MÁS A LLA DE LAS APLICACIONES DEL ESTANDAR DE EQUIPO ASME PARA BIOPROCESOS

Debido a que las industrias de procesos químicos globales (IPC) abarcan muchos

segmentos de la industria varía

Existe una considerable superposición en términos de los tipos de elementos de 

equipos, instrumentación, tuberías, tubos y de diseño, así como los códigos de la 

industria (obligatorio) y estándares (voluntarios) que se utilizan durante el diseño, 

construcción y operación de las instalaciones del IPC.

el Equipo (BPE) Norma ASME-Bioprocesamiento fue creado para la industria 

farmacéutica, pero puede ser útil en las industrias de biocombustibles y químicos, 

también.

Los requisitos del proyecto pueden incluir estándares para componentes y 

materiales de construcción (MOC), así como las necesidades específicas de 

otras normas, como las Normas de BPE, o requisitos para la tubería externa de la 

caldera

el ingeniero debe mirar a otras normas existentes que son capaces de 

proporcionar, requisitos examinados detalladas para que coincida con las 

necesidades del proyecto.

¿Dónde se aplica la BPE?

las normas BPE fue desarrollado en un esfuerzo para instalar un sentido de 

continuidad y la estandarización en una industria que en serio necesitaba IT- la 

industria farmacéutica

PARTE PI instrumentación de procesos. esta parte cubrirá los requisitos para el 

diseño, la instalación, y la aplicación de la instrumentación de procesos.

la palabra "proceso" en el título de esta parte también incluye fluidos de servicios 

públicos, tales como agua purificada, agua para inyección (WFI), limpio de vapor 

otras utilidades que entran en contacto de forma directa con la superficie del 

contacto con el producto durante o desinfección.

Operaciones higiénicas

En el núcleo de la norma BPE es la necesidad de instalar el sistema y el equipo

que se convertirá en (y seguirá siendo) higiénicamente limpia tuberías haciéndolos

drenable y fáciles de limpiar a un nivel microscópico.

El problema radica en el hecho de que el ambiente creado por las bacterias 

seleccionadas también es beneficioso para las bacterias que pueden ser 

perjudiciales para el proceso.

Cuando se diseña un proceso que requiere capacidades CIP o SIP, hay tuberías

y equipos requisitos específicos de diseño que deben cumplirse.

Los atributos de diseño necesarios para integrar CIP y SIP dentro de un sistema

se pueden encontrar en la Norma BPE.

Requerimientos de documentación

Mientras que las instalaciones que están fuera del ámbito de la estricta fabricación 

biofarmacéutica pueden no requerir el mismo camino exigente de todas las 

instalaciones del IPC requieren diversos grados de la documentación relacionada 

con el material, la fabricación, la inspección, y pruebas.

Contenido de la norma

Como se señaló anteriormente, mientras que el estándar BPE encaja con, y las 

referencias a, muchos aspectos de B31.3, es muy diferente, tanto en el diseño

y contenido. No obstante, la discusión que sigue muestra cómo universal de

las nueve piezas actuales de la zona estándar BPE para muchas y diversas

instalaciones en el IPC.

Parte SD- diseño de esterilidad y limpieza

Proporciona discusión de cómo diseñar la facilidad de limpieza y esterilidad en un 

sistema. Sino que también abarca cuestiones específicas de diseño con respecto 

a la instrumentación, conjuntos de mangueras, filtración y otros equipos. Además 

de las pruebas hidrostáticas, en esta sección también se refiere a los fundamentos 

de prueba para las bolas de aspersión, el drenaje, la facilidad de limpieza y 

esterilidad.

Parte SF-acabado superficial 

Un elemento crucial en la capacidad de alcanzar y mantener un sistema limpio 

es en la calidad del acabado de la superficie de contacto con el producto. Ya 

sea en la industria de bioprocesamiento u otros sectores en los que al menos un 

segmento del esquema de procesamiento implica bioprocesamiento.

Extras dentro de la norma

Además de las muchas tablas de dimensiones y tolerancias para la fabricación de

accesorios, tablas adicionales proporcionan criterios de aceptación para soldar: 

soldaduras en recipientes a presión y tanques, soldaduras de tubería, soldadura

de tubos y soldaduras de tubo de unión.

Resumen

Mientras que este artículo proporciona una visión superficial de la norma BPE, la 

principal comida para llevar debe ser el entendimiento de que una gran cantidad 

de información útil vetados está disponible en los muchos estándares nacionales 

americanos que están disponibles hoy en día.

