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8/11/2019 Actividades_U1_BBME.pdf

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Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Ingeniería en Biotecnología 1

Actividades. Balance de materia y energía

Unidad 1. El balance de materia-energía y la ingeniería

Actividad 1. Variables y descripción de procesos

1. En el texto que se proporciona con titulo “Ejercicios de balance de materia y energíaaplicados a procesos industriales”; hay una serie de 20 ejemplos resueltos quedescriben el análisis del balance de masa (materia) y el balance de energía endiferentes procesos aplicados a la industria de alimentos; revisa cada ejerciciocuidadosamente, se recomienda que analices la metodología para el planteamientode la solución; deberás identificar claramente en todos los casos los siguientesaspectos:

a).- Operaciones unitarias involucradasb).- Descripción del modelo del proceso determinando las posibles razones de

porqué se ha diseñado así, es decir, porqué se involucran esasoperaciones unitarias específicamente para lograr el producto final

c).- Variables tanto del proceso de masa (materia) como de energía quedeterminan el funcionamiento óptimo del proceso, para transformar la masaen nuevos productos

d).-Explícitamente identificar las variables que se involucran en cada operaciónunitaria

De todo lo anterior tú llevarás un registro del análisis y soluciones, de este ejercicio noserá necesario hacer entregar de algún archivo, esto te servirá para analizar elplanteamiento de los balances de materia y energía.

2. A continuación al final del mismo texto, se encuentra una sección con 42 ejercicios noresueltos de balance de masa.Selecciona dos ejercicios de la sección de -balance de masa, además el número 42(como obligatorio), de los cuales realizarás el planteamiento de una solución deingeniería.

Posteriormente de la sección de balance de energía-; selecciona dos casos y elnúmero 22 es obligatorio.Para la solución de ingeniería se recomienda que hagas el mismo análisis que con loscasos resueltos, en donde deberás identificar los aspectos señalados del inciso a al d.

Observa que en esta actividad se está solicitando que plantees únicamente encada caso: el sistema, operaciones unitarias, variables de proceso. En estemomento no se requiere que resuelvas numéricamente los ejercicios, mediantelos balances de materia y energía.

3. Finalmente deberás presentar tus soluciones en un archivo de presentaciónelectrónica con texto e imagen de diagramas o esquemas de los procesos queidentificaste, señalando las operaciones unitarias y justificando o explicando la razón

del empleo de dichas operaciones unitarias y el equipo requerido para llevarlas acabo; las variables que controlan el proceso, es decir reflejarás en este trabajo tussoluciones de ingeniería respondiendo a los 4 puntos planteados en la actividad.

Apoya tu trabajo con imágenes y sé cuidadoso con la ortografía.

Integra tu trabajo en un documento de presentación electrónica o de texto con lascaracterísticas indicadas.



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Guarda tu documento con la nomenclatura BBME_U1_A1_XXYZ y envíalo a tu facilitador(a) mediante la sección de tareas para revisión y retroalimentación.

Recuerda que tu documento no deberá pesar más de 4 MB.



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Actividad 2. Modelado y simulación de procesos químicos

Lee y analiza detenidamente el texto que se te proporciona que tiene como titulo “Modelacióny simulación del tanque de contacto y los enfriadores de licor en el proceso de lixiviacióncarbonato-amoniacal con minerales lateríticos cubanos” .

1. Para este proceso: identifica las operaciones unitarias para llevar a cabo elprocesos, además de las variables involucradas en las operaciones unitarias,secuenciación y el análisis de las variables durante el balance de masa y deenergía;

2. A continuación trabajarás haciendo el análisis del planteamiento del procedimiento para el análisis de la aplicación de balances en la simulación delproceso se presenta en el texto. El cual lo reflejarás mediante un reporte queconsistirá en lo siguiente:

En esta actividad no se requiere resolver numéricamente las ecuaciones de balance;

pero es importante que identifiques del contenido los pasos del procedimiento que selleva a cabo para desarrollar

1) Las ecuaciones de modelado del proceso y,2) De las ecuaciones que lo representan.

Para eso es importante identificar todas las variables que están involucrando losingenieros, y además considerar un concepto muy importante: el concepto de cambioinstantáneo o derivada de la masa respecto del tiempo (gasto o flujo de masa) oderivada del calor o energía térmica respecto del tiempo.

Esta última idea es esencial para la representación de los cambios que ocurren durante

un proceso y es muy importante considerarla cuando se establecen las ecuaciones desimulación del comportamiento del proceso en el balance de masa y energía.


