hay que considerar aspectos técnicos,
económicos, así como sistemas de gestión que permitan
disponer de información actualizada de la cantidad de
RSU dispuestos, la composición, los procedimientos de
compactación y cobertura diaria de residuos, así como
del sistema de recolección de biogás.
Tabla 3.- Potencias generadas con degradación muy
rápida (DMR), promedio y degradación muy lenta
(DML).
Año
Pote.oc.is gcocrada (M:V[)
Figura 1.- Estimaciones del flujo de biogás en el
periodo de funcionamiento del relleno
De acuerdo con la Figura 1 en el año 2032 se
alcanzaría el flujo máximo de biogás generado en el
relleno con 6,571,078 m3 año-1 para una degradación
muy rápida, mientras que para una degradación muy
lenta se dispondría de un flujo máximo de 4,943,187 m3
año-1. Por la incertidumbre anteriormente mencionada, se
calcularon los valores promedios para el flujo de biogás
en el periodo de funcionamiento analizado para el relleno
y se obtuvo un flujo promedio de 3,863,923 m3 año-1 de
biogás, esto representa una producción anual importante
de un combustible del cual se puede obtener beneficios
económicos. Estos valores de flujo de biogás estimados
por el MMB se utilizaron para calcular las potencias que
se podrían generar utilizando una turbina mediante
simulaciones termodinámicas de ciclos Rankine. La
Tabla 3 presenta los valores de las potencias generadas;
de acuerdo con estos datos, se podría generar hasta
1.2745 MW en el caso de una degradación rápida de
residuos (año 2032) y una potencia promedio de 0.75
MW para el periodo de funcionamiento del relleno. La
generación de electricidad que se podría obtener del
relleno es mostrada en la Tabla 3. El potencial
económico de esta generación depende del costo real del
kWh en el año de producción. La mayoría de los
rellenos sanitarios
en operación utilizan motores de
combustión interna (reciprocantes), turbinas y
microturbinas para la generación de electricidad a partir
del biogás recuperado [10]. Sin embargo; las
microturbinas presentan las ventajas de una baja emisión
de gas invernadero y factibilidad para combinar unidades
de diferente potencia.
(Blanco , y otros 2017);
adicionalmente con el objetivo de aumentar el
rendimiento eléctrico de las microturbinas hasta un 50%
más, muchos fabricantes añaden intercambiadores de
calor aire-aire (regenerador o recuperador) de alta
eficiencia y bajo coste que recuperan el calor residual de
los gases de escape a la salida de la turbina para
DMR
DMc
DMR
2022
o
PromEdio
2023
0.3345
0.2174
0.0996
2889977
.Aiio
2024
2025
2016
2027
2028
2029
2030
2031
2032
0.58W
0.77666
0.9194
1.0276
1.1084
o
o
o
1.1695
03927
0.5365
0.6566
0.7586
0.8470
0.9250
0.1985
0.2964
0_3937
0.4900
0.5854
0.6804
10104939
1.2 l56
0.9950
0.7744
10502902
1.2503
1.2765
1.059
1.1184
0.8677
0.9602
5070135
6709633
7944872
8875518
9576678
kWb producidos
Promedio
DML
1875310
860643
o
3392814
4635646
5672971.
6554594
7318098
7991805
8597039
108-J2759 9149928
11028676 96625711
o
1715433
2561658
3401070
4233670
505919
5878671
6691176
7497096
8296479
4. Conclusiones
Actualmente el municipio de Othón P. Blanco cuenta
con un tiradero a cielo abierto deficiente y contaminante.
Los resultados presentados en este trabajo demuestran
que la implementación de un relleno sanitario en el
municipio podría generar hasta 3,863,923 m3 de biogás al
año. Considerando que este biogás tiene un poder
calorífico de 18,854 kJ m-3, para una densidad normal de
1.2 kg/m3 , se puede utilizar en microturbinas para
generar electricidad, logrando una potencial recuperación
económica del relleno con la ventaja ambiental de reducir
gases de efecto invernadero. Para el caso de una
degradación rápida se recomienda imp lementar una
turbina Howden, modelo Core, con los parámetros de
vapor de 131 bar y 530º C, para potencias de salida de 1 a
6 MW [11]
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Julio - Septiembre, 2021
�Taraxasterol presente en hojas de Jatropha gaumeri Greenm, como
teó rico antagonista parcial del receptor mus carínico Acho-M3r del tracto
gas trointes tinal
Luis D Cu-Quiñonesª, Manuel J Chan-Bacab\ Carlos Granados-Echagoyen\ Benjamin O. Ortega
Morales\ Pedro Zamora-Crescencioc Emanue l Hernández-Núñez d, Diana Lizbeth Gomez-Galicia º,
Francisco J. Aguirre-Crespo••
ª Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, b DEMAB, ' CIHyS, Universidad Autónoma de Campeche, Av. Agus/in Melgar SIN en/re
Calle 20 y Juan de la Barrera, Col. Buenavisla, CP 24039, San Francisco de Campeche, Campeche, México.
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e Facultad de Farmacia, Universidad A utónoma del Estado de More/os, Av. Universidad 1 001, Col. Chamilpa., CP 62209, Cuernavaca,
More/os, México.
*fiag1lin@JUlCll1/LIIIX
Recibido: 01 Junio 2021, Aceptado: 31 Junio 2021.
Resumen
Jatropha gaumeri es un árbol endémico de la Perúnsula de Yucatán, México, y cuenta con estudios etnornédicos,
fitoquimicos y fannacológicos. En el presente trabajo se plantea generar información teórica que relacione las propiedades
fisicoquímicas y biológicas con los efectos atribuidos en la medicina tradicional y certidumbre en el desarrollo de estudios
experimentales. J. gaumeri se analizó por gravimetria y espectroscopia (UV- Vis, FTIR) y tara:xasterol (6) mediante
Molinspiration, Osiris y AutoDock Vina para el acoplamiento con el receptor rnuscarinico tipo 3 (Acho-M3r) . Se registra
un rendimiento del 1 4.66±0 .75%, por UV-Vis se identifican bandas relacionadas a compuestos fenólicos y fl.avonoides;
por FTIR se identifican bandas relacionadas con 6. Por otro lado, 6 presenta una violación a la Regla de Lipinski,
interacción con receptores nucleares, enzimas y con receptores acoplados a proteínas G, no se reportan riesgos de
rnutagenicidad, turnorogenicidad, irritabilidad y sobre reproducción. 6 presenta alta probabilidad de absorción en tracto
gasb:ointestinal (fGI), inhibición de OATP l B l , BSEP y hERG, sustrato del CYP3A4 así como de receptores a
esb:ógenos. El sitio activo del Acho-M3r se optimizó con escopolarnina ( RM SD: 2 .48 A) y 6 registro una alta afinidad con
el Acho-M3r, pero menor a la de escopolarnina (- 1 0 . 1 8 vs. -5.9 Kcal/rnol); los valores de Ki (0. 03 vs. 0.48 µM) presentan
el mismo comportamiento, hechos que sugieren interacción parcial mediante fuerzas de Van der Waals. Bajo este
contexto, 6 presenta buena absorción, baja permeabilidad, potencial acumulación en la superficie apical del enterocito,
interacción con los Acho-M3r favoreciendo la inducción de efectos a nivel del TGI, modificación de la biodisponibilidad
y la farrnacocinética de fármacos empleados de manera simultánea con las preparaciones tradicionales de J. gaumeri,
entre otras especies vegetales medicinales. Se requieres evaluaciones experimentales (in vitro, ex vivo, in vivo) que
corroboren el planteamiento.