Cálculo de costos

Definiciones

Calor latente

Se define como la cantidad de calor que necesita una sustancia para pasar del estado sólido a líquido o de líquido a gas sin cambio de temperatura. En el caso del agua, el calor latente de fusión del hielo se define como la cantidad de calor que necesita un gramo de hielo para pasar del estado sólido al líquido manteniendo la temperatura constante en el punto de fusión (273 k).

Calor latente de fusión del hielo a 0⁰C, 80 cal/g

Calor latente de evaporación del agua a 100⁰C 540 cal/g

Calor sensible

Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su Estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.

El nombre proviene de la oposición a calor latente, que se refiere al calor "escondido", es decir que se suministra pero no "se nota" el efecto de aumento de temperatura, ya que por lo general la sustancia a la que se le aplica aumentará su temperatura en apenas un grado centígrado, como un cambio de fase de hielo a agua líquida y de ésta a vapor. El calor sensible sí se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que se perciba como "más caliente", o por el contrario, si se le resta calor, la percibimos como "más fría".

Entalpía de vapor

La entalpía de vaporización,, también conocido como el calor de vaporización o calor de evaporación, es la energía necesaria para transformar una cantidad determinada de una sustancia a partir de un líquido en un gas a una presión dada.

A menudo se mide en el punto de ebullición normal de una sustancia; aunque los valores tabulados generalmente se corrigen a 298 K, la corrección es a menudo menor que la incertidumbre en el valor medido.

El calor de vaporización es dependiente de la temperatura, a través de una constante de calor de vaporización se puede suponer para los pequeños intervalos de temperatura y sobre Tr << 1,0. El calor de vaporización disminuye con el aumento de temperatura y que desaparece por completo a la temperatura crítica, porque por encima de la temperatura crítica de las fases líquida y de vapor ya no coexisten.

Entalpía de líquido

Vapor vivo

Vapor vivo es vapor de agua a bajo presión, obtenido por calentamiento de agua en una caldera. El vapor se utiliza para operar equipo estacionario o en movimiento.

Una máquina de vapor vivo o el dispositivo están alimentados por un vapor, pero el término es generalmente reservado para los que son réplicas, maquetas, juguetes, o de otra forma utilizado para el patrimonio, museos, entretenimiento, o con fines recreativos, para distinguirlos de los dispositivos similares con alimentación por la electricidad o algún otro método más conveniente, pero diseñado para verse como si fueran a vapor. Los ingresos que genere ingresos máquinas a vapor, tales como la línea principal y de vapor de vía estrecha locomotoras, barcos de vapor, turbinas de vapor y generadores de energía no se conoce normalmente como " vapor vivo".

Tipos de vapor

Vapor saturado

El vapor saturado es el tipo más común de vapor. Steam en este estado está constituido tanto en fase líquida y agua en fase gaseosa. Esto significa que la velocidad de evaporación es igual a la velocidad de condensación. El vapor generado por una caldera por lo general está saturado de vapor. El vapor saturado tiene propiedades que lo convierten en una excelente fuente de calor, y por lo tanto se usa ampliamente como un 100 ° C - ° C fuente de calor 200.

Vapor Sobrecalentado

Además de calentamiento de vapor saturado hará que el vapor sobrecalentado a la forma. El vapor sobrecalentado tiene una temperatura superior a vapor saturado a la misma presión. El vapor sobrecalentado se utiliza principalmente para aplicaciones de accionamiento de propulsión o físicas, y no se utiliza a menudo para fines de calefacción.

El agua supercrítica

El agua supercrítica es agua en un estado que excede el punto crítico del agua; 22.06MPa, 373,95 ° C. En el punto crítico, el calor latente del vapor es cero. Esto implica que el volumen específico de la parte que es líquido es exactamente el mismo que el volumen específico de la parte que es el vapor. Cuando el agua es más caliente, o a mayor presión que el punto crítico, es en un estado donde el agua y el vapor son indistinguibles, un estado que no es ni líquido ni gas. El agua supercrítica se utiliza para accionar las turbinas en centrales eléctricas que exigen una mayor eficiencia.

Generador de vapor

Un generador de vapor es una máquina o dispositivo de ingeniería, donde la energía química, se transforma en energía térmica. Generalmente es utilizado en las turbinas de vapor para generar vapor, habitualmente vapor de agua, con energía suficiente como para hacer funcionar una turbina en un ciclo de Rankine modificado.

