Manual de bioingenieria

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE BIOINGENIERIA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE: LABORATORIO DE BIOINGENIERIA

Impartido a las carreras de: Ingeniería Ambiental, Ingeniería Biotecnológica, Ingeniería en Alimentos e Ingeniería Farmacéutica.
NIVEL III Y IV

PROFESORES PARTICIPANTES: ING. YESICA MARIADOMINGUEZ GALICIA M.C. MARIA ELENA ROSALES PEÑA ALFARO M.C. GABRIELA GONZÁLEZ CHÁVEZ

2008

CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Determinación de la Capacidad calorífica Determinación de Calor de Reacción Viscosimetría Difusividad Térmica Difusividad de gases Análisis Dimensional de flujo de fluidos Balance de Materiales y Energía en estado estacionario Caídas de presión en tubos yaccesorios Medidores de flujo

.... 4 .... 9 .... 13 .... 19 .... 25 .... 29 .... 35 .... 41 .... 47 .... 51 .... 57 .... 63 .... 67 .... 70 .... 74 .... 74

10. Curvas características de bombas 11. Medición de coeficientes de transferencia de calor en geometrías simples 12. Medición de coeficientes de transferencia de calor en diferentes geometrías 13. Medición de coeficientes de transferencia decalor en cambio de fase 14. Tamizado 15. Mezclado de Sólidos (Proyecto de Investigación) 16. Caída de presión en lecho empacado (Proyecto de Investigación)

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PROPOSITO GENERAL

Al final del curso el alumno tendrá la habilidad de realizar experimentos realizados con el control y medición de variables características de operación de bioprocesos, así como emplear los instrumentos básicos enIngeniería de procesos, las herramientas de cálculo más comúnmente empleadas para este fin y los sistemas de unidades empleados en Ingeniería que le permitirá participar en el diseño, operación y control de los bioprocesos productivos. Para alcanzar este propósito se requiere de conocimientos matemáticos como son las técnicas para resolver sistemas de ecuaciones simultáneas, conocimientos depropiedades termodinámicas de sustancias, así como sus variaciones por cambio de estado, y la aplicación de modelos matemáticos de fenómenos donde se transfiere momento, calor o masa.

OBJETIVO GENERAL El alumno realizará experimentos en donde aplique los conceptos de capacidad calorífica, análisis dimensional, difusividad entre otras y aprenderá el manejo de equipos utilizado en Ingeniería.

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LABORATORIO DE BIOINGENIERIA UNIDAD 1. PROPIEDADES TERMODINAMICAS Y ANALISIS DE SISTEMAS PRÁCTICA 1 DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA I. INTRODUCCION Dos líquidos pueden en un momento dado tener la misma temperatura y sin embargo haber recibidocantidades diferentes de calor ya sea porque absorben calor en diferentes proporciones, por su naturaleza molecular o porque hay diferentes cantidades del mismo líquido. La cantidad de calor que recibe un líquido es directamente proporcional al tiempo que permanece en contacto con la fuente de calor. La Capacidad Calorífica de un cuerpo es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dichocuerpo en una transformación cualquiera con la correspondiente variación de temperatura. La Capacidad Calorífica depende de la masa del cuerpo, de su composición química, de su estado termodinámico y del tipo de transformación durante la cual se le cede el calor. Cuando un sistema con una masa m , se pone en contacto con un sistema con una masa m , donde m > m , que está a diferente temperatura,fluye calor entre ellos hasta alcanzar una temperatura de equilibrio próxima a la del sistema de masa mayor; se dice entonces que una cantidad de calor ΔQ se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura: La cantidad de calor ΔQ transferida es proporcional al cambio de temperatura ΔT. La constante de proporcionalidad C, se denomina capacidad calorífica del sistema....