Palabras clave: Jatropha gaumeri, FTIR, Bioinformática, Tara:xasterol, Acho-M:ir.
l. Introducción
La OMS sostiene que la medicina tradicional podría
emplearse como alternativa de primera linea en el
tratamiento de resfriados, diarreas, dolor de estómago,
fiebres ligeras (OMS, 2006). En la Península de Yucatán,
una de las especies vegetales con reconocido prestigio en
la
medicina
tradicional
regional
es Jatropha
gaumeri Greenrn (Euphorbiaceae), árbol conocido en
lengua maya corno pomo/ ché (De Stefano & Fernández
Concha, 2020). Se encuentra distribuido en los
municipios de Campeche (Baez et al. , 20 1 6), Tenabo
(Crescencio, 2003), Calkiní (Gutierrez et al. , 2 0 1 6) y
Calakrnul (Gallegos et al., 2002), del estado de
Campeche, México. Cabe destacar que diferentes partes
de J. gaumeri se han empleado por sus propiedades
medicinales.
En este contexto, se ha reportado que la resina se emplea
empíricamente para el alivio de las erupciones cutáneas y
ampollas desarrolladas en la mucosa de la boca; de igual
forma, se reporta su empleo en el tratamiento de la fiebre
y en las fracturas óseas. De manera particular,
preparaciones tradicionales a base de hojas de J. gaumeri
se emplean mediante la elaboración de infusiones para el
tratamiento de úlceras, heridas y diarrea. Por otro lado, se
reporta que las semillas son empleadas corno laxantes
(Can-Aké et al. , 2004; Méndez González, Dorantes
Euan, Pacheco Garrido, & Durán García, 2 0 1 6).
Desde un punto de vista fitoquírnico, se han realizado
diversos estudios a especies pertenecientes al género
Jatropha permitiendo la identificación y el aislamiento
de metabolitos secundarios; desde una perspectiva
cualitativa se han identificado alcaloides, diterpenos,
triterpenos, lignanos, así como péptidos cíclicos
(Sabandar et al., 20 1 3). Por otro lado, a partir de estudios
�fitoquimico s realizados a los extractos metanolicos
derivados de las mices de J. gaumeri se han aislado e
identificado metabolitos como la 2-epi-jatrogrosidiona
(1) y l 5-epi-4E-jatrogrosidentadiona (2); el análisis de
los extractos metanólicos de las hojas ha pemútido el
aislanúento e identificación de metabolitos como el �
sitosterol (3), a-amirina (4), �-amirí.na (5), taraxasterol
(6), (Can-Aké et al. , 2004 ), ácido gálico (7) y quercetina
(8) (Aguirre-Crespo et al., 202 1 ). Metabolitos
secundarios a los cuales se les han realizado numerosos
estudios fannacológicos que permiten identificarlos
como entidades químicas con actividad biológica y con
potenciales aplicaciones fammcológicas en las
enferrnedades humanas.
A pesar de los amplios trabajos experimentales
realizados a las raíces y hojas de J. gaumeri, se requieren
de estudios que permitan optimizar la fitoquínúca y la
fannacología experimental aplicada a los extractos de J.
gaumeri y refuercen un empleo terapéutico seguro y
eficaz. Cabe destacar que las plantas medicinales y sus
componentes quínúcos actúan sobre mecarusmos
fisiológicos o patológicos presentes en un organismo y
ej ercen el efecto terapéutico deseado; sin embargo,
podrían interactuar con alimentos, fánnacos ( Soria 201 8),
macromoléculas presentes en el tej ido del músculo liso
gastrointestinal y modificar la fan1iacocinética de
fánnacos empleados en la medicina alopática o favorecer
la aparición de reacciones adversas. Bajo este contexto,
el presente trabajo plantea generar infommción teórica
que relacione las propiedades fisicoquínúcas y biológicas
con los efectos atribuidos en la medicina tradicional y
certidumbre en el desarrollo de estudios experimentales.
3. Resultados y discusión
El extracto acuoso obte1údo por maceración de hojas de
J. gaumeri registra tm rendinúento de extracción del
14.66±0.75%. La Famiacopea Herbolaria de los Estados
Unidos Mexicanos (FHEUM) describe en la sección de
métodos generales de análisis a la extracción vía
maceración en frío ( Secretaria de Salud, 2008), por lo
que se le considera como un método de extracción
oficial. Sin embargo, es importante considerar
variaciones en el rendinúento como en el contenido a
partir de las condiciones de temperatura, tiempo, masa,
volumen y tipo de disolvente empleado. Mas aun cuando
en los diversos modelos médicos tradicionales, así como
en los estudios farmacognósticos se emplean diversas
metodologías y condiciones de extracción (Azmir et al. ,
20 1 3 ; Azwanida, 20 1 5 ).
La presencia y cantidad de metabolitos secundarios en
una muestra se pueden determinar mediante el empleo de
la espectroscopía UV-visible (Alteminú et al. , 201 7); una
ventaja significativa radica en la detección individual a
partir de bandas de absorción (transferencias de
electrones) sin la superposición de otras bandas
vibratorias vecinas (Hunger & Weitkamp, 200 1 ). En este
sentido, el macerado acuoso de las hojas de J. gaumeri
(Figura 1) presenta mayor absorción en bandas
localizadas entre 220 a 260 y 360 a 440 mn,
respectivamente.