Tipos de calderas según la temperatura

Busca equipos que trabajen con temperaturas lo más bajas posibles y que sean capaces de regularse para adaptarse a las distintas demandas energéti­cas. Los tipos de calderas que podemos encontrar son:

I. Convencionales

En este tipo de calderas el agua de retorno, una vez que pasa por las unidades terminales, llega a la caldera con una temperatura muy elevada y constante, por lo que su funcionamiento no se adapta a las necesidades de la vivienda.

II. Baja temperatura

Este tipo de calderas funcionan continuamente con una temperatura de retorno del agua de 40 a 60 °C. Además de trabajar con temperaturas más bajas, pueden regular la temperatura dependiendo de las necesidades de la vivienda. Se consigue un ahorro energético del 15% en comparación con las calderas convencionales.

III. Condensación

Es una caldera parecida a la de baja temperatura, con la diferencia que esta está diseñada para que condense continuamente una parte impor­tante del vapor de agua contenido en los gases procedentes de la com­bustión, consiguiendo así un mayor aporte de energía. Esto se consigue porque utiliza la energía que se libera al pasar el agua de estado gaseoso a líquido. La temperatura óptima de funcionamiento es de 30 a 40 °C.

      VENTAJAS: Son las más eficientes, su rendimiento puede estar por encima del 100%.

      DESVENTAJA: se debe instalar un desagüe para el agua que se condensa.

Tipos de calderas según la presión

El tipo de caldera, según la presión, viene determinada por el tipo de cámara de combustión, lugar donde se quema el combustible con la ayuda del aire. Hay dos tipos dependiendo de dónde se obtenga el aire, la atmosférica y la estanca.

I. Atmosférica

El aire necesario para realizar la combustión completa del gas se toma de la misma estancia donde se encuentra la caldera. Para que dicha combustión se realice correctamente, la estancia debe de tener un determinado sistema de ventilación.

      DESVENTAJAS: Este tipo de calderas no se instalan desde el 1 de Enero del 2010, según el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios (RITE), ya que son poco seguras y menos eficientes.

II. Estanca

Este tipo de caldera tiene la cámara de combustión totalmente aislada, no tiene intercambio de aire con la estancia donde se encuentra la caldera. La admisión de aire y la evacuación de gases tienen lugar en una misma chime­nea, formada por dos tubos concéntricos, uno de entrada y otro de salida.

      VENTAJAS:

      El intercambio de calor entre el aire que entra y el gas de salida hace que aumen­te el rendimiento de la caldera.

      El hecho que esté aislada hace que sean más seguras al no haber peligro de posibles fugas de combustible.

Marcas de calderas

Nuestras mejores marcas de calderas:

Más Eficientes

SIME: La caldera más eficiente del mercado hasta un 50% de ahorro y en la cual podréis encontrar un breve video con su explicación arriba. No es muy popular pero muy eficiente.

Intergas: Caldera también eficiente y una de las pocas marcas que ofrece hasta 15 años de garantía en el cuerpo de la caldera.

Más Populares

Vaillant, Viessmann, Junkers, Buderus, Baxiroca, Chaffoteaux, Biasi, De Dietrich, Manaut, Ferroli …

Como a las mejores marcas de calderas, tener en cuenta a las más populares en cuanto que son más conocedores de posibles fallos, quiero decir, al tener más cantidad de calderas instaladas son más conocedores de los posibles pequeños fallos que puedan ocasionar.

También es importante tener conocimiento en cuanto al servicio técnico oficial por el cual la caldera puede ser buena, pero aun así el servicio del servicio SAT técnico un desastre.

Esta entrada también está disponible en: Catalán.

Fuentes:

www.wadeindustrial.co.za/types_of_steam.htm

http://centrodeartigo.com/articulos-utiles/article_104116.html

http://celottisilviamarta.blogspot.mx/2011/08/calor-sensible-y-calor-latente.html

Evaporadores

Una visión más clara de los cristalizadores

La cristalización es una herramienta clave para muchos sectores de la Industria de los Procesos Químicos (IPQ). Además es una operación unitaria que genera productos de alta pureza a partir de soluciones que contengan muchas impurezas, a partir de una entrada de energía muy baja.

Clasificación de los cristalizadores

Se emplean dos esquemas en la clasificación de cristalizadores:

- Generación de supersaturación. Existen 6 formas de generar supersaturación:

1. Evaporación
2. Enfriamiento.
3. Enfriamiento adiabático (vacio).
4. Reacción química.
5. Adición de antisolventes,
6. Ajuste de pH.

