DisenoPlanta Farmoquimica Produccion de Albumina Serica Humana Recombinante rHSA en Pichia Pastoris

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

Junio de 2010

DISEÑO DE

PLANTAS DISEÑO DE UNA PLANTA FARMOQUÍMICA PARA LA PRODUCCIÓN DE ALBÚMINA SÉRICA HUMANA RECOMBINANTE (RHSA)

PROFESORES M. en C. Carlos Orozco A. Ing. Saúl Hernández I.

AUTORES Cerón M., Adrián Legaria G., I. Monserrat Frasco G., Iván Nakauma G., J. Alberto González G., R. Axayacatl Pascual G., Wilfrido Guzmán G., Michel S. Tapia H., V. Antonio Hernández C., Okairi R. Velasco A., Rafael E.

FarmaBIO | Producción de Albúmina Sérica Humana Recombinante (rHSA)

DISEÑO DE PLANTAS | II

ÍNDICE GENERAL

1 INTRODUCCIÓN GENERAL .................................................................................................. 1

1.1 OBTENCIÓN DE ALBÚMINA SERICA HUMANA................................................................................. 2

2 OBJETIVO .......................................................................................................................... 4

2.1 GENERAL ....................................................................................................................................... 4

2.2 ESPECIFICOS .................................................................................................................................. 4

3 TAMAÑO DE PLANTA Y LOCALIZACION............................................................................... 4

3.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD INSTALADA ............................................................................ 4

3.2 LOCALIZACIÓN CON BASE A LA UBICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MERCADOS DE CONSUMO Y

ABASTECIMIENTO ...................................................................................................................................... 4

4 INGENIERÍA BÁSICA DE PROCESO ....................................................................................... 8

4.1 BASES DE DISEÑO........................................................................................................................... 8

4.1.1 GENERALIDADES........................................................................................................................ 8 4.1.1.1 TIPO DE PLANTA ....................................................................................................................................... 8 4.1.1.2 PRODUCTO ................................................................................................................................................ 8 4.1.1.3 APLICACIÓN DEL PRODUCTO ................................................................................................................... 9

4.1.2 CAPACIDAD INSTALADA, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD .......................................................... 10 4.1.2.1 CAPACIDAD INSTALDA ............................................................................................................................ 10 4.1.2.2 RENDIMIENTO ......................................................................................................................................... 10 4.1.2.3 FLEXIBILIDAD ........................................................................................................................................... 10

4.1.2.3.1 ¿Se requiere prever aumentos de capacidad en futuras ampliaciones? ...................................... 11 4.1.2.3.2 Requerimientos especiales de operación ....................................................................................... 11

4.1.3 ESPECIFICACIONES DE LAS ALIMENTACIONES .......................................................................... 11

4.1.4 ESPECIFICACIONES DE LOS PRODUCTOS .................................................................................. 12

4.1.5 CONDICIONES DE ALIMENTACION EN LÍMITE DE BATERÍA ....................................................... 12

4.1.6 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS EN LÍMITE DE BATERIA ..................................................... 13

4.1.7 ELIMINACION DE DESECHOS .................................................................................................... 13

4.1.8 ALMACENAMIENTO ................................................................................................................. 16

4.1.9 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL.......................................................................................... 17 4.1.9.1 DATOS DEL PROYECTO ........................................................................................................................... 17

4.1.9.1.1 NIVELES .............................................................................................................................................. 17 4.1.9.1.1.1 NIVEL I. DATOS GENERALES DEL PROYECTO, ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL .............. 17

4.1.9.1.1.1.1 PROYECTO ......................................................................................................................... 17 4.1.9.1.1.1.1.1 Nombre del proyecto. ............................................................................................... 17 4.1.9.1.1.1.1.2 Estudio de riesgo y su modalidad ............................................................................ 17

4.1.9.1.1.2 NIVEL II. ESTUDIO DE RIESGO AMBIENTAL. ............................................................................ 17 4.1.9.1.1.2.1 Ubicación del proyecto ..................................................................................................... 17 4.1.9.1.1.2.2 Tiempo de vida útil del proyecto ..................................................................................... 17 4.1.9.1.1.2.3 En caso de que el proyecto que se somete a evaluación se vaya a construir en varias

etapas, justificar esta situación y señalar con precisión .......................................................................... 18 4.1.9.1.2 PROMOVENTE ................................................................................................................................... 18

4.1.9.1.2.1 Nombre o razón social .............................................................................................................. 18


DISEÑO DE PLANTAS | III

4.1.9.1.2.2 Registro Federal de Contribuyentes del promovente ............................................................ 18 4.1.9.1.2.3 Nombre y cargo del representante legal ................................................................................. 18 4.1.9.1.2.4 Dirección del promovente o de su representante legal para recibir notificaciones ............ 18

4.1.9.1.3 RESPONSABLE DE LA ELABORACIÓN DEL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL ............................ 19 4.1.9.1.3.1 Nombre o Razón Social ............................................................................................................. 19 4.1.9.1.3.2 Registro Federal de Contribuyentes o CURP ........................................................................... 19 4.1.9.1.3.3 Nombre del responsable técnico del estudio. Registro Federal de Contribuyentes o CURP.

Número de Cédula Profesional ....................................................................................................................... 19 4.1.9.1.3.4 Dirección del responsable técnico del estudio. ...................................................................... 19

4.1.9.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................................................................ 20 4.1.9.2.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO ....................................................................................... 20

4.1.9.2.1.1 Naturaleza del proyecto ........................................................................................................... 20 4.1.9.2.1.2 Selección del sitio ...................................................................................................................... 20 4.1.9.2.1.3 Ubicación física del proyecto y planos de localización........................................................... 20

4.1.9.2.1.3.1 Terrestre. ........................................................................................................................... 21 4.1.9.2.1.3.2 Sistema Ferroviario ........................................................................................................... 21 4.1.9.2.1.3.3 Aeropuerto. ....................................................................................................................... 21

4.1.9.2.1.4 Inversión requerida ................................................................................................................... 22 4.1.9.2.1.5 Dimensiones del proyecto ........................................................................................................ 22 4.1.9.2.1.6 Uso actual de suelo y/o cuerpos de agua en el sitio del proyecto y en sus colindancias .... 23 4.1.9.2.1.7 II.1.7 Urbanización del área y descripción de servicios requeridos ...................................... 23

4.1.9.2.2 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DEL PROYECTO ......................................................................... 24 4.1.9.2.2.1 Descripción de la obra o actividad y sus características ........................................................ 24 4.1.9.2.2.2 Programa general de trabajo ................................................................................................... 24 4.1.9.2.2.3 Preparación del sitio ................................................................................................................. 25 4.1.9.2.2.4 Desviación de cauces ................................................................................................................ 28 4.1.9.2.2.5 Descripción de las obras y actividades provisionales del proyecto ...................................... 29 4.1.9.2.2.6 Etapa de construcción ............................................................................................................... 29 4.1.9.2.2.7 II.2.8 Descripción de las obras asociadas al proyecto ............................................................ 29 4.1.9.2.2.8 Generación, manejo y disposición de residuos sólidos, líquidos y emisiones a la atmósfera

30 4.1.9.2.2.9 Infraestructura para el manejo y la disposición adecuada de los residuos .......................... 31

4.1.9.2.2.9.1 Tratamiento de los residuos generados por la planta. .................................................. 33 4.1.9.2.2.9.1.1 Tratamiento de biomasa .......................................................................................... 33 4.1.9.2.2.9.1.2 Tratamiento de los líquidos obtenidos durante todo el proceso de la

PRODUCCIÓN DE ALBÚMINA SÉRICA HUMANA MEDIANTE Pichia pastoris. .................................... 35 4.1.10 SERVICIOS AUXILIARES ........................................................................................................ 36

4.1.10.1 VAPOR ..................................................................................................................................................... 36 4.1.10.2 CONDENSADO ......................................................................................................................................... 36 4.1.10.3 AGUA DE ENFRIAMIENTO ....................................................................................................................... 36 4.1.10.4 AGUA PARA SERVICIOS Y PARA USOS SANITARIOS (AGUA PARA LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO) ..... 36 4.1.10.5 AGUA POTABLE ....................................................................................................................................... 37 4.1.10.6 AGUA CONTRA INCENDIOS .................................................................................................................... 37 4.1.10.7 AGUA PARA CALDERA ............................................................................................................................. 37 4.1.10.8 AGUA PARA PROCESO ............................................................................................................................ 37 4.1.10.9 AIRE DE INSTRUMENTOS ........................................................................................................................ 38 4.1.10.10 AIRE DE PLANTA ................................................................................................................................. 38 4.1.10.11 COMBUSTIBLE .................................................................................................................................... 38

4.1.10.11.1 Gas .................................................................................................................................................. 38 4.1.10.11.2 Líquido (no se requiere) ................................................................................................................ 38

4.1.10.12 REFRIGERACIÓN ................................................................................................................................. 39


DISEÑO DE PLANTAS | IV

4.1.10.13 INERTES (NO SE REQUIERE), (H2, N2, Ar, CH4) ................................................................................... 40 4.1.10.14 ALIMENTACIÓN DE EERGÍA ELÉCTRICA............................................................................................. 40 4.1.10.15 ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE EMERGENCIA ............................................................. 40 4.1.10.16 TELÉFONOS ........................................................................................................................................ 41 4.1.10.17 DESFOGUE .......................................................................................................................................... 41

4.1.11 SEGURIDAD E HIGIENE ........................................................................................................ 42 4.1.11.1 Requisitos de seguridad en el centro de trabajo................................................................................... 42

4.1.11.1.1 Disposiciones generales .................................................................................................................. 42 4.1.11.1.2 Techos .............................................................................................................................................. 43 4.1.11.1.3 Paredes............................................................................................................................................. 43 4.1.11.1.4 Pisos.................................................................................................................................................. 43 4.1.11.1.5 Escaleras .......................................................................................................................................... 44

4.1.11.1.5.1 Escaleras de emergencia exteriores ...................................................................................... 44 4.1.11.1.5.2 Escaleras con barandales con espacios abiertos. ................................................................. 45

4.1.11.1.6 Rampas ............................................................................................................................................ 46 4.1.11.1.7 Escalas .............................................................................................................................................. 47

4.1.11.1.7.1 Escalas fijas .............................................................................................................................. 47 4.1.11.1.7.2 Escalas móviles (escaleras portátiles). .................................................................................. 49

4.1.11.1.8 Puentes y plataformas elevadas .................................................................................................... 49 4.1.11.1.8.1 Condiciones de seguridad en el funcionamiento de los sistemas de ventilación artificial

50 4.1.11.1.8.2 Requisitos de seguridad para el tránsito de vehículos......................................................... 50

4.1.11.2 Tipo de Señales ....................................................................................................................................... 51 4.1.11.2.1 Formas Geométricas y Uso ............................................................................................................. 51

4.1.12 CIVILES Y ARQUITECTÓNICOS .............................................................................................. 53

4.1.13 ELÉCTRICOS ......................................................................................................................... 53

4.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO .............................................................................................. 53

4.3 DESCRIPCION DETALLADA DEL PROCESO...................................................................................... 55

4.3.1 ÁREA DE ALMACENAMIENTO .................................................................................................. 55

4.3.2 ÁREA DE PRODUCCIÓN ............................................................................................................ 55

4.3.3 ÁREA DE RECUPERACIÓN ......................................................................................................... 57

4.3.4 ÁREA DE PURIFICACIÓN ........................................................................................................... 59

4.4 MEMORIA DEL BALANCE DE MATERIA Y CALOR DEL PROCES0 ...................................................... 61

4.4.1 BALANCE DE MATERIA ............................................................................................................. 61 4.4.1.1 BALACE EN EL TANQUE DE MEDIO F-080 .............................................................................................. 61

4.4.1.1.1 PARA EL LOTE DE 4500 L ................................................................................................................... 61 4.4.1.1.2 PARA EL LOTE DE 2000 L ................................................................................................................... 62

4.4.1.2 BALANCE EN EL TANQUE SEMILLA M-090 ............................................................................................. 63 4.4.1.3 BALANCE EN EL TANQUE DE PRODUCCIÓN M-100 ............................................................................... 64 4.4.1.4 BALANCE EN EL INTERCAMBIADOR H-082 ............................................................................................ 64 4.4.1.5 BALANCE EN EL TANQUE F-110 .............................................................................................................. 64 4.4.1.6 BALANCE EN LAS CENTRÍFUGAS, DENOTADAS EN CONJUNTO COMO D-200 ..................................... 65 4.4.1.7 BALANCE DE MATERIA EN EL TANQUE DE BALANCE F-210 Y MÓDULO DE UF D-212......................... 66 4.4.1.8 BALANCE DE MATERIA COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-220 .................................................. 66 4.4.1.9 BALANCE DE MATERIA COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-230 .................................................. 67 4.4.1.10 BALANCE DE MATERIA COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-240 .................................................. 68

4.4.2 BALANCE DE CALOR ................................................................................................................. 69 4.4.2.1 CÁLCULO DE LOS CICLOS DE ESTRILIZACIÓN ......................................................................................... 69

4.4.2.1.1 PARA EL REACTOR SEMILLA M-090.................................................................................................. 69 4.4.2.1.1.1 FASE DE CALENTAMIENTO........................................................................................................ 69


DISEÑO DE PLANTAS | V

4.4.2.1.1.2 FASE DE ENFRIAMIENTO ........................................................................................................... 70 4.4.2.1.2 PARA EL REACTOR DE PRODUCCIÓN M-100 ................................................................................... 71

4.4.2.1.2.1 FASE DE CALENTAMIENTO........................................................................................................ 71 4.4.2.1.2.2 FASE DE ENFRIAMIENTO ........................................................................................................... 71

4.4.2.2 CÁLCULOS PARA LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DURANTE LA FERMENTACIÓN .......................... 72 4.4.2.2.1 CÁLCULO PARA EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EN EL BIORREACTOR M-100 ............................. 72 4.4.2.2.2 CÁLCULO PARA EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EN EL BIORREACTOR M-090 ............................. 75

4.4.2.3 INTERCAMBIADORES DE CALOR H-082, H-083 Y H-083 ....................................................................... 78

4.5 MEMORIA DEL CÁLCULO DEL EQUIPO DE PROCESO ...................................................................... 84

4.5.1 DIMENSIONES DE LOS TANQUES Y BIORREACTORES ................................................................ 84 4.5.1.1 MEMORIA DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS BIORREACTORES ........................................... 85 4.5.1.2 MEMORIA DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS TANQUES ....................................................... 88 4.5.1.3 CÁLCULO DE LA POTENCIA MÍNIMA DE AGITACIÓN EN LOS BIORREACTORES ................................... 91

4.5.2 MEMORIA DE CÁLCULO DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR ............................................. 98

4.5.3 EMORIA DE CÁLCULO DE CENTRIFUGA DE DISCOS D-200....................................................... 109

4.5.4 MEMORIA DE CÁLCULO DE LOS MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN ......................................... 114 4.5.4.1 PARA EL MÓDULO DE UF D-212 ........................................................................................................... 114 4.5.4.2 PARA EL MÓDULO DE UF D-223 ........................................................................................................... 118 4.5.4.3 PARA EL MÓDULO DE UF D-233 ........................................................................................................... 123 4.5.4.4 PARA EL MÓDULO DE UF D-243 ........................................................................................................... 127

4.5.5 COLUMNAS DE CROMATOGRAFÍA ......................................................................................... 132 4.5.5.1 DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-220 ............................................ 132 4.5.5.2 DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-230 ............................................ 136 4.5.5.3 DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-240 ............................................ 140

4.6 LISTA DE EQUIPOS DEL PROCESO................................................................................................ 145

4.7 DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN Y TUBERÍAS ........................................................................ 146

4.7.1 MEMORÍA DE CÁLCULO DE TUBERIAS, BOMBAS Y MOTORES ................................................ 148 4.7.1.1 CÁLCULO DE BOMBAS .......................................................................................................................... 148

4.7.1.1.1 CALCULO DE BOMBA L-090 PARA ENFRIAMIENTO DEL BIORREACTOR M-090 .......................... 148 4.7.1.1.2 CALCULO DE BOMBA L-100-A PARA ENFRIAMIENTO DEL BIORREACTOR M-100 ...................... 154 4.7.1.1.3 CALCULO DE BOMBA N-100 PARA DESCARGA DEL BIORREACTOR ............................................. 160 4.7.1.1.4 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-242 (MÓDULOS) ............................................................... 165 4.7.1.1.5 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-232 (MÓDULOS) ............................................................... 170 4.7.1.1.6 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-222 (MÓDULOS) ............................................................... 178 4.7.1.1.7 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-211 (MÓDULOS) ............................................................... 183 4.7.1.1.8 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-231/251/281/241/211/271 (COLUMNAS) ..................... 188 4.7.1.1.9 CÁLCULO DE BOMBA PARA LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR ................................................ 195

4.7.1.2 CALCULO DE POTENCIAS DE MOTORES TANQUES.............................................................................. 197 4.7.1.2.1 POTENCIA MOTOR N-080 PARA AGITAR TANQUE F-080 ............................................................. 197 4.7.1.2.2 POTENCIA MOTOR N-110 PARA AGITAR TANQUE F-110 ............................................................. 198 4.7.1.2.3 POTENCIA MOTOR N-210 PARA AGITAR TANQUE F-210 ............................................................. 198 4.7.1.2.4 POTENCIA MOTOR N-221 PARA AGITAR TANQUE F-221 ............................................................. 198 4.7.1.2.5 POTENCIA MOTOR N-231 PARA AGITAR TANQUE F-231 ............................................................. 199 4.7.1.2.6 POTENCIA MOTOR N-241 PARA AGITAR TANQUE F-241 ............................................................. 199

4.7.2 DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE CONTROL EN EL PROCESO .............................................. 200 4.7.2.1 BIORREACTORES ................................................................................................................................... 200 4.7.2.2 TANQUE DE MEZCLADO ....................................................................................................................... 200 4.7.2.3 TANQUES DE ALMACENAMIENTO ....................................................................................................... 201 4.7.2.4 CENTRIFUGAS........................................................................................................................................ 201 4.7.2.5 INTERCAMBIADORES DE CALOR .......................................................................................................... 201


DISEÑO DE PLANTAS | VI

4.7.2.6 MODULOS DE UF .................................................................................................................................. 202 4.8 DIAGRAMAS ISOMETRICOS DE LOS EQUIPOS DE PROCESO ......................................................... 203

4.8.1 TANQUES DE BALANCE .......................................................................................................... 203

4.8.2 FERMENTADORES .................................................................................................................. 204

4.8.3 CENTRIFUGAS ........................................................................................................................ 204

4.8.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR............................................................................................. 205

4.8.5 MODULOS DE UF ................................................................................................................... 206

4.9 HOJAS DE ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS DEL PROCESO .................................................... 207

4.9.1 BIORREACTORES .................................................................................................................... 207

4.9.2 TANQUES .............................................................................................................................. 210

4.9.3 CENTRÍFUGAS ........................................................................................................................ 216

4.9.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR............................................................................................. 217

4.9.5 MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN .......................................................................................... 220

4.9.6 COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO .................................................................................... 223

4.9.7 BOMBAS ................................................................................................................................ 226

4.9.8 MOTORES .............................................................................................................................. 229

4.10 HOJAS DE ESPECIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y VÁLVULAS ...................................................... 238

4.10.1 CODOS .............................................................................................................................. 238

4.10.2 VÁLVULAS ......................................................................................................................... 239

4.10.3 ACTUADORES .................................................................................................................... 244

5 INGENIERÍA BÁSICA DE SERVICIOS AUXILIARES............................................................... 245

5.1 ÁREA DE SERVICIOS AUXILIARES ................................................................................................. 245

5.1.1 REQUERIMIENTOS DE SERVICIOS E INSUMOS ........................................................................ 245

5.1.2 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA ......................................................................................... 245

5.1.3 MOMORIA DE CÁLCULO DE LOS EQUIPOS.............................................................................. 246 5.1.3.1 MÓDULOS DE OSMOSIS INVERSA ........................................................................................................ 246

5.1.3.1.1 CÁLCULO DE LA BOMBA PARA EL EQUIPO DE OI.......................................................................... 254 5.1.3.2 COMPRESOR ......................................................................................................................................... 259

5.1.3.2.1 CAPACIDAD DEL COMPRESOR........................................................................................................ 259 5.1.3.2.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL COMPRESOR ............................................................................... 260

5.1.3.3 CALDERA................................................................................................................................................ 263 5.1.4 TORRE DE ENFRIAMIENTO ..................................................................................................... 268

5.1.5 LISTA DE EQUIPOS DE SERVICIOS ........................................................................................... 271

5.1.6 HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS DE SERVICIOS AUXILIARES ......................................... 272 5.1.6.1 SISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA ........................................................................................................... 272

5.1.6.1.1 BOMBA PARA SISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA ............................................................................ 273 5.1.6.2 TORRE DE ENFRIAMIENTO ................................................................................................................... 274 5.1.6.3 COMPRESOR ......................................................................................................................................... 275 5.1.6.4 CALDERA................................................................................................................................................ 276

5.1.7 DIAGRAMA ISOMÉTRICO DE LOS SERVICIOS DE LA PLANTA ................................................... 277 5.1.7.1 MÓDULO DE OI ..................................................................................................................................... 277 5.1.7.2 COMPRESOR ......................................................................................................................................... 277 5.1.7.3 CALDERA................................................................................................................................................ 278 5.1.7.4 TORRE DE ENFRIAMIENTO ................................................................................................................... 280

5.2 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA ..................................................................................................... 281

5.2.1 ARREGLO DE EQUIPOS EN LAS ÁREAS DE PROCESO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS ÁREAS ... 281


DISEÑO DE PLANTAS | VII

5.2.2 ARREGLO DE EQUIPOS EN LAS ÁREAS DE SERVICIOS AUXILIARES Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS

ÁREAS 285

5.2.3 LISTA DE ÁREAS EN LA PLANTA .............................................................................................. 286

5.2.4 PLANO DE DISTRIBUCIÓN DE LAS ÁREAS DE LA PLANTA ......................................................... 289

5.3 DIAGRAMA UNIFILAR DE LA PLANTA .......................................................................................... 292

5.4 PROGRAMA MAESTRO DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO ............................................................... 293

5.4.1 DIAGRAMA DE GANTT PARA LA PROCURACIÓN, CONSTRUCCIÓN, INSTALACIÓN Y ARRANQUE

DE LA PLANTA .................................................................................................................................... 293

5.4.2 CUADRO TÉCNICO COMPARATIVO PARA LA ADIQUISICIÓN DE EQUIPOS DE PROCESO ........... 295 5.4.2.1 MÓDULOS DE ULTFILTRACIÓN ............................................................................................................. 295 5.4.2.2 COMPRESOR ......................................................................................................................................... 296 5.4.2.3 CALDERAS .............................................................................................................................................. 297 5.4.2.4 CENTRÍFUGAS........................................................................................................................................ 301

5.4.3 PROTOCOLO DE ARRANQUE Y OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE PROCESO ............................ 302 5.4.3.1 BIORREACTORES ................................................................................................................................... 303 5.4.3.2 TANQUES DE BALANCE ......................................................................................................................... 311 5.4.3.3 MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN ........................................................................................................ 318 5.4.3.4 COLUMNAS DE INTERCAMBIO IÓNICO ................................................................................................ 327 5.4.3.5 INTERCAMBIADORES DE CALOR .......................................................................................................... 334 5.4.3.6 CENTRÍFUGAS........................................................................................................................................ 340

6 ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD ECONÓMICA .................................................................. 345

6.1 MONTO DE LA INVERSIÓN DEL BIOPROCESO .............................................................................. 345

6.1.1 COSTO DEL EQUIPO DEL PROCESO ......................................................................................... 345

6.1.2 ESTIMACIÓN DE LA INVERSIÓN FIJA POR EL MÉTODO DE FACTORES DESGLOSADOS ............. 346

6.2 COSTOS DE OPERACIÓN ............................................................................................................. 347

6.2.1 CUADRO DEL PROGRAMA DE OPERACIÓN ............................................................................. 347

6.2.2 CUADRO DE LOS COSTOS TOTALES DE OPERACIÓN ................................................................ 347 6.2.2.1 COSTO DIRECTOS .................................................................................................................................. 347 6.2.2.2 COSTO INDIRECTOS .............................................................................................................................. 351 6.2.2.3 GASTOS GENERALES: MÉTODO DE AMORTIZACIÓN DEL CRÉDITO .................................................... 352 6.2.2.4 VOLUMEN MÍNIMO ECONÓMICO DE OPERACIÓN ............................................................................. 353

6.3 RENTABILIDAD DEL PROCESO ..................................................................................................... 354

6.3.1 CUADRO DE INGRESOS POR VENTAS ..................................................................................... 354

6.3.2 CUADRO DE ESTADO DE RESULTADOS ................................................................................... 354

6.3.3 CUADRO DE CAPITAL DE TRABAJO ......................................................................................... 355

6.3.4 CUADRO DE FLUJO EFECTIVO ................................................................................................ 356

6.3.5 DETERMINACIÓN DE LA TASA INTERNA DE RETORNO Y DE LA TREMA ................................... 357

6.4 ANÁLISIS DE LA SENSIBILIDAD .................................................................................................... 360

6.4.1 CON RESPECTO AL MÉTODO DE AMORTIZACIÓN DEL CRÉDITO.............................................. 360

6.4.2 CON RESPECTO AL PORCENTAJE DE FINANCIAMIENTO DE LA INVERSIÓN FIJA ....................... 361

6.4.3 PRECIO DE LAS MATERIAS PRIMAS Y PRECIO DEL PRODUCTO ................................................ 362

6.4.4 CAPACIDAD INSTALADA ......................................................................................................... 364

6.4.5 PORCENTAJE DE OPERACIÓN ANUAL ..................................................................................... 364

7 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 366

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 367


DISEÑO DE PLANTAS | VIII

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Representación 3D de la HSA ...............................................................................................2

Figura 2. División del territorio nacional en 3 zonas (la zona blanca y azul se considera norte) ........5

Figura 3. Especificaciones de las alimentaciones. ............................................................................11

Figura 4. Corredor Industrial Toluca Lerma, Lerma, México (Google Earth).....................................20

Figura 5. Sistema de esterilización continua. ...................................................................................78

Figura 6. Interpolación en la gráfica para obtener Dz/vd .................................................................79

Figura 7. Gráfica para calcular la longitud del brazo de sostenimiento. ...........................................80

Figura 8. Relaciones geométricas de cualquier biorreactor tipo tanque agitado. ............................86

Figura 9. Diagrama para el cálculo del número de Reynolds ............................................................99

Figura 10. Cálculo del número de Pe y el Nr ...................................................................................100

Figura 11. Centrífuga Westfalia SC-150 ..........................................................................................109

Figura 12. Esquema de bombeo para el enfriamiento del biorreactor M-090 durante la

fermentación. .................................................................................................................................150

Figura 13. Esquema de bombeo de agua de enfriamiento en el biorreactor M-090 durante la

fermentación, donde se muestra la altura que hay desde la bomba hasta donde se tiene que

bombear el agua, para calcular NPSH. ...........................................................................................152

Figura 14. Esquema del bombeo de agua para enfriamiento del biorreactor M-100 durante la

fermentación ..................................................................................................................................156

Figura 15. Esquema de bombeo de agua de enfriamiento en el biorreactor M-100 durante la

fermentación, donde se muestra la altura que existe desde la bomba hasta donde se debe

bombear el agua, para el cálculo del NPSH. ..................................................................................158

Figura 16. Esquema de decarga del biorreactor M-100 .................................................................162

Figura 17. Esquema de descarga del biorreactor M-100 donde se indica la altura desde la bomba

hasta el lugar donde se debe depositar el medio agotado.............................................................164

Figura 18. Isométricos de los tanques de mezclado F-080 (A), tanque de balance en el que se

descarga el medio agotado F-110 (B) y tanque F-210 (C). ..............................................................203

Figura 19. Isométrico de los tanque F-221 (A), F-231 (B) y F-241 (C). ............................................203

Figura 20. Isométrico de los biorreactores semilla M-090 (A) y de producción M-100 (B). ...........204

Figura 21. Isométrico de las centrífugas usadas en el proceso. ......................................................205

Figura 22. Isométrico de los intercambiadores de calor. ................................................................205


DISEÑO DE PLANTAS | IX

Figura 23. Esquema 3D de los módulos de UF D-212, D-233 y D-243. En la figura (a) se observan las

conexiones del módulo a la bomba, manómetros, válvulas y tuberías. En la figura (b) se observan

las dimensiones del cartucho de fibras huecas. .............................................................................206

Figura 24. Esquema 3D del módulos de UF D-223. En la figura (a) se observan las conexiones del

módulo a la bomba, manómetros, válvulas y tuberías. En la figura (b) se observan las dimensiones

del cartucho. ..................................................................................................................................207

Figura 25. kg de vapor seco saturado por caballo caldera hora. ....................................................264

Figura 26. Isométrico del módulo de OI .........................................................................................277

Figura 27. Isométrico del compresor. .............................................................................................277

Figura 28. Sistema de generación de calor indicando sus componentes. ......................................278

Figura 29. Sistema de generación de calor indicando las medidas de cada componente. .............278

Figura 30. Vista superior del sistema para generar vapor y el área que ocupa. .............................279

Figura 31. Isométrico De la torre de enfriamiento .........................................................................280

Figura 32. Distribución De los equipos en la zona 000 y 100. .........................................................281

Figura 33. Distribución de equipos en la zona 200. ........................................................................282

Figura 34. Distribución de equipos en la Zona 200-A. ....................................................................282

Figura 35. Vista Isométrica de las áreas de proceso. ......................................................................283

Figura 36. Vista Fontal del las áreas de proceso .............................................................................283

Figura 37. Acercamiento de cada una de las áreas de proceso ......................................................284

Figura 38. Distribución de equipos en el área de servicios auxiliares. ............................................285

Figura 39. Áreas que conforman a la planta entera. ......................................................................289

Figura 40. Distribución de las áreas en la planta. ...........................................................................290

Figura 41. Plano de distribución de la planta. ................................................................................291

Figura 42. Diagrama unifilar de la planta. ......................................................................................292

Figura 43. Tasa Interna de Retorno por el método gráfico .............................................................358


DISEÑO DE PLANTAS | X

ÍNDICE DE CUADROS

Tabla 1 Criterios de selección para la localización de sitios. ...............................................................5

Tabla 2 Evaluación de la localización. .................................................................................................7

Tabla 3 Evaluación de la ubicación. ....................................................................................................7

Tabla 4 Características del producto. .................................................................................................9

Tabla 5. Especificaciones del producto.............................................................................................12

Tabla 6. Condiciones de alimentación en límites de batería. ...........................................................12

Tabla 7. Condiciones del producto en límites de batería. ................................................................13

Tabla 8 Normas Oficiales Mexicanas ................................................................................................14

Tabla 9. La inversión requerida para la planta .................................................................................22

Tabla 10. Superficies requeridas para el desarrollo del proyecto.....................................................23

Tabla 11. Programa de trabajo calendarizado ..................................................................................25

Tabla 12. Disposición de residuos ....................................................................................................31

Tabla 13. Disposición de residuos peligrosos ...................................................................................32

Tabla 14. Ficha Técnica del Incinerador. ..........................................................................................34

Tabla 15. Guía de selección para señales de seguridad ....................................................................52

Tabla 16 Sistema de enfriamiento del biorreactor de operación M-100 ..........................................76

Tabla 17 Sistema de enfriamiento del biorreactor semilla M-080 ...................................................77

Tabla 18. Algunas condiciones geométricas y de operación de intercambiadores de calor de

marcos y placas. ...............................................................................................................................82

Tabla 19 Dimensiones de los biorreactores......................................................................................84

Tabla 20 Dimensiones de los tanques de almacenamiento y de preparación de medio de cultivo.85

Tabla 21 Parámetros que se consideran para los cálculos ..............................................................91

Tabla 22 Evaluación de diferentes VVM para encontrar la menor potencia consumida en el

biorreactor de operación M-100. .....................................................................................................96

Tabla 23 Evaluación de diferentes VVM para encontrar la menor potencia consumida en el

biorreactor semilla M-090 ................................................................................................................97

Tabla 24. Geometrías de intercambiadores de calor de marcos y placas. ......................................103

Tabla 25. Dimensiones de la centrifuga base (Westfalia SC-150). ..................................................109

Tabla 26. Propiedades del caldo a tratar. .......................................................................................110

Tabla 27. Dimensiones del tazón ....................................................................................................111

Tabla 28. Comportamiento del tiempo de operación dependiendo del número de centrífugas ...112


DISEÑO DE PLANTAS | XI

Tabla 29. Condiciones de operación del módulo de UF D-212 .......................................................114

Tabla 30. Determinación del flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración,

volumen de lavado y velocidad de diafiltración a diferentes concentraciones de albúmina. ........115

Tabla 31. Concentraciones, volúmenes y flux finales en el proceso ...............................................116

Tabla 32. Parámetros para diafiltrar ..............................................................................................117


Tabla 34. Determinación de flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración,


Tabla 35. Concentraciones, volúmenes y flux en el proceso de concentración..............................121

Tabla 36. El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros: ...............121




Tabla 39. Concentraciones, volúmenes y flux del proceso de concentración. ...............................126

Tabla 40. El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros: ................126




Tabla 43. Concentraciones, volúmenes y flux en la concentración. ...............................................130

Tabla 44. Cálculos realizados a diferentes tiempos de proceso para el dimensionamiento...........135



Tabla 47. Lista de equipos del proceso con algunas características y su precio .............................145

Tabla 48. Requerimientos e insumos de los servicios auxiliares. ...................................................245

Tabla 49. Componentes y concentraciones máximas de sales en el agua potable basados en la

NOM-127-SSA1-1994. ....................................................................................................................246

Tabla 50. Requerimientos de vapor ...............................................................................................263

Tabla 51. Condiciones de operación...............................................................................................263

Tabla 52. Agua requerida para alimentación de calderas ..............................................................265

Tabla 53. Consumos de combustible (promedio) en calderas para diversos rendimientos térmicos.

.......................................................................................................................................................266

Tabla 54. Dimensiones y requerimientos para calderas d 600 CC. .................................................267


DISEÑO DE PLANTAS | XII

Tabla 55. Lista de los equipos usados para los servicios auxiliares.................................................271

Tabla 56. Áreas de la planta con los equipos que corresponden a cada una. ................................286

Tabla 57. Nomenclatura de importancia para el sistema SLP.........................................................290

Tabla 58. Cuadro comparativo de adquisiciones para los módulos de Ultrafiltración D-212, D-233 y

D-243. .............................................................................................................................................295

Tabla 59. Cuadro comparativo de adquisiciones para el módulo de Ultrafiltración D-223. ...........295

Tabla 60. Cuadro de adquisiciones del compresor. ........................................................................296

Tabla 61. Cuadro de adquisiciones para la caldera Wet-Back. .......................................................297

Tabla 62. Cuadro de adquisiciones para tanques suavizadores ocupados para la generación de

vapor. .............................................................................................................................................298

Tabla 63. Cuadro de adquisiciones para el tanque. ........................................................................299

Tabla 64. Cuadro de adquisiciones para el sistema de almacenamiento del agua para la caldera.300

Tabla 65. Cuadro de adquisición para centrífugas westfalia SC-150. .............................................301

Tabla 66. Costo de equipo de proceso. ..........................................................................................345

Tabla 67. Inversión fija ...................................................................................................................346

Tabla 68. Programa de operación (ton/año) ..................................................................................347

Tabla 69. Costos de materia prima. ...............................................................................................347

Tabla 70. Mano de obra de operación. ..........................................................................................349

Tabla 71. Gasto de energía eléctrica en la planta. ..........................................................................349

Tabla 72. Costo de agua en la planta. .............................................................................................350

Tabla 73. Costos directos de operación..........................................................................................351

Tabla 74. Costos indirectos de operación. ......................................................................................351

Tabla 75. Costos totales de operación ...........................................................................................352

Tabla 76. Volumen mínimo económico de operación ....................................................................353

Tabla 77. Amortización del crédito. Método de pagos iguales de capital ......................................354

Tabla 78. Ingresos por ventas .........................................................................................................354

Tabla 79. Estado de resultados "PROFORMA"................................................................................355

Tabla 80. Capital de trabajo ...........................................................................................................356

Tabla 81. Flujo de efectivo .............................................................................................................356

Tabla 82. Tasa Interna de Retorno (TIR) .........................................................................................357

Tabla 83. Consideraciones para calcular la TREMA ........................................................................358

Tabla 84. Programa de operación (ton) ..........................................................................................359


DISEÑO DE PLANTAS | INTRODUCCIÓN GENERAL XIII

Tabla 85. Ingresos por ventas .........................................................................................................359

Tabla 86. Amortización del crédito método de pagos iguales de capital con 26% de interés anual.

.......................................................................................................................................................360

Tabla 87. TIR con la tasa de 16% anual. ..........................................................................................360


.......................................................................................................................................................361

Tabla 89. TIR con el interés de 13% anual. .....................................................................................361

Tabla 90. Análisis de sensibilidad respecto al porcentaje de financiamiento .................................362

Tabla 91. Variación en el precio de materia prima y el comportamiento de la TIR. .......................363

Tabla 92. Variación en el precio de producto y el comportamiento de la TIR. ...............................363

Tabla 93. Comportamiento de la TIR cuando se varía la capacidad instalada. ...............................364

Tabla 94. Variando el aprovechamiento de la capacidad máxima de operación de la planta. .......365


DISEÑO DE PLANTAS | INTRODUCCIÓN GENERAL 1

1 INTRODUCCIÓN GENERAL

La albúmina sérica humana (HSA) es una proteína de cadena simple que posee 585 aminoácidos y

un peso molecular de 67 kDa. Se encuentra en gran abundancia en el plasma sanguíneo, siendo la

principal proteína de la sangre. El 67% de este polipéptido se encuentra en estado de hélice α. Es

sintetizada en el hígado, y es la proteína más abundante en el ser humano. La concentración

normal de albúmina en la sangre humana oscila entre 3,5 y 5,0 gramos por decilitro, y supone un

54,31% de la proteína plasmática.

Entre las características de la HSA que resultan de importancia para el funcionamiento de nuestro

organismo, podemos destacar las siguientes:

Estabilización de volumen: la HSA es una molécula muy hidrofílica. Esta

característica hace que tenga un rol fundamental en el mantenimiento del volumen de

sangre intravasal en el organismo.

Función de transporte: Una de las principales funciones de la albúmina es la de

transportar y almacenar una amplia variedad de sustancias de bajo peso molecular como

bilirrubina, cortisol, hormonas sexuales, ácidos grasos libres y algunos medicamentos. En

los neonatos hiperbilirrubinémicos, la bilirrubina se combina con la albúmina limitando así

su ingreso a los tejidos hidrofóbicos del cerebro, atenuando con ello la toxicidad en los

procesos hemolíticos graves que se presentan a esa edad. La mitad del calcio circulante

está combinado con la albúmina, por lo que la interpretación clínica de la disminución del

calcio sérico depende de la concentración de la albúmina. Esto se debe a que la fracción

biológicamente activa del calcio es la forma ionizada o libre. La HSA constituye la

molécula decisiva para el transporte del organismo al hígado de metabolitos hidrofóbicos

y tóxicos. Mientras estos metabolitos permanecen unidos a la albúmina, no tienen ningún

efecto nocivo sobre el organismo, por lo que podemos decir que la albúmina tiene

también un efecto neutralizante de toxinas.



Figura 1 Representación 3D de la HSA

Debido a la función de transporte de esta proteína, y a la gran variedad de posibles ligandos que

posee, resulta de gran interés el estudio de la formación de complejos con HSA. Una gran cantidad

de drogas se transportan a través del torrente sanguíneo complejadas con Albúmina. Esta proteína

resulta un verdadero depósito de drogas en el organismo, y las protege de ser modificadas por el

metabolismo.

1.1 OBTENCIÓN DE ALBÚMINA SERICA HUMANA

La albúmina humana se puede obtener de plasma o placentas humanas. A nivel industrial se

prepara por fraccionamiento de mezclas de plasma obtenido de cientos de donantes sanos.

El método utilizado en su obtención fue desarrollado por Cohn en 1940, durante la II Guerra

Mundial, y consiste en someter el plasma humano a un proceso de fraccionamiento con etanol frío

a diferentes concentraciones y variaciones de temperatura, fuerza iónica y pH para obtener

diferentes fracciones o pastas.

A partir del descubrimiento del modelo del ADN por Watson y Crick en 1953, se ha avanzado

mucho en su manipulación y las aplicaciones. Numerosas investigaciones han permitido

comprender cómo portan y transmiten la información genética el ADN y otras moléculas. Desde el



comienzo del siglo pasado se sabe que algunas enfermedades ocurren debido a fallas metabólicas,

por deficiencia en una enzima, proteína ausente o menos activa que la proteína normal. Este

conocimiento ha estimulado a muchos investigadores en la búsqueda de alternativas para el

tratamiento de enfermedades.

Escherichia coli fue el organismo seleccionado inicialmente, para elaborar proteínas

recombinantes humanas, sin embargo, E. coli tiene sus desventajas para la producción de

proteínas humanas, en razón de que es una procariota y no dispone de mecanismos para la

glicosilación de las proteínas luego de la traducción. Esta modificación, que forma parte de las

llamadas postraduccionales, se lleva a cabo en más del 90% de las proteínas de mamíferos, la cual

puede afectar su función o el reconocimiento de la proteína para dirigirla a un sitio específico.

Dado que E. coli no glicosila las proteínas en la expresión de proteínas eucarióticas, se han

estudiado otros modelos: células de mamíferos, insectos y levaduras. De estos tres, las células de

levaduras son las más empleadas, puesto que combinan características de fácil manipulación

genética y rápido crecimiento, propio de los organismos procariota, con una maquinaria subcelular

de las proteínas en forma similar a los mamíferos.

La estructura de oligosacáridos de la invertasa en S. cerevisiae y P. pastoris fue determinada y

comparada con la estructura de los oligosacáridos de mamíferos. P. pastoris tiene los

mecanismos para adicionar O-N-oligosacáridos a las proteínas secretadas. Los glicanos de la

invertasa secretada por P. pastoris no tienen el residuo de α-1-3 manosa característica en S.

cerevisiae, el cual produce alta naturaleza antigénica de las glicoproteínas secretadas por esta

última levadura y, por tanto, las hace no aptas para producir sustancias de uso terapéutico.

Respecto a los N-oligosacáridos, la ventaja de P. pastoris sobre S. cerevisiae está en la glicosilación

que realiza, pues esta se parece más a la que hacen las células humanas.

Este microorganismo es capaz de generar modificaciones postraduccionales muy similares a las

modificaciones humanas. Además en grandes fermentadores, P. pastoris crece en un medio que

consiste en una fuente pura de carbono (glicerol o metanol), biotina, sales, trazas de elementos,

agua y no secreta alta cantidad de proteínas endógenas; por consiguiente las proteínas secretadas

por el cultivo son relativamente puras, lo que facilita su separación.


DISEÑO DE PLANTAS | OBJETIVO 4

2 OBJETIVO

2.1 GENERAL

- Desarrollar el proyecto de diseño de una planta de producción de albumina sérica humana

recombinante (rHSA).

2.2 ESPECIFICOS

- Establecer las bases de diseño para la construcción de una planta de producción de rHSA.

- Detallar el proceso de producción de rHSA.

- Elaborar el estudio de pre factibilidad económico para la construcción de una planta de

producción de RHSA.

3 TAMAÑO DE PLANTA Y LOCALIZACION

3.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD INSTALADA

Considerando que los tiempos para la elaboración del proyecto, no se llevo a cabo un estudio de

mercado, por lo que de forma arbitraria se elige una capacidad instalada de 500 kg de rHSA por

año.

3.2 LOCALIZACIÓN CON BASE A LA UBICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MERCADOS

DE CONSUMO Y ABASTECIMIENTO

La localización adecuada se evaluará al dividir el territorio nacional en tres regiones:

A) Norte

B) Centro

C) Sureste.


DISEÑO DE PLANTAS | TAMAÑO DE PLANTA Y LOCALIZACION 5

Figura 2. División del territorio nacional en 3 zonas (la zona blanca y azul se considera norte)

En cada región se evaluaran los parámetros considerados con más impacto de acuerdo a las

condiciones requeridas para el establecimiento de la planta. Los parámetros evaluados se

describen para cada zona:

Tabla 1. Criterios de selección para la localización de sitios.

Parámetro A B C

Mano de obra calificada De acuerdo a los reporte de INEGI, existe una oferta moderada de técnicos y profesionistas, sin embargo, su cercanía a la frontera norte exige un ingreso por salarios elevado

La zona con mayor oferta de técnicos y profesionistas. La alta actividad económica hace que los salarios puedan mantenerse fijos, además de que la calidad de vida es relativamente buena.

Es una zona con bajo desarrollo económico que no sea turismo. Existen limitadas fuentes de técnicos y profesionistas.

Clima y factores ambientales La temperatura media en esta zona es de 25°C, sin embargo, su

La zona centro tiene una temperatura promedio de 18°C,

Zona húmeda con alto índice de precipitaciones.



ubicación geográfica la hace propensa climas extremos en verano/invierno. Predominan zonas áridas.

y su clima es templado, con las estaciones definidas.

Estimulos fiscales PROGRAMA EMPRENDE TU NEGOCIO PROGRAMA INICIA TU NEGOCIO IMPULSO A TU NEGOCIO FONDO DE APOYO PARA LA MICRO, PEQUEÑA Y MEDIANA EMPRESA

Programas de microcréditos para el autoempleo Programa de apoyo a la micro y pequeña empresa Bancarización

Dreditos y facilidades para el establecimiento de nuevas emoresas, que van desde $30’000.00 hasta 1’000’000.00

Infraestructura (carreteras, servicios, comunicaciones)*

+++ +++++ ++

Cercania con Mercados No se muestra diferencia significativa.

Materia Prima Es una zona dedicada a actividades económicas enfocadas a la transformación de materias primas, lo que garantiza la selección de líneas de distribución y proveedores.

Debido a que es una zona cuyas actividades económicas principales son el comercio y la industria, existe un limitado abastecimiento de materias, que es compensado por la gran cantidad de vías de comunicación.

Es una zona dedicada a actividades económicas primarias, lo que reduce el costo de materias primas y las hace mas disponibles.