2.0
- Maceración
1 .5
2. Pa11e experimental
Hojas de un individuo de J. gaumeri fueron colectadas en
las inmediaciones de la ciudad de San Francisco de
Campeche, Campeche, México y depositadas e
identificadas en el Herbario CIHyS-UACAM (V: 1 8927).
El material vegetal se secó a temperatura ambiente a la
sombra y posterionnente se molió con tm molino manual.
Finalmente, se resguardo bajo las recomendaciones
descritas en la Fam1acopea Herbolaria de los Estados
Unidos Mexicanos [Secretaría de salud, 200 1 ] .
Los extractos acuosos fueron obtenidos vía maceración
( l g:28mL. m/Vol; 24 h; 25 ºC); se filtraron, secaron y
almacenaron en refiigeración (5 ºC ). El rendinúento se
detemúnó mediante un método gravimétrico y el extracto
acuoso se exanúnó por espectroscopía ultravioleta visible
(Jain et al., 20 1 6] y espectroscopía Infrarroja con
Transformada de Fourier (FTIR) [Aguirre et al. , 202 1 ] .
Se emplearon las platafonnas Osiris y Molinspiration
(Nadeem et al. , 20 1 6 ) para el análisis in silico de los
metabolitos sectmdarios reportados en J. gaumeri.
Adicionalmente, se utilizó la platafomm admetSAR para
la valoración de la potencial actividad biológica (Cheng
et al., 20 1 2 ). Finalmente, se empleo Autodock Vina para
el desarrollo de los análisis de acoplanúento molecular
(Cob-Calan, 20 1 9).
Julio - Septiembre, 2021
0.5
o.o
200
300
400
500
600
700
Longitud de onda (nm)
Figurn l. Espectro UV-Vis del macerado acuoso de hojas de J.
gaumeri. Los resultados son expresados como el promedio de
nueve experimentos.
Las bandas de absorción entre 220-260 y 360-440 run se
relacionan con la presencia de metabolitos secundarios
de tipo fenólicos y/o ílavonoides (Cuesta Rubio,
Márquez Hemández, & Campo Femández, 20 1 5 ); es
importante considerar que metabolitos secundarios con
dobles enlaces, carbonos carbonílicos (aldehidos,
cetonas, ácidos y sus derivados), heteroátomos,
compuestos insaturados conjugados ( dienos, polienos,
enonas, dienonas), compuestos aromáticos mono o bi
sustituidos, hidrocarburos aromáticos policondensados
absorben en el rango de 300 a 500 nm (Cassiera-Posada,
�Avila-León, & Riascos Ortíz, 20 1 2 ) .
El espectro FTI R del macerado acuoso d e J. gaumeri
describe bandas en la región de grupos funcionales,
sobretonos y/o superposiciones relacionadas con la
presencia de grupos funcionales de entidades químicas
presentes en el extracto ( Figura 2). En la banda entre
3500-3300 cm- 1 se relaciona con estrechamientos de
enlaces de tipo alcohol ( R-OH). La banda entre 29502850 cm- 1 corresponden a vibraciones del enlace C-H
presente en metilo (R-CH 3 ) y metilenos (R-CH2 ) y las
cuales se corroboran con las bandas entre 1 470- 1 350 cnf
1 . La banda en entre 1 700- 1 600 cm- 1 es atribuible al
estiramiento del doble enlace C=O; la doble banda en
1 300- 1 050 cm- 1 se relaciona con la presencia de R-CO
O-R'.
- Maceración
100
90
:¡
é
80
70
f-
60
50 -t--�-,-���-.-�-r-�---.-�---.-..........
4000
3500
3000
2500
2000
1 500
1 000
500
1
Longitud de onda (cm. )
Figw·a 2, Espectro FfIR del macerado acuoso de hoj as de J.
gaumeri . (masa sólida seca, KBr 5%).
Bajo este contexto, el macerado acuoso de J. gaumeri
presenta metabolitos secundarios con grupos alcohol,
ammas pnmaria (R-NH2), secundarias (R-NH-R),
pirroles o índoles (Dere1me, Van Hemelryck, Lamoral
Tileys, Kiss & Goom1aghtigh, 20 1 3 ), compuestos
alifáticos (Anza, Gelaw & Amúsa, 20 1 5 ), ácidos
carboxilicos (R-COOH), é tere (R-COO-R), aldelúdos
(R- COH), cetonas (R-CO-R), ésteres (Abreu et al. ,
20 1 3), entre otros gmpos funcionales. Por otro lado, las
bandas a 3337, 2969, 2 930, 2 865, 1 679, 1460, 1 387,
1 1 59, 1 049, 970, 870 cm- 1 ugieren la presencia de 6
(Duarte, 2008; Rufai et al, , 20 1 9 ) en el extracto de J.
gaumeri,
El análisis en Molinspiration pemúte estimar que 6 es un
triterpeno pentacíclico (PM= 426 .73 g/mol) con baja
superficie polar (1PSA: 20.23 ), coeficiente de partición
alto (CLogP: 8. 1 ), un grupo donador (nOH) y aceptor
(nOHNH) de lúdrógeno, y en general presenta una
violación a la Regla de Lipinski, la cual establece que
moléculas con tma o más violaciones presentan
problemas con el transporte pasivo a través de las
membranas biológicas y con la biodispo1úbilidad
(Lipinski, Lombardo, Donúny, & Feeney, 1 997). Valores
altos de LogP indican una alta liposolubilidad y baja
difusión; la biodisponibilidad de 6 puede estar
relacionada con otros mecaiúsmos de trai1sporte como la
difusión por canales, transporte con gasto de energía,
endocitosis y/o pinocitosis (Herrera Ruiz et al., 20 12).
Por otro lado, 6 presenta una alta pw1luación como
ligai1do de receptores nucleares (NR: 0.66), inlúbidor
enzimático (EI: 0.5) y agoni ta de receptores acoplados a
proteínas G (GPCR: 0. 1 7). Los NR son importantes
objetivos fannacéuticos al desempeñarse como
reguladores clave de muchas enfem1edades metabólicas e
inflamatorias, incluyendo diabete , dislipidenúa, cirrosis,
fibrosis (Yang, 2 0 1 4 ), entre otros padecimientos. Los El
(Steffansen et al. , 2004) y los GPCR (Caulfield et al. ,
1 993) son atnpbamente reconocidos como blancos
terapéuticos. El análisis por la platafonna Osiris indica
que 6 no supone w1 riesgo de toxicidad en el contexto de
mutagenicidad,
tumorogenicidad,
irritabilidad y
reproducción.