Integra tu trabajo en un documento de presentación electrónica o de texto; con lascaracterísticas indicadas.

Guarda tu documento con la nomenclatura BBME_U1_A2_XXYZ y envíalo a tuFacilitador (a) mediante la sección de tareas para que lo revise y te retroalimente.*Recuerda que tu documento no deberá pesar más de 4 MB.



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Actividad 3. Diagramas de bloque y diagramas de flujo

1. Considera los conocimientos que has adquirido acerca de los procesos, las variablesen ellos, las operaciones unitarias que los componen; e investiga acerca de otrosprocesos de transformación química, los cuales pueden ser de los siguientes areasde aplicaciòn:a. De alimentosb. De pegamentos y resinasc. De neumáticos y materiales elásticosd. De bioprocesose. De productos de limpieza o cosméticos

2. Investiga los procesos de al menos un producto de dos de los rubros planteados en 1,realiza el diagrama de flujo por bloques o por procesos que puedas obtener,Identifica los dispositivos que componen el proceso, e investiga cómo funcionan para

llevar a cabo una operación unitaria del proceso.

3. Dirígete al foro de la plataforma e introduce tu aportación acerca de las conclusionesque alcanzaste sobre los procesos y productos que lograste conocer; describe a tuscompañeros el proceso según un diagrama de flujo que compone su producción yespera las preguntas y temas de discusión que establecerá tu Facilitador(a) paraaplicar la información con la que ya cuentas.



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Evidencia de aprendizaje. Procesos y variables en biotecnología

Lee con atención el texto que se te proporciona que se titula Aplicación de balances de masa-

energía al proceso de fermentación en estado sólido de bagazo de caña de azúcar con Aspergillus Níger.

El texto corresponde a un estudio de aplicación a un bioreactor de fermentación las técnicas eideas del balance de la materia y la energía; de lo que trata esta actividad integradora es decomprender este proceso, mejor dicho bioproceso; y sus componentes de transformación delas sustancias que involucra o sea sus operaciones unitarias así como los criterios devariables que en él se manifiestan durante el estudio del balance de masa y energía.

1. En esta actividad desarrollarás un texto analítico a manera de reporte o mejor aún deun ensayo, en el cual plasmarás las semejanzas y diferencias que encuentras entre elanálisis de un proceso químico y el análisis de un bioproceso durante el procedimiento

para el balance de masa y energía en cada uno de ellos.2. Para ello deberás apoyarte en los criterios o planteamientos de los puntos dados en la

actividad 1 y los criterios de modelado de la actividad 2; para descifrar cómo esta dadoel modelo del bioproceso de este estudio, y describirlo con sus detalles de la mismamanera en que planteaste las soluciones de ingeniería que diste en la actividad 1 peropara un bioproceso.

Que son las siguientes:1) Operaciones unitarias involucradas.2) Descripción del modelo del proceso determinando las posibles razones de

porqué se ha diseñado así, es decir, porqué se involucran esasoperaciones unitarias específicamente para lograr el producto final.

3) Variables tanto del proceso de masa (materia) como de energía que

determinan el funcionamiento óptimo del proceso, para transformar la masaen nuevos productos.

4) Explícitamente identificar las variables que se involucran en cada operaciónunitari.a

Recuerda que no es necesario resolver aun ninguna ecuación, lo importante es reconocer lasfases del proceso, sus variables, su organización, la justificación de las operaciones unitariasque contiene que en el caso de bioprocesos deben diferir de las operaciones químicas que yahas visto.

Nota complementaria:Una vez que abordes el texto te darás cuenta que un bioproceso, en efecto es diferente de

un proceso de transformación química ordinario como los que se llevan a cabo en cualquierplanta química industrial, las cuales abundan en casi todas las regiones.

Sin embargo los conocimientos que has adquirido a lo largo de este curso sobre ingenieríaquímica, y de cursos complementarios como el de bioquímica y fenómenos de transporte; tepreparan para reconocer similitudes y comparar los criterios en el análisis; como identificar lasoperaciones unitarias, los aspectos en donde existen reacciones químicas o no; los ingresos otransferencias de energía y sus variables o coeficientes; lo cual debe conducirte a podercomprender los procesos y las variables que se emplean en el proceso del bioproceso;



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aunque este difiera de un proceso químico ordinario. Es éste tu primer contacto con laingeniería en biotecnología.


Integra tu trabajo en un formato .doc con las características indicadas.

Guarda tu documento con la nomenclatura BBME_U1_EA_XXYZ y envíalo a tu Facilitador(a)mediante la sección de tareas.

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