Al evaluar los parámetros de acuerdo al método cualitativo por puntos, se obtuvo la siguiente

matriz, en la que se califico cada lugar y se multiplico por su grado de impacto

(calificación/calificación por grado de impacto). La suma total permitió comparar cada sitio, y así

elegir el más adecuado. La localización seleccionada es el área centro.



Tabla 2. Evaluación de la localización.

Parámetro Grado de impacto A B C

Mano de obra calificada 0.25 8 /2 10/2.5 7/1.75

Clima y factores ambientales 0.15 9/1.35 9/1.35 8/1.20

Estimulos fiscales 0.05 9/0.45 9/0.45 10/0.5

Infraestructura (carreteras, servicios,

comunicaciones)

0.10 9/0.9 10/1.0 8/0.8

Cercania con Mercados 0.20 10/2.0 9/1.80 8/1.6

Materia Prima 0.25 8/2.0 7/1.75 9/2.25

TOTAL 1.00 5.1 8.85 8.1

Establecida la localización en la zona centro, se procede a elegir la ubicación, tomando en cuenta

los mismos puntos anteriores se evalúan los siguientes parques industriales:

A) Toluca: FRISIA, Toluca-Lerma. Km 535 México-Toluca, Lerma.

B) Querétaro: Parque Industrial Querétaro.

C) Puebla. Industrial San Jerónimo. Carretera Puebla-Tlaxcala.

D) Guanajuato. Industrial DELTA. Carretera León-Silao

La matriz resultante se muestra a continuación. La suma total de las evaluaciones permitió elegir la

ubicación más adecuada, siendo esta el parque industrial Toluca-Lerma.

Tabla 3. Evaluación de la ubicación.

Parámetro Grado de importancia A B C D

Mano de obra calificada 0.25 9/2.25 9/2.25 8/2.0 9/2.25

Clima y factores ambientales 0.15 9/1.35 8/1.2 9/1.35 8/1.20

Estímulos fiscales 0.05 8/0.4 9/0.45 10/0.5 10/0.5

Infraestructura (carreteras, servicios,

comunicaciones)

0.10 10/1.0 9/0.9 9/0.9 10/1.0

Cercanía con Mercados 0.20 10/2.0 9/1.8 8/1.6 10/2.0

Materia Prima 0.25 9/2.25 9/2.25 9/2.25 9/2.25

TOTAL 1.00 9.25 8.85 8.60 9.2


DISEÑO DE PLANTAS | INGENIERÍA BÁSICA DE PROCESO 8

4 INGENIERÍA BÁSICA DE PROCESO

4.1 BASES DE DISEÑO

4.1.1 GENERALIDADES

4.1.1.1 TIPO DE PLANTA

Planta de producción de productos recombinantes, clasificada dentro de las farmoquímicas,

aunque también puede considerarse una planta biotecnológica.

4.1.1.2 PRODUCTO

La albúmina sérica humana se encuentra en un 50% de proteínas totales en el suero. Contribuye

de forma importante a la osmolaridad del suero, pero además tiene la importante propiedad de

unirse con facilidad a muchas sustancias diferentes, entre las que se encuentran los diferentes

ácidos grasos libres. A través de la fijación, la posterior solubilización y transporte de diversos

ácidos grasos, la albúmina facilita el transporte de éstas moléculas hidrófobas al medio

predominantemente hidrófilo del plasma.

Tiene gran importancia farmacológica la presencia en la molécula de albúmina de lugares capaces

de fijar diversos tipos de fármacos, como salicilatos, barbitúricos, sulfaminas, penicilina y

warfarina. Pero la interacción es débil y los ligandos son fácilmente desplazados por otras

sustancias. Teniendo esto en cuenta, la albúmina no solo participa en la solubilización de los

fármacos, sino que también puede determinar la proporción presente en el plasma de fármaco

libre (y, por lo tanto, farmacológicamente activo).

Especificaciones del producto

Albumina Sérica Humana Recombinante

Características: cristales blancos o ligeramente amarillentos que pueden sedimentarse en reposo,

medida de las partículas es del orden de 10-100μm, ninguna partícula debe de pasar las 150μm.

pH. 5.0-8.5. Conservarse a una temperatura de 2-10°C.



Tabla 4. Características del producto.

SUSTANCIA CANTIDAD

Globulinas 5.00%

Alcohol bencílico (Agente bacteriostático) 0.90%

Seroalbúmina 94.10%

4.1.1.3 APLICACIÓN DEL PRODUCTO

Acción Terapéutica

Expansor del volumen sanguíneo circulante.

Antibilirrubinémico.

Unión reversible a sustancias endógenas y exógenas.

Secuestro de radicales libres y prevención de la peroxidación lipídica.

Preservación de la integridad microvascular y, como consecuencia, de la formación

de edemas.

Indicaciones

Hipovolemia: en emergencias, con o sin estado de shock.

Hipoproteinemia.

Hiperbilirrubinemia neonatal.

Hemodiálisis.

Como tratamiento complementario en: quemaduras severas, síndrome

respiratorio del adulto, bypass cardiopulmonar, ascitis, nefrosis aguda y síndrome

nefrótico agudo, pancreatitis e infecciones intrabdominales, fallas agudas del

hígado, y toxemia del embarazo.

Resuspensión de glóbulos rojos.



4.1.2 CAPACIDAD INSTALADA, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD

4.1.2.1 CAPACIDAD INSTALDA

La capacidad de la planta se describe de acuerdo a lo siguiente:

a) Capacidad de Diseño: 575 kg/año

b) Capacidad Normal: 500 kg/año

c) Capacidad Mínima: 425 kg/año

4.1.2.2 RENDIMIENTO

Se considera que el proceso tiene un rendimiento de 60%.

Se trabajaran 340 días al año, por lo que el factor de servicio resulta 0.93.

Factor de servicio =Días laborados

Días del año=

340

365

4.1.2.3 FLEXIBILIDAD

La planta deberá seguir operando bajo las siguientes condiciones anormales:

a) Falla de electricidad Si___X___ No__________

Observaciones: La planta deberá contar con una planta eléctrica de emergencia y

será conectada a los equipos y áreas fundamentales en el proceso

b) Falla de vapor Si___X____ No__________

Observaciones: Sin embargo el área de fermentación será la única que no opere

c) Falla de aire Si________ No____X_____

Observaciones: _______________________________________

d) Otras: _______________________________________

_______________________________________



4.1.2.3.1 ¿Se requiere prever aumentos de capacidad en futuras ampliaciones?

Si el análisis de mercado indica un crecimiento en la demanda será necesario ampliar la nave de

producción; sin embargo con el diseño actual es posible operar a la capacidad de diseño sin ningún

problema

4.1.2.3.2 Requerimientos especiales de operación

Será necesario el cálculo de la nueva capacidad de a planta así como su subsecuente

acondicionamiento de áreas y equipos

4.1.3 ESPECIFICACIONES DE LAS ALIMENTACIONES

Figura 3. Especificaciones de las alimentaciones.

Alimentación Estado Físico

Impurezas

individuales

(HPLC)

Impurezas

totales

(HPLC)

Glucosa Sólidos Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Glicerol Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Botina Sólidos Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Solución de Sales Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Agua de la red Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Cloruro de Sodio Sólido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Agua desionizada Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Buffer A “Acetato

de sodio 25mM” Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Buffer B “Fosfato

de sodio, NaCl,

Caprilato de

sodio”

Líquido Máx. 0.1% Máx. 0.1%



4.1.4 ESPECIFICACIONES DE LOS PRODUCTOS

Tabla 5. Especificaciones del producto

4.1.5 CONDICIONES DE ALIMENTACION EN LÍMITE DE BATERÍA

En la alimentación a la planta, la línea de alimentación del agua tiene válvulas de seguridad.

Tabla 6. Condiciones de alimentación en límites de batería.

Buffer C “Fosfato

de Sodio y NaCl

0.1M”


Buffer E “Fosfato

de sodio, NaCl

0.2M”


Peptona Sólidos Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Extracto de

levadura Sólidos Máx. 0.1% Máx. 0.1%

Alimentación Estado Físico Impurezas

individuales (HPLC)

Impurezas totales (HPLC)

rHSA Sólidos (polvo) max. 0.1% max. 0.1%

Alimentación Estado

Físico

Presión manométrica (Kg/cm2) Temperatura (°C) Forma de recibido

Máx Normal Mín Máx Normal Mín

Glucosa Sólidos 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Costal

Glicerol Líquido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Tambo

Botina Sólidos 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Costal

Solución de Sales Líquido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Garrafones

Agua de la red Líquido 2.5 2 1.5 20.5 15.5* 10.5 Tubería

Cloruro de Sodio Sólido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Costal



*De datos Tomados del Clima Nacional de México

4.1.6 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS EN LÍMITE DE BATERIA

Tabla 7. Condiciones del producto en límites de batería.

*De a datos Tomados del Clima Nacional de México **Se entregara en bolsas de plástico de polietileno impresas con las características del producto y

el nombre de la empresa de 1 kg, en cajas con seis bolsas.

4.1.7 ELIMINACION DE DESECHOS

Agua desionizada Líquido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Garrafones

Buffer A “Acetato

de sodio 25mM” Líquido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Garrafones

Buffer B “Fosfato

de sodio, NaCl,

Caprilato de sodio”

Líquido 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Garrafones

Buffer C “Fosfato

de Sodio y NaCl

0.1M”


Buffer E “Fosfato

de sodio, NaCl

0.2M”


Peptona Sólidos 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Costal

Extracto de

levadura Sólidos 1.5 1 0.5 20.5 15.5* 10.5 Costal

Producto Estado Físico

Presión manométrica (Kg/cm2) Temperatura (°C) Forma de entrega Máxima Normal Mínima Máxima Normal Mínima

Albumina sérica humana

recombinante Sólido 2.5 2 1.5 15.5 10.5* 5.5

Bolsa de plástico**



Las Normas Oficiales Mexicanas en materia de Eliminación de desechos producidos por la planta

farmoquímica que se buscaron vienen resumidas en la siguiente tabla.

Tabla 8. Normas Oficiales Mexicanas

Descarga de aguas residuales

NOM-001-ECOL-1996

NOM-001-SEMARNAT-1996

Límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales en aguas y bienes

nacionales.

NOM-002-ECOL-1996


Límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales a los sistemas de

alcantarillado urbano o municipal.

NOM-003-ECOL-1997


Límites máximos permisibles de contaminantes para las

aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al

público.

Contaminación atmosférica

NOM-034-ECOL-1993


Métodos de medición para determinar la concentración

de monóxido de carbono en el aire ambiente y los

procedimientos para la calibración de los equipos de

medición.

NOM-035-ECOL-1993


Métodos de medición para determinar la concentración

de partículas suspendidas totales en el aire ambiente y

el procedimiento para la calibración de los equipos de

medición.

Emisiones de fuentes fijas

NOM-043-ECOL-1993


Niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera

de partículas sólidas provenientes de fuentes fijas.

Residuos peligrosos, sólidos urbanos y de manejo especial

NOM-052-SEMARNAT-2005 Que establece las características, el procedimiento de

identificación, clasificación y los listados de los residuos

peligrosos

NOM-053-ECOL-1993


Procedimiento para llevar a cabo la prueba de

extracción para determinar los constituyentes que

http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-001-ECOL.pdf

http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-ECOL-002.pdf


http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/CNV-034.pdf



http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM%20052_23_JUN_2006.pdf




hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al

ambiente

NOM-054-ECOL-1993


Procedimiento para determinar la incompatibilidad

entre dos o más residuos considerados como peligrosos

por la norma oficial mexicana NOM-052-ECOL-1993.

NOM-055-SEMARNAT-2003 Que establece los requisitos que deben reunir los sitios

destinados al confinamiento controlado de residuos

peligrosos excepto de los radiactivos.

NOM-056-ECOL-1993


Requisitos para el diseño y construcción de las obras

complementarias de un confinamiento controlado de

residuos peligrosos.

NOM-057-ECOL-1993


Requisitos que deben observarse en el diseño,

construcción y operación de celdas de un

confinamiento controlado para residuos peligrosos.

NOM-058-ECOL-1993


Requisitos para la operación de un confinamiento

controlado de residuos peligrosos.

NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002 Protección ambiental-salud ambiental-residuos

peligrosos biológico-infecciosos-clasificación y

especificaciones de manejo.

NOM-098-SEMARNAT-2002 Protección ambiental – incineración de residuos,

especificaciones de operación y límites de emisión de

contaminantes.

Comisión Nacional del Agua

NOM-001-CONAGUA-1995 Sistema de alcantarillado sanitario – especificaciones de

hermeticidad.

NOM-002-CONAGUA-1995 Toma domiciliaria para abastecimiento de agua potable

– especificaciones y métodos de prueba.

NOM-007-CONAGUA-1997 Requisitos de seguridad para la construcción y

operación de tanques de agua.

NOM-087-ECOL-SSA1-2002

NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002

Protección ambiental-salud ambiental-residuos

peligrosos biológico-infecciosos-clasificación y


http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-055-SEMAR-03-3-NOV-04.pdf




http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-087-ECOL-SSA1-2002.pdf

http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM_098_SEMAR_02_1_OCT_04_COMP.pdf

http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-001-CNA.pdf



http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-087-ECOL-SSA1-2002.pdf



especificaciones de manejo.

4.1.8 ALMACENAMIENTO

La planta dispondrá de un espacio libre para el acceso de pipas, carros tanque o cualquier otro

tipo de transporte y entrega de las materias primas sólidas y en estado líquido. Las condiciones de

almacenamiento de materias primas solidas serán en almacenes destinados para ello, cuyas

temperaturas no deberán ser mayores a 25°C.

El producto final será almacenado en un almacén destinado para dicho fin. Debido a sus

propiedades, se deberá mantener en un cuarto frio, cuya temperatura será de 4°C.



4.1.9 ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

4.1.9.1 DATOS DEL PROYECTO

4.1.9.1.1 NIVELES

4.1.9.1.1.1 NIVEL I. DATOS GENERALES DEL PROYECTO, ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

4.1.9.1.1.1.1 PROYECTO

4.1.9.1.1.1.1.1 Nombre del proyecto.

PRODUCCIÓN DE ALBÚMINA SÉRICA HUMANA MEDIANTE Pichia pastoris.

4.1.9.1.1.1.1.2 Estudio de riesgo y su modalidad

(En caso, de que la actividad implique la realización de actividades altamente riesgosas).

4.1.9.1.1.2 NIVEL II. ESTUDIO DE RIESGO AMBIENTAL.

4.1.9.1.1.2.1 Ubicación del proyecto

Carretera México-Toluca Km 535

Corredor Industrial Toluca Lerma

Código Postal 52004.

Teléfono 01(72) 79 22 99/79 20 36/792199/

Fax 01 (72) 79 22 49/79 20 17

Mapa (ver mapa)

4.1.9.1.1.2.2 Tiempo de vida útil del proyecto

El tiempo de vida útil del proyecto se estima en 30 años, y tardará aproximadamente 48 semanas

en poder realizarse la obra, tal como se describe en el programa de trabajo.



4.1.9.1.1.2.3 En caso de que el proyecto que se somete a evaluación se vaya a construir

en varias etapas, justificar esta situación y señalar con precisión

El proyecto en cuestión se desarrollará en una sola etapa

Presentación de la documentación legal:

De ser el caso, constancia de propiedad del predio.

El predio pertenece empresa Farmoquímica “FarmaBIO” S.A. de C.V.

4.1.9.1.2 PROMOVENTE

4.1.9.1.2.1 Nombre o razón social

La empresa llevara el nombre de Farmoquímica “FarmaBIO” con la razón social

correspondiente a Sociedad Anónima de Capital Variable.

4.1.9.1.2.2 Registro Federal de Contribuyentes del promovente

GMM 361228 4D0

4.1.9.1.2.3 Nombre y cargo del representante legal

Cerón Montes Adrian, Encargado del estudio del impacto ambiental.

4.1.9.1.2.4 Dirección del promovente o de su representante legal para recibir notificaciones

Carretera México-Toluca Km 535

Corredor Industrial Toluca Lerma

Código Postal 52004.

Teléfono 01(72) 79 22 99/79 20 36/792199/

Fax 01 (72) 79 22 49/79 20 17



4.1.9.1.3 RESPONSABLE DE LA ELABORACIÓN DEL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

4.1.9.1.3.1 Nombre o Razón Social

Farmoquímica “FarmaBIO” S.A. de C.V.

4.1.9.1.3.2 Registro Federal de Contribuyentes o CURP

GMM 361228 4D0

4.1.9.1.3.3 Nombre del responsable técnico del estudio. Registro Federal de Contribuyentes o

CURP. Número de Cédula Profesional

Cerón Montes Adrian. Encargado del estudio del impacto ambiental y alternativas

correspondientes

CURP: CEMA870109HMRND06

RFC: CEMA870109

CEDULA PROFESIONAL:

4.1.9.1.3.4 Dirección del responsable técnico del estudio.

Tecamac de Felipe Villa Nueva, Col. San Martin Azcatepec

Municipio: Tecamac de Felipe Villa Nueva

México D.F.

C.P. 55748

Tel. 5516036279

e-mail: [email protected]

mailto:[email protected]



4.1.9.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

4.1.9.2.1 INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

4.1.9.2.1.1 Naturaleza del proyecto

Con el objeto de producir la albumina sérica humana la empresa Farmoquímica “FarmaBIO”

S.A. de C.V., se proyecta instalar una planta Farmacéutica-.Biotecnológica.

El proyecto se fundamenta, debido al incremento de la demanda de la albumina sérica

humana, por lo que la demanda (insificiente)actual de este producto es más que la oferta del

mismo.

4.1.9.2.1.2 Selección del sitio

El sitio seleccionado para la ubicación de esta planta, se encuentra dentro Corredor

Industrial Toluca Lerma por el beneficio y características de los mercados de consumo y

abastecimiento. Evaluados por la misma empresa y especificados en los puntos 3.1 al 3.3 del

presente trabajo.

4.1.9.2.1.3 Ubicación física del proyecto y planos de localización

Se presenta croquis de ubicación de la Planta.

Figura 4. Corredor Industrial Toluca Lerma, Lerma, México (Google Earth).



La planta se encuentra ubicado el corredor Industrial Toluca Lerma al norte del Estado de México.

· Latitud Norte: 19º 09’00´´

· Longitud Oeste: 99º 29’00’’

· Altitud: 2,660 m.s.n.m

Las vías de acceso que se tienen para llegar al Complejo de Manufactura Toluca, que son:

4.1.9.2.1.3.1 Terrestre.

Autopista México-Toluca hasta y tomar la avenida Paseo Tolloacan hasta llegara a El Rincón del

Parque, y girara a la derecha con rumbo a Texcoco hasta interceptar con la calle Lerma y dar vuelta

a la izquierda, posteriormente a escasas cuadras se encuentra el Corredor Industrial Toluca Lerma.

4.1.9.2.1.3.2 Sistema Ferroviario

La vía más cercana corresponde al ferrocarril México –Toluca localizado en el límite sur del

Corredor Industrial de Toluca.

4.1.9.2.1.3.3 Aeropuerto.

Aeropuerto de la Ciudad de Toluca al Complejo de Manufactura Toluca

Estado, municipio, colonia, calle, código postal, teléfono

El Municipio de Toluca colinda al norte con los municipios de Temoaya y Otzolotepec, al sur con

Villa Guerrero y Coatepec Harinas, al este con Lerma, San Mateo Atenco y Metepec, al sureste con

Calimaya y Tenango del Valle, y al oeste con Almoloya de Juárez y Zinacantepec. Sus coordenadas

geográficas extremas varían de los 19° 04’15” a los 19° 27’10” de latitud Norte, y de los 99°31’40”

a los 99°46’50” de Longitud Oeste (INEGI , 1992) y abarca una superficie total de 42,013.5

hectáreas. (Subdirección de Estudios y Consulta del Territorio Estatal, SECTE, 1989.

El territorio municipal se conforma por un total de 89 sectores y 24 Delegaciones.



4.1.9.2.1.4 Inversión requerida

Reportar el importe total del capital total requerido (inversión + gasto de operación), para el

proyecto.

A. pesos M.N.

Tabla 9. La inversión requerida para la planta

Descripción Inversión (millones de pesos de pesos)

Capacidad instalada 100.00

Equipo requerido 200.00

Total capital requerido para inversión

300.00

B. Precisar el período de recuperación del capital, justificándolo con la memoria de cálculo

respectiva.

Con base a la información presentada en el cuadro anterior, el volumen actual de La capacidad de

la planta se describe de acuerdo a lo siguiente:

a) Capacidad de Diseño: 575 kg/año

b) Capacidad Normal: 500 kg/año

c) Capacidad Mínima: 425 kg/año

4.1.9.2.1.5 Dimensiones del proyecto

Especifique la superficie total requerida para el proyecto, desglosándola de la siguiente manera:

a) Superficie total del predio ( en m2 ).

La planta industrial Farmoquímica “FarmaBIO” S.A. de C.V. en Toluca tiene una superficie de

500,000 m2.

b) Superficie a afectar (en m2 ) con respecto a la cobertura vegetal del área del proyecto, por tipo

de comunidad vegetal existente en el predio (selva, manglar, tular, bosque, etc.). Indicar, para

cada caso su relación (en porcentaje), respecto a la superficie total del proyecto



Las superficies a afectar en áreas verdes corresponden a lo desarrollado por la planta de

distribución, las cuales se encuentran comprendidas por pasto, ya que dentro del predio en el cual

se ubica el complejo de Toluca no existe comunidad vegetal que pueda verse afectada.

Tabla 10. Superficies requeridas para el desarrollo del proyecto

CONCEPTO SUPERFICIE PORCENTAJE

Planta (construcción) 160 000 m2 32.0%

c) Superficie (en m2) para obras permanentes. Indicar su relación (en porcentaje), respecto a la

superficie total.

4.1.9.2.1.6 Uso actual de suelo y/o cuerpos de agua en el sitio del proyecto y en sus

colindancias

Usos de suelo: sin uso evidente.

Las actividades que se pretenden realizar en el presente proyecto son compatibles con el uso de

suelo de la zona. De acuerdo a los planes de desarrollo del Municipio de Toluca, que es industrial,

lo cual se manifiesta con las múltiples empresas que se han instalado en la zona y de acuerdo a lo

indicado en la Licencia de Uso de Suelo otorgada por Gobierno del Estado de México, Secretaría de

Desarrollo Urbano y Obras Públicas, Subsecretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda, Dirección

General de Desarrollo Urbano, Subdirección Regional de Desarrollo Urbano Toluca-Ixtapan de la

Sal.

No existen cuerpos de agua presentes dentro de la zona de influencia del proyecto.

4.1.9.2.1.7 II.1.7 Urbanización del área y descripción de servicios requeridos

Instalaciones y servicios

Agua potable (0.5 litros/ seg/ha), electricidad (23 kva), drenaje pluvial y sanitario separado, calles

pavimentadas, alumbrado, líneas telefónicas de fibra óptica, banquetas, vigilancia y áreas verdes.



Giros predominantes en la zona: textil, metal-mecánica y diversas manufacturas.

4.1.9.2.2 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DEL PROYECTO

4.1.9.2.2.1 Descripción de la obra o actividad y sus características

Con la misma orientación del rubro anterior, se recomienda describir lo siguiente:

a) Tipo de actividad o giro industrial.

Farmoquímica

b) La totalidad de los procesos y operaciones unitarias.

18

1. Tanque de medio (1)

2. Intercambiador de placas (3)

3. Tanque semilla (1)

4. Tanque de producción (1)

5. Tanque de balance (5)

6. Centrifuga de discos (1)

7. Módulo de Ultrafiltración (3)

8. Cromatografías de Columna (2)

9. Cristalizador (1)

4.1.9.2.2.2 Programa general de trabajo

Para esto se presenta un diagrama de Gantt, donde se plasma el tiempo en el cual se pretende

concluir el proyecto.



Tabla 11. Programa de trabajo calendarizado

Actividad SEMANAS

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Aprobación

del proyecto x x x

Asignación

del proyecto x x x x x

Ingeniería de

detalle

x x x x

Construcción

de la planta

industrial

x x x x x x x x

Compra del

equipo

x x x x

Servicios

nuevos

x x x x x x x

Revisión y

detalles

x x x x

Puesta en

servicio

x x x x

Cierre del

proyecto

x x x x

4.1.9.2.2.3 Preparación del sitio

Dado que el proyecto se realizará en una zona sin construcción se realizaran maniobras de

limpieza de zona excavación, a nivelación del terreno, elaboración de concreto reforzado para la

construcción, entre otras actividades.

Asimismo, en caso de efectuar algún de las siguientes obras, para el desarrollo del proyecto, es

conveniente se describa la siguiente información (según corresponda):



Rellenos en zonas terrestres

Se requerirá de efectuar rellenos para el desarrollo del presente proyecto.

a) Sitios de donde se adquirirá el material para efectuar el relleno.

En Toluca

b) Volumen y tipo de material por emplear en esta actividad, señalando sus características.

Según corresponda.

c) Forma de manejo y traslado del material para efectuar el relleno.

En camiones y tráileres de transportación de material.

Rellenos en cuerpos de agua, zonas inundables o marinas:

1. Nombre del cuerpo de agua o zona inundable por afectar.

No aplica.

2. Superficie total por afectar.

No aplica.

3. Ubicación en plano, de los sitios en donde se realizarán los rellenos.

No aplica.

4. Sitios de donde se adquirirá el material para efectuar el relleno, tipo de material y

volumen o cantidad del material por utilizar.

No aplica.

5. Forma de manejo y traslado del material para efectuar el relleno.

No aplica.

6. Descripción de la técnica constructiva.

No aplica.

7. Descripción de métodos por emplear, para garantizar la estabilidad de taludes, en su caso.

No aplica.

Obras de dragados de cuerpos de agua y zonas de tiro (Sólo para industrias ubicadas junto al

mar o río y cuando el promovente realice el dragado como parte del proyecto industrial):

1) Ubicación en plano, de los sitios en donde se realizarán los dragados, indicando el

nombre del cuerpo de agua o zona por afectar.



No aplica

a) Volumen que será dragado.

No aplica

b) Diseño de muestreo para la caracterización del material a dragar.

No aplica.

c) Parámetros que serán analizados en las muestras de material a dragar.

No aplica.

d) Resultados de los análisis CRETIB del material por dragar.

No aplica.

e) Capacidad volumétrica de la zona de tiro.

No aplica

f) Diseño del sitio de tiro.

No aplica.

g) Coordenadas geográficas o UTM de la poligonal que formará el sitio de tiro.

No aplica.

h) Superficie que será afectada por el dragado e indicando la superficie de cada una de

las zonas de tiro.

No aplica.

i) Tipo de material a descargar.

No aplica.

j) Características de la corriente en el área de tiro (en caso de que el material sea

dispuesto en cuerpos de agua).

No aplica.

Obras de protección (escolleras, espigones, bordos, dársenas, represas, rompeolas, malecones,

diques, varaderos y muros de contención).

Tipo, número, dimensiones y material empleado para las estructuras de protección, así como las

técnicas constructivas que se utilizarán.

Muelles

a) Área total del muelle.



No aplica

b) Tipo de muelle (fijo o flotante).

No aplica

c) Forma de muelle (marginal, espigón, en “T”, en “U”, etc.).

No aplica

d) Material que se utilizará para su construcción (concreto, madera, plástico reforzado con

fibra de vidrio, acero, etc.).

No aplica

e) Profundidad máxima del muelle.

No aplica

f) Tipo de embarcaciones que va a recibir, especificando el calado de las embarcaciones.

No aplica

g) Relación del número de embarcaciones y rutas de navegación en aquellas zonas marinas,

litorales o lagunares, las cuales se encuentren dentro de un Área Natural Protegida,

indicando la congruencia de la actividad conforme lo establezca su correspondiente

Programa de Manejo.

No aplica

4.1.9.2.2.4 Desviación de cauces

a) Justificación

No aplica

b) Nombre del cuerpo de agua.

No aplica

c) Descripción de los trabajos de desvío (anexar planos).

No aplica

d) Tipos de comunidades de flora y fauna que podrían ser afectados.-

No aplica

e) Gasto promedio que será desviado, porcentaje con respecto al volumen total y la

afectación a poblaciones o localidades cercanas.

No aplica



4.1.9.2.2.5 Descripción de las obras y actividades provisionales del proyecto

Requerirá de la construcción de servicios de apoyo, ya que la planta no cuenta con la

infraestructura necesaria para poder dar servicio a los requerimientos del desarrollo del proyecto.

Los servicios de apoyo que requerirá serán de agua, luz, drenaje, vapor, línea telefónica, etc.

Utilizando los mismos horarios de trabajo para el personal que estará a cargo de la obra, que los

empleados dentro de la planta; por lo que no se requerirá de la instalación de campamentos, ni de

dormitorios.

4.1.9.2.2.6 Etapa de construcción

Las etapas de construcción son tres principales las cuales son la etapa de contrataciones y compra

de material, la etapa de construcción, la cual es la que mas tiempo tarda, y la etapa de cierre del

proyecto.

En virtud de que la obra a desarrollar se ubicará en una zona aún sin construir se requerirá de

obras asociadas como pueden ser campamentos o caminos de acceso o bodegas para el material

de construcción.

4.1.9.2.2.7 II.2.8 Descripción de las obras asociadas al proyecto

Como obra asociada se identifica a toda aquella obra que complemente a cualquiera de las obras

principales, como podrían ser:

Construcción o rehabilitación de caminos de acceso, incluyendo vías férreas. Señalando para

ambos casos la longitud, corona, derecho de vía, etc.

No se realizarán caminos de acceso.

Líneas de transmisión y subestaciones eléctricas (anexar plano con la trayectoria, indicando la

superficie de material vegetal que será afectada por los derechos de vía y de la subestación sus

características).

No aplica.

Áreas recreativas y campos deportivos para los trabajadores.



No aplica.

Sistemas para la captación de agua pluvial o superficie

Pozos de agua

No aplica.

Plantas (instalaciones y equipo) para el tratamiento previo de agua a utilizar o de aguas residuales

(señalar la descripción del proceso de tratamiento, capacidad de diseño de la planta, origen de las

aguas recibidas, características esperadas, tratamiento y disposición final de los residuos

generados (lodos, salmuera), calidad esperada del agua después del tratamiento, destino final del

efluente tratado y sitios de descarga o destino de la misma).

Se generaran aguas residuales.

Provenientes de la planta la cual se le dará un tratamiento térmico par la neutralización de los

microorganismos y posteriormente ser utilizada en las aéreas verdes, (Ver tratamiento de aguas

residuales)

Administrativas (oficinas) o de servicios (patios de servicio, obras para abastecimiento y

almacenaje de combustibles y materiales).

Se requerirá de la construcción de oficinas administrativas o patios de servicio.

Unidades para el registro de parámetros ambientales y de producción, etc., que conlleven la

realización de obras adicionales.

La compra de un incinerador para la neutralización de la biomasa y se pueda desechar. (ver

tratamiento de la biomasa)

4.1.9.2.2.8 Generación, manejo y disposición de residuos sólidos, líquidos y emisiones a la

atmósfera

Etapa de construcción: En esta etapa los residuos estarán constituidos por restos de material de

construcción como lo son pedazos de ladrillos, concreto, restos de celosía, y algunos pedazos de

tubería.

Etapa de operación: durante esta etapa del proyecto, los residuos estarán constituidos por

emisiones a la atmósfera las cuales se verán reducidas al utilizar un combustible más limpio,

además de la neutralización de la biomasa y la esterilización del agua de proceso.



4.1.9.2.2.9 Infraestructura para el manejo y la disposición adecuada de los residuos

El presente proyecto implica generación de residuos, como son la eliminación de la biomasa,

esterilización del agua de proceso, principalmente.

Tabla 12. Disposición de residuos

NOMBRE DESTINO METODO DE DISPOSICIÓN

Arena APASCO/ECOLTEC

CEMEX/PROAMBIENTE

REUSO

REUSO

Basura RECOLECTORA KING KONG RELLENO SANITARIO

Cable con forro INSUMOS RECICLABLES RECICLAJE

Cartón INSUMOS RECICLABLES RECICLAJE

Chatarra INSUMOS RECICLABLES RECICLAJE

Escombro RECOLECTORA KING KONG RELLENO SANITARIO

Escoria APASCO/ECOLTEC REUSO

Llantas usadas PROAMBIENTE COMBSTIBLE ALTERNO

Madera INSUMOS RECICLABLES RECICLAJE

Papel archivo RECOLECTORA KING KONG RECICLAJE

Plástico scrap sin metal PROAMBIENTE COMBUSTIBLE ALTERNO

Plástico scrap con metal RIMSA CONFINAMIENTO

Polietileno RECOLECTORA KING KONG RECICLAJE

Rebeba de hierro ROCA ACERO RECICLAJE

Rebaba de aluminio INSUMOS RECICLABLES RECICLAJE

Residuos del comedor INSUMOS RECICLABLES REUSO



Así también y de acuerdo a la instrucción del sistema de administración ambiental, tenemos que

para el caso de los residuos peligrosos se cuenta con los siguientes métodos de disposición:

Tabla 13. Disposición de residuos peligrosos

IDENTIFICACIÓN DESTINO METODO DE DISPOSICIÓN

Aceite sucio PROAMBIENTE Combustible Alterno

Baterías usadas GILBERTO CABALLERO C. Reciclaje

Contenedores Vacíos RECUPERADORA RUMA

PROAMBIENTE

RIMSA

Combustible Alterno

Filtros Automotrices RIMSA Confinamiento controlado

Lodo con aceite APASCO/ECOLTEC

RIMSA

Confinamiento controlado

Lodo de pintura APASCO/ECOLTEC Combustible Alterno

Lodo elpo APASCO/ECOLTEC Confinamiento controlado

Lodos biológicos RIMSA

APASCO ECOLTEC

Confinamiento controlado

Lodo de Tratamiento de agua

industrial

REIND QUÍMICA

RIMSA

Combustible Alterno Confinamiento controlado

Metales scrap RIMSA Confinamiento controlado

Polvo químico de extintor RIMSA

Residuos con aceite PROAMBINTE Combustible Alterno

Residuos médicos TRADEM Incineración

Resinas RIMSA

Selladores RIMSA Confinamiento controlado

Solución de ácido sulfúrico RIMSA Confinamiento controlado

Solución de amoniaco RIMSA Confinamiento controlado

Solventes usados PROAMBIENTE Combustible Alterno

Tambor con silicato de sodio RIMSA Confinamiento controlado

Tierra con aceite RIMSA Confinamiento controlado



4.1.9.2.2.9.1 Tratamiento de los residuos generados por la planta.

4.1.9.2.2.9.1.1 Tratamiento de biomasa

Para el tratamiento de la torta que se genera en el filtro presa se tratara con un

incinerador para la eliminación de la biomasa y posteriormente su desecho.

Datos de entrada al equipo.

Peso de los sólidos húmedos: 12500Kg

Humedad al 80%

Salida del equipo

Peso de los sólidos secos: 2500kg

Tiempo total de trabajo: 10hrs

Características del equipo a usar:

Envolvente de lámina de acero galvanizado acabado epóxico.

Sistema de combustión con doble válvula de seguridad, control automático, control contra

falla de flama, sensor de presión y control de protección térmica.

Tablero de mando equipado con control automático de temperatura y temporizadores.

Fuego sobre y por debajo del cuerpo que aumenta la eficiencia de la combustión y la

velocidad de cremación.

Quemadores ecológicos de alta eficiencia y baja generación de NOx.

Cámara secundaria integrada que elimina humos,olores y partículas con dos segundos de

retención.

Material refractario y aislante de alta calidad para 1,700 ºC.

Puertas de carga y servicio revestidas de material refractario provistas con mirillas,

seguros y doble sello cerámico.

Exclusivo diseño que evita el escurrimiento de grasa y fluido.



Tabla 14. Ficha Técnica del Incinerador.

Datos de la Empresa que lo oferta.

Incimex

Incineradores & Crematorios

Elsa No. 84 Col. Gpe. Tepeyac, Mex, D.F. 07840

Tel/ Fax (0155) 5517-4150

(0155) 5537-7532

Planta

Fracc. Industrial Peñuelas

Santiago de Querétaro,

Qro.

Ficha Técnica

Modelo UMCC-PAT 500

Capacidad de cremación 500 Kg /hr

Cámara de ignición 850ºC

Cámara de retención 950ºC

Tiempo de residencia 2 seg

Quemadores 3

Potencia térmica máxima 1,200,000 Kcal/hr

Combustible Diesel

Gas L.P. (Max) 80 Nm3 /hr

Alimentación eléctrica 3F. 220 V

Consumo eléctrico 12.0 KW

Área mínima requerida 8 X 15 X 4 Mt

Peso del equipo 22,000 Kg

Control de emisiones 1500 LTS/Día

Este equipo requiere de los servicios de electricidad 220 V y gas L.P.



4.1.9.2.2.9.1.2 Tratamiento de los líquidos obtenidos durante todo el proceso de la

PRODUCCIÓN DE ALBÚMINA SÉRICA HUMANA MEDIANTE Pichia pastoris.

Los Líquidos obtenidos en el proceso de la producción de albúmina sérica humana mediante pichia

pastoris, se esterilizaran para su reutilización, al ser posteriormente procesado como aguas grises

y su utilización en aguas de riego en las aéreas verdes de la empresa.

Se utilizara un tanque con chaqueta con las mismas dimensiones que el tanque de producción y las

mismas condiciones, exceptuando el incorpora miento del sistema de agitación el cual este tanque

no tendrá, este tanque estará fuera de producción.

Sera alimentado por tuberías que provendrán de los diferentes equipos de purificación y

concentración como son: Ultrafiltración, Resinas de intercambio, entre otros procesos.



4.1.10 SERVICIOS AUXILIARES

4.1.10.1 VAPOR

Se generará dentro de la misma planta

Presión en L.B.: 313 – 475.8 – 791.7 kPa

Temperatura en L.B: 135° - 150° - 170° C

Calidad: Sin sales (Mg y Ca)

Disponibilidad: Siempre disponible

4.1.10.2 CONDENSADO

Presión mínima en L.B.: 100 kPa

Temperatura: 100 °C

4.1.10.3 AGUA DE ENFRIAMIENTO

Fuente de suministro: Suministro municipal

Sistema: Torre de enfriamiento

Entrada

- Presión en L.B.: 1 – 0.8 –0.7 atm

- Temperatura en L.B.: 15 °C

- Disponibilidad: Siempre

Salida

- Presión mínima en L.B.: 0.7 atm

- Temperatura máxima en L.B.: 32 °C

Análisis: De sales (Mg y Ca)

4.1.10.4 AGUA PARA SERVICIOS Y PARA USOS SANITARIOS (AGUA PARA LIMPIEZA Y

MANTENIMIENTO)

Fuente de suministro: Municipal

Presión en L.B.: 1 – 0.8 – 0.7 atm



Temperatura en L.B.: 6 – 12 – 18 °C

Disponibilidad: Siempre

4.1.10.5 AGUA POTABLE

Fuente de suministro: Garrafones

Análisis químico: No necesario

Análisis Bacteriológico: No necesario




4.1.10.6 AGUA CONTRA INCENDIOS



4.1.10.7 AGUA PARA CALDERA

Análisis: Sales (Mg, Ca)




4.1.10.8 AGUA PARA PROCESO

Fuente de suministro: Municipal

Análisis: De dureza






4.1.10.9 AIRE DE INSTRUMENTOS

Suministro: Compresor

Indicar si se integrará a algún sistema fuera de L.B.:

Si: X No:

Capacidad extra requerida: No se requiere

Presión del sistema: 14 kg/cm2

Impurezas (fierro, aceite, etc.): Sin impurezas

4.1.10.10 AIRE DE PLANTA

Suministrado: Compresor Indicar si se integrará a algún sistema general fuera de L.B. Sí: X No: Presión del sistema: 14 kg/cm2

4.1.10.11 COMBUSTIBLE

4.1.10.11.1 Gas

Fuente de suministro: Suministro municipal

Naturaleza: Gas natural

Composición base húmeda: Metano 95,08; Etano 2,14; Propano 0,29; Butano 0,11;

Pentano 0,04; Hexano 0,01; Nitrógeno 1,94; Gas carbónico 0,39

Peso molecular: 16 g/mol

Densidad relativa: 0,62

Poder calorífico bajo: 39900 kJ/kg; 9032 kcal/m3

Presión en L.B.: 2 – 1.5 – 1 atm



4.1.10.11.2 Líquido (no se requiere)

Fuente de suministro:



Naturaleza:

Análisis químico:

Azufre:

Carbón:

Metales:

Peso específico:

Viscosidad:

Poder calorífico bajo:

Presión en L.B.:

Temperatura en L.B.:

9.11.3 Sólido (No se requiere)

Fuente de suministro.

Naturaleza:

Composición base húmeda:

Densidad real:

Densidad aparente:

Tamaño de partícula:

Porciento de cenizas:

Porciento calorífico bajo:

Forma de entrega:

Disponibilidad:

4.1.10.12 REFRIGERACIÓN

Naturaleza del refrigerante: R-134a

Composición: CH2FCF3, 102.03 g/mol

Forma de entrega: Cilindros 1750 lb, 125 lb, 30 lb

Presión en L.B.: 2 – 1.5 – 1 atm





4.1.10.13 INERTES (NO SE REQUIERE), (H2, N2, Ar, CH4)

Naturaleza:

Composición:

Forma de entrega en L.B.:

Disponibilidad:

Presión en L.B.:

4.1.10.14 ALIMENTACIÓN DE EERGÍA ELÉCTRICA

Fuente(s) de suministro: Red de distribución comercial

Interrupciones

Frecuencia: 10 veces/año

Duración máxima: 24 h

Duración promedio: 2 h

Causas: Tormentas y vientos

Tensión: 110 V, 220 V y 440 V

Número de fases: Trifásica

Frecuencia: 60 Hz

Factor de potencia, min: 0.9

Capacidad interruptiva de corto circuito: 6 kA

Número y secciones de conductores (mm2 o calibre): 4 (0.2043 in), 6 (0.162 in), 10 (0.1019) y 12

(0.08081 in)

Material del conductor y aislamiento: Cable de cobre, aislante de polietileno

Diámetro y material del ducto: 10 cm, PVC

Acometida (subterránea o aérea): Aérea

Nivel y coordenadas de la acometida: Aún sin especificar

4.1.10.15 ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE EMERGENCIA

Fuente de suministro: Generador auxiliar de emergencia

Tensión: 110 V, 220 V, 440 V



Número de fases: Trifásica

Frecuencia: 60 Hz

Capacidad interruptiva de corto circuito: 6 kA

Número y sección de conductores (material, aislamiento): 4 (0.2043 in), 6 (0.162 in), 10 (0.1019) y

12 (0.08081 in)


Nivel y coordenadas de la acometida: Aun sin especificar

4.1.10.16 TELÉFONOS

Criterio de comunicaciones externas e internas: Telefonía fija, telefonía móvil y radio

Número y sección de conductores (mm2 o calibre): 3 mm

Capacidad disponible del conmutador ( si existe): No


4.1.10.17 DESFOGUE

Diámetro de cabezales en L.B.: 5 cm

Flujo máximo actual: 1 L/s

Flujo máximo posible:2 L/s

Temperatura máxima en L.B.: 115 °C

Causas de desfogue: Desechos



4.1.11 SEGURIDAD E HIGIENE

4.1.11.1 Requisitos de seguridad en el centro de trabajo

4.1.11.1.1 Disposiciones generales

Contar con orden y limpieza permanentes en las áreas de trabajo, así como en pasillos exteriores a

los edificios, estacionamientos y otras áreas comunes del centro de trabajo, de acuerdo al tipo de

actividades que se desarrollen.

Las áreas de producción, de mantenimiento, de circulación de personas y vehículos, las zonas de

riesgo, de almacenamiento y de servicios para los trabajadores del centro de trabajo, se deben

delimitar de tal manera que se disponga de espacios seguros para la realización de las actividades

de los trabajadores que en ellas se encuentran. Tal delimitación puede realizarse con barandales;

con cualquier elemento estructural; con franjas amarillas de al menos 5 cm de ancho, pintadas o

adheridas al piso, o por una distancia de separación física.

Cuando laboren trabajadores discapacitados en los centros de trabajo, las puertas, vías de acceso

y de circulación, escaleras, lugares de servicio y puestos de trabajo, deben facilitar sus actividades

y desplazamientos.

Las escaleras, rampas, escaleras manuales, puentes y plataformas elevadas deben, además de

cumplir con lo que se indica en la presente Norma, mantenerse en condiciones tales que eviten

que el trabajador resbale al usarlas.

Los elementos estructurales tales como pisos, puentes o plataformas, entre otros, destinados a

soportar cargas fijas o móviles, deben ser utilizados para los fines a que fueron destinados. En caso

de requerir un cambio de uso, se debe evaluar si los elementos estructurales tienen la capacidad

de soportar las nuevas cargas y, en su caso, hacer las adecuaciones necesarias para evitar riesgos

de trabajo.

Los edificios y elementos estructurales deben soportar las cargas fijas o móviles de acuerdo a la

naturaleza de las actividades que en ellos se desarrollen, de tal manera que su resistencia evite

posibles fallas estructurales y riegos de impacto, para lo cual deben considerarse las condiciones

normales de operación y los eventos tanto naturales como incidentales que puedan afectarlos.



4.1.11.1.2 Techos

Los techos del centro de trabajo deben:

a) Ser de materiales que protejan de las condiciones ambientales externas;

b) Utilizarse para soportar cargas fijas o móviles, sólo si fueron diseñados o reconstruidos

para estos fines;

c) Permitir la salida de líquidos, y

d) Soportar las condiciones normales de operación.

4.1.11.1.3 Paredes

Las paredes en los centros de trabajo deben:

a) Mantenerse con colores tales que eviten la reflexión de la luz, cuando se trate de las

caras interiores, para no afectar la visión del trabajador;

b) Utilizarse para soportar cargas sólo si fueron destinadas para estos fines, y

c) Contar con medidas de seguridad, tales como protección y señalización de las zonas de

riesgo, sobre todo cuando en ellas existan aberturas de más de dos metros de altura hacia

el otro lado de la pared, por las que haya peligro de caídas para el trabajador.

