Unidad:
Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos.
Edición No. 1
Departamento:
Ingeniería Bioquímica.
Materia:
Operaciones Unitarias I
Fecha de Edición: FEBRERO / 2015
MANUAL DE PRÁCTICAS BASADO EN COMPETENCIAS MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS I CARRERA: INGENIERÍA BIOQUÍMICA CLAVE DE LA ASIGNATURA: BQJ-1017 SATCA: 4 - 2 - 6
SEMESTRE: 6 ELABORADO POR: ING. EDUARDO SARMIENTO CANDELARIA Revisión
Autorización
H. Academia de Ingeniería Bioquímica
Jefe de División de Ingeniería Bioquímica
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Fecha de Edición: FEBRERO / 2015
ÍNDICE DE PRÁCTICAS No. de
Nombre de la práctica
Página
Práctica No. 1
Reglamento de laboratorio
5
No.2
Equipos de reducción de tamaño
8
No. 3
Equipos de filtración
10
No. 4
Diseño equipos de filtración
12
No.5
Sistemas de agitación y mezclado
14
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PRESENTACIÓN El presente manual tiene como finalidad que los estudiantes de ingeniería bioquímica obtengan los conocimientos prácticos delas materias y procedimientos utilizados principalmente en la industria alimenticia concerniente a la especialidad de la división. Durante el desarrollo de la materia se realizaran una serie de ejercicios que le permitan al estudiante adquirir los conocimientos básicos sobre los procesos, así como el diseño, dimensionamiento y operación de los equipos de separaciones mecánicas dentro del laboratorio de ingeniería Química-Bioquímica. En el marco de la actualización de los programas de licenciatura a un sistema basado por competencias, el alumno debe manejar los conocimientos teóricos obtenidos en el salón de clases y tener la capacidad saber aplicarlos al área laboral. Debido a esto, este material de consulta y apoyo didáctico se pone en manos de maestros y principalmente a los alumnos que se forman en el Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos y que les será de gran utilidad en el desarrollo del proceso enseñanza y aprendizaje previo.
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COMPETENCIAS A DESARROLLAR.
Competencias específicas
Analizar sistemas utilizando balances de materia y energía Integrar diferentes operaciones y procesos Realizar estudios bibliográficos y sintetizar resultados Evaluar y aplicar sistemas de separación y procesos de bioseparación Diseñar sistemas de manipulación y transporte de materiales Diseñar sistemas básicos Aplicar herramientas de planificación y optimización Establecer y/o definir las especificaciones de materiales, productos, equipos e instalaciones Comparar y seleccionar alternativas tecnológicas Diseñar, seleccionar, adaptar y operar equipos y/o procesos químicos y biotecnológicos. Escalar equipos y/o procesos en los que se utilicen de manera sustentable los recursos naturales Resolverá problemas de manufactura aplicando todas las unidades
Competencias genéricas
Capacidad de análisis y síntesis Conocimiento informático en el ámbito de la ingeniería bioquímica Resolución de problemas Toma de decisión aplicando valores éticos profesionales Alto grado de compromiso con el desarrollo socioeconómico y político de su comunidad, siendo respetuoso del medio ambiente y del bienestar de la población Desarrollos trabajar en equipos y proyecto multidisciplinarios Visión crítica e innovadora de la tecnología actual Tendencia hacia el autoaprendizaje y a la autoformación en su área, para lograr solucionar de manera eficiente y actual los problemas en su campo de acción Capacidad para experimentar de una manera sistemática la búsqueda de soluciones adecuadas a la problemática que se le presente Desarrollar espíritu emprendedor Capacidad de Aprendizaje individual Ser creativo Liderazgo en función de sus capacidades individuales Habilidades de investigación
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Pr ác tic a No . 1 Nombre de la práctica: Reglamento del laboratorio
1. Competencia específica a desarrollar. El estudiante recordará las normas que rigen la entrada y estancia dentro del laboratorio de Ingeniería Química- Bioquímica, para la realización de prácticas en el mismo, por parte de cualquiera de las asignaturas.
2. Introducción. El reglamento de laboratorio es la normativa vigente, dentro de ésta área de trabajo, para poder realizar de manera eficiente y sin riesgos, la totalidad de las prácticas asignadas por el docente o academia correspondiente para el mejor aprovechamiento de la asignatura por parte del alumno. En él, se consideran los puntos de asistencia a clases, vestimenta, equipo de seguridad y protección personal, reactivos, equipos de laboratorio y requisitos generales de acceso y permanencia en él. De igual manera importante es la estancia dentro de las instalaciones. Por lo que también, se hacen algunas prohibiciones que deben tomarse en cuenta con mucha atención.