La predicción de propiedades ADME mediante
admetSAR, registró que 6 presenta los valores más altos
de probabilidad (p) en la absorción: tracto
gastrointestinal (p=0.99 1 9), células CaCo2 (p=0.5) y
biodisponibilidad oral (p=0.5 1 43); distribución: 6 se
locabza en lisosomas (p=0.4786) y logra el paso de la
barrera hematoencefálica (p=0.8509); metabolismo: 6 se
identifica como inlúbidor de OA 1P 1 B 1 (p=0. 90 1 8) y de
BSEP (p=0.749), sustrato de C YP3A4 (p=0.685 1 ),
inhibición hERG (p =0.6685 ), entre otros blancos como
receptores a estrógenos (p=0.7997), andrógenos
(p =0. 7445 ), tiroideo (p=0 .65 1 2 ), glucocorticoides
(p=0. 834),
aromatasa
(p =0.755 ),
PPARgamma
(p=0.555 1 ). En este contexto, 6 podría acmnularse en
enterocito, ejercer acciones en el tracto gastrointestinal y
modificar la biodi ponibilidad y la fannacocinética de
fánnacos empleados de mai1era simultánea con las
preparaciones tradicionales a base de hojas de J.
gaumeri, entre otras especies vegetales medicinales.
Con respecto a los NR, los GPCR ej ercen respuestas
rápidas (núlisegundo, ms; Flores-Soto, et al., 2005) para
el control del músculo liso gastrointestinal, ejemplo de
ello es el receptor mu carínico tipo 3 (Acho-M3 ,). Con la
finalidad de identificar potenciales interacciones, se llevó
a cabo la simulación de acoplamiento molecular entre 6 y
el Acho-M3r (Figura 3 ).
Mediante el empleo de AutoDock Vina se validó (Cob
Calan et al. , 20 1 9) el sitio activo del Acho-M3, con
escopolamina (alcaloide antago1ústa de receptores
muscarínicos y presente en especies de la fanúlia
Solanáceas), ligai1do nativo co-cristalizado que pernútió
tma optimización adecuada ( RMSD: 2 .48 Á). El
acoplamiento de 6 con el sitio de unión del Acho-M3,
pemútió el registro de tma alta afuúdacl de múón, sin
embargo, la afinidad de e copolamina e superior a la de
6: - 1 0 . 1 8 vs. -5.9 Kcal/mol, respectivainente; valores
negativos para la energía libre, sugiere una alta afmidad
al sitio de unión. Por otro lado, los valores de Ki son más
bajos para la múón con escopolanúna respecto a 6 (Ki:
0.03 vs. 0.48 �LM). En este sentido, se identifica a 6 como
Julio - Septiembre, 2021
�3.
un antagonista parcial del Acho-M3, . El análisis de
acoplamiento muestra que 6 interacciona con Acho-M3, a
través de fuerzas de Van der Waal s (ej . Fuerzas de
London, Debye y Keesom), las cuales contribuyen a la
estabilización del complej o 6-Acho-M3, y así relajar y/o
reducir la motilidad del tracto gastrointestinal, fenómeno
importante para el proceso de digestión de alimentos y la
absorción de fánnaco s.
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. unulació.n de acoplamiento n�
10-l�
ec-u�ar
�m-ostran o a
interacción entre el taraxasterol (6) con residuos del sitio activo
del Acho-M3r.
4. Conclu siones
Taraxasterol (6 ) es m1 teórico antagonista parcial de los
Acho-M3" y se requiere confinnar y cuantificar la
presencia de 6 en lo s extractos acuosos de J. gaumeri
mediante métodos analítico s y evaluar el efecto de 6
sobre la contracción espontánea o inducida en segmentos
aislados del tracto gastrointestinal ( ex vivo). El análisis
de acciones concertadas de 6 y otros metabolitos
presentes en hojas de J. gaumeri penniten comprender
los usos descritos en la medicina tradicional de la región .
5. Agradecimientos
Cu-Quifiones agradece a la Universidad Autónoma de
Campeche (UACAM) y CONAC YT (202-00002602NACF- 30026) por la beca recibida para la realización
de los estudios de posgrado . A la Facultad de C iencias
Químico-Biológicas
(FCQB-UACAM)
por
las
facilidades para el desarrollo de esta investigación; de
igual fonna, agradecemos el apoyo técnico a la QFB
Iliana Osorio Horta (FCQB-UACAM).
6. Referencias:
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�Rendimiento de un motor de combustión interna utilizando diferentes
mezclas carburantes.
b
Guillermo Becerra-Núñez"'\ Jorge Ovidio Aguilar Aguilar\ Normand G. Chi Sanchez y Jesus
David Aviles Velazquez•.
(a) Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Avenida Insurgentes Sur 1582, Crédito Constructor, Ciudad
de México. C.P 03940, México. (b) Universidad de Quintana Roo Boulevard bahía SIN, esq. Ignacio
Comonfort, Col. del Bosque, Chetumal, Quintana Roo CP 77019, México, (c) Universidad Autónoma de
Baja California Universidad 1, San Fernando, Tecate, Baja California, CP 21460, México.
E-mail: catedra.guillermo@uqroo. edu. mx
Recibido: 1 Junio 2021, aceptado: 20 de junio 2021
Resumen:
En el presente trabajo se describen diferentes experimentos desarrollados con un motor de
combustión interna, acondicionado principalmente como banco de pruebas. Inicialmente, el motor
se utilizó como fuente de potencia para una motocicleta con gasolina, y se adaptó al banco de
pruebas para analizar su desempeño con diferentes mezclas de combustibles. Las pruebas
experimentales consideran el funcionamiento desde el reposo, manteniendo un régimen de
velocidad gobernada como referencia, esto con el objetivo de registrar el consumo de combustible,
la temperatura de operación para evitar el sobrecalentamiento y la composición de los gases de
escape utilizando mezclas de combustible gasolina, con diésel y etanol al 5, 1 0 y 1 5 %
respectivamente. Los resultados obtenidos muestran funcionamientos similares del motor de
combustión usando la mezcla de gasolina con diésel o etanol, alcanzando el mayor rendimiento de
1 8 seg/ml, con la mezcla gasolina con diésel al 5%. Finalmente, se observó que el motor de
combustión no proporciona comportamientos adecuados con hidrógeno y biodiesel el utilizar el
sistema de carburación implementado.
Palabras Clave:
Mezcla de combustibles, motor de combustión, rendimiento, gases de escape.