4.1.11.1.4 Pisos

Los pisos del centro de trabajo deben:

a) Mantenerse en condiciones tales que de acuerdo al tipo de actividades que se

desarrollen, no generen riesgos de trabajo;

b) Mantenerse de tal manera que los posibles estancamientos de líquidos no generen

riesgos de caídas o resbalones;

c) Ser llanos en las zonas para el tránsito de las personas;

d) Contar con protecciones tales como cercas provisionales o barandales desmontables, de

una altura mínima de 90 cm u otro medio que proporcione protección, cuando tengan

aberturas temporales de escotillas, conductos, pozos y trampas, durante el tiempo que se

requiera la abertura;



e) Contar con señalización de acuerdo con la NOM-026-STPS-1998, donde existan riesgos

por cambio de nivel, o por las características de la actividad o proceso que en él se

desarrolle.

4.1.11.1.5 Escaleras

Las escaleras de los centros de trabajo deben cumplir con lo siguiente:

a) Tener un ancho constante de al menos 56 cm en cada tramo recto y, en ese caso, se

debe señalizar que se prohíbe la circulación simultánea en contraflujo. Las señales deben

cumplir con lo establecido en la NOM-026-STPS-1998;

b) Cuando tengan descansos, éstos deberán tener al menos 56 cm para las de tramos

rectos utilizados en un solo sentido de flujo a la vez, y de al menos 90 cm para las de ancho

superior;

c) Todas las huellas de las escaleras rectas deben tener el mismo ancho y todos los

peraltes la misma altura, con una variación máxima de ± 0.5 cm;

d) En las escaleras con cambios de dirección o en las denominadas de caracol, el peralte

debe ser siempre de la misma altura;

e) Las huellas de los escalones en sus tramos rectos deben tener una longitud mínima de

25 cm (área de contacto) y el peralte una altura no mayor a 23 cm . Las orillas de los

escalones deben ser redondeadas (sección roma o nariz roma);

f) La distancia libre medida desde la huella de cualquier escalón, contemplando los niveles

inferior y superior de la escalera y el techo, o cualquier superficie superior, debe ser mayor

a 200 cm;

g) Las huellas de los escalones deben contar con materiales antiderrapantes.

4.1.11.1.5.1 Escaleras de emergencia exteriores

Las escaleras de emergencia exteriores deben contar con las siguientes condiciones:

a) Ser de diseño recto en sus secciones o tramos;

b) En todo momento, ser operadas sin que existan medios que obstruyan u obstaculicen

su accionamiento;



c) Por cada piso, tener un acceso directo a ellas a través de una puerta de salida que se

encuentre al mismo nivel;

d) Ser diseñadas de tal forma que drenen con facilidad los líquidos que en ellas pudieran

caer y eviten su acumulación;

e) Que los pisos y huellas sean resistentes y de material antiderrapante y, en su caso,

contar con descansos;

f) Estar fijas en forma permanente en todos los pisos excepto en el inferior, en el que se

pueden instalar plegables. En este último caso, deben ser de diseño tal que al accionarlas

bajen hasta el suelo;

g) Estar señalizadas en sus accesos conforme a lo establecido en la NOM-026-STPS-1998, y

h) Contar con puertas de acceso, a las que se les dé mantenimiento periódico para evitar

su deterioro por el transcurso del tiempo y para garantizar su operación en cualquier

momento. Se deben registrar los mantenimientos realizados a las puertas de acceso al

menos una vez cada seis meses. Los registros deben contener al menos las fechas de

realización del mantenimiento, el tipo de mantenimiento realizado, y los nombres y firmas

de las personas involucradas en tal actividad.

i) Sus puertas de acceso deben abrir en la dirección normal de salida de las personas;

j) Sus cerrojos deben ser de naturaleza tal que abran fácilmente desde adentro;

k) Contar, en cada puerta, con su respectivo cierre automático y que permita el libre flujo

de las personas durante una emergencia;

4.1.11.1.5.2 Escaleras con barandales con espacios abiertos.

Las escaleras con barandales que cuenten con espacios abiertos por debajo de ellos, deben tener

al menos una baranda dispuesta paralelamente a la inclinación de la escalera, y cumplir con lo

siguiente:

a) El pasamanos debe estar a una altura de 90 cm ± 10 cm;

b) Las barandas deben estar colocadas a una distancia intermedia entre el barandal y la

paralela formada con la altura media del peralte de los escalones. Los balaustres deben

estar colocados, en este caso, cada cuatro escalones;

c) En caso de no colocar baranda, colocar balaustres en cada escalón;



d) Los pasamanos deben ser continuos, lisos y pulidos;

e) En caso de contar con pasamanos sujetos a la pared, éstos deben estar fijados por

medio de anclas aseguradas en la parte inferior;

f) Las anclas referidas en el inciso anterior deben estar empotradas en la pared y tener la

longitud suficiente para que exista un espacio libre de por lo menos 4 cm entre los

pasamanos y la pared o cualquier saliente, y no se interrumpa la continuidad de la cara

superior y el costado del pasamanos;

g) Cuando las escaleras tengan un ancho de 3 m o más, deben contar con un barandal

intermedio y uno en los extremos;

h) Cuando las escaleras estén cubiertas con muros en sus dos costados, deben contar al

menos con un pasamanos, y

i) Las edificaciones deben tener siempre escaleras o rampas peatonales que comuniquen

entre nivel y nivel todos sus niveles, aun cuando existan elevadores o escaleras eléctricas.

4.1.11.1.6 Rampas

Las rampas que se utilicen en el centro de trabajo deben cumplir con las siguientes condiciones:

a) Las cargas que por ellas circulen no deben sobrepasar la resistencia para la que fueron

destinadas;

b) No deben tener deformaciones que generen riesgos a los transeúntes o vehículos que

por ellas circulen, sin importar si son fijas o móviles. En las rampas móviles se deberá

indicar la capacidad de carga máxima;

c) Las que se utilicen para el tránsito de trabajadores, deben tener una pendiente máxima

de 10%; si son para mantenimiento deben tener una pendiente máxima de 17%, de

acuerdo con la siguiente ecuación:

P = (H/L) x 100

donde:

P = pendiente, en tanto por ciento.

H = altura desde el nivel inferior hasta el superior, medida sobre la vertical, en cm.

L = longitud de la proyección horizontal del plano de la rampa, en cm.



d) Deben tener el ancho suficiente para ascender y descender sin que se presenten

obstrucciones en el tránsito de los trabajadores;

e) Cuando estén destinadas al tránsito de vehículos, deben ser igual al ancho del vehículo

más grande que circule por la rampa más 60 cm;

f) Cuando la altura entre el nivel superior e inferior exceda de 150 cm, deben contar con

barandal de protección lateral;

g) Cuando se encuentren cubiertas por muros en sus dos costados, deben tener al menos

un pasamanos. No aplica esta disposición cuando la rampa se destine sólo a tránsito de

vehículos;

h) La distancia libre medida desde cualquier punto de la rampa al techo, o cualquier otra

superficie superior sobre la vertical del punto de medición, debe ser mayor a 200 cm.

Cuando estén destinados al tránsito de vehículos, debe ser igual a la altura del vehículo

más alto que circule por la rampa más 30 cm, como mínimo. Se debe contar con

señalamientos que indiquen estas alturas, y

i) En las partes abiertas deben contar con zoclos de al menos 10 cm o cualquier otro

elemento físico que cumpla con la función de protección.

4.1.11.1.7 Escalas

4.1.11.1.7.1 Escalas fijas

a) Deben ser de materiales cuya resistencia mecánica sea capaz de soportar las cargas de

las actividades para las que son destinadas y estar protegidas, en su caso, de las

condiciones ambientales;

b) Los anclajes deben ser suficientes para soportar el peso de los trabajadores que las

utilicen;

c) Cuando se requiera, deben existir indicaciones sobre restricciones de su uso;

d) Deben tener un ancho mínimo de 40 cm, y cuando su altura sea mayor a 250 cm el

ancho mínimo será de 50 cm;

e) La distancia entre peldaños no debe ser mayor de 38 cm;

f) La separación entre el frente de los peldaños y los objetos más próximos al lado del

ascenso, debe ser por lo menos de 75 cm;



g) En el lado opuesto al de ascenso, la distancia entre los peldaños y objetos sobresalientes

debe ser por lo menos de 20 cm;

h) Deben tener espacios libres de por lo menos 18 cm, medidos en sentido transversal y

hacia afuera en ambos lados de la escala;

i) Al medir la inclinación de la escala desde la parte opuesta a la de ascenso, con respecto

al piso, ésta debe estar comprendida entre 75 y 90 grados;

j) Deben contar con protección circundante de un diámetro de dimensiones tales que

permita el ascenso y descenso de los trabajadores de forma segura a partir de 200 cm ±

20 cm del piso y, al menos, hasta 90 cm por encima del último nivel o peldaño al que se

asciende;

k) Cuando la altura sea mayor a 6 m, debe permitir el uso de dispositivos de seguridad,

tales como línea de vida;

l) Deben tener descansos por lo menos cada 10 m de altura y éstos deben contar con

barandal de protección lateral, con una altura mínima de 90 cm, intercalando las secciones,

a excepción de las escalas de las chimeneas;

m) En caso de contar con estructuras laterales para el soporte de los peldaños, éstas

deben prolongarse por encima del último nivel de acceso de la escala por lo menos 90 cm,

ser continuas y mantenerse en tal estado que no causen lesiones en las manos de los

trabajadores, y permitir el ascenso y descenso seguro, y

n) Las escalas fijas, cuyos peldaños son alcayatas incrustadas o soldadas de forma

alternada a ambos costados en los postes que soportan cables de telefonía o de energía

eléctrica, deben cumplir con las siguientes condiciones:

i. Los peldaños deben ser de materiales con resistencia a la corrosión y resistencia

mecánica suficiente para soportar el peso del trabajador;

ii. Las distancias entre alcayatas de un mismo costado no deben ser superiores a

90 cm, de tal manera que entre alcayatas alternadas las distancias sean iguales o

menores a 45 cm;

iii. La alcayata debe sobresalir al menos 20 cm del lugar empotrado o soldado,

para soportar al trabajador, y

iv. La alcayata debe ser lisa para evitar daños en las manos de los trabajadores.



4.1.11.1.7.2 Escalas móviles (escaleras portátiles).

Las escalas móviles deben cumplir con los requerimientos de dimensiones establecidos para

escalas fijas, en lo que se refiere al ancho, espacios libres y distancias entre peldaños.

Las correderas y guías sobre las que se desplacen las escalas móviles que cuenten con ellas, así

como los materiales utilizados en su construcción, deben ser capaces de soportar las cargas

máximas a las que serán sometidos y ser compatibles con la operación a la que se destinen.

Para las escalas portátiles, debe preverse en su uso que la inclinación cumpla con la siguiente

condición: que la separación del punto de apoyo de la escalera en su base con respecto a la

vertical, corresponda a una distancia mínima equivalente de un peldaño por cada cuatro peldaños

de altura.

Sólo se debe permitir el uso de escalas móviles cuando presenten:

a) Condiciones de seguridad en su estructura;

b) Peldaños completos y fijos;

c) Materiales o características antiderrapantes en los apoyos y peldaños (travesaños), y

d) Peldaños libres de grasa, aceite u otro producto que los haga resbalosos.

En la realización de trabajos eléctricos, se permite el uso de escalas móviles de material metálico,

si están aisladas en sus apoyos y peldaños (travesaños).

Las escalas móviles deben contar con elementos que eviten el deslizamiento de su punto de

apoyo o, en su caso, anclarse o sujetarse.

4.1.11.1.8 Puentes y plataformas elevadas

Cuando estén abiertos en sus costados, deben contar con barandales de al menos 90 cm ± 10 cm

de altura.



La distancia libre medida sobre la superficie del piso de los pasadizos o plataformas elevadas por

los que circulan trabajadores y el techo, o cualquier superficie superior, no debe ser menor de 200

cm.

4.1.11.1.8.1 Condiciones de seguridad en el funcionamiento de los sistemas de ventilación

artificial

Cuando se utilicen sistemas de ventilación artificial, éstos deben cumplir con lo siguiente:

El aire que se extrae no debe contaminar otras áreas en donde se encuentren laborando otros

trabajadores.

El sistema debe iniciar su operación antes de que ingresen los trabajadores al área

correspondiente para permitir la purga de los contaminantes.

Contar con un programa anual de mantenimiento preventivo o correctivo, a fin de que el sistema

esté en condiciones de uso. El contenido del programa y los resultados de su ejecución deben

conservarse por un año y estar registrados en bitácoras o cualquier otro medio, incluyendo los

magnéticos.

4.1.11.1.8.2 Requisitos de seguridad para el tránsito de vehículos

El ancho de las puertas donde circulen vehículos deberá ser superior al ancho del vehículo más

grande que circule por ellas. Cuando éstas se destinen simultáneamente al tránsito de vehículos y

trabajadores, deben contar con un pasillo que permita el tránsito seguro del trabajador,

delimitado o señalado mediante franjas amarillas en el piso o en guarniciones.

En caso de no contar con el espacio a que se refiere el inciso anterior, se debe colocar al menos un

señalamiento de prohibición para el tránsito simultáneo.

Las áreas internas de tránsito de vehículos deben estar delimitadas o señalizadas. Las externas

deben estar identificadas o señalizadas.

Las áreas de carga y descarga deben estar delimitadas o señalizadas.



Las vías de ferrocarril que se encuentren dentro de los centros de trabajo, deben contar con

señalizaciones. Para los cruces de las vías debe existir algún control del riesgo a través de

señalamientos, barreras, guardabarreras o sistemas de aviso audibles o visibles.

El nivel de piso en ambos lados de los cruceros de las vías de ferrocarril, debe permitir el cruce

libre de los vehículos para evitar que queden detenidos sobre la misma.

En su caso, los cambiavías deben contar con la señalización correspondiente para ubicar su

posición; asimismo, los árboles de cambio deben contar con los dispositivos de seguridad para que

sólo personal autorizado pueda operarlo.

En las operaciones de carga y descarga de vehículos se deben adoptar las medidas siguientes:

a) Frenar y bloquear las ruedas de los vehículos, cuando éstos se encuentren detenidos, y

b) En el caso de muelles para carga y descarga de tráileres o autotanques, bloquear por lo

menos una de las llantas en ambos lados del vehículo y colocar un yaque para

inmovilizarlo cuando esté siendo cargado o descargado.

La velocidad máxima de circulación de los vehículos debe estar señalizada en las zonas de carga y

descarga, en patios de maniobras, en establecimientos y en otras áreas de acuerdo al tipo de

actividades que en ellas se desarrollen para que sea segura la circulación de trabajadores, personal

externo y vehículos. Es responsabilidad del patrón fijar los límites de velocidad de los vehículos

para que su circulación no sea un factor de riesgo en el centro de trabajo.

4.1.11.2 Tipo de Señales

Las señales de seguridad e higiene se clasifican en señales de: Prohibición, Advertencia o

Precaución, Obligación e Información.

4.1.11.2.1 Formas Geométricas y Uso

Las formas geométricas de las señales de seguridad y su uso se especifican en la tabla No. 15.

Colores y su Aplicación



Los colores que deben utilizarse en la elaboración de señales de seguridad e higiene, se clasifican

en colores de seguridad y colores contrastantes.

Los colores de seguridad no deben ser utilizados en señales distintas a las contempladas en esta

norma.

Colores de Seguridad.- Los colores de seguridad y sus usos asociados a éstos, son los que se

especifican en la tabla No. 15 “Guía de selección para señales de seguridad”.

Colores Contrastantes. - Se deben usar como contrastantes a los colores de seguridad, el negro, el

blanco y el magenta, aplicados como se describe en la columna COLOR DEL SIMBOLO de la

siguiente tabla “Guía de selección para señales de seguridad”.

Tabla 15. Guía de selección para señales de seguridad



4.1.12 CIVILES Y ARQUITECTÓNICOS

Se define más adelante en el proyecto.

4.1.13 ELÉCTRICOS

Se define más adelante en el proyecto.

4.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO

Se encuentra en el disco de trabajo en un formato de Autocad 2010





4.3 DESCRIPCION DETALLADA DEL PROCESO

La planta de producción de Albúmina Sérica Humana Recombinante (HSAr) tendrá una capacidad

instalada de 12 kg de producto por semana, se trabajarán 3 turnos de 8 horas cada uno y la

semana laboral será de 7 días. La presentación comercial será en bolsas de plástico de polietileno

con 1 kg de producto.

El bioproceso está dividido en tres etapas, distribuidas en las siguientes áreas de la planta: área de

producción (Área 100), área de recuperación (Área 200) y área purificación (Área 300).

4.3.1 ÁREA DE ALMACENAMIENTO

La planta dispondrá de un espacio libre para el acceso de pipas, carros tanque o cualquier otro tipo

de transporte y entrega de las materias primas en estado sólido y líquido. Las materias primas

pueden ser recibidas en tambos, garrafones, costales u otro tipo de envase.

4.3.2 ÁREA DE PRODUCCIÓN

Se inicia la preparación de medio semilla, llenando el tanque F-080 con agua de proceso (corriente

1). Se adiciona: glucosa (corriente 2), peptona (corriente 5), extracto de levadura (corriente 3) y

sales (corriente 4), evitando la formación de grumos. Durante esta etapa, se inicia la agitación a

una velocidad de 266 rpm para homogenizar el medio. Una vez agitado el medio, se descarga el

tanque F-080 a través de la bomba L-081 y es enviado (corriente 6) al tanque semilla M-090. Se

inicia el ciclo de esterilización suministrando vapor saturado (corriente 98; 135 ºC) a un flujo de

82.22 lb/min a la chaqueta para calentar el medio de cultivo hasta una temperatura de 121 ºC en

un tiempo estimado de 49 min, mantener esta temperatura durante 15 min. El retorno de

condensado se envía de regreso a la caldera (corriente 99); después se hace circular agua de

enfriamiento (corriente 100; 15 ºC) por la chaqueta a un flujo de 300 lb/min hasta una

temperatura de 35 ºC, lo cual se estima que durará un tiempo de 79.26 min; el retorno de agua de

enfriamiento (corriente 101) se envía a la torre de enfriamiento para su reuso. Posteriormente se

agrega el inóculo (corriente 7) y se opera en lote durante 45 h, de manera simultánea se



suministra aire estéril (corriente 110) al tanque M-090 a un flujo de aire de 17 500 L/min (3 vvm),

eliminado los exhaustos (corriente 111). Se hace circular agua de enfriamiento (corriente 102; 10

ºC) al tanque de semilla M-090 por la chaqueta hasta una temperatura de 35 ºC, el retorno de agua

de enfriamiento (corriente 103) se envía a la torre de enfriamiento para su reuso.

Mientras se lleva a cabo este cultivo en lote, se prepara el medio de cultivo para el tanque de

producción M-100. Se llena el tanque F-080 con agua de proceso (corriente 8), se adiciona: glucosa

(corriente 9), peptona (corriente 12), extracto de levadura (corriente 10) y sales (corriente 11),

evitando la formación de grumos. Durante esta etapa, se inicia la agitación a una velocidad de 120

rpm para homogenizar el medio. Una vez agitado el medio, se descarga el tanque F-080 a través

de la bomba L-081 y es enviado (corriente 13) al tanque de producción M-100 hasta un volumen

de 25 m3. Se inicia el ciclo de esterilización suministrando vapor saturado (corriente 104; 150 ºC) a

un flujo de 165.9 lb/min a la chaqueta para calentar el medio de cultivo hasta una temperatura de

121 ºC en un tiempo estimado de 124.4 min, mantener esta temperatura durante 15 min. El

retorno de condensado se envía de regreso a la caldera (corriente 105); después se hace circular

agua de enfriamiento (corriente 106; 15 ºC) por la chaqueta a un flujo de 350 lb/min hasta una

temperatura de 35 ºC, lo cual se estima que durará un tiempo de 240 min; el retorno de agua de

enfriamiento (corriente 107) se envía a la torre de enfriamiento para su reuso. Una vez terminado

el cultivo del tanque semilla M-090 se presuriza dicho tanque para inocular (corriente 14) el medio

de cultivo del tanque de producción M-100 y se opera en lote durante 45 h; de manera simultánea

se suministra aire estéril (corriente 112) al tanque M-100 a un flujo de aire de 70 000 L/min (1.4

vvm), eliminando los exhaustos (corriente 113). Se hace circular agua de enfriamiento (corriente

108; 10 ºC) al tanque de producción M-100 por la chaqueta hasta una temperatura de 35 ºC, el

retorno de agua de enfriamiento (corriente 109) se envía a la torre de enfriamiento para su reuso.

Por otra parte, mientras se lleva a cabo este cultivo en lote en el tanque M-100, se prepara el

medio de cultivo para la alimentación del tanque de producción M-100. Se llena el tanque F-080

con agua de proceso (corriente 15), se adiciona: glucosa (corriente 16), peptona (corriente 19),

extracto de levadura (corriente 17) y sales (corriente 18), evitando la formación de grumos.

Durante esta etapa, se inicia la agitación a una velocidad de 140 rpm para homogenizar el medio.

Una vez agitado el medio, se descarga el tanque F-080 a través de la bomba L-081 y es enviado

(corriente 20) al intercambiador de calor de placas F-082 hasta llegar intercambiador de placas F-

083 inyectando a este vapor saturado (corriente 116; 170 ºC) para calentar el medio de cultivo

hasta una temperatura de 163 ºC, el retorno de condensado se envía de regreso a la caldera



(corriente 117) para su reuso. El medio de cultivo fresco caliente (corriente 22) pasa al brazo de

sostenimiento que consta de una tubería aislada de 1’’ de diámetro y 25 m de longitud,

manteniendo una temperatura de 163 ºC durante 0.7 s, con lo cual el medio queda estéril.

Posteriormente se hace pasar por el intercambiador de placas F-082 (corriente 22) para que ceda

calor el medio estéril al medio de cultivo fresco (corriente 20) que está entrando al ciclo de

esterilización (corriente 21) en el intercambiador de placas F-083. Finalmente el medio de cultivo

se envía (corriente 23) al intercambiador de placas F-084 para el enfriamiento del medio hasta una

temperatura de 35 ºC; para ello se inyecta agua de enfriamiento (corriente 114, 15 ºC),

retornando agua de enfriamiento (corriente 115) a la torre de enfriamiento para su reuso. El

medio de cultivo fresco estéril se alimentará (corriente 24) bajo este sistema al tanque de

producción M-100, durante 26 h llegando a un volumen final de 50 m3.

4.3.3 ÁREA DE RECUPERACIÓN

El caldo de fermentación agotado se descarga mediante la bomba L-101 (corriente 25) en un

tiempo de 15 minutos hacia el tanque de balance F-110. Posteriormente el medio agotado se

transfiere (corriente 26) por medio de la bomba L-111 hacia las centrifugas de discos D-200 a D-

208 conectadas en paralelo para retirar el concentrado y recuperar el líquido que contiene la HSAr.

De las centrifugas de discos D-200 a D-208, el producto filtrado (corriente 27) pasa al tanque de

llenado F-210; también se obtiene un residuo sólido de los discos, los cuales son enviados al

tratamiento de residuos para su disposición final (corriente 28). En este punto, se pierde producto

debido a la humedad de los sólidos (80% de humedad). Este procedimiento se lleva a cabo durante

un turno de 7.82 h. La concentración final de 4.21 g/L

El filtrado contenido en el tanque F-210 se envía (corriente 29) a través de la bomba L-211 al

módulo de ultrafiltración D-212. La solución concentrada se hace circular (corriente 30) al tanque

F-210. Se envía nuevamente la solución con proteína concentrada (corriente 29) al módulo de

ultrafiltración D-212 por medio de la bomba L-211 hasta alcanzar una concentración de --- g/L. El

permeado se envía a los desechos (corriente 31).

Mientras se lleva a cabo cada proceso de ultrafiltración, se preparan las columnas de

cromatografía para la purificación de la HSAr. En la columna de intercambio catiónico H-220, se

realiza un lavado con solución Buffer A (corriente 32) por medio de la bomba L-224, equivalente a



2 volúmenes de la columna (CV), la solución de lavado se envía al tratamiento de desechos

(corriente 33). El filtrado contenido en el tanque F-210 se envía a la columna de intercambio

catiónico H-220 (corriente 34) por medio de la bomba L-211, el agua residual es enviada a los

desechos (corriente 35). Se eluye el material no ligado con 3 CV de buffer A (corriente 36) por

medio de la bomba L-224, los desechos se retiran (corriente 37). La desorción de la proteína se

lleva a cabo con 5 CV de buffer B (corriente 38) por medio de la bomba L-224, transfiriendo la

solución con proteína separada del medio agotado (corriente 39) al tanque F-221. La columna de

intercambio catiónico H-220 se lava con buffer E (corriente 40), equivalente 2 CV, por medio de la

bomba L-224. Los desechos de lavado son retirados (corriente 41). Se realiza un segundo lavado

con agua desionizada (corriente 42), equivalente a 4 CV, por medio de la bomba L-224. Los

desechos son retirados (corriente 43).

La solución de HSAr desorbida almacenada en el tanque F-221 se envía (corriente 44) a través de

la bomba L-222 al módulo de ultrafiltración D-223. La solución concentrada se hace circular

(corriente 45) al tanque F-221. Se envía nuevamente la solución con proteína concentrada

(corriente 44) al módulo de ultrafiltración D-223 por medio de la bomba L-222 hasta alcanzar una

concentración de 211.96 g/L. El permeado se envía a los desechos (corriente 46). Se realiza la

diafiltración agregando 5 veces el volumen de agua (corriente 47) al tanque F-221 pasando

posteriormente la solución (corriente 48) al módulo de ultrafiltración D-223, la solución diafiltrada

(corriente 49) se almacena en el tanque F-221. Los desechos (corriente 50) son retirados.

Se prepara la columna de interacción hidrofóbica H-230 mediante un equilibrio con 3 CV de buffer

C (corriente 51) por medio de la bomba L-234, retirando la solución de desecho (corriente 52). El

concentrado almacenado en el tanque F-221 se envía (corriente 53) por medio de la bomba L-222

a la columna de cromatografía de interacción hidrofóbica H-230, desechando los residuos

(corriente 54). Nuevamente se hace pasar 2 CV de buffer C (corriente 55) por medio de la bomba

L-234. Transfiriendo la solución (corriente 56) al tanque F-231. La proteína se eluye nuevamente

con 2 CV de agua desionizada (corriente 57). Se transfiere la solución de proteína (corriente 58) al

tanque F-231. La columna de interacción hidrofóbica H-230 se lava con buffer E (corriente 59),

equivalente 2 CV, por medio de a bomba L-234. Los desechos de lavado son retirados (corriente

60). Se realiza un segundo lavado con agua desionizada (corriente 61), equivalente a 4 CV, por

medio de la bomba L-234. Los desechos son retirados (corriente 62).




la bomba L-232 al módulo de ultrafiltración D-233. La solución concentrada se hace circular







4.3.4 ÁREA DE PURIFICACIÓN

El último proceso para la purificación de la HSA es otro proceso de cromatografía, pero esta vez de

intercambio aniónico, en la columna H-240. Se prepara la columna de intercambio aniónico H-240

mediante un lavado con 2 CV de agua desionizada (corriente 70) por medio de la bomba L-244,

retirando la solución de desecho (corriente 71). Posteriormente se lava con 5 CV de buffer C

(corriente 74) para equilibrar, los desechos se retiran (corriente 73). El concentrado almacenado

en el tanque F-231 se envía (corriente 72) por medio de la bomba L-232 a la columna de

cromatografía de intercambio aniónico H-240, retirando el líquido sin proteína (corriente 75).

Nuevamente se hace pasar 6 CV de buffer C (corriente 82), los desechos de lavado son retirados

(corriente 77). Se eluye la proteína con NaCl 2 M (corriente 78) por medio de la bomba L-244. Se

transfiere la solución de proteína (corriente 79) al tanque F-241. El líquido libre de la proteína se

desecha (corriente 81). La columna de intercambio aniónico H-240 se lava con buffer E (corriente

80), equivalente 2 CV, por medio de la bomba L-244. Los desechos de lavado son retirados

(corriente 83). Se realiza un segundo lavado con agua desionizada (corriente 76), equivalente a 4

CV, por medio de la bomba L-244. Los desechos son retirados (corriente 85).


la bomba L-242 al módulo de ultrafiltración D-243. La solución concentrada se hace recircular









Por último se transfiere el concentrado (corriente 93) por medio de la bomba L-242 al precipitador

para obtener la proteína, seguida de una separación en una centrifuga, operaciones de secado,

molido y finalmente empacado y etiquetado.



4.4 MEMORIA DEL BALANCE DE MATERIA Y CALOR DEL PROCES0

4.4.1 BALANCE DE MATERIA

4.4.1.1 BALACE EN EL TANQUE DE MEDIO F-080

4.4.1.1.1 PARA EL LOTE DE 4500 L

Balance en el tanque de medio F-080

Para el tanque de medio F-080, se deben preparar 3 lotes de medio de cultivo que seran

distribuidos al tanque semilla M-090 (4500L), tanque de produccion M-100 para etapa

lote (20000L) y para etapa de cultivo alimentado 25000L.

En todos los casos, las concentraciones de los compuestos son las siguientes:

Glucosa

Glu 0.02:= en kg/L

Extracto de levadura

Extlev 0.01:= en kg/L

Sales

Sales 0.04:= en kg/L

Peptona

Peptona 0.02:= en kg/L

Si bien los lotes deben ser de los vulmenes especificados, la cantidad de masa de los

compuestos deberá estar hecha para los primeros dos lotes en base a volumenes de 5000L

y de 25000L.

Para el lote de 4500L:

Glu4500 Glu 5000:= Glu4500 100= en kg

Extlev4500 Extlev 5000:= Extlev4500 50= en kg

Sales4500 Sales 5000:= Sales4500 200= en kg

Peptona4500 Peptona 5000:= Peptona4500 100= en kg

Para los volumenes de cada compuesto, se consideran las densidades

glu 1540:= en kg/m3

ext 1050:= en kg/m3

sales 2200:= en kg/m3

pep 1346:= en kg/m3

Las corrientes en volumen quedan como sigue:

C2Glu4500

glu1000:= C2 65= en L

C3Extlev4500

ext1000:= C3 48= en L






Glucosa

Glu 0.02:= en kg/L



Sales


Peptona




y de 25000L.


Glu4500 Glu 5000:= Glu4500 100= en kg





glu 1540:= en kg/m3

ext 1050:= en kg/m3


pep 1346:= en kg/m3


C2Glu4500

glu1000:= C2 65= en L

C3Extlev4500

ext1000:= C3 48= en L



4.4.1.1.2 PARA EL LOTE DE 2000 L






Glucosa

Glu 0.02:= en kg/L



Sales


Peptona




y de 25000L.


Glu4500 Glu 5000:= Glu4500 100= en kg





glu 1540:= en kg/m3

ext 1050:= en kg/m3


pep 1346:= en kg/m3


C2Glu4500

glu1000:= C2 65= en L

C3Extlev4500

ext1000:= C3 48= en L

C4Sales4500

sales1000:= C4 91= en L

C5Peptona4500

pep1000:= C5 74= en L

La cantidad de agua a usar

C1 4500 C2 C3+ C4+ C5+( )-:= C1 4222= en L

La corriente de salida de este tanque es la corriente 6, que se dirige el tanque de medio

C6 C1 C2+ C3+ C4+ C5+:= C6 4500= en L

Para el lote de 20000L

Glu25000 Glu 25000:= Glu25000 500= en kg




C9Glu25000

glu1000:= C9 325= en L

C10Extlev25000

ext1000:= C10 238= en L

C11Sales25000

sales1000:= C11 455= en L

C12Peptona25000

pep1000:= C12 371= en L


C8 20000 C9 C10+ C11+ C12+( )-:= C8 18611= en L


C13 C8 C9+ C10+ C11+ C12+:= C13 20000= en L


Glu25000a Glu 25000:= Glu25000a 500= en kg

Extlev25000a Extlev 25000:= Extlev25000a 250= en kg

Sales25000a Sales 25000:= Sales25000a 1000= en kg

C4Sales4500

sales1000:= C4 91= en L

C5Peptona4500

pep1000:= C5 74= en L


C1 4500 C2 C3+ C4+ C5+( )-:= C1 4222= en L


C6 C1 C2+ C3+ C4+ C5+:= C6 4500= en L


Glu25000 Glu 25000:= Glu25000 500= en kg




C9Glu25000

glu1000:= C9 325= en L

C10Extlev25000

ext1000:= C10 238= en L

C11Sales25000

sales1000:= C11 455= en L

C12Peptona25000

pep1000:= C12 371= en L


C8 20000 C9 C10+ C11+ C12+( )-:= C8 18611= en L


C13 C8 C9+ C10+ C11+ C12+:= C13 20000= en L







4.4.1.2 BALANCE EN EL TANQUE SEMILLA M-090

C4Sales4500

sales1000:= C4 91= en L

C5Peptona4500

pep1000:= C5 74= en L


C1 4500 C2 C3+ C4+ C5+( )-:= C1 4222= en L


C6 C1 C2+ C3+ C4+ C5+:= C6 4500= en L


Glu25000 Glu 25000:= Glu25000 500= en kg




C9Glu25000

glu1000:= C9 325= en L

C10Extlev25000

ext1000:= C10 238= en L

C11Sales25000

sales1000:= C11 455= en L

C12Peptona25000

pep1000:= C12 371= en L


C8 20000 C9 C10+ C11+ C12+( )-:= C8 18611= en L


C13 C8 C9+ C10+ C11+ C12+:= C13 20000= en L





Peptona25000a Peptona 25000:= Peptona25000a 500= en kg

C16Glu25000a

glu1000:= C16 325= en L

C17Extlev25000a

ext1000:= C17 238= en L

C18Sales25000a

sales1000:= C18 455= en L

C19Peptona25000a

pep1000:= C19 371= en L


C15 25000 C16 C17+ C18+ C19+( )-:= C15 23611= en L

La corriente de salida de este tanque es la corriente 6, que se dirige al los

intercambiadores

C20 C16 C17+ C18+ C19+ C15+:= C20 25000= en L

Balance en el tanque semilla M-090

En este tanque, el volumen de semilla será de 5000L, de forma que la corriente 7 de

inoculo es:

C7 5000 C6-:= C7 500= en L

suponiendo que este inoculo tiene una cncentracion adecuada de biomasa, la

concentracion de producto será de 0.12 g/L

Conproductoinoculo 0.12:= en g/L

la masa de producto en este punto C7

Mproducto7 Conproductoinoculo C7:= Mproducto7 60= en g

La corriente de semilla con que se inoculara en tanque de produccion corresponde a la

corriente 14

C14 C7 C6+:= C14 5000= en L




C16Glu25000a

glu1000:= C16 325= en L

C17Extlev25000a

ext1000:= C17 238= en L

C18Sales25000a

sales1000:= C18 455= en L

C19Peptona25000a

pep1000:= C19 371= en L


C15 25000 C16 C17+ C18+ C19+( )-:= C15 23611= en L


intercambiadores

C20 C16 C17+ C18+ C19+ C15+:= C20 25000= en L



inoculo es:

C7 5000 C6-:= C7 500= en L







corriente 14

C14 C7 C6+:= C14 5000= en L





4.4.1.3 BALANCE EN EL TANQUE DE PRODUCCIÓN M-100

4.4.1.4 BALANCE EN EL INTERCAMBIADOR H-082

4.4.1.5 BALANCE EN EL TANQUE F-110


C16Glu25000a

glu1000:= C16 325= en L

C17Extlev25000a

ext1000:= C17 238= en L

C18Sales25000a

sales1000:= C18 455= en L

C19Peptona25000a

pep1000:= C19 371= en L


C15 25000 C16 C17+ C18+ C19+( )-:= C15 23611= en L


intercambiadores

C20 C16 C17+ C18+ C19+ C15+:= C20 25000= en L



inoculo es:

C7 5000 C6-:= C7 500= en L







corriente 14

C14 C7 C6+:= C14 5000= en L



Balance en el tanque de producción M-100

En este tanque, el balance Entrada=Salida queda como sigue

C13 + C14 + C24 = C25

C24 C20:= C24 25000= en L

C25 C13 C24+ C14+:= C25 50000= en L

Considerando que el aire que entra tiene una perdida minima por la transferencia de

oxigeno, el balance queda:

C112 = C133 = 298200000 L

Balance en el intercambiador H-082

Dentro de este intercambiador de precalentamiento, el balance:

C20+C22 = C21 + C23

Al ser el mismo fluido,

C20 = C21 = C22 = C23 = 25000L

Balance en en tanque F-110

Al ser un tanque de balance, las corrientes de entrada son iguales a las de salida:

C25 = C26

C25 50000= en L

C26 C25:= C26 50000= en L

En este punto, la concentracion de producto es de 0.12 g/L, de forma que la cantidad

total de producto es:

P260.12 C26

1000:=

P26 6= en kg

Por otra parte, la biomasa en este punto tiene una concentracion de 50 g/L, de forma que la

cantidad de biomasa total es:

X2650 C26

1000:= X26 2500= en kg

Balance en las centrifugas, denotadas en conjunto como D-200

Se separa en esta oarte toda la biomasa seca, que en forma de torta tendra una humedad de

80%. El balance es el siguiente:

C26 = C27 ´+C28

La torta corresponde a C28, mientras que el liquido con producto esta en C27. Para obtener

el volumen de la corriente C27, se resta el agua contenida en la torta. De esta forma:



C13 + C14 + C24 = C25

C24 C20:= C24 25000= en L

C25 C13 C24+ C14+:= C25 50000= en L



C112 = C133 = 298200000 L



C20+C22 = C21 + C23


C20 = C21 = C22 = C23 = 25000L



C25 = C26

C25 50000= en L

C26 C25:= C26 50000= en L



P260.12 C26

1000:=

P26 6= en kg



X2650 C26

1000:= X26 2500= en kg




C26 = C27 ´+C28





C13 + C14 + C24 = C25

C24 C20:= C24 25000= en L

C25 C13 C24+ C14+:= C25 50000= en L



C112 = C133 = 298200000 L



C20+C22 = C21 + C23


C20 = C21 = C22 = C23 = 25000L



C25 = C26

C25 50000= en L

C26 C25:= C26 50000= en L



P260.12 C26

1000:=

P26 6= en kg



X2650 C26

1000:= X26 2500= en kg




C26 = C27 ´+C28





4.4.1.6 BALANCE EN LAS CENTRÍFUGAS, DENOTADAS EN CONJUNTO COMO D-200



C13 + C14 + C24 = C25

C24 C20:= C24 25000= en L

C25 C13 C24+ C14+:= C25 50000= en L



C112 = C133 = 298200000 L



C20+C22 = C21 + C23


C20 = C21 = C22 = C23 = 25000L



C25 = C26

C25 50000= en L

C26 C25:= C26 50000= en L



P260.12 C26

1000:=

P26 6= en kg



X2650 C26

1000:= X26 2500= en kg




C26 = C27 ´+C28





C13 + C14 + C24 = C25

C24 C20:= C24 25000= en L

C25 C13 C24+ C14+:= C25 50000= en L



C112 = C133 = 298200000 L



C20+C22 = C21 + C23


C20 = C21 = C22 = C23 = 25000L



C25 = C26

C25 50000= en L

C26 C25:= C26 50000= en L



P260.12 C26

1000:=

P26 6= en kg



X2650 C26

1000:= X26 2500= en kg




C26 = C27 ´+C28



mH2O28X26 0.8

0.2:= mH2O28 10000= en kg

Considerando la densidad del medio 1070 kg/m3, el volumen del liquido en la torta

vH2O28mH2O28

1070:= vH2O28 9= en m3 C28 vH2O28 1000:=

C28 9346= en L

Por tanto, la corriente C27

C27 C26 vH2O28 1000-:= C27 40654= en L

El producto que se tiene en la corriente C27

P270.12 C27

1000:= P27 5= en kg

El prodcuto que se pierde en C28

en kgP28

0.12 C28

1000:= P28 1=

Balance de materia en el tanque de balance F-210 y modulo de UF D-212

C27 =C29

C29 C27:= C29 40654= en L

Se concentra la proteina de 0.12 g/L hasta 4.21g/L, por lo que la corriente C30

C30C29 0.12

4.21:= C30 1159= en L

La corriente C31

C31 C29 C30-:= C31 39495= en L



4.4.1.7 BALANCE DE MATERIA EN EL TANQUE DE BALANCE F-210 Y MÓDULO DE UF D-212

4.4.1.8 BALANCE DE MATERIA COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-220

Tomando en cuenta que las corrientes 38, 32, 40, 33, 37, 41, 42 y 43 sólo son soluciones de lavado

y preparado de la columna, no se consideran en el balance de materia para la proteína.

ENTRADAS.

Corriente 34

1159 l de solución rHSA a 4.21 g/l

Corriente 36

5 volúmenes de la columna de buffer A:

𝐵𝑢𝑓𝑓𝑒𝑟 𝐴 = 5 ∗ 156 𝑙

𝐵𝑢𝑓𝑓𝑒𝑟 𝐴 = 780.7024 𝑙

SALIDAS

Corriente 39

780.7024 l de buffer A con rHSA.

Concentración de rHSA en la corriente 39:

𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑟𝐻𝑆𝐴 =𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐻𝑆𝐴𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 34 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑢𝑓𝑓𝑒𝑟 𝐴

mH2O28X26 0.8

0.2:= mH2O28 10000= en kg

Considerando la densidad del medio 1070 kg/m3, el volumen del liquido en la torta

vH2O28mH2O28

1070:= vH2O28 9= en m3 C28 vH2O28 1000:=

C28 9346= en L

Por tanto, la corriente C27

C27 C26 vH2O28 1000-:= C27 40654= en L

El producto que se tiene en la corriente C27

P270.12 C27

1000:= P27 5= en kg

El prodcuto que se pierde en C28

en kgP28

0.12 C28

1000:= P28 1=

Balance de materia en el tanque de balance F-210 y modulo de UF D-212

C27 =C29

C29 C27:= C29 40654= en L

Se concentra la proteina de 0.12 g/L hasta 4.21g/L, por lo que la corriente C30

C30C29 0.12

4.21:= C30 1159= en L

La corriente C31

C31 C29 C30-:= C31 39495= en L



𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑟𝐻𝑆𝐴 =4.21

𝑔𝑙∗ 1159 𝑙

780.7024 𝑙

𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑟𝐻𝑆𝐴 = 6.25𝑔

𝑙

Corriente 35

1159 L de solución sin rHSA


Tomando en cuenta que las corrientes 59, 57, 51, 55, 52, 54 y 62 sólo son soluciones de lavado y

preparado de la columna, no se consideran en el balance de materia para la proteína.

ENTRADAS.

Corriente 53

200 l de solución tHSA a 24.39 g/l

Corriente 61

3 volúmenes de la columna de agua desionizada:

𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 = 3 ∗ 156 𝑙

𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 = 468.288 𝑙

SALIDAS

Corriente 56 y 58

468.288 l de agua desionizada con rHSA.

Concentración de rHSA en la corriente 56 y 58:

𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑡𝐻𝑆𝐴 =𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐻𝑆𝐴𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 53 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎




𝑔𝑙∗ 200 𝑙

468.288 𝑙


𝑙

Corriente 60

200 L de solución sin rHSA.


Tomando en cuenta que las corrientes 80, 74, 82, 70, 78, 76, 71, 73, 75, 77, 81 y 85 sólo son

soluciones de lavado y preparado de la columna, no se consideran en el balance de materia para la

proteína.

ENTRADAS.

Corriente 72

200 l de solución rHSA a 24.39 g/l

Corriente 84

2 volúmenes de la columna de solución NaCl:

𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 3 ∗ 156 𝑙

𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑁𝑎𝐶𝑙 = 312.92 𝑙

SALIDAS

Corriente 79

200 l de solución NaCl con rHSA.

Concentración de rHSA en la corriente 79:

𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑟𝐻𝑆𝐴 =𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝐻𝑆𝐴𝑟 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 72 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑁𝑎𝐶𝑙




𝑔𝑙∗ 200 𝑙

312.92 𝑙


𝑙

Corriente 60

200 L de solución sin rHSA

4.4.2 BALANCE DE CALOR

4.4.2.1 CÁLCULO DE LOS CICLOS DE ESTRILIZACIÓN

4.4.2.1.1 PARA EL REACTOR SEMILLA M-090

4.4.2.1.1.1 FASE DE CALENTAMIENTO

1. Flujo de calor requerido para la fase de calentamiento

2. Tiempo de calentamiento

3. Nabla de calentamiento

4. Flujo de vapor requerido para la fase de calentamiento

1. Tiempo de enfriamiento

Fase de calentamiento

t cal(min)= 49.0530

Q (kcal/min)= 19675.979

cal= 16.9800

W(lb/min)= 84.2170

Fase de enfriamiento

t (min) 79.2695



4.4.2.1.1.2 FASE DE ENFRIAMIENTO







t cal(min)= 49.0530

Q (kcal/min)= 19675.979

cal= 16.9800

W(lb/min)= 84.2170


t (min) 79.2695

NOTA: Se proponen varios flujos y a su vez se calculan los t para dichos flujos,

posteriormente se grafica t vs W y se toma el W que se halle en el punto de

inflexión de dicho gráfico.