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3. Material, Equipos y Reactivos Materiales 1
Copia del reglamento oficial vigente del laboratorio de Ing. Bioquímica. y Química del ITESCO
2
Norma Mexicana 005-STPS-1998.
Equipos N. A.
Reactivos . N. A.
NOM-
4. Procedimiento. a) De forma grupal, leer el reglamento oficial vigente del laboratorio de Ing. Química y Bioquímica del ITESCO.
b) Al término de la lectura (o según lo indique el docente), comentar los aspectos que no se consideren claros.
c) Realizar una breve visita (acompañados por el docente) a todas las áreas del laboratorio de Ing. Química y Bioquímica del ITESCO e identificar claramente el área destinada para la elaboración de las prácticas de la asignatura de Laboratorio Integral 1.
d) El alumno, de acuerdo a su experiencia y trabajo dentro del laboratorio, redactará algunas sugerencias a las jefaturas correspondientes para poder modificar, para una mayor eficiencia en el laboratorio, el reglamento vigente.
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5. Cuestionario. a) ¿Cuál es la importancia de contar con un reglamento en el Laboratorio escolar? b) ¿Sabes quién es el encargado del mismo? De ser afirmativa la respuesta, escribe su nombre, o en su defecto investiga al respecto. c) ¿Sabes a quien acudir si existe algún problema o accidente? De ser afirmativa la respuesta, escribe su nombre, o en su defecto investiga al respecto.
6. Referencias bibliográficas. Reglamento de laboratorio de Ingenierías Bioquímica y Química del Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos. . Norma Mexicana NOM-005-STPS-1998.
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Pr ác tic a No . 2 Nombre de la práctica: Equipos de reducción de tamaño
1. Competencia específica a desarrollar. Comprender los principios y los criterios para seleccionar el reductor de tamaño y calculará la potencia requerida
2. Introducción. Uno de los principales equipos que son utilizados ampliamente en los procesos químicos y biológicos, son los procesos de reducción de tamaño, desde la obtención de catalizadores para reactores, hasta la producción de diversos tipos de alimentos. Dicho procesos se llevan a cabo en equipos normalmente de gran tamaño para cumplir con los requerimientos de producción.
3. Material, Equipos y Reactivos Materiales Galletas Arena, gravilla y grava
Equipos Tamizador (con mallas) Molino de bolas.
Reactivos . N. A.
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4. Procedimiento. a. Exponer por medio de ejemplos un equipo de reducción de tamaño que el alumno investigara con anterioridad. b. Realizar una mezcla de varios tipos y tamaños de arenas y piedras con el material pedido. c. Llevar a cabo la separación de la mezcla por medio del tamizador. d. Investigar el principio de eficiencia del tamizador y relacionarlo con el proceso realizado. e. En el molino de bolas levar a cabo la reducción de tamaño de galletas. f. Exponer el principio de reducción de tamaño en un molino de bolas y ejemplos del proceso que el alumno investigara con anterioridad. g. Llevar a cabo la limpieza del equipo y del área del laboratorio utilizado.
5. Cuestionario. a. ¿En qué parte de los procesos en la industria se utilizan los procesos de reducción de tamaño? Explique ejemplos. b. En términos técnicos explique el principio de los equipos de reducción de tamaño en la industria c. Investigar y redactar una breve reseña de los tipos de tamices que se pueden usar en la industria.
6. Referencias bibliográficas. a. Geankplis, Christie, J. Procesos de Transporte y Principios de los Procesos de Separación: Incluido Operaciones Unitarias. Cuarta edición, Editorial CECSA. México, D.F. 2006. b. Foust A.S. & Wensel L.A. Principios de Operaciones Unitarias. CECSA.1990
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Pr ác tic a No . 3 Nombre de la práctica: Equipos de filtración
1. Competencia específica a desarrollar. Comprender los principios y los criterios para la selección y el diseño de equipos de separación mecánica.
2. Introducción. La filtración en la industria es un proceso de gran interés en la industria debido a que se utiliza para separar diferentes fases en una mezcla o suspensión. Debido a esta importancia es necesario conocer el proceso en general y los equipos que existen para llevar a cabo dicho proceso.
3. Material, Equipos y Reactivos
Materiales Suspensión homogénea susceptible a una filtración (agua del estanque del vivero)
Equipos Soporte universal Pinzas para el matraz Embudo de Buchner Papel filtro Matraz kitazato, adaptador de matraz. Varilla de vidrio Equipo de vacío (bomba y mangueras)
Reactivos . Agua destilada
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4. Procedimiento. a. Exponer por medio de ejemplos un equipo de filtración que el alumno investigara con anterioridad. b. Montar el equipo de filtración en el laboratorio. c. Humedecer el material poroso (papel filtro) con agua destilada antes de verter la suspensión. d. Homogenizar la suspensión mezclando mediante agitación e. Generar tres tipos de suspensiones (concentrada, diluida e intermedia) dependiendo la concentración de sólidos. f. Llevar a cabo el proceso de filtración del fluido mediante el equipo de vacío. g. Si es posible llevar a cabo la generación de la curva del comportamiento de la sedimentación mostrando la zona de compactación (en el fluido concentrado). h. Hacer la comparación con un experimento de filtración a presión atmosférica. i. Llevar a cabo la limpieza del equipo y del área del laboratorio utilizado.