Fuel mixture, engine, performance, exhaust gases.
l. Introducción
Debido a la densidad energética de los combustibles líquidos, la facilidad de transportarlos, así
como la diversidad de estaciones de recarga, los combustibles derivados del petróleo continúan
siendo los más utilizados en México y en el mundo. Esto se puede observar fácilmente en los
centros de abastecimiento cercanos a los lugares de trabajo, o bien indagando con las personas
acerca del tipo de combustible que usan en sus medios de transporte. Adicionalmente, el mercado
automotriz sigue utilizando el motor de combustión interna (MCI) como principal fuente de
potencia de los vehículos terrestres. En [ 1 ] se proporcionó un análisis de ventas de vehículos con
motor de combustión interna a nivel mundial en el año 20 1 9, que representa más del 90 % de los
vehículos adquiridos en ese año. Sin embargo, los problemas de abastecimiento de combustibles y
emisiones contaminantes están estrechamente ligados al sector autotransporte. La segunda
problemática está asociada a la contingencia ambiental en ciudades principales, donde se establecen
programas ambientales para regular las emisiones contaminantes, como el llamado "Hoy No
Circula" de la Ciudad de México [2, 3], el cual consiste en reducir la movilidad de vehículos que
utilizan MCI principalmente por usuarios particulares. Las razones anteriores motivan el desarrollo
del presente trabajo con la finalidad de sustituir un porcentaje del combustible basado en petróleo,
mediante bio-combustibles, considerando una fracción de masa o sustitución total como se describe
en [4, 5, 6], para proporcionar un adecuado funcionamiento del MCI o mejorar el desempeño con
las mezclas adecuadas de hidrocarburos. Existen vehículos en el mercado que ya cuentan con
tecnologías para el suministro de combustible flexible Flex Fuel, los cuales soportan los bio-
�Guzllermo Becerra-Núñez, 'Jorge Ovidio "Aguilar "Aguilar,
Normand G Ch, Sanchez y Jesus David Aviles Velazquez
combustibles. Aunque, la mayoría de los sistemas en vehículos convencionales no están preparados
para sustituir una porción significativa del combustible original, lo cual forma parte de la
motivación de los experimentos descritos en el presente trabajo.
Existen al gunos trabajos enfocados al uso de biocombustibles con motores de combustión, en forma
de gas, para generar energía eléctrica o bien para el uso vehicular, como se menciona en [7] .
Además, algunos estudios con respecto a la mezcla de combustible fósil con biocombustible se
describen en [8] usando gasolina con etanol para el motor de una motocicleta, adaptando el
carburador para la inyección de etanol. En [9] , se describe el comportamiento de un motor Kubota,
similar al utilizado en el gasificador de All Power Labs [ 1 0, 1 1 ], para el uso de diésel y mezclas con
biodiesel. Asimismo, en [ 1 2] se estudió la mezcla etanol-diésel mediante las variaciones cíclicas de
la combustión. En [ 1 3] se investiga una metodología de combustibles alternativos para motores
diésel que se enfoca en etanol como agente aditivo en mezclas de biodiésel a partir de residuos de
aceite de palma y de girasol. En [ 14], se estudió el etanol en un motor diésel, donde se inyecta el
combustible diésel y se agrega un sistema auxiliar para el etanol, con lo que se consi guió una
fracción máxima de masa de 0.634 de etanol.
En el presente trabajo, se analiza el comp ortamiento del motor de combustión para un sistema de
carburación de motocicleta considerando la mezcla de gasolina con diésel o etanol, combinándolos
con diferentes porcentajes de mezcla, y de la mezcla con hidrógeno y biodiésel, a diferencia de los
combustibles mezclados en los trabajos previamente descritos. Los resultados experimentales
muestran que el desemp eño de un MCI es similar con las mezclas de gasolina con etanol o diésel,
mientras que la combinación de hidrógeno y biodiesel no produce comportamientos adecuados con
el sistema de carburación imp lementado.
El resto del trabajo se ordena de la siguiente forma; La sección 2 describe el desarrollo de los
experimentos. Los resultados y su discusión se describen en la sección 3 y por último se mencionan
algunas conclusiones y recomendaciones en la sección 4.
2. Experimentos (Desarrollo)
Para realizar los experimentos se acondicionó un banco de pruebas a partir de un motor de
combustión interna que funcionaba con gasolina como combustible. El motor proviene de una
motocicleta Suzuki mono cilíndrico, de 4 tiemp os, encendido por chispa, enfriado por aire, con
sistema de arranque eléctrico y por pedal. Se inició con la limpieza y ensamble de los componentes
del motor, ya que tenía tiempo sin funcionar. En la Fi gura 1 , se muestran los componentes que se
limpiaron para el armado y puesta en servicio. Del lado derecho se aprecia la llanta trasera, al lado
del cigüeñal, la camisa del pistón y la culata del motor.
Julio - Septiembre, 2021
�Figura l . Elementos del motor de combustión para el armado y puesta en operación.
Durante el armado también se lograron medir los parámetros de carrera del pistón y diámetro del
cilindro, con el propósito de determinar el volumen de la cámara de combustión (medida en
centímetros cúbicos ce), además del volumen del múltiple de admisión, lo cual se describe en la
tabla 1 . En la figura 2 se muestran las mediciones fisicas de los parámetros mencionados, además
del armado completo del motor.
Tabla 1 . Medición de parámetros
Parámetro
Valor
5 1 .70 mm
Diámetro del cilindro
59.84 mm
Longitud de la carrera del pistón
60.00 cm3
Volumen del múltiple de admisión
Cilindrada: '!!..4 D 2 L = 1 2 5, 5 3 7. 1 1 mm 3 = 1 2 5 . 5 3 7 ce
(1)
Donde D es el diámetro del cilindro o camisa en mm y L es la carrera del pistón en mm
En el sistema del carburador, se implementó un arreglo de control con un microcontrolador
Arduino, con la finalidad de establecer experimentos en régimen de velocidad gobernada, regulando
la velocidad de salida por medio de un servomotor como actuador, que modifica la apertura de la
válvula de aire (también conocida como mariposa) para acelerar y desacelerar el motor del sistema.
Julio - Septiembre, 2021
�Figura 2. Medición de parámetros y armado del motor.
Instrumentos de medición
Por otro lado, se tienen diferentes instrumentos de medición necesarios para la comparación del
desempeño del sistema. Primero, se utilizó una pipeta graduada y un cronómetro para medir el
consumo de combustible, tomando en consideración el tiempo de demora en consumir 5 mililitros
de combustible, y realizando este proceso en repetidas ocasiones para disminuir los errores de
medición.
Figura 3. a) Medición de velocidad del MCI (tacómetro = 1 ,925 RPM) con relación a la frecuencia
del generador ( 1 92 Hz), del lado izquierdo. b) Imagen del incremento de temperatura con la cámara
termográfica.