2. Nabla de enfriamiento

1. Nabla de mantenimiento

Nabla del equipo y Nabla requerido

W (lb/min) u (min-1) t (min)

100 0.00885042 190.758913

150 0.012829279 131.597142

200 0.016200147 104.214884

250 0.018990468 88.9023129

300 0.021298179 79.2695223

350 0.023221171 72.7050539

400 0.02484001 67.9668186

450 0.026217339 64.3961798

500 0.027401132 61.6141149

550 0.028428161 59.3881714

600 0.029326819 57.5683476

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

0 200 400 600 800 1000 1200

t (m

in)

W (lb/min)

Fase de mantenimiento

man= 28.3815

equipo= 49.2995 requerido= 36.1482

enf= 3.9380



4.4.2.1.2 PARA EL REACTOR DE PRODUCCIÓN M-100

4.4.2.1.2.1 FASE DE CALENTAMIENTO

4.4.2.1.2.2 FASE DE ENFRIAMIENTO







t cal(min)= 124.4914

Q (kcal/min)= 38764.3806

cal= 25.4480

W(lb/min)= 165.9191


t (min) 240.0772







t cal(min)= 124.4914

Q (kcal/min)= 38764.3806

cal= 25.4480

W(lb/min)= 165.9191


t (min) 240.0772







t cal(min)= 124.4914

Q (kcal/min)= 38764.3806

cal= 25.4480

W(lb/min)= 165.9191


t (min) 240.0772








man= 28.3815


enf= 11.9820

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 200 400 600 800 1000 1200

Tie

mp

o (

min

)

W (lb/min)


100 0.008870642 190.324037

150 0.012933007 130.541677

200 0.016435148 102.724753

250 0.019374366 87.1407337

300 0.021830697 77.3358941

350 0.023893925 70.6579809

400 0.025641694 65.8418479

450 0.02713616 62.2157482

500 0.028425875 59.3929467

550 0.029548592 57.1362747

600 0.030533784 55.2927376



4.4.2.2 CÁLCULOS PARA LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DURANTE LA FERMENTACIÓN

4.4.2.2.1 CÁLCULO PARA EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EN EL BIORREACTOR M-100

Tomando una temperatura de entrada de 10°C y una salida de 11°C en este ejemplo tenemos que

∆𝑇𝑀𝐿𝑁 =𝑇𝑠𝑎𝑙 − 𝑇𝑒𝑛𝑡

𝑙𝑛 𝑇𝑓𝑒𝑟𝑚 − 𝑇𝑒𝑛𝑡𝑇𝑓𝑒𝑟𝑚 − 𝑇𝑠𝑎𝑙

∆𝑇𝑀𝐿𝑁 =11°𝐶 − 10°𝐶

𝑙𝑛 35°𝐶 − 10°𝐶35°𝐶 − 11°𝐶

= 24.966°𝐶

Para el cálculo de flujo de agua se hizo lo siguiente

𝑊 =𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑐𝑝 ∙ ∆𝑇

Para ello tenemos que el Qtotal:

La Qfermentación se calculó en base a las dimensiones y requerimientos de la levadura (ver sección de

potencia mínima de agitación).

𝑄𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑘𝐿𝑎 𝐶∗ − 𝐶𝐿 𝑉𝑜𝑝 ∗ 3.5𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑂2

𝑄𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 493.2757𝑕−1 0.01234081gO2/𝐿 − 0.0001𝑔𝑂2

/𝐿 50000𝐿 ∗ 3.5𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑂2

𝑄𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1056666.47 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑕








man= 28.3815


enf= 11.9820

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 200 400 600 800 1000 1200

Tie

mp

o (

min

)

W (lb/min)


100 0.008870642 190.324037

150 0.012933007 130.541677

200 0.016435148 102.724753

250 0.019374366 87.1407337

300 0.021830697 77.3358941

350 0.023893925 70.6579809

400 0.025641694 65.8418479

450 0.02713616 62.2157482

500 0.028425875 59.3929467

550 0.029548592 57.1362747

600 0.030533784 55.2927376



𝑄𝑎𝑔𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖 ó𝑛 = 𝑃𝑔 ∗ 641.496 = 156.0008 𝐻𝑃 ∗ 641.496 = 100073.89 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑕

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑓𝑒𝑟𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝑄𝑎𝑔𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖 ó𝑛 = 1156740.36 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑕 = 321316.767 𝑐𝑎𝑙/𝑠

Entonces

𝑊 =321316.767 𝑐𝑎𝑙/𝑠

1𝑐𝑎𝑙𝑔°𝐶

∙ 1°𝐶= 321316.767𝑔/𝑠

Calculo de hi

La viscosidad aparente se calcula teniendo N=120.36 min-1 =2.006 s-1

𝜇𝑎𝑝 =𝐾𝑎𝑝

8𝑁1−𝑛 𝑛

6𝑛 + 2 𝑛

𝜇𝑎𝑝 =3.24

8(2.006)1−0.7 0.7

6(0.7) + 2

0.7 = 1.513 𝑔/𝑐𝑚𝑠

EL número de pranks es

𝑃𝑟 =𝑐𝑝 ∗ 𝜇𝑎𝑝

𝑘=

0.95𝑐𝑎𝑙𝑔°𝐶

∗ 1.513𝑔/𝑐𝑚𝑠

0.001385𝑐𝑎𝑙𝑠𝑐𝑚°𝐶

= 1038

El cálculo del número de Reynolds es

𝑅𝑒 ′ = 8𝑁2−𝑛𝐷𝑖2𝜌

𝐾𝑎𝑝

𝑛

6𝑛 + 2 𝑛

𝑅𝑒 ′ = 8(2.006𝑠−1)2−0.7(107.2𝑐𝑚)21.07𝑔/𝑐𝑚3

3.24𝑑𝑖𝑛𝑎 𝑠𝑛/𝑐𝑚2 0.7

6(0.7) + 2

0.7

= 16,302

Por lo tanto np es 6

Para cálculo de las demás variables

𝑓1 =𝐷𝑖

𝐷𝑡=

107.2 𝑐𝑚

321.5 𝑐𝑚= 0.3334



𝑓2 = 0.2 ∗ 𝑛𝑖 ∗ 𝐷𝑖

𝐷𝑡 = 0.2

𝑓4 = 𝐻𝐿

𝐷𝑡 = 2

𝑓5 = 𝑛𝑖 −0.37 = 0.666

El diámetro del serpentín es de 0.8*Dt=257.2 cm

Se usará un serpentín sumergido

𝑕𝑖 =2.68𝑘

𝑑𝑠𝑒𝑟𝑝 𝑅𝑒′ 0.56 𝑃𝑟 0.33𝑓1

−0.3𝑓20.3𝑓4

−0.5𝑓50.15(𝑛𝑝)0.2

𝑕𝑖 =2.68

0.001385𝑐𝑎𝑙𝑠 ∗ 𝑐𝑚 ∗ °𝐶

257.2 𝑐𝑚 16302 0.56 1038 0.33(0.3334)−0.3(0.2)0.3(2)−0.5(0.666)0.15(6)0.2

𝑕𝑖 =0.026642 𝑐𝑎𝑙

𝑠°𝐶𝑐𝑚2

Calculo de ho

Primero se calcula af

𝑎𝑓 =𝜋

4∗ 𝑑𝑖2

Pero dint es

𝑑𝑖𝑛𝑡 =𝐷𝑡

60= 5.3583 𝑐𝑚

Pero comercialmente existen tubos de acero cédula 40 de 2.5 in

Dint = 6.271 cm

Dext = 7.303 cm

Entonces

𝑎𝑓 =𝜋

4∗ (6.271𝑐𝑚)2 = 30.886 𝑐𝑚2

El número de prank es



𝑃𝑟 = 𝑐𝑝 ∗𝜇

𝑘=

1𝑐𝑎𝑙𝑔°𝐶

∗ 0.01𝑔/𝑐𝑚𝑠

0.00148𝑐𝑎𝑙𝑐𝑚𝑠°𝐶

= 6.7568

𝑕𝑜 =0.027𝑘

𝑑𝑖𝑛𝑡 𝑑𝑖𝑛𝑡 ∗ 𝑊

𝑎𝑓 ∗ 𝜇

0.8

𝑃𝑟 0.33

𝑕𝑜 =0.027(

0.00148𝑐𝑎𝑙𝑐𝑚𝑠°𝐶

)

6.271𝑚

6.271𝑐𝑚 ∗ 321316.8 𝑔/𝑠

(30.886 𝑐𝑚2) ∗ 0.01𝑔/𝑐𝑚𝑠

0.8

6.7568 0.33

𝑕𝑜 =3.3862 𝑐𝑎𝑙

𝑠𝑐𝑚2°𝐶

Calculo de hoi

𝑕𝑜𝑖 = 𝑕𝑜 𝑑𝑖𝑛𝑡

𝑑𝑒𝑥𝑡

𝑕𝑜𝑖 =3.3862𝑐𝑎𝑙

𝑠𝑐𝑚2°𝐶

6.271𝑐𝑚

7.303𝑐𝑚 =

2.9077𝑐𝑎𝑙

𝑠𝑐𝑚2°𝐶

Cálculo de Uic

𝑈𝑖𝑐 =𝑕𝑖 ∗ 𝑕𝑜𝑖

𝑕𝑖 + 𝑕𝑜𝑖

𝑈𝑖𝑐 =0.0266446 ∗ 2.9077

0.0266446 + 2.9077= 0.026402

Cálculo de Uid

𝑈𝑖𝐷 =𝑈𝑖𝑐 ∗ 𝑕𝐷

𝑈𝑖𝑐 + 𝑕𝐷

𝑈𝑖𝐷 =0.02513 ∗ 0.25

0.02513 + 0.25= 0.02388

4.4.2.2.2 CÁLCULO PARA EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO EN EL BIORREACTOR M-090

Se siguió la misma metodología que para el biorreactor M-100 y con las mismas propiedades del

medio de cultivo y las mismas condiciones de agua de enfriamiento.



Tabla 16. Sistema de enfriamiento del biorreactor de operación M-100

Tsalida (°C) T agua (°C)

TMLN (°C) Wagua (g/s) ho (cal/scm^2°C)

h0i (cal/scm^2°C)

Uic (cal/scm^2°C)

Uid (cal/scm^2°C)

Urequerido (cal/scm^2°C)

11 1 24.4965983 321316.7668 3.386155244 2.907651586 0.02640261 0.023880572 0.017692844

12 2 23.9861047 160658.3834 1.944835479 1.670007297 0.026226122 0.023736098 0.018069399

13 3 23.4680504 107105.5889 1.406079451 1.207383847 0.026069256 0.023607533 0.018468279

14 4 22.9419116 80329.1917 1.117014658 0.959167317 0.025924403 0.023488683 0.018891822

15 5 22.4071006 64263.35336 0.934395766 0.802354628 0.02578818 0.0233768 0.01934273

16 6 21.8629535 53552.79446 0.807580576 0.69345992 0.025658679 0.023270335 0.019824151

17 7 21.3087164 45902.39526 0.71388529 0.613004882 0.025534676 0.023168296 0.020339775

18 8 20.7435268 40164.59585 0.64155645 0.55089696 0.025415321 0.023069996 0.020893964

19 9 20.1663905 35701.86298 0.583865559 0.501358472 0.025299992 0.02297493 0.021491922

20 10 19.5761519 32131.67668 0.536669439 0.46083172 0.025188211 0.022882712 0.022139923

21 11 18.9714542 29210.61516 0.497270524 0.427000336 0.025079601 0.02279304 0.022845613

22 12 18.3506871 26776.39723 0.46383324 0.398288135 0.024973859 0.022705667 0.023618434

23 13 17.7119155 24716.67437 0.435063033 0.373583497 0.024870734 0.022620391 0.024470222

24 14 17.0527791 22951.19763 0.410019429 0.35207885 0.024770013 0.022537042 0.025416063

25 15 16.37035 21421.11779 0.388001905 0.333172661 0.024671517 0.022455475 0.026475579

26 16 15.6609215 20082.29792 0.368477419 0.316407216 0.024575092 0.022375566 0.027674904

27 17 14.9196845 18900.98628 0.351032824 0.301427748 0.024480602 0.022297206 0.029049844

28 18 14.1402084 17850.93149 0.335342703 0.287954826 0.02438793 0.022220301 0.03065121

29 19 13.3135605 16911.40878 0.321147085 0.275765216 0.024296969 0.022144766 0.032554364

30 20 12.4266987 16065.83834 0.308235651 0.26467832 0.024207627 0.022070527 0.034877686

31 21 11.459245 15300.79842 0.296436331 0.254546383 0.024119819 0.021997515 0.037822256

32 22 10.3760686 14605.30758 0.285606917 0.245247292 0.02403347 0.02192567 0.041770589

33 23 9.10628307 13970.29421 0.275628801 0.236679202 0.02394851 0.021854937 0.047595105

34 24 7.45601921 13388.19862 0.26640224 0.228756462 0.023864876 0.021785266 0.058129477



Tabla 17. Sistema de enfriamiento del biorreactor semilla M-080

Tsalida (°C) T agua (°C)

TMLN (°C) Wagua (g/s) ho (cal/scm^2°C)

h0i (cal/scm^2°C)

Uic (cal/scm^2°C)

Uid (cal/scm^2°C)

Urequerido (cal/scm^2°C)

11 1 24.4965983 39848.31732 2.976684381 2.374217722 0.342626178 0.144537227 0.004728097

12 2 23.9861047 19924.15866 1.709656226 1.363629996 0.309522951 0.138297701 0.004828725

13 3 23.4680504 13282.77244 1.236049277 0.985878825 0.284757105 0.133124508 0.004935318

14 4 22.9419116 9962.07933 0.981939647 0.783199767 0.264952959 0.12862969 0.005048503

15 5 22.4071006 7969.663464 0.821403947 0.655155723 0.248521538 0.124629288 0.005169

16 6 21.8629535 6641.38622 0.709923886 0.566238692 0.234550118 0.121014375 0.005297651

17 7 21.3087164 5692.61676 0.627558703 0.500543828 0.222456123 0.117712583 0.005435442

18 8 20.7435268 4981.039665 0.563976229 0.449830142 0.211841841 0.114672287 0.00558354

19 9 20.1663905 4427.590813 0.513261609 0.409379918 0.202422586 0.111854819 0.005743333

20 10 19.5761519 3984.831732 0.471772681 0.376288151 0.193987201 0.109230176 0.0059165

21 11 18.9714542 3622.574302 0.43713808 0.348663427 0.186374638 0.106774444 0.006105083

22 12 18.3506871 3320.69311 0.4077442 0.325218727 0.179459267 0.104468154 0.006311606

23 13 17.7119155 3065.255178 0.382453031 0.305046369 0.173141238 0.102295181 0.006539231

24 14 17.0527791 2846.30838 0.360437825 0.287486936 0.167339921 0.10024198 0.00679199

25 15 16.37035 2656.554488 0.34108277 0.272049251 0.161989321 0.098297039 0.007075127

26 16 15.6609215 2490.519832 0.323919283 0.258359572 0.15703478 0.096450468 0.007395625

27 17 14.9196845 2344.018666 0.308584176 0.246128217 0.152430556 0.094693701 0.007763053

28 18 14.1402084 2213.795407 0.294791383 0.235127019 0.148138013 0.09301926 0.00819099

29 19 13.3135605 2097.279859 0.28231237 0.225173699 0.144124254 0.091420569 0.008699574

30 20 12.4266987 1992.415866 0.270962251 0.21612079 0.140361051 0.089891813 0.00932044

31 21 11.459245 1897.53892 0.260589764 0.207847644 0.136824027 0.088427823 0.010107324

32 22 10.3760686 1811.287151 0.251069897 0.200254552 0.133491998 0.087023979 0.011162446

33 23 9.10628307 1732.535536 0.242298385 0.193258353 0.130346453 0.085676133 0.012718944

34 24 7.45601921 1660.346555 0.234187546 0.186789108 0.127371131 0.084380548 0.015534067



4.4.2.3 INTERCAMBIADORES DE CALOR H-082, H-083 Y H-083

Esterilización continúa.

Una vez terminado el proceso en lote se dará inicio a la alimentación del medio; esta está

contemplada para llevarse a cabo en 26 horas de acuerdo al planteamiento del proceso, el sistema

de esterilización está compuesto de tres intercambiadores de calor, uno de precalentamiento,

calentamiento y enfriamiento respectivamente, así como un brazo de sostenimiento que

mantendrá la temperatura de esterilización el tiempo mínimo necesario para garantizar la

esterilidad del medio de cultivo

Figura 5. Sistema de esterilización continua.

Se calcula el flujo el cual pueda alimentar el volumen de medio (25 000L) en el tiempo de

producción restante (26 h), el cual resulta de:

Para ale cálculo del brazo del sostenimiento del sistema se propone un diámetro de tubería de un

cuarto de pulgada (0.00635m). Se calcula el número de Reynolds; donde se observa que es laminar.

Para interpolar en la grafica quedando:

Q 2.671 104-

m

3

s=

Re 372.1034=



Figura 6. Interpolación en la gráfica para obtener Dz/vd

𝐷𝑧

𝑣𝑑= 50

Donde:

Dz = coeficiente de difusividad

vd= Velocidad media del fluido en la tubería

Se considera como criterio de diseño la probabilidad que uno de cada 100 lotes esterilizados se

contamine (No) y una cantidad inicial de 105 esporas totales por mililitro; es decir 2.5 x 1012

esporas en el volumen total (Ni).

Se calcula la nabla requerida para que el proceso se lleve acabo

Nabla (Λ) = 38.

Con el criterio de diseño No/N se interpola en la grafica m. resultando unos valores de Pe= 20 y

Nr= 120.



Figura 7. Gráfica para calcular la longitud del brazo de sostenimiento.

Quedando la longitud del brazo de sostenimiento

Y la temperatura de esterilización queda:

Ahora, conociendo la temperatura y la longitud en el brazo de sostenimiento, se hace el balance

en el primer intercambiador, que es el de calentamiento hasta que la temperatura del medio sea

de 164, proponiendo que entre a 90°C del intercambiador de precalentamiento.

L 6.35m=

Test 164.3015=



Para poder llevar a cabo el balance es necesario calcular el flujo másico del medio (mmedio), siendo

este:

Y realizando el balance:

Qmed= Cpmedio* mmedio *(ΔT)

El cálculo de flujo másico para el vapor fue evaluando, el calor latente de evaporación del vapor

saturado a 170 °C, ya que no existe cambio de fase, que de acuerdo a tablas es de 2047 kJ/kg

kg/s

Para el cálculo del área efectiva de trasferencia del intercambiador de calor se describe en la

literatura:

q=U*A*MLDT

Según Shan y Focke (1988), proponen que:

Y se considera un intercambiador nuevo; algunas de sus condiciones de operación son (Shan y

Focke (1988)):

mmed Q :=

mmed 0.2858kg

s=

mvaporqmedio

Hevap:=

mvapor 0.0412=

W

qmedio 8.4304 104

=



Tabla 18. Algunas condiciones geométricas y de operación de intercambiadores de calor de marcos y placas.

Se propone un hh de 4000, al estar en régimen laminar se considera un Nusselt de 4.36 (Shan y

Focke (1988)).

Haciendo los cálculos correspondientes queda:

en W/m2°C

Quedando un área efectiva de 12.897 m2; 13 m2 aproximadamente para el intercambiador de

calentamiento.

Para el intercambiador de precalentamiento:

Se realiza el balance de energía; dado que el medio es preparado a temperatura ambiente, y al

entrar salida de este debe estar a 90°C; y por parte del líquido caliente será levara acabo la

trasferencia de calor del medio estéril con una temperatura de 164°C.

Cpm*mm*(T1-T0)=Cpm*mm*(T2-T3)

La temperatura de salida del medio frio seria:

hc 1.0884 103

=

Uhh hc

hh hc+:=

U 855.5983=

Sqmedio

7.64U:=

T3 T2 T1 T0-( )-:=

T3 89.3015=



Se utiliza las correlaciones anteriores para el cálculo del coeficiente global de transferencia y se

obtiene un área efectiva de trasferencia de 2.92 m2.

Para el intercambiador de calor encargado del enfriamiento:

Partimos del balance de energía.

Cpmed*mmed*(T3-T4)= Cpw*mwater*(t4-t3)

Donde:

T4 = 35; temperatura de fermentación

t3 = 15; temperatura del agua de enfriamiento

T3= 89.3; temperatura del medio a la salida del intercambiador de precalentamiento

Se tabula en Excel, proponiendo una diferencia de temperaturas y buscando el menor flujo. Se

escoge una diferencia de 17°C.

W

Y el flujo de agua queda de 0.867 kg/s para llevar a cabo la trasferencia de calor.

Finamente se resuelve con las correlaciones de Shan y Focke (1988); y se obtiene un área efectiva

de 1.9145m2.

qc Cpmed mmed T3 T4-( ):=

qc 6.1612 104

=



4.5 MEMORIA DEL CÁLCULO DEL EQUIPO DE PROCESO

4.5.1 DIMENSIONES DE LOS TANQUES Y BIORREACTORES

Los biorreactores M-090 con capacidad de 5 m3 y el M-100 con capacidad de 50 m3 se calcularon

con un 75% de su capacidad total los cuales se presentan en la siguiente tabla.

Tabla 19. Dimensiones de los biorreactores.

Los tanques de almacenamiento que se calcularon fueron el F-080 con un volumen de operación

de 25 m3 y con capacidad de 80% del volumen total, el tanque F-110 es el que recibe el cultivo

agotado y tiene un volumen de operación de 50 m3 con una capacidad del 85% de su volumen

total, el tanque F-210 es el que recibe el filtrado del filtro prensa que tiene un volumen de

operación de 40 m3 con una capacidad del 85% de su volumen total, el taque F-221 recibe el

filtrado de la primer columna con un volumen de operación de 0.78 m3 con una capacidad del 85%

de su volumen total, el eluido de la segunda columna es de 0.5 m3 que pasa al tanque F-231, el

tanque F-241 tiene un volumen de operación de 0.35 m3 que lo recibe del eluido de la tercer

columna.

Parámetros M-090 M-100

Vop (m3) 5 50

Volumen total (m3) 6.667 66.667

Diámetro del tanque (m) 1.492 3.215

Altura del tanque (m) 4.062 8.751

Diámetro del impulsor (m) 0.497 1.072

Altura de la tapa (m) 0.373 0.804

Volumen de la tapa (m3) 0.435 4.348

Distancia entre impulsores (m) 0.995 2.141

Altura del primer impulsor (m) 0.373 0.804

Número de impulsores 3 3

Ancho de los bafles (m) 0.149 0.321

Altura de bafles (m) 2.611 5.625

Longitud de paletas (m) 0.124 0.268

Altura del líquido en el cilindro (m) 2.611 5.625

Diámetro externo del tanque (m) 1.56 2.30

Diámetro del tanque con chaqueta (m) 1.80 2.80



Tabla 20. Dimensiones de los tanques de almacenamiento y de preparación de medio de cultivo.

4.5.1.1 MEMORIA DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS BIORREACTORES

El cálculo se hizo en un programa en Mathcad y para calcular cualquier tamaño de cualquier

biorreactor de tipo tanque agitado solo es necesario introducir el volumen de operación y se

recalculan todas las dimensiones.

En esta me memoria de cálculo solo se presenta la secuencia de cálculos de uno de de los

biorreactores que es el de 50 m3.

Parámetros F-080 F-110 F-210 F-221 F-231 F-241

Vop (m3) 25 50 40 0.78 0.5 0.35

Volumen total (m3) 31.25 58.824 47.059 0.918 0.588 0.412

Diámetro del tanque (m) 2.367 2.923 2.713 0.730 0.63 0.559

Altura del cilindro (m) 4.652 5.862 5.441 1.465 1.263 1.121

Altura del tanque (m) 5.891 6.836 6.346 1.708 1.473 1.308

Diámetro del impulsor (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Altura de la tapa (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Volumen de la tapa (m3) 1.157 2.179 1.743 0.034 0.022 0.015

Altura del impulsor (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Número de impulsores 1 1 1 1 1 1

Ancho de los bafles (m) 0.237 0.292 0.271 0.073 0.063 0.056

Altura de bafles (m) 3.945 4.871 4.522 1.217 1.049 0.932

Longitud de paletas (m) 0.197 0.244 0.226 0.061 0.052 0.047

Altura del líquido en el cilindro (m)

3.945 4.871 4.522 1.217 1.049 0.932

Diámetro externo del tanque (m)

2.45 3.0 2.80 0.878 0.70 0.610



Figura 8. Relaciones geométricas de cualquier biorreactor tipo tanque agitado.

Volumen de operación

Vop = 50 m3

Volumen del biorreactor

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑉𝑜𝑝

0.75= 66.667 𝑚3

Diámetro del tanque

𝐷𝑡 = 𝑉𝑜𝑝

1.5053

1/3

= 3.215 𝑚

Altura del líquido

𝐻𝐿 = 2 ∙ 𝐷𝑡 = 6.429 𝑚

Diámetro del impulsor

𝐷𝑖 =𝐷𝑡

3= 1.072 𝑚

Altura de la tapa



𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 =𝐷𝑡

4= 0.804 𝑚

Volumen de la tapa

𝑉𝑒𝑙𝑖𝑝 = 0.1309 ∙ 𝐷𝑡3 = 4.348 𝑚3

Distancia entre impulsores

𝑑𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙 = 2 ∙ 𝐷𝑖 = 2.143

Altura de la parte del tanque sin líquido

𝐻𝐿𝐶 = 𝐻𝐿 − 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 = 5.6625 𝑚

Volumen de la parte del tanque sin líquido

𝑉𝐶𝑉 = 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑜𝑝 − 𝑉𝑒𝑙𝑖𝑝 = 12.319 𝑚

Altura de la parte del tanque sin líquido

𝐻𝐶𝑉 =𝑉𝐶𝑉

𝐷𝑡2 ∙

4

𝜋= 1.518 𝑚

Altura del tanque

𝐻𝑡 = 𝐻𝐿 + 𝐻𝐶𝑉 + 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 = 8.751 𝑚

Altura del primer impulsor

𝐼1 = 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 = 0.804 𝑚

Altura del segundo impulsor

𝐼2 = 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 + 𝑑𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙 = 2.947 𝑚

Altura del tercer impulsor

𝐼3 = 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 + 2 ∙ 𝑑𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙 = 5.09 𝑚

Altura del cuarto impulsor

4 = 𝐻𝑒𝑙𝑖𝑝 + 3 ∙ 𝑑𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙 = 7.233 𝑚



Número de impulsores

ni = 3

Número de bafles

nb = 4

Ancho del bafle

𝑊𝑏 = 0.1 ∙ 𝐷𝑡 = 0.321 𝑚

Longitud del bafle

𝐿𝑏 = 𝐻𝐿𝐶 = 5.625 𝑚

Longitud de una paleta del impulsor

𝐿𝑖 = 0.25 ∙ 𝐷𝑖 = 0.268 𝑚

4.5.1.2 MEMORIA DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS TANQUES

De igual manera se hizo en un programa en Mathcad y para calcular cualquier tamaño de

cualquier tanque con tapa inferior cónica y tapa superior plana, en que agitado solo es necesario

introducir el volumen de operación y se recalculan todas las dimensiones.

En esta me memoria de cálculo solo se presenta la secuencia de cálculos de uno de de los tanque

con un volumen de operación de 50 m3.

Volumen de operación

Vop = 50 m3

Volumen del tanque

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑉𝑜𝑝

0.85= 58.824 𝑚3



Para calcular el diámetro del tanque se sigue la siguiente metodología

𝑉𝑡 =𝜋 ∙ 𝐷𝑡

2

4∙ 𝐻𝐿 + 𝐻𝑐𝑜𝑛

Pero HL=2*Dt y Hcon=Dt/3

𝑉𝑡 =𝜋 ∙ 𝐷𝑡

2

4∙ 2 ∙ 𝐷𝑡 +

𝐷𝑡

3

𝑉𝑡 =2.25 ∙ 𝜋 ∙ 𝐷𝑡

3

3

Despejando Dt se tiene

𝐷𝑡 = 3 ∙ 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

2.25 ∗ 𝜋

1/3

= 2.923 𝑚

Altura del líquido

𝐻𝐿 = 2 ∙ 𝐷𝑡 = 5.845 𝑚

Diámetro del impulsor

𝐷𝑖 =𝐷𝑡

3= 0.974 𝑚

Altura de la tapa

𝐻𝑐𝑜𝑛𝑜 =𝐷𝑡

3= 0.974 𝑚

Volumen de la tapa cónicq

𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 = 𝜋 ∙𝐷𝑡

2

4∙𝐻𝑐𝑜𝑛𝑜

3= 2.179 𝑚3

Altura del cilindro con líquido

𝐻𝐿𝐶 = 𝐻𝐿 − 𝐻𝑐𝑜𝑛𝑜 = 4.871 𝑚

Volumen del cilindro vacío

𝑉𝐶𝑉 = 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑜𝑝 − 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 = 6.645 𝑚3



Altura del cilindro vacío

𝐻𝐶𝑉 =𝑉𝐶𝑉

𝐷𝑡2 ∙

4

𝜋= 0.909 𝑚

Altura del cilindro

𝐻𝑐 = 𝐻𝐿𝐶 + 𝐻𝑐𝑣 = 5.862 𝑚

Altura del tanque

𝐻𝑡 = 𝐻𝐿 + 𝐻𝐶𝑉 + 𝐻𝑐𝑜𝑛𝑜 = 6.837 𝑚

Número de impulsores

ni = 1

Número de bafles

nb = 4

Ancho del bafle

𝑊𝑏 = 0.1 ∙ 𝐷𝑡 = 0.292 𝑚

Longitud del bafle

𝐿𝑏 = 𝐻𝐿𝐶 = 4.871 𝑚

Longitud de una paleta del impulsor

𝐿𝑖 = 0.25 ∙ 𝐷𝑖 = 0.244 𝑚

Ancho de la paleta del impulsor

𝑊𝑖 =𝐷𝑖

8= 0.122 𝑚



4.5.1.3 CÁLCULO DE LA POTENCIA MÍNIMA DE AGITACIÓN EN LOS BIORREACTORES

Teniendo los datos que se requieren (Tabla 21) se calcula la potencia mínima requerida en el

biorreactor M-100.

Tabla 21. Parámetros que se consideran para los cálculos

Yx/s (gcel/gsust) 0.1 Dt (cm) 321.5

Dhcel (Kcal/g) 5.7 Pi 3.1416

Dhsust (Kcal/gsust) 3.74 Np 6

mux (gcel/Lh) 0.667 Fc 1.4142

rcaldo (Kg/m^3) 1070 Ni 3

HL (m) 6.429 Gc (cm/s^2) 980

g (m/s^2) 9.807 Di (cm) 107.2

Patm (atm) 0.743 C 0.00239

Pint (atm) 0.8 (N-1)/N 0.3627

Vop (L) 50000 raire (Kg/m^3) 1.293

Vop (m^3) 50 PMaire (g/mol) 29

Ccritica (g/L) 0.0001 Z 1.05

H (go2/Latm) 0.0334 R (gcal/molK) 1.987

H (mmolo2/Latm) 1.04 T1 (K) 288.15

Primero se proponen una VVM la cual empezaremos con 0.3 min-1. Luego el flujo de aire se debe

calcular

𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑉𝑉𝑀 ∙ 𝑉𝑜𝑝 = 0.3 𝑚𝑖𝑛−1 ∙ 50000 𝐿 = 15000 𝐿/𝑚𝑖𝑛

Se debe sacar la productividad celular con la siguiente relación

𝜇𝑥 =[𝑐é𝑙𝑢𝑙𝑎𝑠]

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜=

50 𝑔𝑐é𝑙/𝐿

75 𝑕= 0.667

𝑔𝑐é𝑙

𝐿 ∙ 𝑕

Luego se debe calcular el rendimiento energético con la siguiente ecuación

𝑌𝑥/𝑘 =𝑌𝑥/𝑠

∆𝐻𝑠 − 𝑌𝑥/𝑠 ∙ ∆𝐻𝑐𝑒𝑙=

0.1 𝑔𝑐𝑒𝑙/𝑔𝑠𝑢𝑠𝑡

3.74𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑠𝑢𝑠𝑡 − (0.1 𝑔𝑐𝑒𝑙/𝑔𝑠𝑢𝑠𝑡) ∙ (5.7 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑔)

= 0.03155 𝑔𝑐𝑒𝑙/𝐾𝑐𝑎𝑙)



Se calcula la presión hidrostática

𝑃𝑕𝑖𝑑 =𝜌𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜 ∙ 𝐻𝐿 ∙ 𝑔

101325𝑃𝑎/𝑎𝑡𝑚=

1070(𝑘𝑔/𝑚3) ∙ 6.429𝑚 ∙ 9.807𝑚/𝑠2

101325𝑃𝑎/𝑎𝑡𝑚= 0.666 𝑎𝑡𝑚

Se calcula la presión total en el sistema

𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑃𝑖𝑛𝑡 + 𝑃𝑕𝑖𝑑 = 0.743 + 0.8 + 0.666 𝑎𝑡𝑚 = 2.209 𝑎𝑡𝑚

La eficiencia se calcula de la siguiente manera

𝐸𝑓 =(𝜇𝑥/𝑌𝑥/02)𝑉𝑜𝑝 ∙ (22.4)

𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 ∙ ∅𝑂2 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑃𝑠𝑡á𝑛𝑑𝑎𝑟 (32 ∙ 60)

=(0.667 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝐿𝑕)/(0.11 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝑔𝑜2)(50000𝐿)(22.4)

(15000𝐿/min)(0.21) 2.209𝑎𝑡𝑚

1 𝑎𝑡𝑚 (32 ∙ 60)

= 0.506

Posteriormente se calcula la presión parcial de oxígeno en la salida

𝑃 𝑂2 𝑠𝑎𝑙 = 𝑃𝑡𝑜𝑡 − 𝑃𝑕𝑖𝑑 ∅𝑂2 1 − 𝐸𝑓 = 2.2089 𝑎𝑡𝑚 − 0.666 𝑎𝑡𝑚 0.21 1 − 0.506 = 0.1599

Se calcula la presión parcial de oxígeno en la entrada

𝑃 𝑂2 𝑒𝑛𝑡 = 𝑃𝑡𝑜𝑡 ∙ ∅𝑂2 = 2.2088𝑎𝑡𝑚 0.21 = 0.4638𝑎𝑡𝑚

Se calcula la media logarítmica de la presión

𝑃 𝑂2 𝑀𝐿𝑁 =𝑃 𝑂2 𝑒𝑛𝑡 − 𝑃 𝑂2 𝑠𝑎𝑙

𝑙𝑛 𝑃 𝑂2 𝑒𝑛𝑡

𝑃 𝑂2 𝑠𝑎𝑙

=0.4638 𝑎𝑡𝑚 − 0.1599 𝑎𝑡𝑚

𝑙𝑛 0.4638 𝑎𝑡𝑚0.1599 𝑎𝑡𝑚

= 0.2854 𝑎𝑡𝑚

Se calcula la concentración C*

𝐶∗ = 𝐻 ∙ 𝑃 𝑂2 𝑀𝐿𝑁 = 0.034 𝑔𝑂2/𝐿𝑎𝑡𝑚 0.2854 𝑎𝑡𝑚 = 0.0095 𝑔/𝐿



El rendimiento celular con respecto al oxígeno es el siguiente

𝑌𝑥/𝑂2 = 𝑌𝑥/𝑘(3.5 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑂2) = 0.0315 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝑘𝑐𝑎𝑙(3.5 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑔𝑂2) = 0.1104 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝑔𝑂2

Se calcula el KLa requerido

𝐾𝐿𝑎𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 =𝜇𝑥

𝑌𝑥/𝑂2(𝐶∗ − 𝐶𝐿)=

0.667 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝐿𝑕

0.1104 𝑔𝑐𝑒𝑙 /𝑔𝑂2(0.0095 𝑔𝑂2/𝐿 − 0.0001 𝑔𝑂2/𝐿)

= 639.99 𝑕−1

Calculo de velocidad superficial

𝑉𝑠 =𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒

0.7854𝐷𝑡2 =15000 𝐿/ min 1000 𝑐𝑚3/𝐿

0.7854(321.15 𝑐𝑚)2 = 184.77 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

De la ecuación de Tagachi y Miyamoto para el cálculo empírico de KLa para biorreactores con

volúmenes de operación menores a 50 m3 se usa la siguiente relación tomando en cuenta que

KLaequipo = kLarequerido y se despeja a la Pg

𝐾𝐿𝑎 =8.0

𝐻 𝑃𝑔

𝑉𝑜𝑝

0.33

𝑉𝑠 0.56

Despejando

𝑃𝑔 = 𝑉𝑜𝑝 𝐾𝐿𝑎 ∙ 𝐻

8 ∙ (𝑉𝑠)0.56 −0.33

= 50 𝑚3 639.99 𝑕−1 1.04 𝑚𝑚𝑜𝑙𝑂2/𝐿𝑎𝑡𝑚

8 ∙ 184.77 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛 0.56

1/0.33

= 4689.2 𝐻𝑃

Calculo de la potencia al freno del compresor

𝑏𝑕𝑝 = 𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 ∙ 𝜌𝑎𝑖𝑟𝑒 (9.351 ∗ 10−2)

𝐸𝑝 ∙ 𝑃𝑀𝑎𝑖𝑟𝑒

𝑧 ∙ 𝑅 ∙ 𝑇1

𝑁 − 1

𝑁

𝑃2

𝑃1

𝑁−1𝑁

− 1



Donde Ep: eficiencia politrópica; 0.75

𝑏𝑕𝑝 = 15 𝑚3/𝑚𝑖𝑛 ∙ 1.293 𝑘𝑔/𝑚3(9.351 ∗ 10−2)

0.75 ∙ 29 𝑔/𝑚𝑜𝑙

1.05 ∙ 1.987𝑔𝑐𝑎𝑙

𝑔𝑚𝑜𝑙𝐾 ∙ 288.15𝐾

0.3627

2.209 𝑎𝑡𝑚

0.743 𝑎𝑡𝑚

0.3627

− 1 = 66.98 𝐻𝑃

Se calcula la potencia total

𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝑔 + 𝑏𝑕𝑝 = 4689.2 𝐻𝑃 + 66.98 𝐻𝑃 = 4756.23 𝐻𝑃

Se calcula la potencia teórica que es

𝑃𝑜𝑡 = 𝑁𝑝 𝜌𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜 ∙ 𝑁3 ∙ 𝐷𝑖5

𝐺𝑐 1.315 ∗ 10−7

Pero si decimos que

𝑃𝑜𝑡 = 𝐴 ∙ 𝑁3

Entonces

𝐴 =𝑁𝑝 ∙ 𝜌𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜 ∙ 𝐷𝑖51.315 ∗ 10−7

𝐺𝑐=

6 1.07 𝑔/𝐿 (107.2 𝑐𝑚)51.315 ∗ 10−7

980 𝑐𝑚/𝑠2

1𝑚𝑖𝑛3

60𝑠 3

= 5.646 ∗ 10−5

Pero tenemos que la potencia real es

𝑃𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑃𝑜𝑡 ∙ 𝑓𝑐 ∙ 𝑛𝑖

Sustituyendo tenemos

𝑃𝑟𝑒𝑎𝑙 = 5.646 ∗ 10−5 ∙ 𝑁3 1.4142 ∙ 3 = 2.395 ∗ 10−4 ∙ 𝑁3



Finalmente para calcular la velocidad de giro de la flecha se usa la siguiente ecuación

𝑃𝑔 = 𝑐 𝑃𝑟𝑒𝑎𝑙

2𝑁𝐷𝑖3

𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒0.56

0.45

Despejando tenemos

𝑁 = 𝑃𝑔

𝑐

1/0.45 𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 0.56

𝑃𝑟𝑒𝑎𝑙2𝐷𝑖3

= 𝑃𝑔

𝑐

1/0.45 𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 0.56

(2.395 ∗ 10−4 ∙ 𝑁3)2 ∙ 𝐷𝑖3

𝑁 = 𝑃𝑔

𝑐

1/0.45 𝑄𝑎𝑖𝑟𝑒 0.56

(2.395 ∗ 10−4)2𝐷𝑖3

1/7

= 4689.2 𝐻𝑃

0.00239

1/0.45 15000 𝐿/𝑚𝑖𝑛 0.56

2.395 ∗ 10−4 2 107.2 𝑐𝑚 3

1/7

𝑁 = 313.45 𝑚𝑖𝑛−1



Tabla 22. Evaluación de diferentes VVM para encontrar la menor potencia consumida en el biorreactor de operación M-100.

VVM (min-1)

Qaire (L/min)

Ef Po2 salida (atm)

Po2 MLN (atm)

C* (go2/L)

Kla requerido (h-1)

Qaire (cm/min)

Vs (cm/min)

Pg (HP)

bhp (HP)

Potencia total (HP)

N (min-1)

0.3 15000 0.5062 0.1600 0.2855 0.0095 639.9973 15000000 184.8 4689.2 67.0 4756.2 313.5

0.4 20000 0.3797 0.2010 0.3143 0.0105 580.6815 20000000 246.4 2143.3 89.3 2232.6 250.2

0.5 25000 0.3037 0.2256 0.3305 0.0110 551.9226 25000000 308.0 1258.3 111.6 1369.9 215.1

0.6 30000 0.2531 0.2420 0.3410 0.0114 534.8649 30000000 369.5 839.7 134.0 973.6 191.9

0.7 35000 0.2170 0.2537 0.3483 0.0116 523.5557 35000000 431.1 605.9 156.3 762.1 175.2

0.8 40000 0.1898 0.2625 0.3537 0.0118 515.5021 40000000 492.7 460.8 178.6 639.5 162.3

0.9 45000 0.1687 0.2694 0.3578 0.0120 509.4730 45000000 554.3 364.1 200.9 565.1 152.1

1 50000 0.1519 0.2748 0.3611 0.0121 504.7892 50000000 615.9 296.1 223.3 519.4 143.6

1.1 55000 0.1381 0.2793 0.3638 0.0122 501.0451 55000000 677.5 246.3 245.6 491.9 136.5

1.2 60000 0.1266 0.2830 0.3660 0.0122 497.9835 60000000 739.1 208.6 267.9 476.5 130.4

1.3 65000 0.1168 0.2862 0.3679 0.0123 495.4331 65000000 800.7 179.3 290.3 469.5 125.0

1.4 70000 0.1085 0.2889 0.3695 0.0123 493.2757 70000000 862.3 156.0 312.6 468.6 120.4

1.5 75000 0.1012 0.2912 0.3709 0.0124 491.4270 75000000 923.9 137.2 334.9 472.1 116.2

1.6 80000 0.0949 0.2933 0.3721 0.0124 489.8250 80000000 985.5 121.8 357.2 479.0 112.4

1.7 85000 0.0893 0.2951 0.3731 0.0125 488.4234 85000000 1047.0 108.9 379.6 488.5 109.1

1.8 90000 0.0844 0.2967 0.3741 0.0125 487.1869 90000000 1108.6 98.1 401.9 500.0 106.0

1.9 95000 0.0799 0.2981 0.3749 0.0125 486.0878 95000000 1170.2 88.9 424.2 513.1 103.2

2 100000 0.0759 0.2994 0.3757 0.0125 485.1045 100000000 1231.8 81.0 446.5 527.5 100.6

2.1 105000 0.0723 0.3006 0.3763 0.0126 484.2195 105000000 1293.4 74.1 468.9 543.0 98.2

2.2 110000 0.0690 0.3017 0.3770 0.0126 483.4189 110000000 1355.0 68.1 491.2 559.3 95.9



Tabla 23. Evaluación de diferentes VVM para encontrar la menor potencia consumida en el biorreactor semilla M-090

VVM (min-1)

Qaire (L/min)

Ef Po2 salida (atm)

Po2 MLN(atm)

C* (go2/L)

Kla requerido (h^-1)

Qaire (cm/min)

Vs (cm/min)

Pg (HP) bhp (HP)

Potencia total (HP)

N (min-1)

2 10000 0.1057 0.2898 0.3369 0.0112 631.58 10000000 572.0 66.21 36.187 102.3988 327.1071

2.1 10500 0.1006 0.2914 0.3378 0.0112 629.88 10500000 600.6 60.45 37.997 98.4516 319.0398

2.2 11000 0.0961 0.2929 0.3387 0.0113 628.35 11000000 629.2 55.45 39.806 95.2609 311.5724

2.3 11500 0.0919 0.2943 0.3394 0.0113 626.96 11500000 657.8 51.08 41.615 92.6968 304.6333

2.4 12000 0.0880 0.2955 0.3401 0.0113 625.69 12000000 686.4 47.23 43.425 90.6564 298.1624

2.5 12500 0.0845 0.2966 0.3407 0.0113 624.53 12500000 715.0 43.82 45.234 89.0574 292.1090

2.6 13000 0.0813 0.2977 0.3413 0.0113 623.46 13000000 743.6 40.79 47.043 87.8333 286.4295

2.7 13500 0.0783 0.2987 0.3418 0.0114 622.48 13500000 772.2 38.07 48.853 86.9298 281.0867

2.8 14000 0.0755 0.2996 0.3423 0.0114 621.57 14000000 800.8 35.64 50.662 86.3022 276.0482

2.9 14500 0.0729 0.3004 0.3428 0.0114 620.73 14500000 829.4 33.44 52.471 85.9134 271.2860

3 15000 0.0704 0.3012 0.3432 0.0114 619.95 15000000 858.0 31.45 54.281 85.7325 266.7753

3.1 15500 0.0682 0.3019 0.3436 0.0114 619.22 15500000 886.5 29.64 56.090 85.7335 262.4947

3.2 16000 0.0660 0.3026 0.3440 0.0114 618.53 16000000 915.1 27.99 57.899 85.8943 258.4251

3.3 16500 0.0640 0.3033 0.3443 0.0115 617.89 16500000 943.7 26.48 59.709 86.1961 254.5494

3.4 17000 0.0622 0.3039 0.3447 0.0115 617.29 17000000 972.3 25.10 61.518 86.6230 250.8526

3.5 17500 0.0604 0.3045 0.3450 0.0115 616.73 17500000 1000.9 23.83 63.328 87.1611 247.3212



4.5.2 MEMORIA DE CÁLCULO DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

Esterilización continúa

Calculo del brazo de sostenimiento

Volumen del medio a alimentar

Tiempo en el cual será llevado a cabo el proceso de lote alimentado

Calculo del flujo de alimentación

Propiedades del medio de cultivo

Se propone un diámetro de tubería de un cuarto de pulgada

Calculo del área trasversal por donde fluirá el medio de cultivo

V 25000L:=

tiemp 26hr:=

QV

tiemp:=

Q 2.6709 104-

m

3

s=

1070kg

m3

:=

0.154Pa s:=

dtub0.0254m

4:=

dtub 6.35 103-

m=

Atrans

4dtub

2:=

Atrans 3.1669 105-

m2

=



Calculo de la velocidad del medio en la tubería del brazo de sostenimiento

Calculo del número de Reynolds, necesario para poder llevar a cabo la interpolación en la grafica y

aplicar los criterios de diseño para la esterilización

Figura 9. Diagrama para el cálculo del número de Reynolds

Dz/vd=50

Relación del coeficiente de difusividad; con la velocidad del medio en el brazo de cultivo

Se aplica el criterio de diseño de las buenas prácticas de manufactura donde se recomiendo que

solo uno de cada 100 lotes esterilizados se contamine (No).

Se despeja el coeficiente de difusividad.

velmedQ

Atrans:=

velmed 8.4339m

s=

Re velmed dtub

:=

Re 372.1034=

N0 103-

:=

Dz 50velmed dtub:=



Se considera una concentración inicial de esporas de B. stereothermophilus. De 1 x 105; el ser

25000000 mL; se multiplica por el volumen total.

𝑁𝑜

𝑁𝑖= 0.4 ∗ (10−16 )

Pero se necesita el inverso del anterior criterio anterior; el cual equivale al cálculo de nabla

Nabla requerida 35.4551

Con el valor anterior, se consulta la siguiente grafica, y se seleccionan los valores de Pe=20 y

Nr=120.