- Suspensión de los cristales en crecimiento. Se subdividen en cuatro tipos básicos:

1. Cristalizadores de suspensión mixta y eliminación de productos mixtos (MSMPR). También llamados cristalizadores de circulación magna, este tipo de equipos circulan los cristales en crecimiento, a través de los sitios del cristalizador donde existe sobresaturación.
2. Circulación de licor/ suspensión de cristales. En este tipo, solo el licor es circulado en una suspensión débil, mientras que la mayor parte de los cristales en crecimiento, no circulan. La sobresaturación 
3. Cristalizadores de superficie raspada. La cristalización es inducida por un intercambio de calor indirecto con un medio de enfriamiento en la superficie, que raspa y agita continuamente para evitar la suciedad.
4. Cristalizadores de tanque. Producido por enfriamiento solución de alimentación, ya sea en tanques estáticos o agitados por convección natural y radiación, por superficie de refrigeración bobinas completas o una chaqueta

Cristalizadores MSMPR 

El término MSMPR hace suponer que existe una mezcla uniforme del producto en la suspensión mixta de volumen activo. donde el porcentaje de distribución de sólidos en suspensión y el tamaño del cristal es perfectamente uniforme. Esta uniformidad también debe estar presente en el producto descargado.

Cristalizadores de circulación forzada

Son una unidad tipo MSMPR. El diseño usualmente requiere un costo más bajo por producto generado.  En este tipo de cristalizadores el enfriamiento en la superficie, resulta en la sobresaturación, que es revelada por la formación de cristales, o nucleación. La circulación de corrientes durante la evaporación permite el escalamiento de los productos. 

Otra modificación en la unidad FC incluye la forma cónica de la entrada de la suspensión. La forma cónica mejora la mezcla, permitiendo una mejor dispersión de la sobresaturación mejorando la uniformidad de la suspensión en la superficie.

Para algunas aplicaciones, la sobresaturación se genera mediante refrigeración indirecta, en oposición a la evaporación. En este caso, el caudal de proceso está diseñado para ir desde temperaturas templadas a una caída de la temperatura y baja la media a largo de la diferencia de temperatura a través del intercambiador de calor.

Esta diferencia es efectiva en el diseño contra un mal diseño puede ser una cuestión de correr durante semanas o meses en lugar de horas o unos pocos días antes de lavado.

Entre el número de características de diseño se utilizan para minimizar este problema, se incluyen las siguientes: 

• Instalación de un disyuntor de vórtice en el cono del cristalizador.
• Mantener la entrada de la suspensión casi tangencial al contorno del cuerpo de cristalizador, con el ángulo en función del diámetro de los vasos. 
• Mantener inmersión suficiente de la alimentación cuando entra en el cuerpo de cristalizador, evitando de ese modo intermitente y agitación en vórtex. 
• El ajuste de la velocidad de entrada de la suspensión a través de la línea de recirculación para evitar un chorro a través de tanque cristalizador, un vórtex desfavorable.

Número de Froude (un número adimensional que se usa para evaluar la influencia de la gravedad en flujo) se puede expresar como: 

NFr = V^2 / (D . g)

donde:

V es la velocidad de la mezcla en ft / s 

D es el diámetro del vaso en pies 

g es la constante gravitacional (32.2ft / s ^ 2)

Nucleación y crecimiento de cristales

La configuración de MSMPR puede utilizar determinadas cinéticas de nucleación y crecimiento de cristales para un sistema. Ambos, crecimiento y nucleación dependen de la sobresaturación, con la nucleación se depende en mayor medida de la sobresaturación en comparación al crecimiento.

La nucleación puede expresarse como:

B° = kl M T^j S^b

donde:

B° es el numero de núcleos formador por unidad de volumen por tiempo

kl es el flujo constante en función de la temperatura

MT es la densidad del lodo

b y j son funciones de poder

S es concentración de la sobresaturación

Otra formula incluye la velocidad de agitación elevada a una potencia. A menudo b=1-3 y j = 1.
El crecimiento de los cristales se expresa así:

G = k2 S^g = dL / dt

Donde:

G es la tasa de crecimiento del cristal en base al tamaño representativo del cristal.

k2 es el cambio característico de la longitud en base a la temperatura, agitación, impurezas y el sistema.

s es concentración de la supersaturación.

g es el sistema especifico.