Julio - Septiembre, 2021
�Para la medición de velocidad en el MCI, se tomó la señal de frecuencia, a partir del generador
eléctrico de 12 polos que se acopla en el cigüeñal, ya que tal sistema indica la posición para la
chispa de la bujía. Este sistema funciona cuando el motor está en operación. El imán que gira
alrededor del generador también actúa como volante de inercia, el cual cuenta con un imán
resaltado que al pasar cerca de un sensor de efecto hall, este envía un pulso a la bobina, y a su vez
esta manda un alto voltaje a la bujía para realizar la explosión de la mezcla aire/combustible en la
cámara de combustión. En la figura 3a, se confirma el valor de la frecuencia del generador de imán
permanente correspondiente con la velocidad del motor de combustión, los cuales están
relacionados por el número de polos, como se menciona en [ 1 5] ,
Velocidad (RPM) = 1 20*(Frecuencia Hz)/ (No. de polos).
(2)
Para prevenir el sobrecalentamiento del motor, se monitorea la temperatura de operación usando un
termopar tipo K, colocado entre la cabeza y la camisa del motor. La medición de temperatura se
corroboró mediante una cámara termo gráfica Fluke modelo TiRl , cuya imagen presentada en la
Figura 3b representa el incremento la temperatura por el funcionamiento del MCI.
A partir del registro de la composición de los gases de escape, se determina que tan buena es la
combustión y si la mezcla enriquecida con la que se alimenta la cámara de combustión es
apropiada, de tal manera que se reduzca la emisión de gases de polución atmosférica . Para lo cual,
se utilizó el instrumento analizador de gases de escape para el MCI (AGA5000 VEI) que se muestra
en la figura 4, el cual, censa el porcentaje de gases en las emisiones del escape y así como las
partículas de hidrocarburo no quemado. Los gases que se miden son: (i) Monóxido de carbono
(CO), se produce cuando hay poco oxígeno disponible para la combustión y por tanto no llega para
quemar todo el carbono del combustible completamente, quedando átomos de carbono unidos a solo
un oxígeno formando el CO. (ii) Dióxido de carbono (CO2), que se produce al ser quemados los
combustibles que contienen carbono. El carbono se combina durante esa operación con el oxígeno
aspirado, es un gas incoloro, no combustible. (iii) óxidos de nitrógeno (N Ox), resulta al combinarse
el oxígeno y el nitrógeno debido a las altas temperaturas que se alcanzan dentro del motor y a las
altas presiones. En la cámara de combustión se forma el NO y al abrirse la válvula de escape los
gases pasan al conducto de escape donde se combinan con oxígeno para formar NO2. (iv)
Hidrocarburo no quemado (HC), son restos no quemados del combustible, que surgen en los gases
de escape después de una combustión incompleta. La mala combustión puede ser debido a la falta
de oxígeno durante la combustión (mezcla rica) o también por una baja velocidad de inflamación
(mezcla pobre), por lo que es conveniente ajustar la riqueza de la mezcla.
Julio - Septiembre, 2021
�Combustibles
Figura 4. Analizador de gases de escape AGA5000.
A continuación, se describen los combustibles derivados del petróleo que fueron utilizados en los
experimentos. Primero la gasolina por el funcionamiento inicial del motor, el cual se inyecta
mediante el carburador, cuyo principio básico es aprovechar el vacío que dej a el pistón y con el
empuj e de la presión atmosférica, se suministra la mezcla de aire y gasolina en el múltiple de
admisión, para cuando se abre la válvula ingrese a la cámara de combustión. La cantidad de oxígeno
ideal (02), para que se lleve a cabo la explosión del combustible (CxHy) - hidrocarburo, está dada
por la expresión de estructura molar.
CxHy + (x+y/4)(O2) -> xCO2 + (y/2)H2O
1
(3)
donde C es carbono, H hidrógeno y después de la combustión, se obtiene dióxido de carbono CO2 y
agua (H2O).
De los hidrocarburos con que se experimenta, por un lado, la gasolina emplea el octanaje como la
medida de resistencia a la explosión por compresión en el MCI. En términos generales, la
característica principal para tener una gasolina adecuada es la que tiene mayor octanaje, lo cual, es
el valor que muestra la resistencia del combustible a ser detonado prematuramente [ 1 8] , después de
que se comprima al interior de la cámara de combustión. Se refiere a la presión y temperatura a la
que puede someterse la gasolina mezclada con aire antes de realizar la explosión. Por otro lado, para
el diésel no se le puede nombrar octanos debido a que no necesita un punto de inflamación, la
diferencia consiste en la elevada presión para su detonación, por lo que se le nombra cetano [ 1 9] , ya
que esté número es una medida de las características del encendido del combustible.
Por parte de los combustibles biológicos (biocombustibles) [20] , se obtienen a partir de restos
orgánicos, de los cuales se consideran de primera generación el bioetanol, el biodiésel y el biogás.
Los cuales, se producen a partir de biomasa, la producción de etanol deriva de cultivos energéticos
de maíz, sorgo, yuca, caña de azúcar, entre otros. El biodiésel se produce a partir de las oleaginosas
de la soya, aceite de palma, colza, jatropha curca, etc. Por otro lado, el biogás se obtiene a partir de
residuos orgánicos mediante procesos de digestión anaerobia de forma análoga al gas de síntesis,
pero el último por el proceso de gasificación.
1
Se considera (C 8H 1 8) para la gasolina y (C 1 2H26) para diésel, según [ 1 6] y [ 1 7] .
Julio - Septiembre, 2021
�Mezclas de enriquecimiento de combustible.
Para el enriquecimiento del combustible se hicieron vanas mezclas de gasolina con distintos
combustibles y biocombustibles empleados para los motores de combustión. Para lo cual, se
etiquetan en tres porcentajes, por cantidad de volumen de combustible original a reemplazar en el
MCI. Para la mezcla de gasolina con etanol se etiqueta con el prefijo "E%" donde el símbolo %
representa el porcentaje de etanol que sustituye a la gasolina para realizar las pruebas. Es decir, para
una mezcla de gasolina con 5% de etanol la etiqueta es "E5", para el enriquecimiento del 1 5% se
eti queta con "El 5". Se mezclaron dos hidrocarburos y la eti queta se designa con la inicial de
ambos, seguido con el porcentaje de sustitución, como en los anteriores. Por ejemplo, para el caso
de sustituir el 5% de gasolina con diésel, se emplea la etiqueta "GD5", para el 1 0% es "GD I O". La
mezcla de los mencionados combustibles/biocombustibles líquidos se realizó antes de ingresar al
carburador.