Figura 10. Cálculo del número de Pe y el Nr

Dz 2.6778m

2

s=

Ni 105

25 106

:=

Ni 2.5 1012

=

Ni

N02.5 10

15=

lnNi

N0

35.4551=



El número de Peclet es:

Pe = Vmed * L /Dz

Y se despeja la longitud del brazo de sostenimiento.

Para el cálculo del tiempo de residencia hidráulico.

Se calcula la constante de muerte cinética del número de reacción.

Ya con la los parámetros anteriores se calcula la temperatura con la cual será necesario alimentar

el vapor en el intercambiador de calor de la etapa de calentamiento.

Pe 20:=

Nr 120:=

LPe Dz

velmed:=

L 6.35m=

tiempobrazoL

velmed:=

tiempobrazo 0.7529s=

kmuertevelmed Nr

L:=

kmuerte 159.38021

s=

Test

67480-

1.9872

ln159.3860

4.931037

:=

Test 437.4515=

Test Test 273.15-:=

Test 164.3015=



Ahora, conociendo la temperatura y la longitud en el brazo de sostenimiento, se hace el balance

en el primer intercambiador, que es el de calentamiento hasta que la temperatura del medio sea

de 164, proponiendo que entre a 90°C del intercambiador de precalentamiento.

j/kg°C

Para el cálculo del flujo másico del medio

kg/s

Del balance de energía se sabe:

Se calcula el calor necesario.

Para calcular el Cp del vapor, se elige vapor saturado a 170 °C.

J/kg°C

Cpmed 3970:=

mmed Q :=

mmed 0.2858kg

s=

T2 164.3015=

mmed .2858:=

qmedio Cpmedmmed T2 T1-( ):=

qmedio 8.4304 104

=

A 3.47:=

B 1.45103-

:=

D 0.121105

:=

t1 170:=

t1K t1 273.15+( ):=

t1K 443.15=

T1K T1 273.15+( ):=

T1K 363.15=

T2K T2 273.15+( ):=

T2K 437.4515=

Rgas 461.889( ):=



J/kg°C

El cálculo de flujo másico se evalúa tomando el calor latente de evaporación del vapor saturado a

170 °C, que de acuerdo a tablas es de 2047 kJ/kg.

De acuerdo a esto, el flujo másico de vapor es de:

J/kg

J/s

kg/s

De acuerdo a literatura, q=U*A*MLDT, y se desconocen U y A. Se procede al cálculo de U.

Tabla 24. Geometrías de intercambiadores de calor de marcos y placas.

Cpvap Rgas A B 423.15+ D 423.152-

+ :=

Cpvap 1.9174 103

=

Hevap 2047000:=

qmedio 8.4304 104

=

mvaporqmedio

Hevap:=

mvapor 0.0412=



Cuando el intercambiador es nuevo, se toma esa consideración.

Se propone un coeficiente de película del fluido caliente y de bibliografía se propone un Nusselt.

W/m2°C

De las correlaciones se calcula

m

kg/ms

hh 4000:=

Nu 4.364:=

1.25:=

dequiv2 .25

:=

dequiv 0.4=

Ch 0.4:=

y 0.598:=

Re 372.1034=

jh Ch Rey

:=

jh 13.7821=

0.0145:=



Pa s

cal/cm s K

J/ms

W/m2°C

W/m2°C

agua 0.001:=

agua:=

14.5=

Prmed 0.6:=

kmedNu

jh Prmed

1

3

0.17

:=

kmed 0.2383=

kmed kmed4.1868 100:=

hcNu kmed

dequiv:=

T1 90=

T2 164.3015=

hc 1.0884 103

=

hh 4 103

=

t1 170=

t2 100=



m2

Para el intercambiador de precalentamiento:

Cpm*mm*(T1-T0)=Cpm*mm*(T2-T3)

si:

Uhh hc

hh hc+:=

t2 170:=

MLDTt2 T1-( ) t1 T2-( )-

lnt2 T1-

t1 T2-

:=

U 855.5983=

MLDT 28.1251=

qmedio 8.4304 104

=

Sqmedio

7.64U:=

U 855.5983=

S 12.897=

T0 15:=

T2 164.3015=

T1 90=

T3 T2 T1 T0-( )-:=

T3 89.3015=



Considerando los parámetros evaluados previamente, y la ecuación q=U*A*MLDT, se calcula

en W

Para el intercambiador de enfriamiento:

Cpmed*mmed*(T3-T4)=Cpw*mwater*(t4-t3)

J/kg°C

Ubhc hc

hc hc+:=

Ub 544.2042=

MLDT b100 90- 67 15-( )-

ln107 90-

67 15-

:=

qb Cpmed mmed 142 89.3-( ):=

qb 5.9795 104

=

MLDTb 37.5661=

Abqb

Ub MLDTb:=

Ab 2.9249=

T4 35:=

T3 89.3015=

t3 15:=

Cpw 4.18103

:=

Cpmed 3.97 103

=

Cpw 4.18 103

=

mmed 0.2858=



Se tabula en excel, proponiendo una diferencia de temperaturas y buscando el menor flujo.

W

Se elige una diferencia de 17 C, con lo que

El flujo másico de agua

W/m2°C

W/m2°C

m2

qc Cpmed mmed T3 T4-( ):=

qc 6.1612 104

=

t4 17 t3+:=

t4 32=

mwaterqc

Cpw t4 t3-( ):=

mwater 0.867=

MLDT c89.3 32- 35 15-( )-

ln89.3 32-

35 15-

:=

MLDTc 35.4371=

hc 1.0884 103

=

hw 5000:=

hw 5 103

=

Uchw hc

hw hc+:=

Uc 893.8366=

Acqc

Uc MLDTc:=

Ac 1.9451=



4.5.3 EMORIA DE CÁLCULO DE CENTRIFUGA DE DISCOS D-200

Figura 11. Centrífuga Westfalia SC-150

Con las dimensiones siguientes se utilizaron para el cálculo del factor geométrico de acuerdo a un

flujo establecido.

Tabla 25. Dimensiones de la centrifuga base (Westfalia SC-150).

Dimensión Cantidad Unidad

Altura total 1.978 m

Ancho total 1.706 m

Largo total 2.9 m

Discos

Numero de discos 80 N/A

Diámetro externo RO 0.3 m

Diámetro interno RI 0.09 m

Θ 40 °

Parámetros de operación

Velocidad de operación 4700 RPM

Flujo de operación 10 m3/h



Tabla 26. Propiedades del caldo a tratar.

Densidad de la torta (ρsolidos) 1200 Kg/m3

Densidad del caldo (ρcaldo) 1070 Kg/m3

Viscosidad (µ) 0.154 Pa*s

Diámetro de la partícula (d) 7.50E-06 m

Condiciones de operación

Tiempo límite para la operación=8 h

Volumen a tratar=50m3

Concentración de biomasa=50Kg/m3

Humedad=80%

El flujo fue calculado de la siguiente forma

𝐹 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜=

50𝑚3

8𝑕= 6.25

𝑚3

𝑕

Cantidad de sólidos, fue calculada de la siguiente forma:

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = 𝑉𝑜𝑙 ∗ 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎 = 50𝑚3 ∗50Kg

m3 = 2500Kg

Cantidad de sólidos húmedos

𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑕ú𝑚𝑒𝑑𝑜𝑠 = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

(1 − 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑

100 )

=2500𝐾𝑔

1 − (80

100)

= 12500𝐾𝑔

Calculo de la velocidad de sedimentación

Para este cálculo se uso la siguiente ecuación:

𝑉𝑆 =𝑑2∗𝑔∗(𝜌𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜 −𝜌𝑐𝑎𝑙𝑑𝑜 )

18∗𝜇=

7.5∗10−6𝑚 2∗

9.81𝑚

𝑠2 ∗ 1200𝐾𝑔

𝑚 3 −1070𝐾𝑔

𝑚 3

18∗0.154𝑃𝑎∗𝑠= 2.58787 ∗ 10−8 𝑚

𝑠



Calculo del factor geométrico de la centrifuga

Para este cálculo se uso la siguiente fórmula:

Σ1 =2πnω2

3g Ro3 − Ri3 cotΘ =

2 ∗ π ∗ 80 ∗ 2 ∗ π ∗ 4700

60

3 ∗ 9.81m/s2∗ (0.3m)3 − (0.09m)3 ∗ cot40°

= 97290.94m2

Se calculo el flujo de la centrifuga para verificar que coincida con el flujo de diseño:

𝑄1 = 𝑉𝑠 ∗ Σ1 = 2.58787 ∗10−8𝑚

𝑠 ∗ 97290.94m2 = 2.51 ∗ 10−3

m3

s= 9.064 m3/h

Por lo tanto se usa este flujo en vez del de 10 m3/h

Se calculo la sigma (Σ2) de nuestra centrifuga bajo el flujo ya mencionado con la siguiente

ecuación:

𝑸𝟏

𝚺𝟏=

𝑸𝟐

𝚺𝟐

Se despeja Σ2:

Σ2 =Q2 ∗ Σ1

Q1=

6.25m3

h∗ 97290.94 m2

9.064 m3

h

= 67086.61m2

Una vez obtenido el factor geométrico se busca en un catalogo una centrifuga que corresponda

con este y la más cercana es una Westfalia OSC-20.

Con esto se procede a determinar el volumen del tazón para que a partir de este se determine el

numero de centrifugas necesarias para soportar este flujo y que se obtenga una separación

eficiente de la biomasa del caldo.

Tabla 27. Dimensiones del tazón

Altura de tazón(h) 0.8613m

Diámetro (D) 0.70m



Calculó del volumen del tazón.

1

4𝜋 ∗ 𝐷2 ∗ 𝑕 =

1

4𝜋 ∗ 0.7𝑚2 ∗ 0.8613𝑚 = 0.331𝑚3

Este volumen es el que cabe de torta dentro de la centrifuga entonces cuando alcance este

volumen será el tiempo final de una sola descarga de la centrifuga entonces se requiere saber la

cantidad de torta en Kilogramos.

El cálculo de la torta en Kilogramos por centrifuga se hizo de la siguiente forma:

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑜𝑟𝑡𝑎 = 𝜌𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 ∗ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑡𝑎 = 1200 𝐾𝑔

𝑚3 ∗ 0.331𝑚3 = 397.76 𝐾𝑔

Se propone un numero de centrifugas para ver en cual el tiempo total para terminar la operación

del volumen del fermentador.

Tabla 28. Comportamiento del tiempo de operación dependiendo del número de centrífugas Flujo original 6.25m3/h

No. De centrifugas

Flujo por centrifuga(m3/h)

Flujo másico por centrifuga de sólidos secos(Kg/h)

Flujo másico por centrifuga de sólidos húmedos(Kg/h)

Tiempo de llenado del tazón con sólidos húmedos(h)

Sólidos húmedos totales para llenar las centrifugas(Kg)

TIEMPO TOTAL DE OPERACIÓN(h)

1 6.25 312.5 1562.5 0.25456672 397.760502 62.8518918

2 3.125 156.25 781.25 0.50913344 795.521003 31.4259459

3 2.083333333 104.166667 520.8333333 0.76370016 1193.2815 20.9506306

4 1.5625 78.125 390.625 1.01826688 1591.04201 15.7129729

5 1.25 62.5 312.5 1.27283361 1988.80251 12.5703784

6 1.041666667 52.0833333 260.4166667 1.52740033 2386.56301 10.4753153

7 0.892857143 44.6428571 223.2142857 1.78196705 2784.32351 8.97884168

8 0.78125 39.0625 195.3125 2.03653377 3182.08401 7.85648647

9 0.694444444 34.7222222 173.6111111 2.29110049 3579.84451 6.98354353

10 0.625 31.25 156.25 2.54566721 3977.60502 6.28518918

Calculo de flujo por centrifuga

𝐹. 𝐶. =𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙

𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎𝑠

Calculo de flujo másico sólidos humedos

𝐹. 𝑀. = 𝐹. 𝐶.∗ 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑎



Calculo de flujo másico de sólidos húmedos

𝐹. 𝑀. 𝐻. =𝐹. 𝑀.

1 − 𝐻𝑈𝑀𝐸𝐷𝐴𝐷

100

Calculo de tiempo de llenado

𝑇. 𝐿𝐿. =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑧𝑜𝑛

𝐹. 𝑀. 𝐻

Calculo para el Kilogramos de llenado de las centrifugas

𝐾. 𝐿𝐿. 𝐶. = 𝑆ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎 ∗ 𝑁𝑜. 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎

Calculo del tiempo total de operación

𝑇. 𝑇. 𝑂. =𝐾𝑖𝑙𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠

𝐾𝑖𝑙𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜∗ 𝑇. 𝐿𝐿. +𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

El tiempo de limpieza es 1h

El mejor tiempo y menor número de centrifugas es el de 8 centrifugas y un tiempo total de 7.85 h



4.5.4 MEMORIA DE CÁLCULO DE LOS MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN

4.5.4.1 PARA EL MÓDULO DE UF D-212

Para el cálculo de este módulo se tienen las siguientes características de de un módulo

Tabla 29. Condiciones de operación del módulo de UF D-212

Concentrar:

Para construir la tabla 30. Se propusieron valores de cb desde cbi hasta cbf, para los cuales

se determinó el flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración,

volumen de lavado y velocidad de diafiltración.

Flux de filtrado

Cb

Cgln *k =Jc

101010.2 =Sc xDAB

=

2136.6134Sc*0.023Re =Sh 0.330.8 =

smD

ShD

h

AB /00013738.0 =k =

A (m2) 19.5

Dh (m) 0.001

tpropuesto (h) 1

Re 4000

0.1445

ρ (kg/m3) 1070

DAB (m2/s) 6.43E-11

Vo (m3) 40.65

Cg (g/L) 350

Cbi (g/L) 0.12



Por lo tanto para cada valor de cb propuesto se determinó su flux de filtrado, empleando K y Cg ,

los cuales se muestran en la tabla 30.

Cb

Cgln *k =Jc

Flujo de filtrado

A*J=F C

Volumen al final de la concentración

b

bi

C

C*V=V o

c

Volumen de lavado

5*V=V Cl

Velocidad de diafiltración

l

iónDiafiltracV

F= v

Tabla 30. Determinación del flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración, volumen de lavado y velocidad de diafiltración a diferentes concentraciones de albúmina.

Cb (g/L) Jc (m/s) F (m3/s) Vc (m3) Vl (m

3) VDiafriltración (s-1)

0.12 1.0961E-03 2.1374E-02 40.6500 203.2500 1.0516E-04

1 8.0479E-04 1.5693E-02 4.8780 24.3900 6.4343E-04

3 6.5386E-04 1.2750E-02 1.6260 8.1300 1.5683E-03

3.5 6.3268E-04 1.2337E-02 1.3937 6.9686 1.7704E-03

4.21 6.0730E-04 1.1842E-02 1.1587 5.7933 2.0441E-03

4.5 5.9815E-04 1.1664E-02 1.0840 5.4200 2.1520E-03

5 5.8368E-04 1.1382E-02 0.9756 4.8780 2.3333E-03



Nota: Si bien el criterio de selección es la Cbf es aquella a la que se tenga la mayor

velocidad de diafiltración, sin embargo, también debe tomarse en cuenta el volumen

de la tapa del tanque de almacenamiento, ya que un volumen inferior a este sería

imposible mover por los impulsores.

Por tanto, ya que el volumen de la tapa del tanque que almacena la solución a concentrar tiene un

volumen de tapa de 1.159 m3, la concentración final será 4.21 g/L, a la cual comenzaremos el

proceso de diafiltración.

Factor de concentración

bi

bf

C

C=f

Volumen de permeado

CV-OP V=V

Flux promedio

CfJ-+ CiCfAV J0.33J=J

Tabla 31. Concentraciones, volúmenes y flux finales en el proceso

Diafiltrar:

El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros:

5.5 5.7058E-04 1.1126E-02 0.8869 4.4345 2.5090E-03

Cbi (g/L) 0.12 Vo (m3) 40.6500 Jci (m/s) 1.0961E-03

Cbf (g/L) 4.21 Vc (m3) 1.1587 Jcf (m/s) 6.0730E-04

F 35.08 Vp (m3) 39.4913 Jav (m/s) 7.6860E-04



Tabla 32. Parámetros para diafiltrar

Cdi (g/L) 4.21 VoD (m3) 1.1587 JD (m/s) 6.0730E-04

Cdf (g/L) 4.21 VfD (m3) 1.1587

Vl (m3) 5.7933

Tiempo de diafiltración y concentración

propuestoCD t=t t +

+

P

AV

D

l

V

J

J

V*1

t= t

propuesto

C

Ct-propuestoD t= t

Áreas de diafiltración y concentración, número de cartuchos

CD A=A

D

D

J

t/V=A l

D

AV

C

J

t/V=A

p

C

CAV

C

AJ

t

*

/V=N

p

C

tC (h) 0.8434

tD (h) 0.1566

AC (m2) 16.9223 NC 1



Dimensiones del módulo de UF



A (m2) 2.1

Dh (m) 0.001

t (h) 1

Re 4000

0.12

ρ (kg/m3) 1000

DAB (m2/s) 6.43E-11

Vo (m3) 0.78

Cg (g/L) 350

Cbi (g/L) 6.25

Concentrar:


se determinó el flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración,


Flux de filtrado

AD (m2) 16.9223 ND 1

H (m) 1.39

D (m) 0.168



Debido a que la albúmina ya no esta en medio de cultivo, sino en soluciones de buffer se

volvió a calcular la k a las nuevas condiciones de viscosidad y densidad:

Cb

Cgln *k =Jc

61087.1 =Sc xDAB

=

2054.92521Sc*0.023Re =Sh 0.330.8 =

smD

ShD

h

AB /00013213.0 =k =



Cb

Cgln *k =Jc

Flujo de filtrado

A*J=F C


b

bi

C

C*V=V o

c

Volumen de lavado

5*V=V Cl


l

iónDiafiltracV

F= v



Tabla 34. Determinación de flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración, volumen de lavado y velocidad de diafiltración a diferentes concentraciones de albúmina.


3) VDiafriltración

(s-1)

6.25 5.3188E-04 1.1169E-03 0.7800 3.9000 2.8640E-04

12 4.4568E-04 9.3594E-04 0.4063 2.0313 4.6077E-04

24 3.5410E-04 7.4360E-04 0.2031 1.0156 7.3216E-04

36 3.0052E-04 6.3110E-04 0.1354 0.6771 9.3208E-04

48 2.6251E-04 5.5127E-04 0.1016 0.5078 1.0856E-03

60 2.3303E-04 4.8935E-04 0.0813 0.4063 1.2046E-03

72 2.0894E-04 4.3876E-04 0.0677 0.3385 1.2960E-03

84 1.8857E-04 3.9599E-04 0.0580 0.2902 1.3646E-03

96 1.7092E-04 3.5894E-04 0.0508 0.2539 1.4137E-03

108 1.5536E-04 3.2626E-04 0.0451 0.2257 1.4456E-03

120 1.4144E-04 2.9702E-04 0.0406 0.2031 1.4623E-03

132 1.2885E-04 2.7058E-04 0.0369 0.1847 1.4653E-03

144 1.1735E-04 2.4643E-04 0.0339 0.1693 1.4558E-03

156 1.0677E-04 2.2422E-04 0.0313 0.1563 1.4350E-03

168 9.6981E-05 2.0366E-04 0.0290 0.1451 1.4037E-03

180 8.7864E-05 1.8452E-04 0.0271 0.1354 1.3626E-03

192 7.9337E-05 1.6661E-04 0.0254 0.1270 1.3124E-03

204 7.1326E-05 1.4979E-04 0.0239 0.1195 1.2536E-03

211.96 6.6269E-05 1.3916E-04 0.0230 0.1150 1.2101E-03

228 5.6630E-05 1.1892E-04 0.0214 0.1069 1.1124E-03

Nota: El volumen de la tapa del tanque que almacena la solución es de 0.0230 m3, la

concentración final será 211.96 g/L, a la cual comenzaremos el proceso de diafiltración.




bi

bf

C

C=f

Volumen de permeado

CV-OP V=V

Flux promedio


Tabla 35. Concentraciones, volúmenes y flux en el proceso de concentración.

Cbi (g/L) 6.25 Vo (m3) 0.7800 Jci (m/s) 5.3188E-04

Cbf (g/L) 211.96 Vc (m3) 0.0230 Jcf (m/s) 6.6269E-05

f 33.91 Vp (m3) 0.7570 Jav (m/s) 2.1992E-04

Diafiltrar:

Tabla 36. El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros:

tC (h) 0.6648

tD (h) 0.3352

Cdi (g/L) 211.96 VoD (m3) 0.0230 JD (m/s) 6.6269E-05

Cdf (g/L) 211.96 VfD (m3) 0.0230

Vl (m3) 0.1150




propuestoCD t=t t +

+

P

AV

D

l

V

J

J

V*1

t= t

propuesto

C

Ct-propuestoD t= t


CD A=A

D

D

J

t/V=A l

D

AV

C

J

t/V=A

p

C

CAV

C

AJ

t

*

/V=N

p

C

AC (m2) 1.4382 NC 1

AD (m2) 1.4382 ND 1


H (m) 0.693

D (m) 0.091





A (m2) 9

Dh (m) 0.001

t (h) 4

Re 4000

0.12

ρ (kg/m3) 1000

DAB (m2/s) 6.43E-11

Vo (m3) 0.4683

Cg (g/L) 350

Cbi (g/L) 10.4167

Concentrar:


se determinó su el flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración,


Flux de filtrado

Debido a que la albúmina ya no esta en medio de cultivo, sino en soluciones de buffer se volvió a

calcular la k a las nuevas condiciones de viscosidad y densidad:

Cb

Cgln *k =Jc

61087.1 =Sc xDAB

=

2054.92521Sc*0.023Re =Sh 0.330.8 =

smD

ShD

h

AB /00013213.0 =k =





Cb

Cgln *k =Jc

Flujo de filtrado

A*J=F C


b

bi

C

C*V=V o

c

Volumen de lavado

5*V=V Cl


l

iónDiafiltracV

F= v



3) VDiafriltración

(s-1)

10.4167 4.6438E-04 4.1794E-03 0.4683 2.3415 1.7849E-03

20 3.7819E-04 3.4037E-03 0.2439 1.2195 2.7910E-03

40 2.8660E-04 2.5794E-03 0.1220 0.6098 4.2301E-03

60 2.3303E-04 2.0972E-03 0.0813 0.4065 5.1591E-03

80 1.9501E-04 1.7551E-03 0.0610 0.3049 5.7567E-03

100 1.6553E-04 1.4898E-03 0.0488 0.2439 6.1079E-03

120 1.4144E-04 1.2730E-03 0.0407 0.2033 6.2628E-03



140 1.2107E-04 1.0896E-03 0.0348 0.1742 6.2544E-03

160 1.0343E-04 9.3085E-04 0.0305 0.1524 6.1062E-03

180 8.7864E-05 7.9078E-04 0.0271 0.1355 5.8358E-03

200 7.3943E-05 6.6549E-04 0.0244 0.1220 5.4569E-03

220 6.1349E-05 5.5215E-04 0.0222 0.1109 4.9803E-03

240 4.9853E-05 4.4867E-04 0.0203 0.1016 4.4149E-03

260 3.9276E-05 3.5349E-04 0.0188 0.0938 3.7681E-03

280 2.9484E-05 2.6536E-04 0.0174 0.0871 3.0463E-03

300 2.0368E-05 1.8331E-04 0.0163 0.0813 2.2547E-03

320 1.1841E-05 1.0657E-04 0.0152 0.0762 1.3981E-03

340 3.8302E-06 3.4472E-05 0.0143 0.0717 4.8052E-04

348.44 5.9025E-07 5.3122E-06 0.0140 0.0700 7.5889E-05




bi

bf

C

C=f

Volumen de permeado

CV-OP V=V

Flux promedio




Tabla 39. Concentraciones, volúmenes y flux del proceso de concentración.

Cbi (g/L) 10.4167 Vo (m3) 0.4683 Jci (m/s) 4.6438E-04

Cbf (g/L) 348.44 Vc (m3) 0.0140 Jcf (m/s) 5.9025E-07

f 33.45 Vp (m3) 0.4543 Jav (m/s) 1.5364E-04

Diafiltrar:

Tabla 40. El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros:

Cdi (g/L) 348.44 VoD (m3) 0.0140 JD (m/s) 5.9025E-07

Cdf (g/L) 348.44 VfD (m3) 0.0140

Vl (m3) 0.0700


propuestoCD t=t t +

+

P

AV

D

l

V

J

J

V*1

t= t

propuesto

C

Ct-propuestoD t= t


CD A=A

D

D

J

t/V=A l

D

tC (h) 0.0973

tD (h) 3.9027



AV

C

J

t/V=A

p

C

CAV

C

AJ

t

*

/V=N

p

C




AC (m2) 8.4410 NC 0.938

AD (m2) 8.4410 ND 0.94

H (m) 0.813

D (m) 0.168

A (m2) 9

Dh (m) 0.001

t (h) 4

Re 4000

m(kg/m s) 0.12

ρ (kg/m3) 1000

DAB (m2/s) 6.43E-11

Vo (m3) 0.3122

Cg (g/L) 350

Cbi (g/L) 15.625



Concentrar:

Para construir la tabla 42. Se propusieron valores de cb desde cbi hasta cbf, para los cuales se

determinó el flux de filtrado, flujo de filtrado, volumen al final de la concentración, volumen de

lavado y velocidad de diafiltración.

Flux de filtrado

Debido a que la albúmina ya no esta en medio de cultivo, sino en soluciones de buffer se volvió a

calcular la k a las nuevas condiciones de viscosidad y densidad:

Cb

Cgln *k =Jc

61087.1 =Sc xDAB

=

2054.92521Sc*0.023Re =Sh 0.330.8 =

smD

ShD

h

AB /00013213.0 =k =

Por lo tanto para cada valor de cb propuesto se determinó su flux de filtrado, empleando K y Cg , los cuales se muestran en la tabla 42.

Cb

Cgln *k =Jc

Flujo de filtrado

A*J=F C


b

bi

C

C*V=V o

c

Volumen de lavado

5*V=V Cl


l

iónDiafiltracV

F= v







3) VDiafriltración

(s-1)

15.625 4.1081E-04 3.6972E-03 0.3122 1.5610 2.3685E-03

20 3.7819E-04 3.4037E-03 0.2439 1.2195 2.7910E-03

40 2.8660E-04 2.5794E-03 0.1220 0.6098 4.2302E-03

60 2.3303E-04 2.0972E-03 0.0813 0.4065 5.1591E-03

80 1.9501E-04 1.7551E-03 0.0610 0.3049 5.7567E-03

100 1.6553E-04 1.4898E-03 0.0488 0.2439 6.1080E-03

120 1.4144E-04 1.2730E-03 0.0407 0.2033 6.2628E-03

140 1.2107E-04 1.0896E-03 0.0348 0.1742 6.2544E-03

160 1.0343E-04 9.3085E-04 0.0305 0.1524 6.1063E-03

180 8.7864E-05 7.9078E-04 0.0271 0.1355 5.8359E-03

200 7.3943E-05 6.6549E-04 0.0244 0.1220 5.4569E-03

220 6.1349E-05 5.5215E-04 0.0222 0.1109 4.9803E-03

240 4.9853E-05 4.4867E-04 0.0203 0.1016 4.4149E-03

260 3.9276E-05 3.5349E-04 0.0188 0.0938 3.7681E-03

280 2.9484E-05 2.6536E-04 0.0174 0.0871 3.0463E-03

300 2.0368E-05 1.8331E-04 0.0163 0.0813 2.2547E-03

320 1.1841E-05 1.0657E-04 0.0152 0.0762 1.3981E-03

340 3.8302E-06 3.4472E-05 0.0143 0.0717 4.8053E-04

348.43 5.9404E-07 5.3463E-06 0.0140 0.0700 7.6375E-05




bi

bf

C

C=f

Volumen de permeado

CV-OP V=V

Flux promedio


Tabla 43. Concentraciones, volúmenes y flux en la concentración.

Cbi (g/L) 15.625 Vo (m3) 0.3122 Jci (m/s) 4.1081E-04

Cbf (g/L) 348.43 Vc (m3) 0.0140 Jcf (m/s) 5.9404E-07

f 22.30 Vp (m3) 0.2982 Jav (m/s) 1.3596E-04

Diafiltrar:

El proceso de diafiltración se realizará dentro de los siguientes parámetros:

Cdi (g/L) 348.43 VoD (m3) 0.0140 JD (m/s) 5.9404E-07

Cdf (g/L) 348.43 VfD (m3) 0.0140

Vl (m3) 0.0700


propuestoCD t=t t +

+

P

AV

D

l

V

J

J

V*1

t= t

propuesto

C



Ct-propuestoD t= t


CD A=A

D

D

J

t/V=A l

D

AV

C

J

t/V=A

p

C

CAV

C

AJ

t

*

/V=N

p

C


H (m) 0.813

D (m) 0.168

tC (h) 0.0731

tD (h) 3.9269

AC (m2) 8.3356 NC 0.926

AD (m2) 8.3356 ND

0.926



4.5.5 COLUMNAS DE CROMATOGRAFÍA

4.5.5.1 DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO H-220

Para el cálculo de las dimensiones de la columna se requiere calcular la cantidad de resina

necesaria para separar la concentración de HSAr. El volumen a procesar en la columna H-220 es de

1159 l a una concentración de 4.21 g/l de HSAr, la solución tiene una viscosidad () de 0.12 Pa*s,

densidad () de 1070 kg/m3. La resina es un gel compuesta por partículas de 300 m de diámetro,

porosidad (ε) de 0.6, afinidad a HSAr de 50 g/l y soporta una caída de presión (P) de hasta 3 bar.

El criterio de escalamiento es la velocidad superficial dentro de la columna que se maneja en la

separación a nivel laboratorio de la HSAr que es de 8.33*10-4 m/s.

1. Cálculo de la cantidad de resina a utilizar.

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 =𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐻𝑆𝐴𝑟 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟

𝑎𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 =4.21

𝑔𝑙∗ 1159 𝑙

50𝑔𝑙

𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 = 97.59 𝑙

2. Volumen de la columna

El volumen de la columna será la cantidad de resina a utilizar, considerando un 40% más para el

efecto de la expansión del gel dentro de la columna.

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 + 40%

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 97.59 𝑙 + 0.6 ∗ 97.59 𝑙

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 156 𝑙

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 0.156 𝑚3



Con el cálculo del volumen de la columna y la velocidad superficial que debe mantenerse dentro

de esta columna, se proponen una serie de valores de tiempo de proceso para calcular el flujo de

alimentación. Posteriormente se realiza el cálculo del área de flujo y con ello se encuentra el valor

del diámetro de la columna. La longitud de la columna se obtiene de la fórmula de volumen de la

columna y se calcula la caída de presión dentro de esa columna diseñada a los parámetros

establecidos. El criterio de selección serán aquellas dimensiones de columna donde la caída de

presión sea menor de 2 bar y se mantenga una relación L/D=3.

3. Dimensiones de la columna.

Para 0.5 h:

𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜

𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =1.159 𝑚3

0.5 𝑕

𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟐. 𝟑𝟏𝟖𝒎𝟑

𝒉

Cálculo del área de flujo:

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 =𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∗ 3600

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 =2.318

𝑚3

𝑕

8.33 ∗ 10−4 𝑚𝑠

∗3600𝑠

1 𝑕

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 = 𝟎. 𝟕𝟕𝟑 𝒎𝟐

Despeje de diámetro de la fórmula del área de flujo de la columna:

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 =𝜋

4𝐷2



𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 4 ∗ Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜

𝜋

𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 4 ∗ 0.733 𝑚2

𝜋

𝑫𝒊á𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟐 𝒎

Cálculo de longitud de la columna despejando la fórmula del volumen de la columna:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 =𝜋

4∗ 𝐷2 ∗ 𝐿

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 =4 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎

𝜋 ∗ 𝐷2

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 =4 ∗ 0.156 𝑚3

𝜋 ∗ 0.992 𝑚 2

𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟐 𝒎

Por último se calcula la caída de presión en una columna empacada con esas dimensiones,

mediante la fórmula proporcionada en el Mc Cabe:

∆𝑃 = 150 ∗ μ ∗ vel sup.∗ 1 − ε 2

𝐷𝑝2 ∗ 𝜀3 +1.75 ∗ ρ ∗ vel sup.∗ 1 − ε

𝐷𝑝 ∗ 𝜀3 ∗ 𝐿



∆𝑃 = 150 ∗ 0.12 Pa ∗ s ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6 2

3 ∗ 10−4𝑚 2 ∗ 0.63

+1.75 ∗ 1070

kgm3 ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6

3 ∗ 10−4𝑚 ∗ 0.63 ∗ 0.202𝑚

∆𝑃 = 2.49 ∗ 104𝑃𝑎

∆𝑷 = 𝟎. 𝟐𝟓 𝒃𝒂𝒓

Se hace el mismo cálculo para diferentes valores de tiempo de proceso desde 0.5 h hasta 10 h,

obteniéndose la siguiente tabla:

Tabla 44. Cálculos realizados a diferentes tiempos de proceso para el dimensionamiento.

tiempo (h)

Flujo alimentación

(m3/h)

Área de flujo (m2)

Diámetro columna

(m)

Longitud de columna

(m) P (Pa) P (bar)

0.50 2.3180 0.7730 0.9921 0.2020 2.49E+04 0.25

0.60 1.9317 0.6441 0.9056 0.2424 2.99E+04 0.30

0.70 1.6557 0.5521 0.8384 0.2828 3.49E+04 0.35

0.80 1.4488 0.4831 0.7843 0.3232 3.99E+04 0.40

0.90 1.2878 0.4294 0.7394 0.3636 4.49E+04 0.45

1.00 1.1590 0.3865 0.7015 0.4040 4.99E+04 0.50

2.00 0.5795 0.1932 0.4960 0.8080 9.97E+04 1.00

3.00 0.3863 0.1288 0.4050 1.2120 1.50E+05 1.50

4.00 0.2898 0.0966 0.3507 1.6160 1.99E+05 1.99

5.00 0.2318 0.0773 0.3137 2.0200 2.49E+05 2.49

6.00 0.1932 0.0644 0.2864 2.4240 2.99E+05 2.99

7.00 0.1656 0.0552 0.2651 2.8280 3.49E+05 3.49

8.00 0.1449 0.0483 0.2480 3.2320 3.99E+05 3.99

9.00 0.1288 0.0429 0.2338 3.6360 4.49E+05 4.49

10.00 0.1159 0.0386 0.2218 4.0400 4.99E+05 4.99



La fila resaltada con el color anaranjado señala las condiciones de operación, así como las

dimensiones de la columna a seleccionar para que la caída de presión y la velocidad superficial se

cumplan.

Por lo tanto la columna de intercambio iónico H-220 tendrá una longitud de 1.21 m, diámetro de

0.40 m y la caída de presión dentro de la columna será de 1.5 bar. Este proceso de adsorción se

llevará a cabo en un tiempo de 3 h, manteniendo un flujo de alimentación de 0.386 m3/h.













𝑔𝑙∗ 200 𝑙

50𝑔𝑙



















Para 0.5 h:




0.5 𝑕

𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟎. 𝟒𝟎𝒎𝟑

𝒉







𝑚3

𝑕

8.33 ∗ 10−4 𝑚𝑠

∗3600𝑠

1 𝑕

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 = 𝟎. 𝟏𝟑𝟑𝟒 𝒎𝟐



4𝐷2


𝜋

𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 4 ∗ 0.1334 𝑚2

𝜋

𝑫𝒊á𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 = 𝟎. 𝟒𝟏𝟐𝟏 𝒎



4∗ 𝐷2 ∗ 𝐿


𝜋 ∗ 𝐷2


𝜋 ∗ 0.1334 𝑚 2

𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅 = 𝟏. 𝟏𝟕𝟎𝟑 𝒎





∆𝑃 = 150 ∗ μ ∗ vel sup.∗ 1 − ε 2

𝐷𝑝2 ∗ 𝜀3 +1.75 ∗ ρ ∗ vel sup.∗ 1 − ε

𝐷𝑝 ∗ 𝜀3 ∗ 𝐿

∆𝑃 = 150 ∗ 0.12 Pa ∗ s ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6 2

3 ∗ 10−4𝑚 2 ∗ 0.63

+1.75 ∗ 1070

kgm3 ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6

3 ∗ 10−4𝑚 ∗ 0.63 ∗ 1.1703𝑚

∆𝑃 = 1.75 ∗ 105𝑃𝑎

∆𝑷 = 𝟏. 𝟕𝟓 𝒃𝒂𝒓




tiempo

(h)

Flujo

alimentación

(m3/h)

Área de

flujo

(m2)

Diámetro

columna

(m)

Longitud de

columna

(m)

P (Pa) P (bar)

0.50 0.4000 0.1334 0.4121 1.1703 1.75E+05 1.75

0.60 0.3333 0.1112 0.3762 1.4043 2.09E+05 2.09

0.70 0.2857 0.0953 0.3483 1.6384 2.44E+05 2.44

0.80 0.2500 0.0834 0.3258 1.8724 2.79E+05 2.79

0.90 0.2222 0.0741 0.3072 2.1065 3.14E+05 3.14

1.00 0.2000 0.0667 0.2914 2.3405 3.49E+05 3.49

2.00 0.1000 0.0333 0.2061 4.6810 6.98E+05 6.98



3.00 0.0667 0.0222 0.1682 7.0215 1.05E+06 10.47

4.00 0.0500 0.0167 0.1457 9.3620 1.40E+06 13.96

5.00 0.0400 0.0133 0.1303 11.7025 1.75E+06 17.45

6.00 0.0333 0.0111 0.1190 14.0430 2.09E+06 20.94

7.00 0.0286 0.0095 0.1101 16.3835 2.44E+06 24.43

8.00 0.0250 0.0083 0.1030 18.7240 2.79E+06 27.92

9.00 0.0222 0.0074 0.0971 21.0645 3.14E+06 31.41

10.00 0.0200 0.0067 0.0922 23.4050 3.49E+06 34.90



cumplan.



llevará a cabo en un tiempo de 0.5 h, manteniendo un flujo de alimentación de 0.4 m3/h.















𝑔𝑙∗ 200 𝑙

50𝑔𝑙

















Para 0.5 h:






0.5 𝑕

𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟎. 𝟒𝟎𝒎𝟑

𝒉





𝑚3

𝑕

8.33 ∗ 10−4 𝑚𝑠

∗3600𝑠

1 𝑕

Á𝒓𝒆𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 = 𝟎. 𝟏𝟑𝟑𝟒 𝒎𝟐



4𝐷2


𝜋

𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 4 ∗ 0.1334 𝑚2

𝜋

𝑫𝒊á𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 = 𝟎. 𝟒𝟏𝟐𝟏 𝒎



4∗ 𝐷2 ∗ 𝐿




𝜋 ∗ 𝐷2


𝜋 ∗ 0.1334 𝑚 2

𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅 = 𝟏. 𝟏𝟕𝟎𝟑 𝒎



∆𝑃 = 150 ∗ μ ∗ vel sup.∗ 1 − ε 2

𝐷𝑝2 ∗ 𝜀3 +1.75 ∗ ρ ∗ vel sup.∗ 1 − ε

𝐷𝑝 ∗ 𝜀3 ∗ 𝐿

∆𝑃 = 150 ∗ 0.12 Pa ∗ s ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6 2

3 ∗ 10−4𝑚 2 ∗ 0.63

+1.75 ∗ 1070

kgm3 ∗ 8.33 ∗ 10−4 𝑚

𝑠 ∗ 1 − 0.6

3 ∗ 10−4𝑚 ∗ 0.63 ∗ 1.1703𝑚

∆𝑃 = 1.75 ∗ 105𝑃𝑎

∆𝑷 = 𝟏. 𝟕𝟓 𝒃𝒂𝒓






tiempo

(h)

Flujo

alimentación

(m3/h)

Área de

flujo

(m2)

Diámetro

columna

(m)

Longitud de

columna

(m)

P (Pa) P (bar)

0.50 0.4000 0.1334 0.4121 1.1703 1.75E+05 1.75

0.60 0.3333 0.1112 0.3762 1.4043 2.09E+05 2.09

0.70 0.2857 0.0953 0.3483 1.6384 2.44E+05 2.44

0.80 0.2500 0.0834 0.3258 1.8724 2.79E+05 2.79

0.90 0.2222 0.0741 0.3072 2.1065 3.14E+05 3.14

1.00 0.2000 0.0667 0.2914 2.3405 3.49E+05 3.49

2.00 0.1000 0.0333 0.2061 4.6810 6.98E+05 6.98

3.00 0.0667 0.0222 0.1682 7.0215 1.05E+06 10.47

4.00 0.0500 0.0167 0.1457 9.3620 1.40E+06 13.96

5.00 0.0400 0.0133 0.1303 11.7025 1.75E+06 17.45

6.00 0.0333 0.0111 0.1190 14.0430 2.09E+06 20.94

7.00 0.0286 0.0095 0.1101 16.3835 2.44E+06 24.43

8.00 0.0250 0.0083 0.1030 18.7240 2.79E+06 27.92

9.00 0.0222 0.0074 0.0971 21.0645 3.14E+06 31.41

10.00 0.0200 0.0067 0.0922 23.4050 3.49E+06 34.90



cumplan.



llevará a cabo en un tiempo de 0.5 h, manteniendo un flujo de alimentación de 0.4 m3/h.



4.6 LISTA DE EQUIPOS DEL PROCESO

La lista de equipos se realizó una vez calculado todas las dimensiones así como la cantidad que se

requieren de cada uno.

Tabla 47. Lista de equipos del proceso con algunas características y su precio

Cantidad Equipo Nomenclatura Capacidad Material Costo Total

($)

2 Biorreactores de

producción M-100- (A, B) 50 m3 Ac Inox 304 14,080,000.00

1 Biorreactor semilla M-090 5 m3 Ac Inox 304 2,077,000.00

1 Tanque de mezclado F-080 25 m3 Ac Inox 304 1,258,000.00

1 Tanque de balance F-110 50 m3 Ac Inox 304 1,470,000.00

1 Tanque de

almacenamiento F-210 40 m3 Ac Inox 316 1,829,000.00

1 Tanque de

almacenamiento F-221 0.78 m3 Ac Inox 316 461,500.00

1 Tanque de


1 Tanque de


8 Centrifuga separadora

westfalia sc-150

D-200- (A, B, C, D,

E, F, G, H) 10 m3/h Ac Inox 304 32,000,000.00

3 Columna de intercambio

iónico H-220/230/240 1.5 m3 Ac. Inox. 316 480,960.60

4

Módulos de

Ultrafiltración de fibras

huecas con accesorios

D-212/230/240 1500 L/h Ac Inox 316 464,000.00



4.7 DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN Y TUBERÍAS

Este diagrama se incluye en el mismo disco donde se guarda este documento.



4.7.1 MEMORÍA DE CÁLCULO DE TUBERIAS, BOMBAS Y MOTORES

4.7.1.1 CÁLCULO DE BOMBAS

4.7.1.1.1 CALCULO DE BOMBA L-090 PARA ENFRIAMIENTO DEL BIORREACTOR M-090

Las propiedades del agua a 10 °C son las siguientes:

Se escoge una tubería de 1 pulgada con una longitud de tubería de 20 m desde la torre de

enfriamiento pasando por la chaqueta y de regreso a la torre de enfriamiento.

El flujo que se requiere de agua para mantener la temperatura del biorreactor a 35 °C (calculado

previamente en el parcial anterior) es de 6 m3/h a 10 °C, con lo cual se calcula la velocidad en la

tubería.

Posteriormente se realiza el cálculo del número de Reynolds

0.1307Pa s:=

1000kg

m3

:=

g 9.807 103

kg

m2

s2

=:=

Di 26.64mm:=

Dext 33.40mm:=

L 20m:=

Qalim 6m

3

hr:=

v4Qalim

Di2

2.99m

s=:=

Rev Di

609.465=:=



La rugosidad del acero comercial es: 4.6x10-5 m y usando la ecuación para flujos turbulentos de

Darcy se calcula el factor de fricción.

Las pérdidas de energía en la tubería es

Las pérdidas de energía en la válvula de compuerta con una longitud equivalente de L/D = 8 es la

siguiente

La pérdida de energía en los 5 codos de 90° con una longitud equivalente de L/D = 30 es

La pérdida total de energía es

Para el cálculo de la energía requerida hA se usa la ecuación general de energía

𝜌1

𝛾1+ 𝑧1 +

𝑣12

2 ∙ 𝑔+ 𝑕𝐴 − 𝑕𝐿 =

𝜌2

𝛾2+ 𝑧2 +

𝑣22

2 ∙ 𝑔

Donde f=Factor de fricción v=Velocidad D=Diámetro de la tuberia L=Longitud de la corriente de flujo

4.5105-m:=

hL fL

D

v2

2g:= f

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.083=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 28.371m=:=

hLvalv f 8v

2

2g 0.302m=:=

hLcodo 4 f 30v

2

2g 4.535m=:=

hLtot hLtuberia hLvalv+ hLcodo+ 33.208m=:=



Donde

ρ1,2 = Densidad del líquido en la primera y segunda sección

γ1,2 = Peso específico del líquido en la primera y segunda sección

z1,2 = Altura del líquido en la primera y segunda sección

v1,2 = Velocidad de líquido en la primera y segunda sección

g = Aceleración de la gravedad

hA = Energía agregada

hL = Pérdidas de energía

Teniendo en cuenta el siguiente diagrama podemos resolver la ecuación y encontrar hA

Figura 12. Esquema de bombeo para el enfriamiento del biorreactor M-090 durante la fermentación.

1

2 .