Combinando las dos ecuaciones anteriores se obtiene la siguiente:

B° = k3 G^i M T ^j

Donde:

i = b/g. Un parámetro cinético crítico es el valor de i, que determina la dependencia relativa de la sobresaturación de la nucleación frente al crecimiento

La operación tradicional de los cristalizadores FC ofrece una flexibilidad limitada sobre el cambio de la distribución del tamaño. La siguiente ecuación nos muestra el radio medio del tamaño del cristal (Lm) por dos condiciones diferentes es:

Lm2 / Lm1 = (T2 /T1) ^(i-1)/(i+3)

Si uno cambia el tiempo de permanencia (T), con todo lo demás mantenido el mismo, se prevé lo siguiente: Para i < 1, el tamaño medio de los cristales disminuye ligeramente con el aumento del tiempo de residencia; para i = 1, teóricamente, Lm sigue siendo el mismo, y para i > 1, el tamaño medio de la partícula aumentaría.

Cristalizadores de tubo deflector

Los impulsores y agitadores mecánicos pueden causar un impacto a nivel secundario en la nucleación y rotura. El tubo de aspiración es un diseño eficiente en la suspención de sólidos con una entrada de alimentación inferior.

La altura 

Bioseparaciones. Cuestionario

1. ¿Cómo suele llamarse a las operaciones que comprenden los procesos biotecnológicos?

Procesos "downstream" --> operaciones previas y procesos "upstream" --> operaciones posteriores

2. Menciona 3 operaciones “previas” a la fermentación

Preparación del medio, esterilización y funcionamiento del biorreactor.

3. ¿Qué involucran los procesos de bioseparación?

Involucran la recuperación y purificación de productos provenientes del biorreactor. Las bioseparaciones comprenden todos los tratamientos que requiere el caldo fermentado de cultivo para obtener un producto biotecnológico en las condiciones de pureza y actividad requeridas. 

4. Según Kalk 1986, las bioseparaciones pueden representar hasta qué porcentaje del costo total de producción, sin considerar las materias primas

60 % del costo total de producción sin considerar las materias primas.

5. ¿Qué tipo de relación proporcional existe entre el precio de venta de un producto biotecnológico y la concentración de éste en el caldo del biorreactor?

Debido a que el costo total de producción sin considerar las materias primas es del 60%, existe una relación inversa entre el precio de venta de un producto biotecnológico y la concentración de este en el caldo fermentado.

6. Actualmente, se consideran de manera general tres generaciones de procesos biotecnológicos. Defínalos, caracterizándolos, ejemplifique.

Primera generación. Comprende el conjunto de procesos desarrollados mediante cultivos de organismos no recombinantes, cuyos productos se obtienen en forma activa tanto si son intracelulares o si son secretados al medio de cultivo. Ejemplos: etanol, enzimas, ácido cítrico y antiobióticos. Se presentan en concentraciones altas al inicio de la etapa de separación y no requieren de una extremada pureza para su venta.

Segunda generación. Se caracterizan por encontrarse en bajas concentraciones dentro de la célula, son de elevado peso molecular, tienen propiedades similares a los contaminantes y requieren un alto grado de pureza. Ejemplos: insulina humana, hormona del crecimiento y alfa interferón, entre otros. Son producidos intracelularmente utilizando células recombinantes de E. coli.

Tercera generación. Se caracteriza por procesos mediante los cuales se obtienen productos extracelulares en células recombinantes, la mayoría de las cuales con eucarióticas. En estos sistemas se ha observado la capacidad no sólo de producir exógenamente el producto deseado, sino que éste se obtiene en forma activa. Ejemplos: factor VIII de la sangre y trombalítico, plasminogeno, tisular. Debido a su empleo con fines terapéuticos, estos productos deben ser obtenidos con un alto grado de pureza.

7. Siguiendo el ejemplo de “estimación de la pureza y rendimiento de una enzima en un proceso de purificación”, desarrolle los problemas 1.2 y 1.3

Paso	Actividad total (unidades)	Proteína total (mg)	Fracción de la enzima	Factor o índice de purificación	Actividad específica
Rompimiento	6,860	76,200	0.090	1	1.181 x 10-6
Adsorción/desorción (1)	6,800	2,200	3.090	34.333	1.4045 x 10-3
Adsorción/desorción (2)	5,380	267	20.149	223.877	0.075

Paso	Recuperación-rendimiento
	% por etapa	% global
Rompimiento	100	100
Adsorción/desorción (1)	99	99
Adsorción/desorción (2)	79.11	78.92

Fuente:

Tejeda. Bioseparaciones