3. Resultados y discusión
Los primeros experimentos se realizaron con el motor de combustión y el combustible original
(gasolina), las mediciones consisten en analizar el consumo, la temperatura, velocidad y gases de
escape a la salida, también se debe aclarar que el motor se operó con la misma carga del generador
y transmisión acoplada, algunos resultados preliminares se presentan en [ 2 1 ] . Además, se aclara que
el rendimiento de un automóvil o motocicleta está dado por el kilometraje recorrido por cada litro
consumido, esto solo aplica en motores que sirven para la movilidad. Sin embargo, para los motores
estacionarios (como en el presente trabajo), en su mayoría de generación eléctrica, el rendimiento se
mide en horas de operación por litro consumido.
La figura 5 muestra las dinámicas de la velocidad del motor de combustión hasta llegar a
estabilizarse alrededor de 2,450 RPM, en la misma figura también se observa como la temperatura
llega a superar ligeramente los 85 ºC, sin mayor incremento después de l h de operación.
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Julio - Septiembre, 2021
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Normand G Ch, Sanchez y Jesus David Aviles Velazquez
Figura 5. Comportamiento de la velocidad y temperatura del motor de combustión desde el
arranque hasta que se estabiliza.
Por otro lado, en la figura 6 se muestra además el comportamiento dinámico de velocidad, el
rendimiento del MCI medido en (seg/ml), lo cual, es un parámetro principal para comparar el
desempeño con la operación del motor con mezcla de combustibles.
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85
Tiempo ( min)
Figura 6. Dinámica del rendimiento y la velocidad del motor de combustión.
Los siguientes resultados se agrupan para analizar de mej or forma la comparación de la operación
del motor con las mezclas gasolina con etanol y diésel, las etiquetas y proporciones se describen en
la tabla l .
Tabla 2 . Etiquetas de las mezclas de combustibles
Etiqueta
Porcentaje Porcentaje Porcentaje
de mezcla de gasolina de etanol de diésel
Gasolina
1 00%
0%
0%
ES
95%
5%
0%
EIO
90%
1 0%
0%
El5
85%
1 5%
0%
GD5
95%
0%
5%
GD I O
90%
0%
1 0%
GD 1 5
85%
0%
1 5%
La figura 7 muestra las dinámicas de velocidad del motor en RPM, que para todos los casos se
intentó mantener en un valor cercano a 2,450 RPM después de los primeros 1 O minutos de
operación, con el fin de comparar los otros desempeños del funcionamiento del MCI.
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60
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Figura 7. Dinámicas de l a velocidad en (RPM) del motor de combustión para gasolina y mezcla
con etanol al 5%, 1 0% y 1 5%, así como la mezcla gasolina con diésel al 5%, 1 0% y 1 5%.
En la figura 8, se muestran los perfiles de temperatura, tanto para gasolina como para las mezclas
con etanol y diésel, cuando el motor funciona solo con gasolina presenta la menor temperatura,
ligeramente mayor a 85 ºC y cuando funciona con la mezcla de gasolina y 1 0% de etanol ( etiqueta
E l O) tiene un valor cercano a 89 ºC. Las demás dinámicas de temperatura se encuentran entre este
rango de valores, para los enriquecimientos de E5, E 1 5, GD5, GD l O y GD 1 5 .
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1
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Figura 8. Dinámicas de la temperatura del motor de combustión para gasolina y mezcla con etanol
E al 5%, 1 0% y 1 5%, así como la mezcla con diésel GD al 5%, 1 0% y 1 5%.
Los resultados de rendimiento se muestran en la figura 9, donde el mayor rendimiento se presenta
con la mezcla de gasolina con diésel al 5% GD5, que después de 1 5 minutos se mantiene en un
Julio - Septiembre, 202 1
�valor cercano a los 1 8 seg/ml, después le sigue el rendimiento de la mezcla gasolina con etanol al
1 0% E l O, que se sostienen en 1 6 seg/ml, y el resto de las otras mezclas se encuentran por debaj o de
estos valores, como se puede apreciar en la figura.
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Figura 9. Dinámicas del rendimiento del motor de combustión para gasolina y mezcla con etanol
E5 al 5%, E l O - 1 0% y E l 5 - 1 5%, así como la mezcla con diésel GD al 5%, 1 0% y 1 5%,
respectivamente.
La tabla 2 muestra las lecturas de las mediciones de los gases de escape, las cuales se obtienen en
los últimos 1 5 minutos de la prueba, donde se estabiliza el motor y prácticamente no hay variación
en los valores. Se observa que las mezclas de gasolina con etanol y diésel se mantienen por debajo
del valor obtenido cuando el motor opera solo con gasolina, así como el resto de las mediciones con
la excepción de la mezcla gasolina con diésel al 1 5% para HC y NOx.
Lectura
CO (%)
CO2 (%)
HC
(ppm)
Nüx
(ppm)
Tabla 3. Lecturas de gases de escape con gasolina y mezclas.
GD l 0
E15
Limite Gasolin E5
ElO
GD5
a
0. 1 4
1 .26
3.5 1
3
5 .95
0.99
3 .26
1 3 .55
7.46
8.21
135
9.86
6.49
1 6.5
377
282
448
393
307
299
400
N/A
11
5
11
6
8
10
GD 1 5
2.4
7.9
79 1
17
Por otro lado, se agregó hidrógeno en forma de gas en la toma de aire del carburador, el motor se
aceleró, lo que mostró condiciones de velocidad oscilantes y con esto una operación completamente
inestable hasta que se desconectó la alimentación de hidrógeno a la mezcla carburante.
Además, se mezcló gasolina con biodiesel al 5% y porcentajes mayores, el motor tendía a detenerse,
se modificó manualmente la apertura de la mariposa del carburador, para que pasara mayor cantidad
de mezcla, con lo que aceleraba y desaceleraba de manera muy inestable, los gases HC se
incrementaron demasiado y tampoco se logró estabilizar el motor para las buenas mediciones.