. z



Sustituyendo en la ecuación podemos encontrar hA

Aplicando la siguiente ecuación podemos encontrar la potencia de la bomba requerida

Y la diferencia de presión en la bomba es de

Caudal Qalim 6m

3

hr=:=

z1 0m:=

hliquido 5m:=

v1 0:=

z2 8m:=

v2 v 2.99m

s=:=

Patm 1atm:=

P1 g hliquido Patm+ 1.484atm=:=

P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 36.664m=:=

Donde PA=Potencia requerida

hAEnergía que se agrega

Q=Flujo volumétrico

PA

hA Q Ef

:=hA

Ef 0.7:=

Pa hA g Qalim

Ef 1.148hp=:=

P bomba hA hLtot- g 0.339bar=:=



Para calcular el NPSH se usa la siguiente ecuanción

𝐻𝑁𝑃𝑆𝐻 = 𝐻𝑎 − 𝐻𝑧 + 𝐻𝑓 − 𝐻𝑣 − 𝐻𝑣𝑎𝑝

Donde

Ha = cabeza de presión del líquido

Hz = cabeza de altura desde la bomba

Hf = cabeza pérdidas por fricción

Hv = cabeza de velocidad

Hvap = cabeza de vapor del líquido

Teniendo en cuenta la altura desde la bomba hasta la torre de enfriamiento se deduce la cabeza

de altura

Figura 13. Esquema de bombeo de agua de enfriamiento en el biorreactor M-090 durante la fermentación, donde se muestra la altura que hay desde la bomba hasta donde se tiene que bombear el agua, para calcular NPSH.

Hz



Posteriormente se calcula el NPSH requerido y luego el que se debe disponer en la bomba

tuberia + valvula + codo

Ha

Patm

10.332m=:=

Hz 12- m:=

L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 7.11m=:=

Hvv

2

2 g0.456m=:=

Pvap35 9.2torr:=

Hvap

Pvap35

0.125m=:=

HNPSH Ha Hz- Hf Hv- Hvap-+ 28.861m=:=

NPSHD HNPSH1.1 31.748m=:=



4.7.1.1.2 CALCULO DE BOMBA L-100-A PARA ENFRIAMIENTO DEL BIORREACTOR M-100

Las propiedades del agua a 10 °C son las siguientes:

Se escoge una tubería de 5 pulgadas para disminuir las pérdidas por energía con una longitud total

de 30 m desde la torre de enfriamiento pasando por la chaqueta y de regreso a la torre de

enfriamiento.

El flujo que se requiere de agua para mantener la temperatura del biorreactor a 35 °C (calculado

previamente en el parcial anterior) es de 116 m3/h a 10 °C, con lo cual se calcula la velocidad en la

tubería.




4.5105-m:=

0.1307Pa s:=

1000kg

m3

:=

g 9.807 103

kg

m2

s2

=:=

Di 128.2mm:=

Dext 141.3mm:=

L 30m:=

Qalim 116m

3

hr:=

v4Qalim

Di2

2.496m

s=:=

Rev Di

2.449 10

3=:=




Las pérdidas de energía en la válvula de compuerta con una longitud equivalente de L/D = 8 es la

siguiente




𝜌1

𝛾1+ 𝑧1 +

𝑣12

2 ∙ 𝑔+ 𝑕𝐴 − 𝑕𝐿 =

𝜌2

𝛾2+ 𝑧2 +

𝑣22

2 ∙ 𝑔


hL fL

D

v2

2g:= f

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.048=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 3.566m=:=

hLvalv f 8v

2

2g 0.122m=:=

hLcodo 4 f 30v

2

2g 1.828m=:=




Donde









Figura 14. Esquema del bombeo de agua para enfriamiento del biorreactor M-100 durante la fermentación

1

2 .

. z






Caudal Qalim 116m

3

hr=:=

z1 0m:=

hliquido 5m:=

v1 0:=

z2 8m:=

v2 v 2.496m

s=:=

Patm 1atm:=

P1 g hliquido Patm+ 1.484atm=:=

P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 8.834m=:=


hA = Energía que se agrega


PA

hA Q Ef

:=hA

Ef 0.7:=

Pa hA g Qalim

Ef 5.348hp=:=






Donde






Teniendo en cuenta la altura desde la bomba hasta la torre de enfriamiento se deduce la cabeza

de altura

Figura 15. Esquema de bombeo de agua de enfriamiento en el biorreactor M-100 durante la fermentación, donde se muestra la altura que existe desde la bomba hasta donde se debe bombear el agua, para el cálculo del NPSH.

Hz




tuberia valvula codo

Ha

Patm

10.332m=:=

Hz 20- m:=

L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 1.054m=:=

Hvv

2

2 g0.318m=:=

Pvap35 9.2torr:=

Hvap

Pvap35

0.125m=:=





4.7.1.1.3 CALCULO DE BOMBA N-100 PARA DESCARGA DEL BIORREACTOR

Las propiedades del medio a 37 °C son las siguientes:

Se escoge una tubería de 5 pulgadas para disminuir las pérdidas por energía con una longitud total

de 18.1 m desde el biorreactor hasta el tanque de balance.

El tiempo que se propone para que se descargue es de 30 minutos y así se calcula el flujo y la

velocidad en la tuberia.




0.154Pa s:=

1070kg

m3

:=

g 1.049 104

kg

m2

s2

=:=

Di 154.1mm:=

Dext 168.3mm:=

L 18.1m:=

Vop 50m3

:=

tdesc 30min:=

Qalim

Vop

tdesc

100m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

1.489m

s=:=

Rev Di

1.595 10

3=:=




Las pérdidas de energía en la válvula de compuerta con una longitud equivalente de L/D = 8 y en la

válvula de verificación con una longitud equivalente de L/D = 300, son las siguientes




𝜌1

𝛾1+ 𝑧1 +

𝑣12

2 ∙ 𝑔+ 𝑕𝐴 − 𝑕𝐿 =

𝜌2

𝛾2+ 𝑧2 +

𝑣22

2 ∙ 𝑔


4.5105-m:=

hL fL

D

v2

2g:= f

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.056=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 0.74m=:=

hLcomp f 8v

2

2g 0.05m=:=

hLcheck f 100v

2

2g 0.63m=:=

hLcodo 3 f 30v

2

2g 0.567m=:=

hLtot hLtuberia hLcheck+ hLcomp+ hLcodo+ 1.986m=:=



Donde









Figura 16. Esquema de decarga del biorreactor M-100


1

2

.

.

Caudal Qalim 100m

3

hr=:=

v1 0:=

hliquido1 6.43m:=

z1 0:=

z2 7.5m:=

v2 v 1.489m

s=:=

Patm 1atm:=

P1 g hliquido1 Patm+ 1.666atm=:=

P2 1atm:=

z







Donde






Teniendo en cuenta la altura desde la bomba hasta el tanque de balance podemos encontrar la

NPSH.

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 3.17m=:=


hAEnergía que se agrega


PA

hA Q Ef

:=hA

Ef 0.7:=

Pa hA g Qalim

0.65 1.906hp=:=




Figura 17. Esquema de descarga del biorreactor M-100 donde se indica la altura desde la bomba hasta el lugar donde se debe depositar el medio agotado.


tuberia valvula codo

Ha

Patm

9.656m=:=

Hz 7.5- m:=

L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLcomp+ f 30

v2

2g+ 0.403m=:=

Hvv

2

2 g0.113m=:=

Pvap35 0.0573kg

cm2

:=

Hvap

Pvap35

0.536m=:=



1

2

.

.



4.7.1.1.4 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-242 (MÓDULOS)

Propiedades de la solución a trabajar:

Viscosidad: 0.120 Pa·s

Densidad: 1050 kg / m3

Peso especifico: 1.03 x 104 kg / m2·s2

La potencia de una bomba se calcula con la siguiente ecuación:

Donde: PA= Potencia requerida

hA= Energía que se agrega

Q= Flujo volumétrico

La ecuación general de energía es la siguiente:

Donde: ρ1,2 = Densidad del líquido en la primera y segunda sección

γ = Peso específico z1,2 = Altura del líquido en la primera y segunda sección


g = Aceleración de la gravedad hA = Energía agregada


A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2

PA

hA Q Ef

:=hA



hL fL

D

v2

2g:= f

Para el cálculo de pérdidas de energía se utiliza la ecuación de Darcy:

Donde: f = Factor de fricción v = Velocidad D = Diámetro de la tubería L = Longitud de la corriente de flujo

La rugosidad del acero comercial es: 4.6x10-5 m

A la entrada del líquido en los módulos Acero Inoxidable cédula 40

Diámetro de las tuberías (se propone la velocidad de operación, mientras que el volumen y el tiempo de operación vienen dados de cálculos anteriores:

En base al Dint calculado, se busca una tubería en tablas que cumpla con ese requerimiento, encontrando que la tubería de 1 1/4" cumple:

tdesc 5min:=Vop 0.4m

3:=vel 2

m

s:=

aVop

tdesc

4.8m

3

hr=:= b

a

vel666.667mm

2=:=

Dint4 b

1

2

29.135mm=:=

Di 35.05mm:= Dext 42.16mm:=

L 15m:=



Cálculo de flujos y velocidades en la tubería

Usando la ecuación para flujos turbulentos se calcula el factor de fricción:

Cálculo del número de Reynolds

Perdidas de energía en tuberías:

Qalim

Vop

tdesc

4.8m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

1.382m

s=:=

Rev Di

423.808=:=

Di

761.957=

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.098=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 4.072m=:=



CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA:

Caudal Qalim 4.8m

3

hr=:=

z1 0:=

v1 0:=

hliquido1 1.3m:=

z2 1.5m:=

v2 v 1.382m

s=:=

Pérdida en accesorios

Válvulas

Válvula diafragma

LONGITUD EQUIVALENTE VALVULA compuerta totalmente abierta = 7

Codos

*LONGITUD EQUIVALENTE CODO 90° = 30

* PRINCIPIOS Y APLICACIONES DEL RIEGO ORSON W. ISRAELSEN, VAUGHN E. HANSEN 2A EDICION. REVERTE 1985. 396 PAGINAS

PERDIDA TOTAL

hLvalv f 7v

2

2g 0.067m=:=

hLcodo 4 f 30v

2

2g 1.142m=:=




Patm 1atm:=


P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 5.578m=:=

Pa 0.147hp=


Ha

Patm

9.84m=:=

Hz 1.5- m:=

L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 1.438m=:=

Hvv

2

2 g0.097m=:= Pvap35 0.0573

kg

cm2

:= Hvap

Pvap35

0.546m=:=



POTENCIA DE LA BOMBA

tubería válvula codo

Pa hA g Qalim

0.7 0.147hp=:=


















A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2

PA

hA Q Ef

:=hA



hL fL

D

v2

2g:= f







tdesc 5min:=vel 2

m

s:= Vop 0.6m

3:=

aVop

tdesc

7.2m

3

hr=:= b

a

vel1 10

3 mm

2=:=

Dint4 b

1

2

35.682mm=:=

Dext 48.26mm:=Di 40.89mm:= L 15m:=



f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.087=:=

Di

888.913=





Qalim

Vop

tdesc

7.2m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

1.523m

s=:=

Rev Di

544.918=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 3.766m=:=



Calculo de bomba para los intercambiadores de calor.

Consideraciones:

25m3 a alimentar en 26 hrs.

Se propone un diámetro de tubería de un cuarto de pulgada para mantener la velocidad

en la tubería.

Las entradas de servicios auxiliares así como a la salida de los equipos son de 2 pulgadas.

Dtuberiasuccion 6.35 103-

=


Válvulas

Válvula diafragma


Codos



PERDIDA TOTAL

hLvalv f 7v

2

2g 0.072m=:=

hLcodo 4 f 30v

2

2g 1.232m=:=


Dtuberiasuccion0.0254

4:=



Se calcula el flujo de alimentación:

en m3/s.

Dada la configuración espacial en la distribución de lata se tiene:

en ft.

Y considerando que el tanque de succión esta a presión atmosférica (1kg/cm2) y la succión es

negativa y el biorreactor del proceso se encuentra a 2kg/cm2 se tiene:

succión

descarga

Dado que las buenas prácticas de manufactura en la industria farmacéutica recomiendo una

velocidad de 7-9 m/s en tuberías, se calcula la velocidad en la tubería.

en m/s

Se cumple con la recomendación, podemos pasar el cálculo de la cabeza de velocidad.

en m

Se trasforma en pies para la formula que posteriormente usaremos.

en ft

Se calcula

en ft

Qmed25

26 3600( ):=

Qmed 2.671 104-

=

P1 14.7-:= psi

P2 28.9:= psi

vmedQmed

4Dtuberiasuccion( )

2:=

vmed 8.434=

Hvvmed

2

2 9.81:=

Hv 3.625=

HvHv

.305:=

Hv 11.887=

P P22.31( ) P12.31( )-:=

P 100.716=

z 24.6:=



Consideraciones para accesorios según bibliografía (mott):

Codos

Valvulas

"T"

Dada la configuración espacial se consideran los accesorios necesarios, y se calcula la cabeza de

fricción en la succión.

en ft

Se calcula la cabeza de fricción para la descarga.

en ft.

Se calcula la cabeza total de fricción

en ft

Se calcula la cabeza total.

en ft

k1 .75:=

nc 12:=

k2 .2:=

nv 2:=

k3 1.8:=

nt 1:=

Hfs Hv k1nc k2nv+ k3 nt+( ):=

Hfs 133.129=

Hfd

Qmed

4Dtuberiadescarga( )

2

2

2 9.81

.305.k1 4 .k2 3+ 50 .05+( ):=

Hfd 7.255 103-

=

Hf Hfs Hfd+:=

Hf 133.136=

Ht z P+ Hf+:=

Ht 258.452=



Se hacen las conversiones necesarias para aplicar la regla heurística.

en m3/s

en gal/min

Se utiliza la regla heurística para el cálculo de la potencia en sistema ingles.

en HP

Como no es viable obtener una bomba de esa potencia se elige la primera bomba comercial de

potencia mayor, la cual es de ½ HP.

Qmed 2.671 104-

=

Qgal Qmed1000

3.784 60:=

Qgal 4.235=

PHt Qgal 1

.7 3.96 103

:=

P 0.395=



Caudal Qalim 7.2m

3

hr=:=

v1 0:= hliquido1 1.63m:=z1 0:=

z2 1.7m:= v2 v 1.523m

s=:=

Patm 1atm:=


P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 5.257m=:=

Pa hA g Qalim

0.7 0.207hp=:=



Pa 0.207hp=


Ha

Patm

9.84m=:= Hz 1.7- m:= L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 1.384m=:=

Hvv

2

2 g0.118m=:=

Hvap

Pvap35

0.546m=:=


Pvap35 0.0573kg

cm2

:=









hL fL

D

v2

2g:= f












A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2

PA

hA Q Ef

:=hA







En base al Dint calculado, se busca una tubería en tablas que cumpla con ese requerimiento, encontrando que la tubería de 2" cumple:


tdesc 5min:=vel 2

m

s:= Vop 0.9m

3:=

aVop

tdesc

m3

hr=:= b

a

vel1.5 10

3 mm

2=:=

Dint4 b

1

2

43.702mm=:=

Dext 60.33mm:= L 15m:=Di 52.50mm:=

Qalim

Vop

tdesc

10.8m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

1.386m

s=:=



f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.081=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 2.261m=:=

hLvalv f 7v

2

2g 0.269m=:=





Válvulas

Válvula diafragma

Rev Di

636.62=:=

Di

1.141 10

3=




Codos



PERDIDA TOTAL



hLcodo 4 f 30v

2

2g 0.95m=:=


Caudal Qalim 10.8m

3

hr=:=

v1 0:= hliquido1 1.8m:=z1 0:=

z2 2m:= v2 v 1.386m

s=:=

Patm 1atm:=


P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 3.565m=:=

Pa hA g Qalim

0.7 0.211hp=:=

Pa 0.211hp=




Ha

Patm

9.84m=:= Hz 2- m:= L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 0.896m=:=

Hvv

2

2 g0.098m=:=

Pvap35 0.0573kg

cm2

:=

Hvap

Pvap35

0.546m=:=





















A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2

PA

hA Q Ef

:=hA



hL fL

D

v2

2g:= f







vel 5m

s:= Vop 40.76m

3:= tdesc 60min:=

aVop

tdesc

40.76m

3

hr=:= b

a

vel2.264 10

3 mm

2=:=

Dint4 b

1

2

53.695mm=:=

Dext 70.03mm:=

Di 62.71mm:= L 10m:=






Para tubería de 2 1/2"



Válvulas

Válvula diafragma

Qalim

Vop

tdesc

40.76m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

3.666m

s=:=

Rev Di

1.597 10

3=:=

Di

1.363 10

3=

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.056=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 6.119m=:=




Codos



PERDIDA TOTAL



hLvalv f 7v

2

2g 0.269m=:=

hLcodo 5 f 30v

2

2g 5.756m=:=


Caudal Qalim 40.76m

3

hr=:=

v1 0:= hliquido1 6.0m:=z1 0:=

z2 7.3m:= v2 v 3.666m

s=:=

Patm 1atm:=


P2 1atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 14.128m=:=

Pa hA g Qalim

0.7 3.216hp=:=



Pa 3.216hp=


Ha

Patm

9.656m=:= Hz 7.5- m:= L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 30

v2

2g+ 3.867m=:=

Hvv

2

2 g0.685m=:=




Pvap35 0.0573kg

cm2

:=

Hvap

Pvap35

0.536m=:=



4.7.1.1.8 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA L-231/251/281/241/211/271 (COLUMNAS)















A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2

PA

hA Q Ef

:=hA



hL fL

D

v2

2g:= f

vel 0.1m

s:=







Vop 1.159m3

:=tdesc 240min:=

aVop

tdesc

0.29m

3

hr=:= b

a

vel804.861mm

2=:=

Dint4 b

1

2

32.012mm=:=

Di 35.05mm:= Dext 42.16mm:= L 15m:=





Para tubería de 1 1/4"



Qalim

Vop

tdesc

0.29m

3

hr=:=

v4Qalim

Di2

0.083m

s=:=

Rev Di

25.583=:=

Di

761.957=

f0.25

log1

3.7Di

5.74

Re0.9

+

20.97=:=

hLtuberia fL

Di

v2

2g 0.147m=:=



hLcodo 3 f 30v

2

2g 0.031m=:=



Válvulas

Válvula diafragma


Codos



PERDIDA TOTAL


v1 0:= hliquido1 1.4m:=z1 0:=

z2 1.5m:= v2 v 0.083m

s=:=

Patm 1atm:=


P2 2atm:=

hA

P2

z2+

v22

2 g+

P1

- z1-

v12

2 g- hLtot+ 10.121m=:=

hLvalv f 7v

2

2g 2.408 10

3- m=:=

Caudal Qalim 0.29m

3

hr=:=



Memoria de cálculo para bombas y tubería de la centrifuga

Calculo de tubería

Pa hA g Qalim

0.7 0.016hp=:= POTENCIA DE LA BOMBA


o

Diámetro de las tuberías

A la entrada del líquido en los módulos Acedro Inoxidable cédula 40

Primera parte 1 1/2"

A = π*D^2/4 D = ((4*A)/π)^(1/2)

Ha

Patm

9.84m=:=

Hz 1.5m:=

vel 4.5m

s:=

Di 77.9mm:=

Dext 88.9mm:=

L 15.5m:=

Dint4 b

1

2

88.654mm=:=

L1 4m:=

Hf fL1

Di

v2

2g hLvalv+ f 3

v2

2g+ 0.043m=:=

Hvv

2

2 g3.548 10

4- m=:=

Pvap35 0.0573kg

cm2

:=

Hvap

Pvap35

0.546m=:=

HNPSH Ha Hz+ Hf+ Hv- Hvap- 10.837m=:=




Calculo de bomba

Hfs Hv k1nc k2nv+ k3nt+( ):=

Hfs 376.654=

en m

en m en m3/s

en m

en ft

psi

psi

en m/s

en m

en ft

en ft

Codos

Valvulas

“T”

Ltuberia 20:=

Qmed6.25

3600( ):=


4:=

Qmed 1.736 103-

=

Dtuberiadescarga 0.0381:=

z 8:=

1ft 0.305m=P1 15.22:=

P2 15.22:=

vmedQmed

4Dtuberiasuccion( )

2:= vmed 13.705=

Hvvmed

2

2 9.81:= Hv 9.573=

HvHv

.305:= Hv 31.388=

P P22.31( ) P12.31( )-:=

P 0=

k1 .75:= nc 12:=

k2 .2:= nv 6:=

k3 1.8:= nt 1:=



Hfd

Qmed


2

2

2 9.81

.305.k1 2 .k2 2+

Ltuberia

.305.05+

:=

Qmed 1.736 103-

=

Qgal Qmed1000

3.784 60:=

Hf Hfs Hfd+:=

Hf 377.925=

Ht 385.925=

PHt Qgal 1

.7 3.96 103

:=

P 3.833=

en m3/s

en ft

en ft

en gal/min

en HP

Se elige una bomba de 5 de HP

Ht z P+ Hf+:=

Qgal 27.528=



4.7.1.1.9 CÁLCULO DE BOMBA PARA LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

Calculo de bombas para los intercambiadores

Ltuberia 50:= en m

Qmed25

26 3600( ):=


4:= en m

Qmed 2.671 104-

= en m3/s

Dtuberiadescarga 2 .0254:= en m

z 24.6:= en ft

1ft 0.305m=P1 14.7-:= psi

P2 28.9:= psi

vmedQmed

4Dtuberiasuccion( )

2:= vmed 8.434= en m/s

Hvvmed

2

2 9.81:= Hv 3.625= en m

HvHv

.305:= Hv 11.887= en ft

P P2 2.31( ) P1 2.31( )-:=

P 100.716= en ft

Codos k1 .75:= nc 12:=

Valvulas k2 .2:= nv 6:=

"T " k3 1.8:= nt 1:=

Hfs Hv k1 nc k2 nv+ k3 nt+( ):=

Hfs 142.638=

Hfd

Qmed


2

2

2 9.81

.305.k1 4 .k2 3+

Ltuberia

.305.05+

:=



Calculo de bombas para los intercambiadores

Ltuberia 50:= en m

Qmed25

26 3600( ):=


4:= en m

Qmed 2.671 104-

= en m3/s

Dtuberiadescarga 2 .0254:= en m

z 24.6:= en ft

1ft 0.305m=P1 14.7-:= psi

P2 28.9:= psi

vmedQmed

4Dtuberiasuccion( )

2:= vmed 8.434= en m/s

Hvvmed

2

2 9.81:= Hv 3.625= en m

HvHv

.305:= Hv 11.887= en ft

P P2 2.31( ) P1 2.31( )-:=

P 100.716= en ft

Codos k1 .75:= nc 12:=

Valvulas k2 .2:= nv 6:=

"T " k3 1.8:= nt 1:=

Hfs Hv k1 nc k2 nv+ k3 nt+( ):=

Hfs 142.638=

Hfd

Qmed


2

2

2 9.81

.305.k1 4 .k2 3+

Ltuberia

.305.05+

:=

Hf Hfs Hfd+:=

Qmed 2.671 104-

= en m3/s

Hf 142.662= en ft

Qgal Qmed1000

3.784 60:=

Ht z P+ Hf+:=

Ht 267.978= en ft Qgal 4.235= en gal/min

PHt Qgal 1

.7 3.96 103

:=

P 0.409= en HP

Se eleige una bomba de 1/2 de HP



4.7.1.2 CALCULO DE POTENCIAS DE MOTORES TANQUES

Para el cálculo de las potencias se usa la siguiente ecuación empírica

𝑃𝑜𝑡 = 𝑁𝑝 𝜌 ∙ 𝑁𝑖3 ∙ 𝐷𝑖5

𝐺𝑐 1.315𝑥10−7

Donde

Pot = potencia teórica, HP

= Densidad, g/cm3

Ni = velocidad de agitación, s-1

Di = Diámetro del impulsor, cm

Gc = Fuerza de la gravedad, 980 cm/s2

Las propiedades que se tomaron como invariables independientemente del proceso son las

siguiente; donde el número de potencia es 0.4 para propela marina, la densidad no se vario

aunque las densidades de los buffers son ligeramente diferente, y el factor de corrección tomando

en cuenta que no es un tanque estándar y que la altura del líquido es dos veces el diámetro del

tanque.

4.7.1.2.1 POTENCIA MOTOR N-080 PARA AGITAR TANQUE F-080

Propela marina Re>10^4

Np 0.4:=

Gc 980:=cm

s2

1.070:=g

cm3

fc 2( )

1

2

1.414=:=

Di1 78.9:= cm

N1200

603.333=:= s

1-

Pot1 Np N1

3 Di1

5

Gc

1.315107-

6.504=:= HP

Preal1 fc Pot1 9.198=:= HP






Di2 97.4:= cm

N2100

601.667=:= s

1-

Pot2 Np N2

3 Di2

5

Gc

1.315107-

2.331=:= HP


Di3 90.4:= cm

N3100

601.667=:= s

1-

Pot3 Np N3

3 Di3

5

Gc

1.315107-

1.605=:= HP


Di4 24.3:= cm

N4500

608.333=:= s

1-

Pot4 Np N4

3 Di4

5

Gc

1.315107-

0.282=:= HP






Di5 21:= cm

N5500

608.333=:= s

1-

Pot5 Np N5

3 Di5

5

Gc

1.315107-

0.136=:= HP


Di6 18.6:= cm

N6500

608.333=:= s

1-

Pot6 Np N6

3 Di6

5

Gc

1.315107-

0.074=:= HP




4.7.2 DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE CONTROL EN EL PROCESO

4.7.2.1 BIORREACTORES

En el proceso se emplean dos biorreactores de 50 m3 (M-100-A y M-100-B) los cuales están

controlados para mantener el pH adecuado alrededor de 5.5 a 6.0, con los cuales puede activar un

pulso para la bomba de ácido o de base correspondiente, y así hasta que sea estable y este en el

rango requerido.

El controlador nivel también es importante, se usa uno de bajo nivel para cuando se descargue el

biorreactor que apaga la bomba cuando se llega a la altura de la tapa, esto para evitar que la

bomba se dañe si llegara a extraer aire.

Otro de los parámetros importantes a controlar es la temperatura donde el sensor de temperatura

puede mandar una señal para permitir un mayor o menor flujo de agua de enfriamento si la

temperatura dentro del biorreactor es diferente a 35 ± 0.5 °C.

El indicador de oxígeno controla la entrada de aire al biorreactor, este puede aumentar o

disminuir si el indicar de oxígeno no es el indicado.

El indicador de presión solo es usado para monitorear la presión interna aunque esta no varía

mucho por el hecho de que existe un venteo por el cual sale el aire alimentado desde abajo para

proporcionar el oxígeno necesario.

4.7.2.2 TANQUE DE MEZCLADO

El tanque de mezclado tiene un controlador de pH esto para ajustar a al pH requerido en el medio

antes de ser alimentado (pH entre 5.5 y 6.0). Esto se logra accionando unas bombas para agregar

pulsos de baso o ácido al tanque.

La agitación no es necesario controlarla ya que solo es necesario para mezclarla.



4.7.2.3 TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de almacenamiento solo requieren controladores de nivel, ya que son usados en los

procesos de separación que el líquido contenido en ellos es succionado por una bomba para llevar

a cavo algún proceso específico, entonces este controlador actúa sobre la bomba que está

trabajando para pararla cuando se llegue al nivel de la tapa del tanque.

4.7.2.4 CENTRIFUGAS

La bomba (L-111) es la que proporciona el flujo de alimentación a las 8 centrifugas separadoras (D-

200-A, B,C,D,E,F,G y H), por medio de la línea 26 que posee un diámetro de 1.5 pulgadas, de acero

inoxidable 316L. Dicho flujo va a ser controlado por medio de una válvula automática de mariposa,

la cual está basada en la velocidad de flujo del caldo fermentado, la cual tiene que mantener un

flujo de aproximadamente 6.25m3/h, para que se lleve a cabo de manera adecuada la

centrifugación. Dicha línea también va a contar con un dos medidores, uno de presión y otro de

temperatura, los cuales se van a registrar en el panel de control.

Después del proceso vamos a tener dos salidas una para el filtrado, que va a ser por la línea 27 que

posee un diámetro de 3 pulgadas, de acero inoxidable 316L, la cual va a alimentar al siguiente

proceso y la otra líneas de salida es la 28, con un tamaño de 5 pulgadas la cual va a llevar todos los

desechos generados en el proceso, que en este caso es la biomasa de la fermentación.

4.7.2.5 INTERCAMBIADORES DE CALOR

Lazo de control en los intercambiadores de calor (Lazo de vapor).

A la salida de la tubería del medio precalentado (22) se encuentra el elemento primario de control

del lazo del vapor, en este proceso es fundamental el control de la temperatura y esta está dado

por los caudales de los servicios auxiliares en especifico de este caso, vapor.

A la salida el elemento primario (sensor) detecta la señal de manera electromagnética, la cual es

amplificada por el trasmisor, y es mandada al controlador indicador el cual se encuentra

regularmente en el tablero a la vista del operador; simultáneamente se puede activar una alarma



si es que la temperatura se encuentra fuera del intervalo de control; de ser así este manda una

señal eléctrica a un convertidor de señal que trasforma los pulsos eléctricos a señales neumáticas

para la abertura o cierre del elemento automático de la válvula en el caudal de vapor.

Controlando la temperatura de forma indirecta la temperatura, a través del caudal de vapor. Una

vez que la señal es detectada por el sensor como regular y dentro de los intervalos se repite el

ciclo pero esta vez la señal del controlador será para el cierre de la válvula automática.

4.7.2.6 MODULOS DE UF

En el diagrama DTI del proceso de producción de albúmina sérica humana recombinante se

emplean cuatro módulos de ultrafiltración. Cada módulo realiza la función de diafiltración

(eliminar impurezas) y concentración de la proteína de interés.

Los módulos están conectados a las columnas de cromatografía y al tanque que contiene la

solución a través de tuberías de acero inoxidable 316L de diferentes diámetros nominales (ver

diagrama DTI).

El circuito de control de cada uno de los equipos se localiza en la salida del concentrado. Comienza

por un elemento primario que mide la presión, este emite una señal eléctrica a un transmisor que

a su vez reenvía la señal a un controlador-indicador de presión, y, este envía la señal eléctrica a un

convertidor que convierte dicha señal en una señal neumática que tiene como destino final regular

el flujo salida del concentrado a través de una válvula controladora de presión. Al regular el flujo

de salida del concentrado, automáticamente se autorregula todo el sistema de entradas y salidas

del equipo y por tal motivo, no es necesario colocar otro sistema de control en el mismo.

Sin embargo, se deben colocar indicadores de presión y temperatura, tanto en la alimentación del

equipo, como en la salida de permeado y concentrado, a su vez, es necesario conocer el flujo a la

entrada del equipo, por tanto, también es recomendable colocar un indicador de flujo a la entrada

del equipo. Todo esto se hace porque, es necesario monitorear que las condiciones de operación

de los equipos se encuentran dentro de especificaciones.

Este mismo circuito de control es aplicado en cada uno de los módulos de ultrafiltración presentes

en el diagrama del proceso de producción.



4.8 DIAGRAMAS ISOMETRICOS DE LOS EQUIPOS DE PROCESO

4.8.1 TANQUES DE BALANCE

Figura 18. Isométricos de los tanques de mezclado F-080 (A), tanque de balance en el que se descarga el medio agotado F-110 (B) y tanque F-210 (C).

Figura 19. Isométrico de los tanque F-221 (A), F-231 (B) y F-241 (C).

A B C

A B C



4.8.2 FERMENTADORES

Figura 20. Isométrico de los biorreactores semilla M-090 (A) y de producción M-100 (B).

4.8.3 CENTRIFUGAS



Figura 21. Isométrico de las centrífugas usadas en el proceso.

4.8.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR

Figura 22. Isométrico de los intercambiadores de calor.



4.8.5 MODULOS DE UF

Los módulos que se presentan son los D-212, D-233 y D-243.

Estos tres módulos de Ultrafiltración presentan las mismas dimensiones en altura y diámetro de

cada módulo, así como la misma medida de los diámetros en entrada y las salidas.

A continuación se muestra el esquema del diagrama isométrico 3D:

5 cm

Figura 23. Esquema 3D de los módulos de UF D-212, D-233 y D-243. En la figura (a) se observan las conexiones del

módulo a la bomba, manómetros, válvulas y tuberías. En la figura (b) se observan las dimensiones del cartucho de fibras

huecas.

A continuación se presenta el esquema isométrico para el módulo de UF D-223:

81 cm

3.8 cm

7.6 cm

(a) 16.8 cm

(b)



Figura 24. Esquema 3D del módulos de UF D-223. En la figura (a) se observan las conexiones del módulo a la bomba, manómetros, válvulas y tuberías. En la figura (b) se observan las dimensiones del cartucho.

4.9 HOJAS DE ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS DEL PROCESO

4.9.1 BIORREACTORES

ESPECIFICACIONES

DIMENSIÓN VALOR UNIDAD

Diámetro del biorreactor 1.55 m

NOMBRE Biorreactor tanque agitado M-090

USO Biorreactor semilla

SELLO Mecánico

FLUIDO Medio De cultivo

MATERIAL Acero inoxidable 304

TIPO DE PALETAS

Rushton

VOL. NOMINAL

6.67 m3

VOL. DE OPERACIÓN

5 m3

PRECIO $ 2,077,000.00

113 cm

3.81 cm

3.81 cm

(a)

(b)



Diámetro del biorreactor con chaqueta chaqueta

1.80 m

Altura del biorreactor 4.13 m

Altura de la tapa 0.40 m

Volumen de la tapa 0.44 m3

Número de impulsores 3 ----



ESPECIFICACIONES


Diámetro del biorreactor 3.30 m

Diámetro del biorreactor con chaqueta chaqueta

3.76 m

Altura del biorreactor 8.79 m




NOMBRE Biorreactor tanque agitado M-100

USO Biorreactor de producción

SELLO Mecánico



TIPO DE PALETAS

Rushton

VOL. NOMINAL

66.7 m3

VOL. DE OPERACIÓN

50 m3

PRECIO $ 7,040,000.00



4.9.2 TANQUES

ESPECIFICACIONES


Diámetro del tanque 2.42 m

Altura del tanque 5.48 m




NOMBRE Tanque de mezclado F-080

USO Mezclar los componentes del medio de cultivo



TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

31.25 m3

VOL. OPERACIÓN

25 m3

PRECIO $ 1,258,00.00



ESPECIFICACIONES







NOMBRE Tanque de balance F-110

USO Recibir el medio agotado

FLUIDO Medio De cultivo agotado


TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

58.82 m3

VOL. OPERACIÓN

50 m3

PRECIO $ 1,570,000.00



ESPECIFICACIONES








USO Recibir el medio filtrado de las centrífugas

FLUIDO Medio De cultivo agotado


TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

47.06 m3

VOL. OPERACIÓN

40 m3

PRECIO $ 1,829,000.00



ESPECIFICACIONES








USO Recibir la proteína eluida

FLUIDO Buffer A


TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

0.92 m3

VOL. OPERACIÓN

0.78 m3

PRECIO $ 461,500.00



ESPECIFICACIONES








USO Recibir proteína eluida

FLUIDO Buffer B


TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

0.588 m3

VOL. OPERACIÓN

0.5 m3

PRECIO $ 393,900.00



ESPECIFICACIONES








USO Recibir proteína eluida

FLUIDO Buffer C


TIPO DE PALETAS

Propela marina

VOL. NOMINAL

0.412 m3

VOL. OPERACIÓN

0.35 m3

PRECIO $ 348,400.00



4.9.3 CENTRÍFUGAS

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS

Ficha Técnica de Diseño

Equipo: CENTRIFUGA SEPARADORA Diagrama del equipo Modelo: Westfalia SC-150

Código: D-200-(A, B, C, D, E, F, G y H).

Material de Elaboración: Acero inoxidable

Características del material: 316L electro pulido

Producto a trabajar: Caldo fermentado

Tipo de conexiones: Bridas westfalia

Medidores de: Presión, temperatura y flujo

Trabajo: Continuo

Funcionamiento: Automático

Innovaciones : -Tambor de platos autodeslodantes

COSTOS

SEPARMEX $4000000.00

CENTRIMAX $4800000.00

COMTEIFA $4160000.00

Especificación Valor Unidades


Ancho total 1.706 m

Largo total 2.9 m

Numero de discos 80 N/A

Diámetro externo (RO) 0.3 m

Diámetro interno (RI) 0.09 m

Angulo de trabajo (Θ) 40 °

Velocidad de operación 350-4700 rpm

Capacidad de operación máximo 10 m3/h

Presión máxima de trabajo 4 atm

Eficiencia 80 %

Motor requerido 7.46 kW

Voltaje 250 volts

Peso 1200 kg



4.9.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR

DIMENSION VALOR UNIDAD

A 837 mm

B 310 mm

C 590 mm

D 135 mm

E 132 mm

L2 250-1000 mm

Numero de Placas

Conexión 2 in

NOMBRE DEL EQUIPO: INTERCAMBIADOR DE CALOR F-082

CARACTERISTICA

MATERIAL ACERO INOXIDABLE

CEDULA 316

FLUJO MAXIMO 5m3

MARCA POLARIS

TEMPERATURA -20°C A 180°C

PRESION 0.25 BAR




A 837 mm

B 310 mm

C 590 mm

D 135 mm

E 132 mm

L2 250-1000 mm

Numero de Placas

Conexión 2 in


CARACTERISTICA


CEDULA 316

FLUJO MAXIMO 5m3

MARCA POLARIS


PRESION 0.25 BAR




A 837 mm

B 310 mm

C 590 mm

D 135 mm

E 132 mm

L2 250-1000 mm

Numero de Placas

Conexión 2 in


CARACTERISTICA


CEDULA 316

FLUJO MAXIMO 5m3

MARCA POLARIS


PRESION 0.25 BAR



4.9.5 MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN

HOJA DE ESPECIFICACIÓN MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN D-212, D-230 Y D-240

CARTUCHO DE FIBRAS HUECAS Zhejiang Runda Membrane Techmnology Co.,Ltd

UFaI4040 PRECIO 55-750 USD

ÁREA DE MEMBRANA 7-10 m2

MATERIAL DE MEMBRANA

PES

NMWC 50-100 kDalton

DIÁMETRO DE FIBRA 0.7 mm

CARCASA Y TAPAS EXTREMAS

U-PVC,ABS

ALTURA 101.6 cm

DIÁMETRO DE LUZ 10.0 cm

FLUJO 1500 L/h (25 °C/ 0.1 mPa)

CARCASA Y TAPAS EXTREMAS

U-PVC,ABS

RANGO DE pH PERMITIDO

1-14

PRESIÓN TRANSMEMBRANAL

< 0.3 mPa

TEMPERATURA DE OPERACIÓN

5-50 °C

FLUX DE DISEÑO 60-120 L/h m2

PRESIÓN DE ADMISIÓN RECOMENDADA

20-30 psi (1.4-2.1 bar)



HOJA DE ESPECIFICACIÓN MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN D-223

CARTUCHO DE FIBRAS HUECAS Process Scale CartridgesTM

UFP-500-E-75

Diseño sanitario para aplicaciones de miles de litros de producción. Carcasa de acero inoxidable 316 L. Diseño compacto.

ÁREA DE MEMBRANA 3.7 m2

CAPACIDAD + 500 L

NMWC 500000

DIÁMETRO DE FIBRA 1 mm

NÚMERO DE FIBRAS 1250

ALTURA 113 cm


VOLUMEN DE LUZ VACÍA 1170 mL

CONEXIONES AL PERMEADO

1.5 in

CONEXIONES AL FILTRADO

1.5 in

FLUJO DE ALIMENTACIÓN 60 L/min 120 L/min

PRESIÓN TRANSMEMBRANAL (agua, 20 °C)

5.2 psig 16 psig

MATERIAL PVDF (Polifluoruro de vinilideno)

Resistente a los ácidos minerales acuosos, álcalis y soluciones salinas. También son resistentes a la mayoría de los alcoholes e hidrocarburos alifáticos, así como, detergentes y aceites de hidrocarburos. Evitar: disolventes orgánicos polares como las cetonas, hidrocarburos clorados e hidrocarburos aromáticos.



HOJA DE ESPECIFICACIÓN MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN D-212, D-230 Y 2-240

CARTUCHO DE FIBRAS HUECAS ProCellTM

UFP-500-E-152-500K

Diseño sanitario para aplicaciones de miles de litros de producción. Carcasa de acero inoxidable 316 L. Diseño compacto.

ÁREA DE MEMBRANA 9 m2

CAPACIDAD + 500 L

NMWC 500000

DIÁMETRO DE FIBRA 1 mm

NÚMERO DE FIBRAS 5825

ALTURA 81 cm


CONEXIONES AL PERMEADO

1.5 in

CONEXIONES AL FILTRADO

2 in

FLUJO DE ALIMENTACIÓN 280 L/min 560 L/min

PRESIÓN TRANSMEMBRANAL (agua, 20 °C)

3 psig 9 psig

MATERIAL PVDF (Polifluoruro de vinilideno)

Resistente a los ácidos minerales acuosos, álcalis y soluciones salinas. También son resistentes a la mayoría de los alcoholes e hidrocarburos alifáticos, así como, detergentes y aceites de hidrocarburos. Evitar: disolventes orgánicos polares como las cetonas, hidrocarburos clorados e hidrocarburos aromáticos.



4.9.6 COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO



Equipo: COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO

Diagrama del equipo Modelo: L120C

Código: H-230


Producto a trabajar: HSAr concentrada

Tipo de conexiones: Bridas

Medidores de: Presión y temperatura

Trabajo: Continuo


COSTOS

GE Healthcare $ 16 822.3


Altura total 1.55 m

Ancho total 0.58 m

Tiempo de proceso 3 h

Volumen de operación 1.53 m3

Presión máxima de trabajo 7 bar

Eficiencia 80 %

Voltaje 230 volts

Peso 1100 kg







Código: H-240





Trabajo: Continuo


COSTOS

Cole- Palmer US$ 12 584.0


Altura total 1.50 m

Ancho total 0.45 m




Eficiencia ¿? %

Voltaje 220 volts

Peso ¿? kg







Código: H-220





Trabajo: Continuo


COSTOS

CALGON $ 20 767.4


Altura total 1.55 m

Ancho total 0.58 m




Eficiencia 80 %

Voltaje 230 volts

Peso 1100 kg



4.9.7 BOMBAS

ESPECIFICACIONES


Largo 41.5 cm

Ancho 24.0 cm

Alto 32.1 cm

Entrada 1 1/2 In

Salida 1 1/2 in

NOMBRE Bomba centrífuga L-090

USO Enfriamiento del biorreactor M-090

MODELO 3152MECW

SELLO Mecánico

FLUJO 6 m3/h

FLUIDO Agua de enfriamiento 10 °C

MATERIAL Hierro fundido

CAPACIDAD 1.5 HP

NPSHD 32 m

VOLTAJE 3 F, 240 V

PRECIO $ 6,600.00



ESPECIFICACIONES


Largo 57.9 cm

Ancho 34.0 cm

Alto 38.1 cm

Entrada 5 In

Salida 4 in

NOMBRE Bomba centrífuga L-100-A

USO Enfriamiento del biorreactor M-100

SELLO Mecánico

FLUJO 116 m3/h

FLUIDO Agua de enfriamiento 10°C


CAPACIDAD 7.5 HP

NPSHD 34 m

VOLTAJE 3 F, 240 V

PRECIO $ 12,030.00



ESPECIFICACIONES


Largo 59.3 cm

Ancho 34.0 cm

Alto 43.9 cm

Diámetro en la entrada

5 In

Diámetro en la salida 4 in

NOMBRE Bomba centrífuga L-100-B

SELLO Mecánico

FLUJO 100 m3/h

FLUIDO Medio de cultivo agotado


CAPACIDAD 2 HP

NPSHD 19 m

VOLTAJE 3 F, 240 V

PRECIO $ 28,600.00



4.9.8 MOTORES

MOTOR N-080

USO Proporcionar agitación al tanque F-080

MARCA

NÚM. CAT. P21G7403

METERIAL Acero Y Hierro fundido

VELOCIDAD 1765 rpm

PESO 197 lb

Potencia 10 HP

VOLTAJE 230/460

AMPERES 24.6/12.3

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 3 F

FACTOR DE SERVICIO

1.15

EFICIENCIA 91.7

FACTOR DE POTENCIA

82.7

PRECIO $ 1,420.00



MOTOR N-110


MARCA

NÚM. CAT. VEM3665T


VELOCIDAD 1750 rpm

PESO 112 lb

Potencia 5 HP

VOLTAJE 208-230/460

AMPERES 13.8-13/6.5

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 3 F

FACTOR DE SERVICIO

1.10

EFICIENCIA 90.2

FACTOR DE POTENCIA

80

PRECIO $ 1,020.00



MOTOR N-210


MARCA

NÚM. CAT. VEM3665T


VELOCIDAD 1750 rpm

PESO 112 lb

Potencia 5 HP

VOLTAJE 208-230/460

AMPERES 13.8-13/6.5

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 3 F

FACTOR DE SERVICIO

1.10

EFICIENCIA 90.2

FACTOR DE POTENCIA

80

PRECIO $ 1,020.00



MOTOR N-221


MARCA

NÚM. CAT. VL5004A


VELOCIDAD 1725 rpm

PESO 36 lb

Potencia 0.5 HP

VOLTAJE 115/208-230

AMPERES 7.4/3.9-3.7

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 1 F

FACTOR DE SERVICIO

1.00

EFICIENCIA 64

FACTOR DE POTENCIA

66

PRECIO $ 695.00



MOTOR

MOTOR N-231


MARCA

NÚM. CAT. VL5004A


VELOCIDAD 1725 rpm

PESO 36 lb

Potencia 0.5 HP

VOLTAJE 115/208-230

AMPERES 7.4/3.9-3.7

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 1 F

FACTOR DE SERVICIO

1.00

EFICIENCIA 64

FACTOR DE POTENCIA

66

PRECIO $ 695.00



MOTOR N-241


MARCA

NÚM. CAT. L1203


VELOCIDAD 1725 rpm

PESO 19 lb

Potencia 0.25 HP

VOLTAJE 115/230

AMPERES 4.4/2.2

FRECUENCIA 60 Hz

CORRIENTE 1 F

FACTOR DE SERVICIO

1.35

EFICIENCIA 59.5

FACTOR DE POTENCIA

63

PRECIO $ 238.00





Equipo: BOMBA DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Diagrama del equipo Modelo: JFPD-035-15

Código: L-231

Material: Acero inoxidable 316

Producto a trabajar: Buffer A,B,E, Agua.


Trabajo: Continuo


COSTOS

Swagelok US$


Altura total 186 mm

Ancho total 150 mm




Voltaje 220 volts

Peso 17 kg






Diagrama del equipo Modelo: JFPD-035-15

Código: L-232

Material de Elaboración: Acero inoxidable 316

Producto a trabajar: Buffer A,B,E, Agua.