5. Cuestionario. a. ¿En qué parte de los procesos en la industria se utilizan los procesos de filtración? Explique ejemplos. b. Investigar y redactar una breve reseña de los tipos de equipos de filtración y tipos de filtración que se pueden usar en la industria.
6. Referencias bibliográficas. a. Stanley, M. Walas. Chemical Process Equipment. Selection and Design. First Edition Butter-Heineman Series in Chemical Engineering. USA. 2004. b. Perry Robert H. and Chilton Cecil. Manual del Ingeniero Químico de Perry. Sexta Edición, Mc. Graw-Hill. Bogotá, Colombia, 1997.
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Pr ác tic a No . 4 Nombre de la práctica: Diseño equipos de filtración
1. Competencia específica a desarrollar. Comprender los principios y los criterios para la selección y el diseño de equipos de separación mecánica.
2. Introducción. La filtración en la industria es un proceso de gran interés en la industria debido a que se utiliza para separar diferentes fases en una mezcla o suspensión. Debido a esta importancia es necesario conocer el proceso en general y los equipos que existen para llevar a cabo dicho proceso.
3. Material, Equipos y Reactivos Materiales Suspensión homogénea susceptible a una filtración (agua del estanque del vivero). Sistema de filtración diseñado por los alumnos
Equipos Los requeridos por los alumnos
Reactivos . Agua destilada
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4. Procedimiento. a. Exponer por medio de ejemplos un equipo de filtración que el alumno investigara con anterioridad. b. Montar el equipo de filtración en el laboratorio. c. Llevar a cabo el diseño de un sistema de filtración, con materiales reutilizables o nuevos. d. Exposición del equipo de separación, tomando en cuenta los materiales, y el ejemplo práctico del funcionamiento del equipo. e. Llevar a cabo la limpieza del equipo y del área del laboratorio utilizado.
5. Cuestionario. a. ¿En qué parte de los procesos en la industria se utilizan los procesos de filtración? Explique ejemplos. b. Investigar y redactar una breve reseña de los tipos de equipos de filtración y tipos de filtración que se pueden usar en la industria. c. ¿Cuáles son las complicaciones que un ingeniero se puede encontrar al diseño de un equipo de filtración?
6. Referencias bibliográficas. a. Stanley, M. Walas. Chemical Process Equipment. Selection and Design. First Edition Butter-Heineman Series in Chemical Engineering. USA. 2004. b. Perry Robert H. and Chilton Cecil. Manual del Ingeniero Químico de Perry. Sexta Edición, Mc. Graw-Hill. Bogotá, Colombia, 1997.
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Pr ác tic a No . 5 Nombre de la práctica: Sistemas de agitación y mezclado
1. Competencia específica a desarrollar. Conocer los principios básicos de la agitación y los empleará para la selección del mezclador y calculará la potencia requerida del impulsor
2. Introducción. El mezclado es el proceso más utilizado a nivel industrial, su principal función es de homogenizar una fase o serie de faces para obtener un producto de consistencia homogénea, obtener un sistema reactante estable entre otras funciones. La importancia de este proceso es que aumenta la tasa de trasferencia (calor, masa o momentun) lo que permite tener sistemas más eficientes y estables.
3. Material, Equipos y Reactivos
Materiales 3 vasos de precipitado de 500ml
Equipos Parrilla magnética. Agotador magnético
.
Reactivos Agua destilada o del suministro potable. Azul de metileno
4. Procedimiento. a. Explicar el proceso de mezclado y su uso en la industria. b. Montar el equipo de agitación y mezclado y generar una gráfica del tiempo de mezclado con la velocidad de agitación del sistema. Página | 14
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Materia:
Operaciones Unitarias I
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5. Cuestionario. a. Calcule la potencia de agitación con tomando en cuenta la aproximación del tipo de agitador. b. Conocer y describir los perfiles de flujo dependiendo el tipo de agitación.
6. Referencias bibliográficas. a. Stanley, M. Walas. Chemical Process Equipment. Selection and Design. First Edition Butter-Heineman Series in Chemical Engineering. USA. 2004. b. Perry Robert H. and Chilton Cecil. Manual del Ingeniero Químico de Perry. Sexta Edición, Mc. Graw-Hill. Bogotá, Colombia, 1997.
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