ESCALAMIENTO DE PROCESOS
CONCEPTO DE ESCALAMIENTO • Es el proceso mediante el cual se desarrollan los criterios y las reglas de asignación numérica que determinan las unidades de medida significativas para llevar de un tamaño dado a otro mayor o menor una operación. • Escalar un proceso es convertirlo de su escala de investigación (laboratorio) a escala industrial (producción).
http://www.svc2uk.com/cityam-scaleups/
EL ESCALADO • El escalado puede definirse como el procedimiento para diseñar y construir un sistema de GRAN ESCALA, base de los resultados de experimentos con equipamiento de PEQUEÑA ESCALA http://www.bioc.rice.edu/
COMO ESCALAR?
• Consiste en pasar los datos obtenidos en la planta piloto a un modelo que puede ser: • Fenomenológico: Fundamentado en algunos razonamientos teóricos pero de tipo microscópico. • Empírico: Se postula sin bases teóricas y se espera solamente que ajuste la interaccion de los datos en el intervalo de experimentación • De similaridad: A partir de un análisis de similaridad con respecto a analogías físicas de tipo térmico, mecánico, geométrico, químico, etc.
INTRODUCCION AL ESCALADO INDUSTRIAL • En el escenario de la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías está presente siempre la problemática de cómo convertir en una estructura económica de producción los conocimientos logrados en el laboratorio, concatenándolos con otros conocimientos ya establecidos, para poder llegar de esa forma a una escala comercial de producción.
http://insight.jbs.cam.ac.uk/2016/scale-up-problems-for-small-firms-addressed/
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESCALA • Sistemas de enfriamiento, calentamiento. • Tratamiento de residuales. • Se llevan a cabo con relativa facilidad a nivel de laboratorio y requieren generalmente de equipos costosos y complejos cuando se realizan en la escala industrial.
https://www.youtube.com/watch?v=_s-Bh6-He5o
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESCALA • Necesidad de utilizar diferentes materiales al paso a una escala mayor, como ocurre al emplear reactivos químicos comerciales en lugar de los de grado analítico.
www.uv.es
• La utilización de recipientes metálicos en lugar de los de vidrio, lo que puede introducir problemas de contaminación www.taringa.net
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESCALA โ ข CAMBIOS DE PRESION Cambios de presiรณn
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESCALA
• Cuando los distintos parámetros del proceso se ven afectados de manera diferente por el tamaño de la unidad. • Un ejemplo sencillo puede ser el efecto que sobre la superficie específica de un recipiente tiene el cambio de escala. • Una serie de recipientes de proporciones geométricamente similares pero de diferentes volúmenes. tienen un volumen que es proporcional al cubo del diámetro del recipiente, pero la superficie de la pared es proporcional al cuadrado del diámetro del recipiente, de manera que la superficie específica, que afecta a la transferencia de calor en las camisas refrigerantes, es proporcional al inverso del diámetro del recipiente.
PROBLEMAS RELACIONADOS CON LOS CAMBIOS DE ESCALA
• Los microorganismos proporcionan otro ejemplo muy espectacular de este principio, ya que una de las características de su eficiencia como sistemas reaccionantes microscópicos es su gran superficie con respecto a su volumen. Una bacteria tiene un volumen de aproximadamente 5 x 10 19 m3 y una superficie de alrededor de 6 x 10 12 , por lo que la superficie específica es de alrededor de 3 x 10 6 , mientras que un m3 de agua se puede encerrar en un tanque con una superficie de 6 m2 , lo que hace una superficie específica de 6 , o sea un millón de veces menor que la de las bacterias.
ETAPAS A CONSIDERAR EN LOS TRABAJOS DE INVESTIGACION Y DESARROLLO (I+D)
• LABORATORIO • PILOTO • SEMIINDUSTRIAL • INDUSTRIAL
PLANTA PILOTO • Al proceso que consiste en partes específicas ensambladas que operan como un todo armónico con el propósito de reproducir, a escala, procesos productivos. • En estos momentos intervienen fenómenos, simples o complejos, permitiendo el análisis de las interacciones presentes en operaciones tales como la termodinámica, el flujo de fluidos, la transferencia de masa y energía, las reacciones químicas, la biotecnología, el control de procesos, entre otras.
PLANTA PILOTO • Predecir el comportamiento de una planta a nivel industrial, operando condiciones similares a las esperadas. • Estudiar el comportamiento de las plantas industriales ya construidas, en donde la planta piloto es un replica. En éste caso a la planta piloto se le llama modelo y tiene como función principal mostrar los efectos de los cambios de las condiciones de operación de manera más rápida y económica.
http://www.laverdad.es/murcia/lorca/201412/02/planta-piloto-genera-energia20141202011012-v.html
FERMENTACION
VOLUMENES DE FERMENTACION
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FERMENTACION
CINETICA DE LA FERMENTACION
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FERMENTACION
CINETICA DE LA FERMENTACION
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FERMENTACION
FERMENTACIONES SIMULTANEAS
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FERMENTACION
FERMENTACIONES A 35 L
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FERMENTACION
FERMENTACIONES A 35 L
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FERMENTACION
FERMENTACIONES A NIVEL DE PLANTA PILOTO 2000 L
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FERMENTACION
SIMULACION DE LA PLANTA La simulación de procesos es definida como una técnica para evaluar en forma rápida un proceso con base a una representación del mismo, mediante modelos matemáticos Barra de titulo Barra de herramientas
Diagrama de flujo del proceso
Barra de Menú
Boton proximo
FERMENTACION
SIMULACION DE LA PLANTA SISTEMA
PROPOSITO
ASPEN PLUS MODEL
Hidrolisis
Hidrolisis enzimática de los polisacáridos a azúcares
Reactor Stoic (33°C) y separador
fermentables y separación de los gases producidos
Extracción
Mezclado de banano con agua-cal y
Mezclador y
posterior centrifugación
centrifuga (800 rpm)
Formulación
Ajuste de pH a 5,5 por
Reactor Stoic (33°C),
del jugo
neutralización con acido cítrico,
Calentador (75°C,
pasteurización y centrifugación
centrifuga (800 rpm)
Fermentación alcohólica con
Reactor Stoic (33°C)
Fermentación
levaduras
200 Kg DE BANANO VERDE Destilación
y separador
Concentración del alcohol hasta 30-
RadFrac (22 platos
40%
teóricos y reflujo de 0,2)
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SIMULACION DE LA PLANTA
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SIMULACION DE LA PLANTA
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SIMULACION
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CONCEPTO DE ESCALAMIENTO
ASPECTOS AMBIENTALES