Trabajo: Continuo


COSTOS

Cole-Palmer US$ 369


Altura total 186 mm

Ancho total 150 mm

Tiempo de proceso 0.5 h



Voltaje 115 volts

Peso 7.8 kg






Diagrama del equipo Modelo: AccuLobe™ Multi-lobe

Código: L-232

Material de Elaboración: Acero inoxidable 316

Producto a trabajar: Buffer E,C, Agua.


Trabajo: Continuo


COSTOS

Viking pump


Altura total 150 mm

Ancho total 114 mm

Tiempo de proceso 0.5 h



Voltaje 115 volts

Peso 9.5 kg



4.10 HOJAS DE ESPECIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS Y VÁLVULAS

4.10.1 CODOS

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE ACCESORIOS


Accesorio: CODOS

Diagrama del equipo Modelo: Estándar





COSTOS

GRACIDA $368.oo

CONSTRUMATICA $1040.00

LAROX $560.00


Tamaño 1.5 in

Peso 0.3 kg

Temperatura de trabajo 3-250 °C

Presión máxima 10 atm

Valor de la A 0.07 m



4.10.2 VÁLVULAS

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE ACCESORIOS


Accesorio: VÁLVULA AUTOMATICA DE MARIPOSA

Diagrama del equipo Modelo: Keystone 250





Mide: Presión, temperatura

y flujo

Trabajo: Continuo


Actuador : Serie 257

Cabeza de control: Serie 783

COSTOS

GRACIDA $28800.oo

CONSTRUMATICA $32000.00

LAROX $40000.00


Tamaño 1.5 in

Peso de válvula 0.8 kg

Peso de actuador 1.2 kg

Temperatura de trabajo 5-100 °C

Presión máxima 10 atm

Ancho de la válvula 0.07 m

Altura de toda la válvula 0.3 m



e

HOJA DE ESPECIFICACION DE VÁLVULA DE 1” OCUPADO COMO ACCESORIO PARA ENFRIAR EL

BIORREACTOR M-100

ESPECIFICACIONES


DIÁMETRO 1” in

ALTURA 41 cm

LARGO 20 cm

NOMBRE DEL EQUIPO: Válvula de Globo

CARACTERISTICA CIERRE TOTAL


CEDULA 304

MARCA KTM

PRECIO 24.51 ε

TAMAÑOS ½”- 8”

RANGO DE TEMPERATURA

100:1 -20°F – 518°F

VÁLVULA DE COMPUERTA

MATERIAL Acero al carbón

FLUIDO Agua de enfriamiento a 10°C

FLUJO 6 m/s

MARCA

PESO 18 kg



HOJA DE ESPECIFICACION DE VÁLVULA DE 5” OCUPADO COMO ACCESORIO EN BIORREACTOR M-

100

HOJA DE ESPECIFICACION DE VÁLVULA DE 5” OCUPADO COMO ACCESORIO PARA ENFRIAR EL

BIORREACTOR M-100



FLUIDO Medio de cultivo

MARCA

PESO 105 kg

ESPECIFICACIONES


DIÁMETRO 5” in

ALTURA 75 cm

LARGO 40 cm


MATERIAL Acero al carbón

FLUIDO Agua de enfriamiento a 10°C

MARCA

PESO 95 kg

ESPECIFICACIONES


DIÁMETRO 5” in

ALTURA 75 cm

LARGO 40 cm





Equipo: VALVULA DE DIAFRAGMA 1 ¼ “

Diagrama del equipo Modelo: AD16DYMATRYX



Medidores de: Presión

Trabajo: Continuo


COSTOS

ASAHI AV US$


Altura total 161 mm

Ancho total 65 mm


Peso ¿? kg





Equipo: VALVULA DE DIAFRAGMA 1 ¼”

Diagrama del equipo Modelo: Gemu 687



Medidores de: Presión

Trabajo: Continuo


COSTOS

GEMÜ US$


Altura total 153 mm

Ancho total 59 mm

Presión máxima de trabajo 5-6 bar

Peso ¿? kg



4.10.3 ACTUADORES

HOJA DE ESPECIFICACION DE ACTUADORES

e

NOMBRE DEL EQUIPO: ACTUADOR ELÉCTRICO

CARACTERÍSTICA CONTROL

NEUMÁTICO

MATERIAL ACERO AL

CARBÓN

PLASTICO

MARCA KTM

PRECIO 52.30 ε

RANGO DE

AMPERAJE

4-20mA Hasta 15 psi

VOLTAJE 12-24 VDC 120-575VAC


DISEÑO DE PLANTAS | INGENIERÍA BÁSICA DE SERVICIOS AUXILIARES 245

5 INGENIERÍA BÁSICA DE SERVICIOS AUXILIARES

5.1 ÁREA DE SERVICIOS AUXILIARES

5.1.1 REQUERIMIENTOS DE SERVICIOS E INSUMOS

Los requerimientos de servicios ya se han calculado con anterioridad en el apartado 4.4 Memoria

de cálculo del balance de materia y calor del proceso, incluyendo la cantidad de gas que se

requiere, mientras que el insumo de electricidad se han calculado a partir de la potencia que se

requiere para que cada equipo funcione y se desglosan de una mejor manera en el apartado de

servicios auxiliares del estudio de prefactibilidad económica.

Tabla 48. Requerimientos e insumos de los servicios auxiliares.

REQUERIMIENTOS INSUMOS

REQUERIMIENTO

Agua 28.57 m3/día

Vapor 7,569 kg/h

Aire 85 m3/min

Gas Natural 710 m3/h

Electricidad 554 kW/h

5.1.2 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Estos se han presentado anteriormente en el apartado 4.4 balance de materia y energía que se

deben proporcionar en el proceso pero que también involucran la cantidad de agua y calor que se

requieren para mantener a una cierta temperatura los equipos.



5.1.3 MOMORIA DE CÁLCULO DE LOS EQUIPOS

5.1.3.1 MÓDULOS DE OSMOSIS INVERSA

El equipo de osmosis inversa (OI) se usará para reducir la cantidad de sales del agua potable que

viene de la red comercial para que se use como agua de proceso en la planta. No es necesario que

se le dé un tratamiento de esterilización o eliminación de m.o. ya que no es necesario, porque por

ejemplo el agua que se usará para hacer el medio de cultivo vendrá del tratamiento con OI pero

aún así se esterilizará el medio.

Composición de agua potable según la NOM-127-SSA1-1994 para los límites máximos permisibles.

Tabla 49. Componentes y concentraciones máximas de sales en el agua potable basados en la NOM-127-SSA1-1994.

Componente Concentración (mg/L)

Cianuro (como CN-) 0.07

Cloruros (como Cl-) 250.00

Dureza total (como CaCO3) 500.00

Fluoruros (como F-) 1.50

Nitratos (como NO3-) 10.00

Nitrito (como NO2-) 0.05

Nitrógeno amoniacal (como N) 0.50

Sodio 200.00

Sulfatos (como SO4=) 400.00

La ecuación para calcular el flux del proceso es:

𝐽 = 𝐿𝑝 ∆𝑃 − 𝜍∆𝜋

Donde:

Lp = Coeficiente de permeabilidad

ΔP = Presión de alimentación

Π = Presión osmótica y



ς = Coeficiente de rechazo (99.9%)

Para calcular Π se necesita la siguiente ecuación

𝜋 =𝑛

𝑉∙ 𝑅𝑇

Donde:

N = número de moles totales (kg mol)

V = volumen del disolvente (m3)

R = Constate de los gases (82.05x10-3 atm*m3/kg mol K)

T= Temperatura (K)

Condiciones que se deben considerar para tratar el agua

Volumen total a trata es de: Vop 220m3

:=

Temperatura de operación del proceso: Top 285.15K:=

Volumen que queda al final del proceso: Vconc 20 m

3:=

Constante de los gases:

Constante de los gasesRgas 8.205710

5-

m3

atm

mol K:=

Concentración de las sales:

CN 0.07mg

L:= Cl 250

mg

L:= NH4 0.5

mg

L:=

F 1.5mg

L:= NO3 10

mg

L:= CaCO3 500

mg

L:=

SO4 400mg

L:= NO2 0.05

mg

L:= Na 200

mg

L:=

Suma CN Cl+ CaCO3+ F+ NO3+ NO2+ SO4+ NH4+ Na+ 1.362gm

L=:=



Presión osmótica de CN Presión Osmótica de Cl

Presión osmótica de CaCO3 Presión Osmótica de F

Pero son dos iones cuando se disocia en agua entonces:

Presión osmótica de NO3 Presión Osmótica de NO2

PMCN 26gm

mol:=

CNtot CNVop 0.015kg=:=

nCNCNtot

PMCN

0.592mol=:=

CNnCN

Vconc

Rgas Top 70.214Pa=:=

PMCl 35.453gm

mol:=

Cltot Cl Vop 55kg=:=

nClCltot

PMCl

1.551 103

mol=:=

ClnCl

Vconc

Rgas Top 183.902kPa=:=

PMCaCO3 100.1gm

mol:=

CaCO3.tot CaCO3 Vop 110kg=:=

nCaCO3

CaCO3.tot

PMCaCO3

1.099 103

mol=:=

nCaCO3tot 2 nCaCO3 2.198 103

mol=:=

CaCO3

nCaCO3tot

Vconc


PMF 19gm

mol:=

Ftot F Vop 0.33kg=:=

nFFtot

PMF

17.368mol=:=

FnF

Vconc


PMNO3 62gm

mol:=

NO3.tot NO3 Vop 2.2kg=:=

nNO3

NO3.tot

PMNO3

35.484mol=:=

PMNO2 46gm

mol:=

NO2.tot NO2 Vop 0.011kg=:=

nNO2

NO2.tot

PMNO2

0.239mol=:=



Presión osmótica de SO4 Presión Osmótica de NH4

Presión osmótica de Na

Presión osmótica total

NO3

nNO3

Vconc

Rgas Top 4.206kPa=:= NO2

nNO2

Vconc


PMSO4 96gm

mol:=

SO4.tot SO4 Vop 88kg=:=

nSO4

SO4.tot

PMSO4

916.667mol=:=

SO4

nSO4

Vconc


PMNH2 18gm

mol:=

NH4.tot NH4 Vop 0.11kg=:=

nNH4

NH4.tot

PMNH2

6.111mol=:=

NH4

nNH4

Vconc


PMNa 23gm

mol:=

Natot Na Vop 44kg=:=

nNaNatot

PMNa

1.913 103

mol=:=

NanNa

Vconc


P CN Cl+ CaCO3+ F+ NO3+ NO2+ SO4+ NH4+ Na+ 7.767atm=:=



La ecuación para calcular el flux del proceso es:

J=ks ln (Cw/Cb)

Pero como vamos a concentrar la solución y el flux al principio es diferente que al final del proceso

tenemos que el flux a ocupar se calcula de la siguiente forma:

Jav=Jcf+0.33(Jci-Jcf)

Donde:

ks=Coeficiente de transferencia de masa

Cw=Concentración en la pared de la membrana

Cb=Concentración en la solución

Jcf=Flux del filtrado al final de la concentración

Jci=Flux del filtrado al inicio de la concentración

Para calcular ks se deben ocupar las correlaciones:

Donde:

Re = número de Reynolds

Dn = diámetro hidráulico de la membrana

D = Difusividad del soluto

L = Longitud de la membrana o módulo

Sc = Número de Schmidt

Sh=(ks*dn)/D

Sc=μ/(ρ*D)

Sh=A(Re)α (Sc)β (dn/L)ω

Re=(dn*v*ρ)/μ



μ = viscosidad de la solución

v = velocidad

ρ = densidad de la solución

Si el régimen es laminar o Re<1800 entonces: Sh=1.86(Re)0.33 (Sc)0.33 (dn/L)0.33

Si el régimen es turbulento entonces: Sh=0.023(Re)0.8 (Sc)0.33

Las propiedades de la solución ( a 12 °C) son las siguientes:

Las difusividades para cada soluto son: (NaCl) es de 6.1x10-10 m2/s, Sulfato de Amonio 1.85x10-9

m2/s y fosfato de potasio 5.6x10-10 m2/s, haciendo un promedio se tiene:

El módulo tiene las siguientes características:

Membranas en espiral de poliamida

1.2363103-

Pa s:=

998kg

m3

:=

D

6.1 1010-

m

2

s

1.85 109-

m

2

s

+ 5.6 1010-

m

2

s

+

3

:=

D 1.007 109-

m

2

s=

Amemb 283 m2

:= dpermeado 2in:= dnominal 18in:=

Anominal

4dnominal

2

0.164m

2=:=

Apermeado

4dpermeado

2

2.027 10

3- m

2=:=



El área transversal se dividió entre dos considerando los canales por donde el permeado circula

Proponiendo un Reynolds turbulento dentro de las membranas nos queda:

Teniendo un volumen inicial Vo de 220 m3 y queremos concentrar las sales hasta un volumen

final de 20 m^3 entonces la concentración final es:

Atransv

Anominal Apermeado- 2

0.081m2

=:=

dhAtransv 4

1

2

0.321m=:=

Rem 15000:=

vm

Rem

dh 0.058

m

s=:=

Sc

D1.231 10

3=:=

Sh 0.023 Rem 0.8 Sc( )

0.33527.638=:=

ksSh D

dh1.653 10

6-

m

s=:=

Concentración inicial

Concentración final

Vo 220m3

:= Vc 20 m3

:= Cw 100gm

L:=

Cbi CN Cl+ CaCO3+ F+ NO3+ NO2+ SO4+ NH4+ Na+ 1.362kg

m3

=:=

CbfCbi Vo

Vc

14.983gm

L=:=



Área requerida total y Número de módulos

Redondeando tenemos que el número de módulos es:

NmodReal 1:=

Calculando los flux tenemos

Jci ks lnCw

Cbi

7.102 106-

m

s=:=

Jcf ks lnCw

Cbf

3.138 106-

m

s=:=

Jav Jcf 0.33 Jci Jcf- + 4.446 106-

m

s=:=

Volumen que se va filtrar del total

Tiempo de operación propuesto son 12 horas por 5 días a la semana

Área total requerida

Número de módulos que se requieren con el módulo comercial de 283 m2 de área

Vfiltrado 200 m3

:=

tfiltrado.propuesto 50hr:=

Atotal

Vfiltrado

Jav tfiltrado.propuesto249.891m

2=:=

NmodAtotal

Amemb

0.883=:=



Flujo de Permeado total del sistema

Para el cálculo del flujo de alimentación tenemos de la velocidad en la membrana

5.1.3.1.1 CÁLCULO DE LA BOMBA PARA EL EQUIPO DE OI

Ya se tienen las propiedades de la solución y se calcula el peso específico:

La potencia de una bomba se calcula con la siguiente ecuación

Donde

PA = Potencia requerida

hA = Energía que se agrega

Q = Flujo volumétrico

QpermeadoTotal Jav Amemb NmodReal 4.53m

3

hr=:=

Qalim vm Atransv NmodReal 16.88m

3

hr=:=

Qretorno Qalim QpermeadoTotal- 12.35m

3

hr=:=

g 9.787 103

kg

m2

s2

=:=

PA

hA Q Ef

:=hA



La ecuación general de energía es la siguiente

Donde


γ = Peso específico






Para el cálculo de pérdidas de energía se utiliza la ecuación de Darcy

Donde

f = Factor de fricción

v = Velocidad

D = Diámetro de la tubería

L = Longitud de la corriente de flujo


hL fL

D

v2

2g:= ff

4.5105-m:=

A1

z1+

v12

2 g+ hA+ hL-:=

1B

2

z2+

v22

2 g+:=

2A B:= BB



Tuberías y las velocidades de fluido en ellas

Entrada Recirculado Permeado

Tubería de 2 1/2"

1 codos de 2 1/2"

Tubería de 2"

2 codos de 2"

Tubería de 1 1/2"

1 codo de 1 1/2"


Usando la ecuación para flujos turbulentos se calcula el factor de fricción

Para tubería de 2 1/2" Para tubería de 2" Para tubería de 1 1/2"

Die 62.71mm:=

Dexte 73.03mm:=

Le 8 m:=

ve

4Qalim

Die2

1.518m

s=:=

DiR 52.50mm:=

DextR 60.33mm:=

LR 8m:=

vR

4Qretorno

DiR2

1.585m

s=:=

DiP 40.89mm:=

DextP 48.26mm:=

LP 8m:=

vP

4Qpermeado

DiP2

0.958m

s=:=

Ree

ve Die

7.685 10

4=:=

ReR

vR DiR

6.716 10

4=:=

ReP

vP DiP

3.163 10

4=:=

Die

1.394 10

3=

DiR

1.167 10

3=

DiP

908.667=



Los factores de fricción en cada tubería entonces son:

Pérdidas de energía en tuberías

Pérdidas de energía en accesorios

fe0.25

log1

3.7Die

5.74

Ree0.9

+

20.022=:=

fR0.25

log1

3.7DiR

5.74

ReR0.9

+

20.023=:=

fP0.25

log1

3.7DiP

5.74

ReP0.9

+

20.026=:=

hL.e fe

Le

Die

ve

2

2g 0.329m=:=

hL.R fR

LR

DiR

vR

2

2g 0.446m=:=

hL.P fP

LP

DiP

vP

2

2g 0.239m=:=

hL.codo.e fe 30ve

2

2g 0.077m=:=

hL.codo.R fR 2 30vR

2

2g 0.175m=:=

hL.codo.P fP 30vP

2

2g 0.037m=:=



Pérdidas de energías totales

Teniendo los siguientes datos se calcula la potencia de la bomba

Se escoge una bomba con una potencia de 10 HP

hL hL.e hL.R+ hL.P+ hL.codo.e+ hL.codo.R+ hL.codo.P+ 1.304m=:=

Caudal Qalim 16.88m

3

hr=:=

z1 5m:= Patm 1atm:= vmembrana vm:= valim 0m

s:=

ha1

2gvmembrana 10

2valim

2-

hL+ z1+

P Patm-

g+ 76.377m=:=

Pa ha g Qalim

0.48 9.792hp=:=



5.1.3.2 COMPRESOR

5.1.3.2.1 CAPACIDAD DEL COMPRESOR

Calculo de compresores de airePoxigeno50

.2889atm

.21:=

Q5 5000L

min3:=

Poxigeno50 1.394 105

Pa=

ambos en L/mi n

Q50 50000L

min1.4:= Poxigeno5

.3012atm

.21:=

ambas en atmPoxigeno5 1.453 10

5 Pa=

El caudal total debera estar en:

Qt Q5 Q50+:=

Qt 60s1000

m3

8.5 104

= en L/minQt 1.417

m3

s=

Considerando que el coficiente de simultaneidad es de 0.45

Qtcorregido Qt 1:=

Qtcorregido 1.417m

3

s= Qtcorregido 60 s

1000

m3

8.5 104

= en L/min

Para cambiar este valor a Nl/min

QtcQtcorregido

1000 .028317:= Qtcorregido

60s 1000

m3

28.317

3.002 103

=

Qtco Qtcorregido60s 1000

m3

28.317

:= Qtco 3.002 103

= en cfm

Qtf Qtco 1.7:=

Qtf 5.103 103

= en Nl/min

Qtf

6085.049= en Nl/s

Ahora se consideran los siguientes coeficien tes:

Coeficiente de futuras ampliaciones Cfa=1.3

Coeficiente de mayoracion por fugas Cmf=1 .05

Coeficiente de funcionamiento de compresor Cfc=2 (esta funcionando medio ciclo



5.1.3.2.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL COMPRESOR

1. En base al flujo de aire requerido en la planta y empleando la ecuación de gases ideales:

𝑃𝑉 =𝑚

𝑀𝑅𝑇

donde P= Presión (Atm)

0,734

V= VOLUMEN (l)

85000

R=Cte gases ideal (atm. l/mol. K)

0,082

T= Temperatura (K)

293,15

M= peso molecular aire ( g/mol)

28,84

Y sustituyendo obtenemos:

𝑚 = 0.734 𝑎𝑡𝑚 85000 𝑙 (28.84

𝑔𝑚𝑜𝑙

)

0.082 𝑎𝑡𝑚𝑙

𝑚𝑜𝑙𝐾 (293.15 𝐾)

= 1248 𝑔/𝑠

𝑚 = 1.248 𝐾𝑔/𝑠

2. Para el cálculo de la potencia se puede emplear ecuación adiabática (1) o isotérmica (2)

−𝑊𝑠 =𝛾

𝛾−1

𝑅𝑇

𝑀

𝑃2

𝑃1 𝛾−1

𝛾 − 1 …(1)

QfinalQtf

60

1.3 1.05 2:=

Qfinal 232.184= en Nl/s Qfinal 60 1.393 104

= en Nl/min

De catalogos, la velocidad promedio para compresores de esta capacidad es de 2500 rpm

La capacidad del deposito debe ser entonces:

Volumen

15Qfinal 60

1000 1.01

.5 30:=

Volumen 14.07= en m3



donde

R= cte gases (KJ/mol K)

8314,3

γ= para aire

1,4

P1= Presión inicial (kpa)

74,37

P2= Presión de compresión (Kpa)

253,31

M= peso molecular aire (Kg/mol)

28,84

T= Temperatura (K)

293,15

-Ws (J/kg)

124021,8

Y sustituyendo obtenemos:

−𝑊𝑠 =1.4

1.4 − 1

8314.3𝐾𝐽𝑚𝑜𝑙

𝐾 (273.15 𝐾)

(28.84𝐾𝑔𝑚𝑜𝑙

)

253.31 𝐾𝑃𝑎

74.37 𝐾𝑃𝑎

1.4−1

1.4

− 1

−𝑊𝑠 = 124022𝐽

𝑘𝑔

Para calcular la potencia real se emplea la siguiente ecuación:

𝐾𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 =−𝑊𝑠𝑚

𝜂 1000

Donde:

m= gasto masico (kg/s)

1,248

n= eficiencia

0,8

factor de corrección ( J a KJ)

1000

𝐾𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 =

− 124021.8𝐽𝑘𝑔

(1.248𝐾𝑔𝑠

)

(0.8)1000

𝐾𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 = 193.4 𝐾𝑤 = 259.4 𝐻𝑝

Para compresión isotérmica

−𝑊𝑠 =2.3026𝑅𝑇

𝑀log

𝑃2

𝑃1



Y considerando las mismas condiciones propuestas se obtiene:

−𝑊𝑠 =2.3026 8314.3

𝐾𝐽𝑚𝑜𝑙

𝐾 (273.15𝐾)

(28.84𝐾𝑔𝑚𝑜𝑙

)log

253.31 𝐾𝑃𝑎

74.37 𝐾𝑃𝑎

−𝑊𝑠 = 103573.7 𝐽/𝑘𝑔

𝐾𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 =

− 103573.7𝐽𝑘𝑔

(1.248𝐾𝑔𝑠

)

(0.8)1000

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 161.5 𝐾𝑤

−𝑊𝑠 = 216.6 𝐻𝑝



5.1.3.3 CALDERA

Cálculo de caldera

La tabla siguiente muestra la cantidad de vapor requerida por la planta.

Tabla 50. Requerimientos de vapor

Equipo Kg vapor/h

Esterilización continua 1,273.33

Esterilización por lote de biorreactor semilla 4,515.56

Esterilización por lote de biorreactor principal 148.32

Total 5,937.21

*Total + 27.5% 7,569.94

*Siempre se considera un 25-30% de la capacidad de la planta

También es necesario considerar las siguientes condiciones de operación:

Tabla 51. Condiciones de operación

Condiciones de operación

Temperatura de alimentación del H2O 15 °C

Presión de generación de vapor* 10 kg/cm2

Temperatura máxima alcanzada con dicha presión 183 °C

Con estos datos se busca en la tabla de la figura siguiente.



Figura 25. kg de vapor seco saturado por caballo caldera hora.

Determinación de la capacidad de la caldera

𝐶𝐶 = 7569.94/13.08

𝐶𝐶 = 𝟓𝟕𝟖. 𝟕𝟒

Por lo tanto se necesitan 2 calderas de 600 CC, una en operación y otra en stand by.

Determinación de la cantidad de agua requerida por una caldera de 600 CC.

En base a la tabla siguiente se sabe que se requieren 156.5 L agua/min al 100% de eficiencia

térmica.

Sin embargo, la caldera funcionará al 80% de eficiencia térmica, por tanto el flujo de agua

requerido será de: 125.2 L/min.



Tabla 52. Agua requerida para alimentación de calderas

En este sentido, la cantidad de agua requerida por ambas calderas es de:

LOH

OH

LOH

OH

30048

2*60*4.250

min/4.250

2*2.125

2

2

2

2

=

=

=

=

Determinación de la potencia de la bomba para las calderas

Haciendo las siguientes consideraciones:

skgQ

Q

kgQ

calderaskgQ

/17.4

60/4.250

min/4.250

2min*/2.125

=

=

=

=

2

2

/15

min/10*5.1

/10

cmkgP

kgP

cmkgP

prueba

pruba

trabajo

=

=

=

aguadecolumnamHm

cmkgHm

...150

10*/15 2

=

=



La potencia de la bomba es:

Y el diámetro de succión y descarga es:

Por tanto se requiere una bomba de 12.52 HP con diámetro de succión y descarga de 2 pulgadas.

Determinación de cantidad de combustible

De acuerdo a la tabla siguiente, una caldera de 600 CC al 80% de eficiencia térmica consume 620.0

L/h al 80% de eficiencia térmica.

Tabla 53. Consumos de combustible (promedio) en calderas para diversos rendimientos térmicos.

52.12

50/150*17.4

50/*

=

=

=

HP

HP

HmQHP

inD

skgD

QD

SD

SD

SD

04.2

/17.4

=

=

=



Sin embargo, debido a las nuevas regulaciones, es necesario utilizar gas natural, en base a la tabla

siguiente, se utilizarían 710 m3/h.

En base a la tabla siguiente, se obtienen las dimensiones de una caldera de 600 CC.

Tabla 54. Dimensiones y requerimientos para calderas d 600 CC.



5.1.4 TORRE DE ENFRIAMIENTO

Torre de enfriamiento

Flujo necesario 600 Lb/min

272.4 Kg/min

ρ H2O 1000 Kg/m3

Flujo necesario 0.2724 m3/min

Kilogramos totales de agua 5448 kg

Metros cúbicos necesarios para el proceso en 30 min.

8.172 m3

Se busca en catálogos un proveedor que nos provea de un flujo en el peor caso de 0.2724m3/h

Se encuentra una torre de enfriamiento que trabaja le cabe del doble de agua en KG de lo que se requiere

lo cual es un buen parámetro de inicio por que se calcula a continuación el tiempo de enfriamiento

Kg de operación máxima en la

torre 11994 Kg Relación

Metros cúbicos que entran en

la torre a máxima operación 11.994 m3

El flujo de llenado es 20% mas grande que el de

enfriamiento

Tiempo necesario para llenar

la torre 44.030837 min 0.21792 m3/min

El agua se enfría de 35 a 26°C

Tiempo necesario de

enfriamiento para la cantidad

máxima 55.03855 min

Tiempo de enfriamiento de

agua requerida para

biorreactor 37.5 min



Hfd

Qmed


2

2

2 9.81

.305.k1 2 .k2 2+

Ltuberia

.305.05+

:=

PHt Qgal 1

.7 3.96 103

:=

Calculo de bomba de la torre de enfriamiento

Hf Hfs Hfd+:=

Hf 5.978 104-

=

Ht z P+ Hf+:=

en m

en m

en m3/s en m

en ft

psi

psi

en m/s

en m

en ft

en ft

Codos

Valvulas

"T"

en m3/s

en ft

Ltuberia 20:=

Qmed200

3600( ):=

Dtuberiasuccion 2.191:=

Qmed 0.056= Dtuberiadescarga 2.027:=

z 10:=

1ft 0.305m=P1 15.22:=

P2 15.22:=

vmedQmed

4Dtuberiasuccion( )

2:= vmed 0.015=

Hvvmed

2

2 9.81:= Hv 1.107 10

5-=

HvHv

.305:= Hv 3.628 10

5-=

P P22.31( ) P12.31( )-:=

P 0=

k1 .75:= nc 12:=

k2 .2:= nv 6:=

k3 1.8:= nt 1:=

Hfs Hv k1nc k2nv+ k3nt+( ):=

Hfs 4.354 104-

=

Qmed 0.056=



Ht 10.001=

Qgal 880.902=

Qgal Qmed1000

3.784 60:=

P 3.178=

en ft

en gal/min

Se elige una bomba de 5 de HP

en HP



5.1.5 LISTA DE EQUIPOS DE SERVICIOS

Los servicios auxiliares con los cuales cuenta la planta son agua para proceso, aire para alimentar

el biorreactor, vapor para la esterilización y agua que es usado prácticamente en todos los

procesos. Para ello se hace la siguiente lista de los equipos necesarios para contar con estos

servicios.

Tabla 55. Lista de los equipos usados para los servicios auxiliares.

EQUIPO CAPACIDAD MATERIAL PRECIO OBSERVACIONES

Osmosis Inversa

Flujo de permeado: 4.53 m3/h Utiliza una bomba de : 10HP

Membrana de poliamida

$ 2,083,000.00 Para tratar agua potable y reducir la dureza y la concentración de sales

Compresor Potencia de 220 HP Volumen de 14.07 m3

Acero inoxidable

$ 804960.3 Es usado para la disposición de agua en toda la planta

Caldera 600 CC Presión de trabajo 10 kg/cm2

Acero inoxidable

$265,000.00 Usado para generar el vapor que se requiere para calentar los biorreactores y esterilizarlos

Torre de enfriamiento

Flujo de 5 m3/h Potencia 50 HP

Acero Inoxidable

$ 1,894,100.00 USD

Usado para enfriar el agua que se usa para el enfriamiento de los biorreactores



5.1.6 HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS DE SERVICIOS AUXILIARES

5.1.6.1 SISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA

HOJA DE ESPECIFICACION DEL SISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA

ESPECIFICACIONES


Largo 41.5 cm

Ancho 24.0 cm

Alto 32.1 cm

Entrada 1 1/2 In

Salida 1 1/2 in

NOMBRE Sistema de Ósmosis Inversa

USO Retirar las sales del agua potable

MODELO 18061-SW-3050

CONSTRUCCIÓN Espiral

ÁREA DE MEMBRANA

283 m3

ESPACIO 0.7 mm

FLUJO ALIMENTACIÓN

16.88 m3/h

FLUJO DE RETORNO 12.35 m3/h

FLUJO DE PERMEADO

4.53 m3/h

FLUIDO Agua potable

MATERIAL Membrana de poliamida

CAPACIDAD MÁXIMA

200 m3/día

PRESIÓN DE OPERACIÓN TÍPICA

750-950 psi

PRESIÓN DE OPERACIÓN

MÁXIMA

1,200 psi

TEMPERATURA DE OPERACIÓN

MÁXIMA

45 °C

pH DE OPERACIÓN 4-11

PRECIO $ 2,083,000.00



5.1.6.1.1 BOMBA PARA SISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA

ESPECIFICACIONES


Largo 41.5 cm

Ancho 24.0 cm

Alto 32.1 cm

Entrada 1 1/2 In

Salida 1 1/2 in

NOMBRE Bomba centrífuga

USO Alimentar el sistema de ósmosis Inversa

MODELO 3152MECW

SELLO Mecánico

FLUJO 16.9 m3/h

FLUIDO Agua potable


EFICIENCIA 75%

CAPACIDAD 10 HP

VOLTAJE 3 F, 240 V

PRECIO $ 14,364.00



5.1.6.2 TORRE DE ENFRIAMIENTO

ESPECIFICACIONES


Entrada 8 in

Salida 16 in

Largo 3.63 m

Ancho 6.84 m

Alto 6.84 m

TORRE DE ENFRIAMIENTO

CARACTERISTICA

Material Acero inoxidable

Flujo 5.00 m3/h

Marca AEC

Precio 1894100 Dolares

Modelo M Series Tower

Potencia 50 HP

Motor RELIANCE 5CV

Velocidad angular 1730 rpm



5.1.6.3 COMPRESOR



Equipo: COMPRESOR DE AIRE BOGE

Diagrama del equipo Modelo: E160-10.5

Código: X-XXX

Material de

Elaboración:

Acero inoxidable

Producto a trabajar: Aire


Trabajo: Continuo


COSTOS

BOGE Compressed air

systems

$ 804960.3



Ancho total 1.910 m

Largo total 1.600 m


Volumen de operación 85 m3

Presión máxima de trabajo 10.5 bar

Eficiencia 80 %

Voltaje 230, 3 fases volts

Peso 2800 kg



5.1.6.4 CALDERA


Equipo: Caldera

Diagrama del equipo Modelo: WET-BACK

Capacidad 600 CC


Presión de trabajo 10 kg/cm2

Medidores de: Presión,

temperatura y

flujo

COSTOS

MYRGGO $325,000.00

CALTECNIC $290,000.00

POWERMASTER $265,000.00


Ancho total 2.946 m

Largo total 7.061 m

Eficiencia 80 %

Motor requerido 12.5 HP



5.1.7 DIAGRAMA ISOMÉTRICO DE LOS SERVICIOS DE LA PLANTA

5.1.7.1 MÓDULO DE OI

Figura 26. Isométrico del módulo de OI

5.1.7.2 COMPRESOR

Figura 27. Isométrico del compresor.



5.1.7.3 CALDERA

Figura 28. Sistema de generación de calor indicando sus componentes.

Figura 29. Sistema de generación de calor indicando las medidas de cada componente.



Figura 30. Vista superior del sistema para generar vapor y el área que ocupa.



5.1.7.4 TORRE DE ENFRIAMIENTO

Figura 31. Isométrico De la torre de enfriamiento



5.2 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA

5.2.1 ARREGLO DE EQUIPOS EN LAS ÁREAS DE PROCESO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS

ÁREAS

Figura 32. Distribución De los equipos en la zona 000 y 100.



Figura 33. Distribución de equipos en la zona 200.

Figura 34. Distribución de equipos en la Zona 200-A.



Distribución de las áreas de proceso de la planta productora de albumina sérica humana

recombinante e isométrico.

Figura 35. Vista Isométrica de las áreas de proceso.

Figura 36. Vista Fontal del las áreas de proceso



Figura 37. Acercamiento de cada una de las áreas de proceso

Subterráneo de la zona 100

Trabajador abriendo válvula del

birreactor de fermentación M-100

Tercer piso, planta alta de la zona

100

Trabajador revisando motor del

birreactor M-100

Zona 200

Trabajador operando una centrifuga

continua

Zona 200-A

Trabajador revisando la unidad de

Ultrafiltración



5.2.2 ARREGLO DE EQUIPOS EN LAS ÁREAS DE SERVICIOS AUXILIARES Y DIMENSIONAMIENTO

DE LAS ÁREAS

Figura 38. Distribución de equipos en el área de servicios auxiliares.



5.2.3 LISTA DE ÁREAS EN LA PLANTA

En la siguiente tabla se presentan los equipos que se encuentran en cada Zona en la planta así

como alguna descripción breve de cada una de ellas .

Tabla 56. Áreas de la planta con los equipos que corresponden a cada una.

Zona Equipo Descripción

Zona 000

1 Tanque de medio (F-080) Con un volumen de 25m3

1 Tanque semilla (F-090) Con un volumen de 5m3

1 Bomba centrifuga (L-081) Motor eléctrico con una capacidad de 10HP

1 Intercambiador de Placas (F-082) Marca Polaris, de acero inoxidable, cedula

304, flujo máximo de 5m3/h

1 Motor de agitación para el tanque

F-080 Motor eléctrico con una capacidad de 10HP


F-090

Motor eléctrico con una capacidad de

100HP

2 Tanques de Buffer Acido Con un volumen de 1.5m3

2 Tanques de Buffer Alcalino Con un volumen de 1.5m3

Zona 100

2 Tanque de producción (F-100) Con un volumen de 50m3

1 Tanque de Balance (F-110) Con un volumen de 50m3


2 Bomba centrifuga (L-111) Motor eléctrico con una capacidad de10HP

2 Tanque de Buffer Acido Con un volumen de 1.5m3

2 Tanque de Buffer Alcalino Con un volumen de 1.5m3

2 Motor de agitación para el Tanque

F-100

Motor eléctrico con una capacidad de

500HP

2 Motor de agitación para el Tanque


Zona 200 8 centrifugas de discos Westfalian Modelo: SC150 capacidad de

0.7812 m3cpor hora

Zona 200-

A

1 Tanque de Balance (F-210) Con un volumen de 40m3

1 Tanque de Balance (F-221) Con un volumen de 0.78m3






1 Modulo de Ultrafiltración (D-212) Marca: AG Tencologies, Modelo: ProcelTM

área 9m2 corte de peso molecular 500KDa

1 Modulo de Ultrafiltración (D-223) Process Scale Catridges, área 3.7m2 , corte

de peso molecular 500KDa






1 Bomba centrifuga (L-222) Motor eléctrico con una capacidad de ½ HP

1 Bomba centrifuga (L-232) Motor eléctrico con una capacidad de ½ HP

1 Bomba centrifuga (L-242) Motor eléctrico con una capacidad de ¼ HP




F-221 Motor eléctrico con una capacidad de ½ HP






F-251 Motor eléctrico con una capacidad de ¼ HP

1 Columnas de intercambio iónico Marca: GE Healthcare, modelo L120C,

volumen de operación 1.53m3.







Cuarto de

Servicios

1 Compresor de aire Marca Atlas Copco

2 Calderas Marca Cleaver Brooks

2 tanques de agua Con cierre hermético marca Rotoplas

1 tanque de gas L.P. Con una capacidad de 100lts de gas L.P.

2 cisternas de agua Con una capacidad de 25m2

1 torre de enfriamiento Marca: Polaris, de acero inoxidable cedula

304

1 Equipo de osmosis inversa De membrada de metilcelulosa



5.2.4 PLANO DE DISTRIBUCIÓN DE LAS ÁREAS DE LA PLANTA

La distribución de la planta se realizó por medio del método: Systematic Layout Planning

Se consideran las áreas que conformaran la planta:

Figura 39. Áreas que conforman a la planta entera.

Y se asignan líneas dependiendo del grado de interés (dado por el proceso) que alguna área quede

cerca de otra; considerando:



Tabla 57. Nomenclatura de importancia para el sistema SLP.

PUNTUACIÓN CARACTERÍSTICA TIPO DE LINEA

A IMPRESCINDIBLE

E IMPORTANTE

I ORDINARIO

U INDIFERENTE

X INDESEABLE

Quedando la distribución de la siguiente manera

Figura 40. Distribución de las áreas en la planta.



Quedando entonces el plano de la planta completa de la siguiente manera

Figura 41. Plano de distribución de la planta.



5.3 DIAGRAMA UNIFILAR DE LA PLANTA

El diagrama unifilar de la planta se muestra a continuación.

Figura 42. Diagrama unifilar de la planta.



5.4 PROGRAMA MAESTRO DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO

5.4.1 DIAGRAMA DE GANTT PARA LA PROCURACIÓN, CONSTRUCCIÓN, INSTALACIÓN Y

ARRANQUE DE LA PLANTA

El diagrama de Gantt se presenta a continuación en la siguiente página.

Etapa Actividad Mes 1

Mes 2

Mes 3

Mes 4

Mes 5

Mes 6

Mes 7

Mes 8

Mes 9

Mes 10

Mes 11

Mes 12

Mes 13

Mes 14

Mes 15

Mes 16

Mes 17

Mes 18

Evaluación

Presentación del Proyecto

Aprobación del Proyecto

Trámites legales (permisos, pago de derechos, etc)

Desarrollo I: Construcción

Adquisición del terreno

Contratación de maquinaria pesada

Acondicionamiento del terreno (compactación)

Construcción de la planta

Adquisición de material de construcción

Desarrollo II: Acondicionamiento

Adquisición de tuberías e instrumentación:

Tuberías, instrumentos, bombas

Adquisición de equipo:

Biorreactores

Tanques de balance

Centrifugas

Columnas de intercambio

Modulo de UF

Desarrollo III: Pruebas iniciales

Contratación de personal de la Planta

Capacitación de personal de la Planta

Pruebas hidrodinámicas en líneas de producción

Piloto I

Adquisición de materia prima

Pruebas piloto de producción

Pruebas piloto de recuperación

Pruebas piloto de purificación y envasado

Piloto II Producción de lotes de acuerdo a FDA

Arranque Arranque de la planta

5.4.2 CUADRO TÉCNICO COMPARATIVO PARA LA ADIQUISICIÓN DE EQUIPOS DE PROCESO

Para realizar el cuadro comparativo de adquisiciones se analizaron 3 proveedores para finalmente

elegir el mejor, en algunos casos no fue posible realizar este cuadro comparativo por la falta de

respuesta por parte de los proveedores por ello solo se estimaron los precios de los equipos con

ayuda de un programa disponible en la página web http://www.matche.com/.

5.4.2.1 MÓDULOS DE ULTFILTRACIÓN

Tabla 58. Cuadro comparativo de adquisiciones para los módulos de Ultrafiltración D-212, D-233 y D-243.

Módulos de UF D-212, D-233 Y D-243

Características Proveedor A Proveedor B Proveedor C

Precio Unitario $ 71 184 $75,345 $65,987

Descuento comercial 2% 3% 2%

Trasporte Incluido Incluido Incluido

Seguros Incluido Incluido Incluido

Precio Total $69,760 $73,084 $64 667

Periodo de Garantía 3 Años 3 años 3 Años

Plazo de Entrega 60 días 60 días 60 días

Forma de Pago Efectivo Efectivo Efectivo

Condiciones de Calidad

Calidad del Producto Excelente Excelente Excelente

Se escoge el proveedor C por ser el más conveniente.

Tabla 59. Cuadro comparativo de adquisiciones para el módulo de Ultrafiltración D-223.

Módulo de UF D-223


Precio Unitario $ 55 236 $57,800 $56,350






Precio Total $54,131 $56,644 $55,223

Periodo de Garantía 3 Años 3 años 3 Años

Plazo de Entrega 60 días 60 días 60 días

Forma de Pago Efectivo Efectivo Efectivo


Calidad del Producto Excelente Excelente Excelente

Se escoge el proveedor A por ser el más conveniente.

5.4.2.2 COMPRESOR

Tabla 60. Cuadro de adquisiciones del compresor.

Compresor de aire

Características BOGE compressed air systems ELGI BAUER Group

Precio Unitario $61920.5 $53264.2 $57590.2

Descuento comercial 2% 3% 2.5%



Precio Total $ 804960.3 $692434.6 $748672

Periodo de Garantía 5 años 2 años NA

Plazo de Entrega 1 mes 1-2 meses 1-2 meses

Servicio Técnico Incluido Incluido Incluido

Forma de Pago Contado, pagos mensuales Contado Contado

Observaciones NA NA NA


Calidad del Producto Excelente Muy buena Muy buena



5.4.2.3 CALDERAS

El cuadro siguiente muestra la comparación del costo de la caldera de 600 CC, con tres

proveedores: MYRGGO, CALTECNIC y POWERMASTER.

Tabla 61. Cuadro de adquisiciones para la caldera Wet-Back. CALDERA WET-BACK


Nombre del proveedor MYRGGO CALTECNIC POWERMASTER

Precio Unitario $325,000.00 $290,000.00 $265,000.00


Descuento por las 2 calderas 6% 3% 0%



Precio Total por las 2 calderas $611,000.00 $562,600.00 $530,000.00

Periodo de Garantía 1 año 1 año 1 año

Plazo de Entrega 1 semana 2 semanas 2 semanas


Forma de Pago 60% de contado pagos Pagos

Observaciones nuevas nuevas seminuevas


Calidad del Producto Buena Buena Buena

El proveedor elegido será POWERMASTER puesto que ofrece un menor precio y vende un

producto de buena calidad.

El cuadro siguiente muestra la comparación del costo de los tanques suavisadores, con tres

proveedores: FLECK, WATER SOFTENERS y SOFT CLEAR.



Tabla 62. Cuadro de adquisiciones para tanques suavizadores ocupados para la generación de vapor. TANQUES SUAVISADORES


Nombre del proveedor FLECK WATER

SOFTENERS SOFT CLEAR

Precio Unitario con IVA $34,150.00 $39,500.00 $36,150.00


Descuento por los 3 tanques 3% 3% 2%



Precio Total por los 3 equipos $99,376.50 $114,945.00 $106,281.00

Periodo de Garantía 1 año 2 años 2 años

Plazo de Entrega 5 días 1 semana 4 días


Forma de Pago Pagos Pagos Pagos

Observaciones nuevos nuevos Nuevos


Calidad del Producto Buena Regular Buena

El proveedor elegido será FLECK puesto que ofrece un menor precio y vende un producto de

buena calidad.

El cuadro siguiente muestra la comparación del costo del tanque de gas, con tres proveedores:

INGUSA, TATSA y COBOS-CYTSA.



Tabla 63. Cuadro de adquisiciones para el tanque. TANQUES DE GAS


Nombre del proveedor INGUSA TATSA COBOS-CYTSA

Precio Unitario $9,900.00 $12,000.00 $11,600.00


Transporte Incluido Incluido Incluido


Precio Total $9,900.00 $11,760.00 $11,484.00


Plazo de Entrega 5 meses 3 meses 4 meses


Forma de Pago De Contado De Contado De Contado

Observaciones


Calidad del Producto Buena Muy buena Buena

El proveedor elegido será INGUSA puesto que ofrece un menor precio y vende un producto de

buena calidad.

El cuadro siguiente muestra la comparación del costo del sistema de almacenamiento de agua, con

tres proveedores: AQUA PURIFICACIÔN SYSTEM, FAM y ROTOPLAST.



Tabla 64. Cuadro de adquisiciones para el sistema de almacenamiento del agua para la caldera. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE AGUA (3 TANQUES DE 40m3, 3 BOMBAS DE 2 Hp, TUBERIA

Y VALVULAS)


Nombre del proveedor AQUA PURIFICACIÓN SYSTEM FAM ROTOPLAST

Precio Sistema $56,000.00 $80,000.00 $75,000.00


Descuento por todo 0% 0% 0%



Precio Total $56,000.00 $80,000.00 $75,000.00


Plazo de Entrega 1 semana 1 semana 2 semanas



Observaciones Empresa Confiable


Calidad del Producto Regular Regular Regular

El proveedor elegido será AQUA PURIFICACIÓN SYSTEM puesto que ofrece un menor precio y

vende un producto de buena calidad.

El costo total del sistema de calderas será de: $695,276.50.



5.4.2.4 CENTRÍFUGAS

En el cuadro siguiente se presenta la comparación con diferentes proveedores para adquirir las

centrífugas separadoras Westfalia SC-150.

