Fenómenos de Transporte en Procesos Microbianos

10-febrero-2017

Fenómenos de Transporte en Procesos Microbianos

1er examen

Nombre: Rojas Tapia Guadalupe

1. Sin hacer un solo cálculo, describe el procedimiento para estimar (a partir de la información obtenida en el laboratorio) el consumo de potencia requerido para agitar, a 90 RPM, un biorreactor de tanque agitado cuyo volumen de operación es de 4L y cumple con la geometría recomendada, la información obtenida en el laboratorio es la siguiente:

Antes que hacer cualquier procedimiento es importante siempre homogenizar unidades dejarlas en un mismo sistema.

Vamos a realizar más adelante cálculos que van a necesitar el dímetro del impulsor (Dim) por lo cual lo podemos obtener mediante el volumen que nos dan por medio de la siguiente ecuación

[pic 1]

Despejando DT obtenemos el diámetro del tanque ahora por geometría recomendada que menciona

[pic 2]

De ahí despejamos Dim y sustituimos DT y así obtenemos el diámetro del impulsor

enseguida comenzamos a obtener número de Reynolds y numero de potencia para cada valor obtenido en el experimento

Los números adimensionales son los siguientes:

[pic 3]

Este número adimensional depende de N que es un valor de la tabla del valor durante el experimento

[pic 4]

Este número adimensional depende de las dos variables de los datos obtenidos en el experimento que es N (velocidad de agitación) y P (potencia)

Ahora utilizaremos una ecuación que describe cómo se comporta el fluido dentro del tanque que es:[pic 5]

[pic 6]

Esta ecuación nos va a permitir graficar Np en función del Nre y con ello obtener el valor de las constantes K y n

[pic 7][pic 8]

Que se asemeja mucho a una función potencial de ahí directamente obtenemos las constantes que serán después sustituidas en la ecuación (1)

Ahora vamos a desarrollar la ecuación (1)

[pic 9]

De ahí vamos a meter las variables de numero de potencia y numero de Reynolds [pic 10]

[pic 11]

Como ya conocemos las constantes k y n ahora ya es posible encontrar la potencia para ello de la ecuación (2) despejamos potencia y así obtenemos

[pic 12]

Con ello finalmente nos es posible obtener el valor de potencia requerido

relacionando el consumo de potencia en relación a la velocidad de agitación (N)

10-FEBRERO-2017

1. Dispones de un biorreactor de 50 m3, operando al 80% de su capacidad total, el biorreactor está equipado con dos impulsores tipo rushton y las dimensiones cumplen con la geometría recomendada. Dispones también de un motor de 1.5hp, con una eficiencia del 70%. Se desea utilizarlo para producir inoculantes (células microbianas) para remediar sitios contaminados con petróleo. Para ello se diseñó un medio mineral, adicionado con crudo (se estimó que el 90% de la masa molecular corresponde a carbono) para aclimatar a los microorganismos a altas concentraciones de hidrocarburos.

El inoculante, cuya composición elemental es CH1.72O0.55N0.17, tiene un rendimiento de biomasa del 65% en moles de carbono y crece a partir de crudo, en una concentración inicial de 20 g L-1, de la que se consume el 95%. Un lote dura 10 días, y el reactor opera 350 días por año.

Para ccaracterizar el medio de cultivo se utilizó un viscosímetro de Brookfield y se obtuvieron los siguientes resultados.

Antes de comenzar a resolver nuestro problema vamos a homogenizar unidades pasemos los datos del experimento a rps y N/m2 [pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

Ahora mediante la ecuación que describe a nuestro fluido [pic 22]

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