Julio - Septiembre, 2021
�4. Conclusiones
De los resultados obtenidos con las mezclas se obtiene el mejor rendimiento con la mezcla de
gasolina con diésel al 5%, con 1 8 seg/ml, sin embargo, el valor de CO es 3 .26 % mayor al límite de
3 %, lo cual indica que no se quema todo el carbono y por lo mismo se considera que no llega al
límite del CO2, para la misma mezcla se tiene un valor de HC menor al límite, lo que indica un
buen desempeño en cuanto a emisiones y rendimiento, esta mezcla mantiene muy estable el motor
en velocidad y el incremento de temperatura de operación, con respecto al funcionamiento solo con
gasolina, no es notorio para el valor de velocidad elegido. Por otro lado, el siguiente valor cercano
en rendimiento es la mezcla de gasolina con etanol al 1 0%, con 1 6seg/ml, con valores de lectura
menores en CO y CO2, lo cual, se esperaba debido a que se reduce el carbono al agregar etanol,
para este experimento se presentó el mayor incremento de temperatura con un valor cercano a 89 º C,
con respecto al funcionamiento solo con gasolina que es cercano a 86 º C.
Se experimentó también con porcentajes de etanol del 20% mezclados con gasolina, sin embargo, el
dueto (manguera de hule) presentó fugas ligeras por lo que se detuvo la prueba. Se reemplazó el
dueto con otro nuevo y se realizó el experimento con mezcla de gasolina etanol al 50%, pero
también se encontraron fugas de la mezcla y se concluyó que el etanol en altos porcentajes daña el
dueto de este tipo. Cuando se mezcla gasolina con diésel en porcentajes mayores al 20%, el motor
no logra arrancar, pero si se arranca con gasolina y después se agrega la mezcla, si mantiene la
regulación de velocidad, la temperatura aumenta ligeramente, pero el rendimiento no se incrementa.
De [2 1 ] se obtiene el precio promedio al 1 9/1 0/202 1 por 1 litro, gasolina premium = $2 1 .60 mx,
diésel = $2 1 .82 mx.
Para el régimen de velocidad gobernada, en el que se propone funciona el motor: Si se utiliza 95%
de gasolina y 5% de diésel, se tiene un rendimiento de 1 .5 veces con respecto al rendimiento de solo
usar gasolina, es decir, si se usa la mezcla durante 5 h = 1 8,000 s, se gastaría 1 litro de mezcla, que
costaría 2 1 .60*0.95 + 2 1 .82 *0.05 = $2 1 .6 1 mx.
Al comparar con el uso solo de gasolina, funcionando durante 5 h = 1 8,000 s, se gastaría 1 .5 litros,
lo que constaría 2 1 .60* 1 .5 = $32.40 mx. Lo que implica ahorro económico del 33.33 % = ( 1
(2 1 .6/32.4) )* 1 00%, para e l precio actual de los combustibles.
Como trabajo a futuro queda pendiente la modificación del carburador para ingresar combustibles
gaseosos y mantener la regulación de velocidad para analizar el funcionamiento. Además de un
análisis económico al utilizar la mezcla de combustibles por ejemplo en una planta de generación
eléctrica con velocidad gobernada.
Se agradece el préstamo del equipo analizador de gases de escape para el MCI (AGA5000 VEI) al
personal del CONALEP plantel Chetumal Lic. Jesús Martínez Ross, para la obtención de datos
por las emisiones.
5. Referencias
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mantiene-en-el-valle-de-mexico/ (accesado el 1 8 de agosto de 202 1 )
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circula (accesado el 1 8 de agosto de 202 1).
[4] . Salinas-Callejas, E. y Gasca-Quezada, V. Los biocombustibles. El cotidiano, 2009, 1 57, 75-82.
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perspective. Sustainable Energy Reviews, 42( 1 ), 7 1 2-725.
Julio - Septiembre, 2021
�[6] . Yang, Y. ; Zhilin, T.; Yuanfeng, L.; Shu, W.; Hao, C. An overview of biofuel power generation
on policies and finance environment, applied biofuels, device and performance. J. of Traffic and
Transportation Engineering. 202 1 .
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reduction of used motorcycles using flexible fuel technology. Energy Institute. 20 1 8, 9 1 , 1 45-1 52.
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Julio - Septiembre, 2021
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Title
A name given to the resource
Química hoy
Description
An account of the resource
La Revista Química Hoy inicia en el 2010 y se publica trimestralmente, es una nueva fuente de comunicación científica para investigadores relacionados con las áreas de la Química. La Revista Química Hoy publica comunicaciones y artículos que presenten resultados experimentales originales en todas las áreas de la teoría y la práctica de la Química en su mas amplio contexto. Así mismo, se aceptan contribuciones originales de revisiones sobre temas científicos de actualidad en Química, donde el autor sea un experto en el tema a tratar.
Creator
An entity primarily responsible for making the resource
Fernández Delgadillo, Sergio Salvador, Director
Date
A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource
2010
Text
A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text.
Título Uniforme
Química hoy
Año de publicación
El año cuando se publico
2021
Volumen
Volumen de la revista
10
Número
Número de la revista
3
Mes de publicación
Mes cuando se publicó
Julio-Septiembre
Día
Día del mes de la publicación
1
Periodicidad
La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual)
Trimestral
Dublin Core
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Title
A name given to the resource
Química hoy, 2021, Vol 10, No 3, Julio-Septiembre
Creator
An entity primarily responsible for making the resource
Fernández Delgadillo, Sergio Salvador, Director
Subject
The topic of the resource
Química
Bioquímica
Ciencia
Investigación
Ingeniería Química
Ciencias Químicas
Description
An account of the resource
La Revista Química Hoy inicia en el 2010 y se publica trimestralmente, es una nueva fuente de comunicación científica para investigadores relacionados con las áreas de la Química. La Revista Química Hoy publica comunicaciones y artículos que presenten resultados experimentales originales en todas las áreas de la teoría y la práctica de la Química en su mas amplio contexto. Así mismo, se aceptan contribuciones originales de revisiones sobre temas científicos de actualidad en Química, donde el autor sea un experto en el tema a tratar.
Publisher
An entity responsible for making the resource available
Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Químicas
Contributor
An entity responsible for making contributions to the resource
Gómez de la Fuente, María Idalia del Consuelo, Editora Responsable
Date
A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource
01/07/2021
Type
The nature or genre of the resource
Revista
Format
The file format, physical medium, or dimensions of the resource
text/pdf
Identifier
An unambiguous reference to the resource within a given context
2020918
Source
A related resource from which the described resource is derived
Fondo Universitario
Language
A language of the resource
spa
Relation
A related resource
https://quimicahoy.uanl.mx/index.php/r
Coverage
The spatial or temporal topic of the resource, the spatial applicability of the resource, or the jurisdiction under which the resource is relevant
San Nicolás de los Garza, Nuevo León
Access Rights
Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies.
Universidad Autónoma de Nuevo León
Rights Holder
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