Tabla 65. Cuadro de adquisición para centrífugas westfalia SC-150.

CENTRIFUGA SEPARADORA WESTFALIA SC-150


Nombre del proveedor SEPARMEX CENTRIMAX COMTEIFA

Precio Unitario $4,000,000.00 $4,800,000.00 $4,160,000.00


Descuento por los 8 equipos 4% 6% 4%



Precio Total por los 8 equipos 30720000 36096000 31948800


Plazo de Entrega 5 meses 3 meses 4 meses



Observaciones Con instalación Con instalación Con instalación


Calidad del Producto Buena Muy buena Buena

Se escogió al proveedor C que es un poco más caro que lo que ofrece el proveedor A porque

ofrece 2 años de garantía en comparación con el proveedor A que solo ofrece uno.



5.4.3 PROTOCOLO DE ARRANQUE Y OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE PROCESO

El protocolo de arranque y operación de los equipos de proceso se presentan en las siguientes

páginas.



5.4.3.1 BIORREACTORES

PROTOCOLO DE

ARRANQUE Y OPERACIÓN

BIORREACTOR

M-090

M-100

Elaboró: J. Alberto Nakauma González

Revisó: Adrián Cerón Autorizó: Wilfrido Pascual

Fecha: 03 de junio de 2010 Lugar: México, D.F., UPIBI-IPN



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ALCANCE

CARACTERÍSTCIAS Y ESPECIFICACIONES

PRECAUCIONES

PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN

ESTERILZIACIÓN

Esterilización del sistema de vapor

Esterilización del fermentador

FERMENTACIÓN EN EL BIORREACTOR

LIMPIEZA



INTRODUCCIÓN

Un biorreactor, llamado también fermentador, es una unidad tecnológica donde se puede

multiplicar microorganismos en forma anaerobia o aerobia (levaduras, bacterias, hongos, algas,

células animales o vegetales), con el propósito de aumentar la biomasa a fin de producir un

metabolito de interés o de realizar la bioconversión de una molécula de interés.

Un biorreactor es por tanto un dispositivo biotecnológico que debe proveer internamente un

ambiente controlado que garantice y maximice la producción y el crecimiento de un cultivo vivo.

Externamente el biorreactor es la frontera de protege ese cultivo del ambiente externo.

La operación de los biorreactores puede ser en lote, donde se deja la biorreacción hasta que se

acaben el sustrato, en el lote alimentado se deja un tiempo en operación como si fuera en lote y

después se le alimenta sustrato hasta llegar al volumen final y en la operación en continuo

siempre se está alimentando y sacando medio del biorreactor.

Los biorreactores pueden clasificarse dependiendo de de la siguiente manera:

Tanque agitado: Este tipo de biorreactores es muy empleado, en todas las escalas de producción,

en laboratorios de investigación o en la industria de fermentaciones. Consisten de un cuerpo

cilíndrico con tapas elipsoidales, semiesféricas o toriesféricas. Generalmente su relación

altura/diámetro es menor a 3 y más comúnmente menor a 2. Cuentan con un motor al que se

acopla la flecha de transmisión que contiene a su vez los impulsores que agitarán el líquido

Columna: Este tipo de biorreactores carece de sistema de transmisión mecánica para mezclar el

caldo de cultivo. El mezclado se realiza por la inyección de aire en el líquido desde el fondo del

recipiente, al dispersarse el aire en burbujas y al ascender causan la turbulencia del líquido.

Circulación: La denominación de estos tipos de reactores se debe al patrón definido de circulación

del líquido en el reactor. El más conocido es el Airlift que se le agrega un tubo de arrastre

Los biorreactores que se describen en este manual son usados como semilla y para producción.

Ambos son de tanque agitado con tres impulsores con paletas Rushton.

El material del que están hechos los biorreactores M-090 (semilla de 5 m3) y M-100 son (de

producción de 50 m3) es de acero inoxidable 304, debido a que la proteína producida dentro de

ellos es extracelular y se usa este material para evitar que tenga reacción con la proteína y en los

peores casos la desnaturalice.



ALCANCE

El presente protocolo describe la manera en que se deben operarse, manejarse y limpiarse los

biorreactores M-090 y el M-100, así como también los cuidados que el personal debe tener al

operarlos y las características que éstas tienen.

Las personas para las cuales va dirigido este protocolo son todas aquellas que están en el área

producción, de igual manera sirve este manual como guía para capacitar personal nuevo que vaya

a manejar estos biorreactores.

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES

Los biorreactores cuentan con los siguientes elementos principales

1 Mirilla

2 Flecha

3 Tapa superior

4 paleta Rushton

5 Tanque

6 Paleta Rushton

7 Tapa inferior

8 Motor

9 Chaqueta

10 Impulsor

11 Difusor de aire

12 Puertos de entrada

13 Puertos de salida

1 2

3 8

4

5

6

7

9

10

11

12 13



Los biorreactores tienen las siguientes dimensiones:

Los motores de los biorreactores tienen las siguientes especificaciones

Parámetros M-090 M-100

Vop (m3) 5 50

Volumen total (m3) 6.667 66.667

Diámetro del tanque (m) 1.492 3.215

Altura del tanque (m) 4.062 8.751

Diámetro del impulsor (m) 0.497 1.072

Altura de la tapa (m) 0.373 0.804

Volumen de la tapa (m3) 0.435 4.348

Distancia entre impulsores (m) 0.995 2.141

Altura del primer impulsor (m) 0.373 0.804

Número de impulsores 3 3

Ancho de los bafles (m) 0.149 0.321

Altura de bafles (m) 2.611 5.625

Longitud de paletas (m) 0.124 0.268

Altura del líquido en el cilindro (m) 2.611 5.625

Diámetro externo del tanque (m) 1.56 2.30

Diámetro del tanque con chaqueta (m) 1.80 2.80

MOTOR N-090 MOTOR N-100

USO Proporcionar agitación a

biorreactor M-090

Proporcionar agitación al

Biorreactor M-100

NÚM. CAT. CEM4400T ECP50504L-2340

METERIAL Hierro fundido Acero inoxidable

VELOCIDAD 1780 rpm 1789 rpm

PESO 1,191 lb 5,500 lb



PRECAUCIONES

¡Importante! Antes de empezar a trabajar, asegúrese de que todas las válvulas

de los sistemas estén cerradas. Verificar también que el nivel del agua de

enfriamiento en el contenedor sea el adecuado, además que los medidores y

controladores del panel de control estén apagados.

¡Importante! Antes de empezar la fermentación asegurarse que no haya

quedado ningún objeto extraño o ajeno al biorreactor dentro.

¡Importante! Conectar a la corriente eléctrica de 3F cada uno de los motores de

los biorreactores.

¡Importante! Verificar que todos los cables no estén pelados, ni enrrollados.

POTENCIA 100 HP 500 HP

VOLTAJE 230/460 230/400

AMPERES 224/112 113/65

FRECUENCIA 60 Hz 60 Hz

CORRIENTE 3 F 3 F

FACTOR DE

SERVICIO

1.15 1.15

EFICIENCIA 95.4 ----

FACTOR DE

POTENCIA

87.4 ----



¡Importante! Asegúrese de tomar la camisa de las manijas de plástico con

guantes ya que se encuentra muy caliente.

¡Importante! Nunca prender el sistema de agitación si no hay lubricación en el

sello mecánico.

¡Importante! El electrodo de pH siempre debe estar sumergido en agua, por lo

que se deberá mantener el fermentador con agua en su interior hasta una altura

tal que cubra el electrodo.

¡Importante! Asegurarse de que todas las piezas estén bien colocadas y

enroscadas para evitar que salgan por la presión interna del biorreactor.


Esterilización

Esterilización del sistema de vapor

a) Esperar hasta que la presión de vapor indicada en el manómetro sea por lo menos

2kg/cm2.

b) Purgar la línea de vapor para que salga todo el condensado, hasta que salga solo vapor.

c) Cerrar la válvula

Esterilización del fermentador

a) Vaciar la chaqueta para expulsar toda el agua.

b) Cerrar la válvula de purga

c) Iniciar a inyectar vapor

d) Agregar medio hasta el volumen de operación

e) Encender el sistema de agitación



f) Ajustar la velocidad de agitación al 25% de su capacidad

g) Esperar a que la temperatura dentro del biorreactor sea de ebullición

h) Después presurizar el sistema

i) Alcanzar la temperatura de esterilización

j) Mantener el periodo de esterilización

k) Detener la entrada de vapor a la chaqueta

l) Inyectar agua de enfriamiento

m) Esperar a que la temperatura este en el valor de 35 °C

n) Ajustar el flujo de agua de enfriamiento para mantener el medio a 35 °C

Fermentación en el biorreactor

a) Una vez estéril el medio del biorreactor se ajusta la velocidad de agitación al valor

adecuado

b) Agregar poco a poco el inóculo

c) Ajustar el sistema de agitación al valor adecuado

d) Una vez terminada la fermentación se para el sistema de lavado

e) Se vacía el biorreactor

f) Se purga para expulsar el caldo agotado remanente

LIMPIEZA

a) Agregar agua destilada hasta el 85% del volumen nominal

b) Encender el sistema de agitación al 20% de su capacidad

c) Dejar 15 min

d) Apagar el sistema de agitación

e) Vaciar el tanque

f) Repetir este procedimiento 1 vez más

g) Purgar



5.4.3.2 TANQUES DE BALANCE

PROTOCOLO DE


TANQUES DE BALANCE

F-080 F-221 F-110 F-231 F-210 F-241

Elaboró: J. Alberto Nakauma González

Revisó: Okairi Hernández Autorizó: Michel Guzmán

Fecha: 03 de junio de 2010 Lugar: México, DF., UPIBI-IPN



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ALCANCE

CARACTERÍSTCIAS Y ESPECIFICACIONES

PRECAUCIONES


Encendido y carga

Carga y descarga

LIMPIEZA



INTRODUCCIÓN

Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una reserva suficiente de

algún producto para su uso posterior y/o comercialización. Los tanques de almacenamiento, se

clasifican en:

1.- Cilíndricos Horizontales.

2.- Cilíndricos Verticales de Fondo Plano.

Los Tanques Cilíndricos Horizontales, generalmente son de volúmenes relativamente bajos, debido

a que presentan problemas por fallas de corte y flexión. Por lo general, se usan para almacenar

volúmenes pequeños. Los Tanques Cilíndricos Verticales de Fondo Plano nos permiten almacenar

grandes cantidades volumétricas con un costo bajo. Con la limitante que solo se pueden usar a

presión atmosférica o presiones internas relativamente pequeñas.

En nuestro caso los tanques se diseñaron de acero inoxidable 304 hasta el área de producción

(tanque F-080 y F-110), entrando al área de purificación los tanques se diseñaron de acero

inoxidable 316 (Tanques F-210, F-221, F-231 y F-241).

Los tanques usados en el proceso tienen una capacidad desde 50 m3 hasta el más pequeño que es

de 0.35 m3.



ALCANCE

El presente protocolo describe la manera en que se deben operarse, manejarse y limpiarse los

tanque F-080, F-110, F-210, F-221, F-231 y F-241, así como también los cuidados que el personal

debe tener al operarlos y las características que éstas tienen.

Las personas para las cuales va dirigido este protocolo son todas aquellas que manejan los taques

de almacenamiento, aunque los tanques están distribuidos en toda la planta y no es específico de

una sola área es necesario que este manual se aplique al área de producción y de purificación.


Los tanques cuentan con los siguientes elementos principales

1 Tapa plana superior

2 Motor

3 Flecha

4 Cilindro

5 Propela marina

6 Indicador de nivel

7 Tapa cónica inferior

8 Deflectores

1 2

3

4

5

6

7

8



Los tanques tienen las siguientes especificaciones dimensiones:

* Ac = acero, y están en el tipo 304 y 316

Los motores de los tanques tienen las siguientes especificaciones

Parámetros F-080 F-110 F-210 F-221 F-231 F-241

Vop (m3) 25 50 40 0.78 0.5 0.35

Material Ac 304 Ac 304 Ac 316 Ac 316 Ac 316 Ac 316

Volumen total (m3) 31.25 58.824 47.059 0.918 0.588 0.412

Diámetro del tanque (m) 2.367 2.923 2.713 0.730 0.63 0.559

Altura del cilindro (m) 4.652 5.862 5.441 1.465 1.263 1.121

Altura del tanque (m) 5.891 6.836 6.346 1.708 1.473 1.308

Diámetro del impulsor (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Altura de la tapa (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Volumen de la tapa (m3) 1.157 2.179 1.743 0.034 0.022 0.015

Altura del impulsor (m) 0.789 0.974 0.904 0.243 0.21 0.186

Número de impulsores 1 1 1 1 1 1

Ancho de los bafles (m) 0.237 0.292 0.271 0.073 0.063 0.056

Altura de bafles (m) 3.945 4.871 4.522 1.217 1.049 0.932

Longitud de paletas (m) 0.197 0.244 0.226 0.061 0.052 0.047

Altura del líquido en el

cilindro (m)

3.945 4.871 4.522 1.217 1.049 0.932

Diámetro externo del

tanque (m)

2.45 3.0 2.80 0.878 0.70 0.610

MOTOR

N-080

MOTOR N-

110

MOTOR N-

210

MOTOR N-

221

MOTOR N-

231

MOTOR N-

241

USO Proporcio

nar

agitación

al tanque

Proporcion

ar agitación

al tanque F-

110

Proporcion

ar agitación

al tanque F-

210

Proporcion

ar agitación

al tanque F-

221

Proporcion

ar agitación

al tanque F-

231

Proporcion

ar agitación

al tanque F-

241



PRECAUCIONES

¡Importante! Antes de empezar a trabajar, asegúrese de que todas las válvulas

de los sistemas estén cerradas. Verificar también los controladores del panel de

control esten apagados.

¡Importante! Antes de empezar el vaciado al tanque asegurarse que no haya

quedado ningún objeto extraño o ajeno dentro.

¡Importante! Conectar a la corriente eléctrica de 3F o 1 F según corresponda de

cada uno de los motores de los tanques.

F-080

NÚM. CAT. P21G7403 VEM3665T VEM3665T VL5004A VL5004A L1203

METERIAL Acero Y

Hierro

fundido

Acero Y

Hierro

fundido

Acero Y

Hierro

fundido

Acero Y

Hierro

fundido

Acero Y

Hierro

fundido

Acero Y

Hierro

fundido

VELOCIDAD 1765 rpm 1750 rpm 1750 rpm 1725 rpm 1725 rpm 1725 rpm

PESO 197 lb 112 lb 112 lb 36 lb 36 lb 19 lb

POTENCIA 10 HP 5 HP 5 HP 0.5 HP 0.5 HP 0.25 HP

VOLTAJE 230/460 208-

230/460

208-

230/460

115/208-

230

115/208-

230

115/230

AMPERES 24.6/12.3 13.8-13/6.5 13.8-13/6.5 7.4/3.9-3.7 7.4/3.9-3.7 4.4/2.2

FRECUENCIA 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz

CORRIENTE 3 F 3 F 3 F 1 F 1 F 1 F

FACTOR DE

SERVICIO

1.15 1.10 1.10 1.00 1.00 1.35

EFICIENCIA 91.7 90.2 90.2 64 64 59.5

FACTOR DE

POTENCIA

82.7 80 80 66 66 63



¡Importante! Verificar que todos los cables no estén pelados, ni enrrollados.

¡Importante! Nunca prender el sistema de agitación si no hay lubricación en el

sello mecánico.

¡Importante! Asegurarse de que todas las piezas estén bien colocadas y

enroscadas para evitar que salgan por la presión hidrostática del tanque.


Encendido y Carga

d) Encender la bomba correspondiente de cada uno de los tanques para bombear la

suspensión de proteína

e) Esperar a que el tanque se llene

f) La bomba se apaga al llenarse el tanque

g) Encender el sistema de agitación

Paro y Descarga

a) Al terminar el proceso se para el sistema de agitación

b) Se vacía la solución remanente

LIMPIEZA

h) Agregar agua destilada hasta el 85% del volumen nominal

i) Encender el sistema de agitación al 20% de su capacidad

j) Dejar 15 min

k) Apagar el sistema de agitación

l) Vaciar el tanque

m) Repetir este procedimiento 1 vez más

n) Purgar



5.4.3.3 MÓDULOS DE ULTRAFILTRACIÓN

PROTOCOLO DE ARRANQUE Y

OPERACIÓN

MÓDULO DE ULTRAFILTRACIÓN

D-212

D-223

D-233

D-243

Elaboró: Michel Guzmán

Revisó: Okairi Hernández Autorizó: José Nakauma

Fecha: 27/jun/2010 Lugar: México, D.F.



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ALCANCE

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO

ESPECIFICACIONES

CARACTERÍSTICAS Y PATES DEL EQUIPO

PRECAUCIONES


LIMPIEZA



INTRODUCCIÓN

La ultrafiltración es un proceso a través de una membrana. Se trata de un proceso impulsado por

la presión en el cual el disolvente y las pequeñas moléculas de soluto -si las hay- pasan a través de

la membrana y se recogen como una solución permeada. Las moléculas de soluto más grandes no

pasan a través de la membrana y se recuperan en una solución concentrada. Los solutos o

moléculas que se van a separar generalmente tienen pesos moleculares que van desde más de

500 hasta 1 000 000 o más, como en las macromoléculas de proteínas, polímeros y almidones, así

como dispersiones coloidales de arcillas, partículas de látex y microorganismos.

Las membranas para la ultrafiltración suelen asimétricas y porosas. La membrana consta una

película densa muy delgada sostenida por una capa relativamente porosa para darle resistencia.

Las membranas se fabrican a partir de poliamidas aromáticas, acetato de celulosa, nitrato de

celulosa, policarbonato, polimidas, polisulfonas, etc.

Tipos de equipo para la ultrafiltración

La unidad de tipo tubular es menos propensa a ensuciarse y se limpia más fácilmente pero

es un tanto costosa.

Las membranas de hojas planas en una unidad de placas y marcos ofrecen la mayor

versatilidad, pero al mayor costo de capital. Las membranas se pueden limpiar o

reemplazar fácilmente desarmando la unidad.

Los módulos enrollados en espiral tienen costos relativamente bajos por unidad de área

de membrana. Estas unidades se ensucian con más facilidad que las tubulares, pero

resisten mejor la suciedad que las unidades de fibras huecas.

Los módulos de fibras huecas son los menos resistentes a la suciedad si se comparan con

los otros tres tipos, pero la configuración de fibras huecas tiene mayor proporción de área

de membrana por volumen unitario.



ALCANCE

El presente manual de operación compete a todo el personal involucrado en la instalación,

operación y limpieza de los módulos de ultrafiltración D-212, D-223, D-233, D-243 de la planta

farmoquímica FarmaBIO.

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO.

a. Especificaciones

FICHA TÉCNICA DE DISEÑO

Equipo: Cartucho de fibras huecas ProCellTM

Modelo: UFP-500-E-152-500K

Código(s): D-212, D-233, D-243

Sistema de control: Presión y temperatura

Área de membrana: 9 m2

Capacidad: + 500 L

NMWC 500000

Diámetro de fibra 1 mm

Número de fibras 5825

Altura 81 cm

Diámetro de luz 16.8 cm

Conexiones al permeado 1.5 in

Conexiones al filtrado 2 in

Flujo de alimentación 280 L/min, 560 L/min

PRESIÓN TRANSMEMBRANAL 3 psig, 9 psig

Material Carcasa de acero inoxidable 316 L.

Membrana dePVDF (Polifluoruro de vinilideno)



b. Características y partes del equipo

Partes principales de los módulos de ultrafiltración de fibras huecas

FICHA TÉCNICA DE DISEÑO

Equipo: Cartucho de fibras huecas Process Scale Cartridgestm

Modelo: UFP-500-E-75

Código(s): D-223

Sistema de control: Presión y temperatura

Área de membrana: 3.7 m2

Capacidad: + 500 L

NMWC 500000

Diámetro de fibra 1 mm

Número de fibras 1250

Altura 113 cm

Diámetro de luz 7.6 cm

Conexiones al permeado 1.5 in

Conexiones al filtrado 1.5 in

Flujo de alimentación 60 L/min, 120 L/min

PRESIÓN TRANSMEMBRANAL 5.2 psig, 16 psig

Material Carcasa de acero inoxidable 316 L.

Membrana dePVDF (Polifluoruro de vinilideno)



Los módulos de fibras huecas son resistente a los ácidos minerales acuosos, álcalis y soluciones

salinas. También son resistentes a la mayoría de los alcoholes e hidrocarburos alifáticos, así como,

detergentes y aceites de hidrocarburos. Evitar: disolventes orgánicos polares como las cetonas,

hidrocarburos clorados e hidrocarburos aromáticos.

PRECAUCIONES

Algunas precauciones a tomarse en cuenta durante la instalación y manejo de los equipos son las

siguientes:

Enjuagar los cartuchos de ultrafiltración antes de su uso para eliminar la solución

conservante y limpiar el medidor de flujo.

Esterilizar los cartuchos in situ.

El flujo de agua de puede ser significativamente afectado por la calidad del agua y la

temperatura, así como la humedad y los procedimientos de limpieza.

NO descargar lo cartuchos durante la manipulación, ni exponerlo a golpes de ariete

durante la operación.

NO descargar los cartuchos con los cambios rápidos de temperatura.

NO apretar la abrazadera a los cartuchos con demasiada fuerza.

Aflojar las abrazaderas antes de esterilizar el módulo.

PROCEDIMIENTOS DE OPERACIÓN

Instalación del cartucho y sistema de prueba: En este paso de pre procesamiento, revisar el

sistema y que no haya fugas o daños de la siguiente manera:

1. Revise que el sistema no tenga fugas

2. Compruebe la integridad del cartucho, asegurándose de que esté en buenas condiciones.

Para comprobar el sistema y el cartucho en una medida cualitativa de la integridad, realice la

prueba de presión a que se describe a continuación.



3. Para un cartucho de ultrafiltración nuevo debe limpiarse con solución de glicerol

conservante y ser mojado por completo.

4. Elimine el exceso de líquidos en la membrana.

5. Cierre todas las válvulas.

6. Mantenga abierto el puerto superior del permeado a la atmosfera.

7. Cierre el puerto del permeado que se encuentra en el extremo.

8. Ajuste la presión de entrada de aire a 0.2 bar ( 3 psig), abra válvula V-1

9. Después del inicio burbujeante, aumente la presión del aire a 0.3 bar (5 psig).

10. Mantener esta presión esta presión por un tiempo de 1 minuto, si se observa un pequeño

burbujeo de aire, la integridad el equipo es adecuada.

Procedimiento para la medición del flujo de agua.

11. Abra completamente la válvula de permeado.

12. Abra ligeramente la válvula de retenido.

13. Inicie la alimentación con la bomba, incrementando el flujo hasta una presión de 0.07 a

0.3 bares (1 a 5 psig).

14. Medir el caudal de permeado en ml / min y calcular el flujo en l/m2/hr

15. Medir la temperatura del agua.

16. Registrar las presiones, caudales, y la temperatura.

17. Normalizar la temperatura de flujo a 25 ° C

Procedimiento de arranque: Para prevenir la deshidratación y el crecimiento de bacterias, los

elementos de la membrana se saturan con un agua/glicerina/solución de bisulfito de sodio

(79:20:1 [wt/wt/wt%]). Esta solución se debe enjuagar antes de su uso, de acuerdo con el

procedimiento de enjuagado siguiente:

1. Conecte agua limpia (calidad de agua potable preferiblemente o mejor) para alimentar.

2. Abra las válvulas de alimentación y de concentrado, y enjuague durante 5 minutos sin flujo

de permeado.

3. Reduzca el flujo alimentación y abra la válvula de permeado. Comience la filtración y

ajuste el flujo de permeado a 50 l/m2h. Deje el sistema filtrar durante 15 minutos.



4. Realice un lavado durante 30 segundos. Ajuste el flujo de lavado a 50 l/m2h.

5. Comience la filtración, ajuste el flujo de permeado a 80 l/m2h y deje al sistema filtrar

durante 15 minutos.

6. Realice un lavado durante 30 segundos. Ajuste el flujo de lavado a 80 l/m2h.

7. Comience la filtración, ajuste el flujo de permeado a 100 l/m2h. y deje el sistema filtrar

durante 15 minutos.

8. Realice un lavado durante 30 segundos. Ajuste el flujo de lavado a 100 l/m2h. Comience la

filtración y ajuste el flujo de permeado a 100 l/m2h. Deje al sistema filtrar durante 15

minutos.

9. Realice un lavado durante 30 segundos. Ajuste el flujo de lavado a 200 l/m2h. Comience la

filtración, ajuste el flujo de permeado a 100 l/m2h. Deje al sistema filtrar durante 15

minutos.

10. Realice un lavado químico realzado (CEB) con cloro activo100 PPM (NaOCl). - lavado de 30

segundos con un flujo de 200 l/m2h.

11. Lavado de 30 segundos con un flujo de 125 l/m2h más dosis de NaOCl

12. 5 minutos de empapado.

13. Lavado de 30 segundos con un flujo de 200 l/m2h.

14. Comience la filtración, ajuste el flujo de permeado a flujo a diseñar. Deje al sistema filtrar

durante 15 minutos.

15. Realice lavado durante 30 segundos. Ajuste el flujo de lavado a flujo a diseñar.

LIMPIEZA

Proceso de limpieza

1. Instale el cartucho y conecté al sistema.

2. Conecte las líneas del retenido y de filtrado a un tanque de vertidos adecuado.

3. Llene el depósito de alimentación con agua limpia (Agua para inyectables o 10,000 NMWC

UF permeado). Use agua a temperatura ambiente o tibia (hasta 50 ° C) de para el

enjuague. El agua fría debe ser menos eficaz. La adición de 100 ppm NaOCl al agua de

enjuague aumentará la remoción de glicerol.

4. Arranque la bomba y ajuste lentamente la presión transmembranal a 0,3 bares (5 psig).



5. Para reducir el consumo de agua, ajuste la velocidad de la bomba

y la presión en el retenido, de tal manera que el flujo en esta línea sea 1/10 del flujo de la

línea de filtrado.

6. Siga enjuagando durante 90 minutos, añadiendo más líquido al depósito de alimentación,

según sea necesario.

7. Si se utiliza hipoclorito de sodio, enjuague bien el cartucho antes de la introducción de la

solución de proceso.



5.4.3.4 COLUMNAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

PROTOCOLO DE


COLUMNA DE INTERCAMBIO IÓNICO

H-220

H-230

H-240

Elaboró: Legaria González Ivette Montserrat

Revisó: Pascual Garibay Wilfrido Autorizó: Nakauma González José Alberto

Fecha: 24 de mayo de 2010

Luar



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ALCANCE


Características

Especificaciones

PRECAUCIONES

Antes de poner en marcha


Puesta en marcha

Paro del equipo

LIMPIEZA

Eliminación de proteínas precipitadas

Eliminación de lípidos, proteínas de envolvente hidrofóbica o lipoproteícas

CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO



INTRODUCCIÓN

La cromatografía de intercambio iónico (o cromatografía iónica) es un proceso que permite la

separación de iones y moléculas polares basado en las propiedades de carga de las moléculas.

Puede ser usada en casi cualquier tipo de molécula cargada, incluyendo grandes proteínas,

pequeños nucleótidos y aminoácidos. La solución que debe inyectarse es usualmente llamada

"muestra" y los componentes separados individualmente son llamados analitos. Es usada a

menudo en purificación de proteínas, análisis de agua u control de calidad.

Las proteínas tienen numerosos grupos funcionales que tienen cargas positivas y negativas. La

cromatografía de intercambio iónico separa las proteínas de acuerdo a su carga neta, la cual

depende la composición de la fase móvil. Ajustando el pH o la concentración de iones de la fase

móvil, varias moléculas de proteína pueden ser separadas. Por ejemplo, si la proteína tiene una

carga positiva con un pH de 7, entonces puede unirse a una columna cargada negativamente,

mientras que una proteína con carga negativa no lo podría hacer. También podría eliminarse

cambiando el pH para que la carga neta de la proteína sea negativa.

La elución por el cambio de la fuerza iónica en la fase móvil tiene un efecto más sutil, trabaja como

iones de la fase móvil interactuando con los iones inmovilizados en preferencia sobre estos en la

fase estacionaria. Estos "escudos" de la fase estacionaria de la proteína, (y viceversa), y permite a

la proteína eluirse.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ion

http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna

http://es.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3tido

http://es.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido

http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADnas

http://es.wikipedia.org/wiki/PH



ALCANCE

El presente manual de operación aplica para la instalación, operación y limpieza de las columnas

de intercambio iónico H-220, H-230 y H-240 de la marca Cole-Palmer® instaladas en la planta

farmoquímica “FarmaBIO”.


Características

Partes fundamentales de la columna de intercambio iónico COLE-PALMER(R).

1. Salida de agua.- Tubería que transporta el agua de salida de la columna.

2. Entrada de agua.- Tubería que transporta el agua de entrada a la columna.

3. Medidor.- Medidor de flujo de entrada de la línea que transporta el agua a la columna.



4. Control de lavado.- Control tipo válvula que permite aumentar o disminuir el flujo de

lavado.

5. Mirilla de vidrio.- Instrumento de vidrio que permite observar el interior de la columna.

6. Salida de lavado.- Tubería que lleva los desechos producidos en el lavado de la

columna.

7. Boquillas de filtro.- Estructuras que permiten colocar el filtro al final de la columna

para impedir el paso de la resina en el flujo de salida.

8. Colector inferior.- Recipiente plano que sostiene la boquilla del filtro.

9. Cuarzo graduado.- Recubrimiento de la capa exterior de la columna antes de colocar la

resina.

10. Regenerante.- Tubería de entrada del regenerante a la columna.

11. Resina.- Resina que permite el intercambio iónico dentro de la columna.

12. Boquillas.- Estructura que permite la distribución del flujo de entrada a la columna.

13. Colector superior.- Estructura plana que sostiene la boquilla de distribución del flujo.

Especificaciones


Equipo: COLUMNA DE INTERCAMBIO

IÓNICO COLE-PALMER®

Modelo: L120C

Código: H-240





Trabajo: Continuo



Altura total 1.50 m



PRECAUCIONES

Antes de poner en marcha:

Comprobar que el equipo se encuentre limpio, de lo contrario proceder a la limpieza del

mismo.

Comprobar que el equipo se encuentre conectado a la energía eléctrica (220 v).

Verificar la correcta conexión del sistema de tuberías, y asegurar que no existan fugas en

el equipo.

Verificar que la columna se encuentre empacada con la resina correspondiente,

comprobando este dato en la bitácora de uso correspondiente al equipo.

Si no hay resina dentro de la columna, proceder a empacar la columna con la resina

correspondiente al proceso de separación.

Conectar la bomba de desplazamiento positivo con su respectivo controlador de velocidad

y conectarlo a la corriente eléctrica.

Verificar que los tanques de las soluciones amortiguadoras se encuentren llenas con la

solución correspondiente.

Ancho total 0.45 m




Eficiencia 80 %

Voltaje 220 volts

Peso 1100 kg




Puesta en marcha:

Encender el equipo.

Establecer el flujo mínimo de alimentación al cual se pueda trabajar manteniendo una

presión dentro de la columna menor a 2 bares.



5.4.3.5 INTERCAMBIADORES DE CALOR

PROTOCOLO DE


INTERCAMBIADOR DE CALOR

F-082/083/084

Elaboró: R. Axayácatl González G.

Revisó: Okairi Hernández Autorizó: Alberto nakauma

Fecha: 23 de Mayo de 2010

Lugar: México D. F.



CONTENIDO

INTRODUCCION

ALCANCE

CARACTERISTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO

PRECAUCIONES


Conexión a la red

Encendido del equipo, arranque y paro

LIMPIEZA



INTRODUCCIÓN

Los intercambiadores de calor transfieren energía térmica a partir de un líquido (o de gas) a otro

líquido (o a gas) sin mezclar los dos. Los radiadores automotores son un ejemplo común. El calor

del agua caliente del motor se bombea a través del radiador, mientras que el aire está soplando a

través de las aletas del radiador. La energía térmica del agua caliente del motor se transfiere al

aire, así guardando el agua en la temperatura correcta, para evitar que el motor se recaliente.

Esencialmente los radiadores automotores son intercambiadores de calor del tipo líquido-aire.

Otros tipos de intercambiadores de calor son comunes en instalaciones industriales y se usan a

diario tal como calderas, hornos, refrigeradores y sistemas de aire acondicionado. De hecho, cada

sistema de refrigeración tiene por lo menos dos intercambiadores de calor uno para el lado que se

enfría, y uno para expeler el calor extraído. Hay dos tipos principales de intercambiadores de calor,

definidos por su tipo de construcción o de cuerpo: el primero es el intercambiador de calor de

casco y tubo, el segundo es conocido como intercambiador de calor de placas.

Hay varios tipos de intercambiadores de calor de placa que incluyen: con empaques o se sellos,

soldados y semisoldados.

Los intercambiadores de calor de placa son de uso frecuente en fluidos de baja viscosidad con

demandas moderadas de temperaturas y presión, típicamente por debajo de los 150°C. El material

de los sellos se elige preferentemente para soportar la temperatura de operación y conforme a las

características del líquido de proceso.

Los intercambiadores de calor de placas y marco consisten en una serie de placas acanaladas que

se montan en un marco y se afianzan con abrazaderas. Cada placa se hace de una material

prensable (acero inoxidable, níquel, titanio, etc.) y se forma con una serie de corrugaciones. El

paquete también incluye una junta o sello. La junta o sello contiene la presión y controla el flujo.

Las placas son ensambladas en paquetes montados sobre unos rieles guías que se encuentran

tanto en la parte inferior como superior y se mantienen unidas a presión por medio de tornillos de

compresión.

El arreglo de la junta de cada placa distribuye el medio caliente y frío en canales de flujo

alternados a través del paquete de placas.



ALCANCE

La información proporcionada en el presente documento tiene como fin el correcto uso del equipo

de intercambiadores de calor de placas, con objeto de asegurar su máxima eficiencia. Por tanto,

todo el personal que entre en contacto con el dentro de proceso debe estar informado sobre su

manejo y precauciones que deben seguirse durante su operación. Tanto técnicos como

operadores en turno encargados de la esterilización del medio durante la etapa de alimentación

de los cultivos deben seguir las instrucciones y recomendaciones señaladas.

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO


A 837 mm

B 310 mm

C 590 mm

D 135 mm

E 132 mm

L2 250-1000 mm

Conexión 2 in

NOMBRE DEL EQUIPO: INTERCAMBIADOR DE

CALOR F-084

CARACTERISTICA

MATERIAL ACERO

INOXIDABLE

CEDULA

316

FLUJO MAXIMO 5m3

MARCA POLARIS


PRESION 0.25 BAR



PRECAUCIONES

Puesto que la transferencia de calor se da por el contacto entre las placas y los fluidos, debe

procurarse el manejo de las placas utilizando guantes, a fin de evitar que sustancias entren en

contacto con las placas y aumenten la resistencia térmica del material.

Previo al uso del equipo, se recomienda realizar una prueba neumática para verificar que no

existan fugas o se haya omitido alguna conexión.

Durante la operación del equipo, dependiendo de las temperaturas que se manejen, deberá

usarse equipo protector al manipular los accesorios manuales de quipo, como son válvulas

principalmente. En caso de que las tuberías que transporten el fluido caliente no estén aisladas, se

deberá indicar por medio de colores las condiciones del fluido. Puesto que el equipo está diseñado

de acuerdo a las condiciones de operación señaladas y dentro de los intervalos máximos y

mínimos indicados en las especificaciones, se recomienda que el usuario no sobrepase dichos

límites, ya que la transferencia de calor se verá afectada y deberá recalcularse el proceso.

PROCEDIMIENTOS DE OPERACIÓN

Conexión a la red

El equipo no requiere suministro eléctrico salvo que se haya adquirido con un controlador, en cuyo

caso deberá de consultarse dicho manual.

Encendido del equipo, arranque y paro

El equipo inicia operación al momento que se hace fluir por las líneas de fluido caliente y fluido

frio. Primero deberá suministrarse el fluido frio, y una vez que se halla inundado el quipo, debe ser

suministrado el fluido caliente. Mediante los indicadores de calor conectados a las salidas de

ambos fluidos y las válvulas de control, verificar que las temperaturas sean las calculadas por el

proceso. En su defecto, regular los flujos de ambos fluidos. Deberá mantenerse un constante

control sobre estos parámetros durante la operación.

Una vez concluida la operación, deberán lavarse las líneas de fluido frio, pues en estas es donde se

forma una mayor película que reduce la eficiencia del proceso. Dependiendo del fluido que fue



sometido a proceso, el equipo deberá lavarse con agua o con soluciones básicas de NaOH hasta 1N,

posteriores a las que deberá lavarse de nuevo con agua. Finalmente, se debe inyectar aire

comprimido seco a ambas líneas para eliminar el agua acumulada tanto en las líneas de fluido

caliente y fluido frio.

Según sea el caso, deberá desmontar las placas para su lavado y eliminación de fouling.

LIMPIEZA

La limpieza del equipo se realizará al menos cada 4 meses, desmontando las placas y lavándolas

con detergentes desincrustantes y soluciones básicas. Las tuberías pueden ser limpiadas in situ

mediante el equipo correspondiente utilizando las mismas soluciones desincrustantes y básicas.

Las placas deberán estar secas antes de montarse nuevamente en el soporte.


DISEÑO DE PLANTAS | 340

5.4.3.6 CENTRÍFUGAS

MANUAL DE OPERACIÓN PARA LA CENTRIFUGA WESTFALIA SC-150

Requisitos:

Herramientas para ensamblar la centrifuga.

La primera instalación de la centrifuga debe de ser supervisada por un técnico del

proveedor, así como el primer lote para evitar la mala operación de la centrifuga.

El jefe de departamento debe de capacitar al personal junto con el técnico proveedor en el

uso de la centrifuga con el presente manual.

Desarrollo del procedimiento de ensamble

Una vez desempacada la centrifuga se deben de identificar las piezas que la componen de acuerdo

con la figura siguiente:



Fijar la base de la centrifuga a una base estable y atornillar.

Ensamblar la parte interna de la canasta de acuerdo al siguiente esquema:



Una vez ensamblada la centrifuga, se hace el ensamble a las líneas de producción, (las líneas

deben de contener agua para acondicionar la centrifuga, se enciende desde el panel de control de

acuerdo a lo siguiente:



j

El panel de control es táctil, en la primera interfase aparece el dibujo de la centrifuga y dos

botones, presionando solo el motor de la centrifuga la centrifuga empieza a funcionar, en este

caso solo se va lavar y a acondicionar como primer paso.

Los otros tres botones a continuación se describen su función:

Este botón es de configuración del sistema a manejar, como es el flujo tiempo de

llenado de canasta, así como temperatura a manejar como máxima.

Al apretar este botón aparecerá la siguiente interfase:

I 0 →

I

Flujo L/min. Tiempo de descarga min. T °C

Regreso

0000 0000

0

00



Este botón es para paro de emergencia.

Es botón sirve para el inicio del proceso de acuerdo a las condiciones preestablecidas.

Pasos para la operación de la centrifuga:

1. Verificar el ensamble de la centrifuga

2. Verificar que las líneas de carga y descarga, así como la salida de desechos estén

correctamente conectadas.

3. Comenzar encendiendo el panel y verificar la función de la centrifuga encendiéndola

desde panel.

4. La centrifuga se deja en funcionamiento con agua 15 min.

5. Comenzar el proceso descargando el caldo de fermentación a un flujo de 785 L/hrs, por

cada centrifuga es el flujo ideal. El máximo por centrifuga no debe de exceder 1.25 m3/hrs.

6. En caso de existir cualquier duda consultar al proveedor.

0

→


DISEÑO DE PLANTAS | ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD ECONÓMICA 345

6 ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD ECONÓMICA

6.1 MONTO DE LA INVERSIÓN DEL BIOPROCESO

6.1.1 COSTO DEL EQUIPO DEL PROCESO

Los costos del equipo se obtuvieron en la página web de Matches' Home Page (Tabla66).

Tabla 66. Costo de equipo de proceso.

Equipos Costo dls Costo pesos

Tanque de medio de cultivo YPS $ 439,800.00 $ 5,589,858.00

Bomba centrífuga 15,800.00 101,680.00

Tanque semilla 439,800.00 5,589,858.00


Tanque de medio INVITROGEN 1,802,900.00 22,914,859.00


Tanque de producción 1,801,900.00 22,902,149.00


Filtro prensa 185,700.00 2,360,247.00

Tanque de almacenamiento 1,166,400.00 3,525,754.00



Tanque de almacenamiento 110,900.00 1,409,539.00



Tanque de almacenamiento 277,400.00 3,525,754.00



Tanque de recuperación 277,400.00 3,525,754.00

Total Costo equipos $ 4,398,000.00 $ 55,898,580.00



6.1.2 ESTIMACIÓN DE LA INVERSIÓN FIJA POR EL MÉTODO DE FACTORES DESGLOSADOS

Este método se basa en el costo total de los equipos del proceso, el cual se multiplicó por una

serie de factores para estimar cada uno de los rubros que forman la inversión fija; el costo total

corresponderá al 100% o bien a 1, y para los demás rubros, este costo se multiplicó por el factor

correspondiente a cada rubro, es decir, si el equipo local corresponde al 0.05, su costo estimado

será:

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 = 0.05 ∗ $89,779,496.00

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝐸𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 = $4,488,974.80

Así se realizó el mismo procedimiento para los rubros restantes. Los costos obtenidos se

presentan en la Tabla 67.

Para el caso del terreno y edificios se cotizaron precios de constructoras para un área de 3050m2 y

una construcción total de 6100m2, resultando un valor muy aproximado al obtenido con el método

de factores desglosados.

Tabla 67. Inversión fija

Conceptos Sólidos y líquidos Costo

1. Costo Total de equipo de proceso 1.00 $ 55,898,580.00

2. Transportes, seguros, impuestos y derechos aduanales

a) Equipo local 0.05 2,794,492.90

b) Equipo extranjero 0.30 0.00

3. Gastos de instalación 0.30 16,769,574.00

4. Tuberías 0.30 16,769,574.00

5. Instrumentación 0.15 8,384,787.00

6. Aislamiento 0.05 2,794,929.00

7. Instalaciones eléctricas 0.15 8,384,787.00

8. Edificios 0.30 16,769,574.00

9. Terreno 0.10 5,589,858.00

10. Servicios auxiliares 0.30 150,000.00



Costos físicos de la planta 3.00 145,967,658.00

11. Ingeniería, Supervisión y construcción 0.65 36,334,077.00

12. Imprevistos 0.60 33,539,148.00

Inversión Fija 4.25 $ 215,840,883.00

6.2 COSTOS DE OPERACIÓN

6.2.1 CUADRO DEL PROGRAMA DE OPERACIÓN

La producción anual de la planta será de 500 kg/año, se planea comenzar a operar con el 85% de la

capacidad máxima, aumentando esta progresivamente hasta el 100%.

Producción (ton/año) 0.500

Aprovechamiento de la capacidad de la planta año 1 (%) 0.850





Tabla 68. Programa de operación (ton/año)

Porcentaje de operación 0 70 80 90 100 100

Producto 1 (ton/año) 0 0.43 0.45 0.48 0.50 0.50

6.2.2 CUADRO DE LOS COSTOS TOTALES DE OPERACIÓN

6.2.2.1 COSTO DIRECTOS

Materias primas:

Tabla 69. Costos de materia prima.

Materia prima

Descripción Concentración Cantidad

total por lote

Cantidad

total al año

Precio

unitario Precio total

KH2PO4 Fosfato 13.2 660 68.75 $ 96.00 $ 6,600.00



monopotásico

K2HPO4 13.2 660 68.75 $ 102.00 $ 7,012.50

CaSO4 Sulfato de

Calcio 0.93 46.5

4.84 $ 123.00 $ 595.78

MgSO4*7H20

Sulfato de

Magnesio

4.7 235

24.48

$ 106.00 $ 2,594.79

K2SO4 18.2 910 94.79 $ 143.26 $ 13,579.85

KOH 4.13 206.5 21.51 $ 127.10 $ 2,733.97

H3PO4 (85%) 26.7 1335 139.06 $ 220.00 $ 30,593.75

NH4OH (30%) 20 1000 104.17 $ 196.00 $ 20,416.67

Glicerol 30 1500 156.25 $ 15.00 $ 2,343.75

Biotina 500 x 1 50 5.21 $ 148.30 $ 772.40

Solución sales traza (X1000)

CuSO4*5H2O

sulfato de cobre

pentahidratado

0.006 0.3 0.03 $ 485.50 $ 15.17

NaCI 0.00008 0.004 0.00 $ 230.00 $ 0.10

MnSO4*4H2O 0.003 0.15 0.02 $ 434.00 $ 6.78

Na2MoO4*2H2O 0.0002 0.01 0.00 $ 267.00 $ 0.28

H3BO3 0.00002 0.001 0.00 $ 623.00 $ 0.06

FeSO4*7H2O 0.065 3.25 0.34 $ 256.00 $ 86.67

CoCl2 0.0005 0.025 0.00 $ 445.00 $ 1.16

ZnCl2 0.02 1 0.10 $ 378.00 $ 39.38

Vitamina biotina 0.2 10 1.04 $ 312.50 $ 325.52

Zeocina 1 50 5.21 $ 264.00 $ 1,375.00

Total por lote $ 89,093.58

Costo total de materias primas (ton/año) $ 89,093,576.88



Mano de obra de operación:

Tabla 70. Mano de obra de operación.

Cantidad Personal Sueldo mensual Sueldo mensual total Sueldo anual

total

28 Obreros $ 5,000.00 $ 140,000.00 $ 1,680,000.00

8 Técnicos $ 7,000.00 $ 56,000.00 $ 672,000.00

8 Ingenieros $ 10,000.00 $ 80,000.00 $ 960,000.00

20 Obreros de fin

de semana $ 2,500.00 $ 50,000.00 $ 600,000.00

Total $ 326,000.00 $ 3,912,000.00

Personal de supervisión:

Dentro de este rubro se considera al personal que no está involucrado directamente con el

proceso de fabricación como lo son supervisores de líneas, jefes de líneas, jefes de planta, obreros

auxiliares entre otros. El cálculo se realiza mediante el 20 % de mano de obra directa.

Servicios auxiliares:

Energía eléctrica

El costo de kw/h en la zona centro del país para una instalación industrial es de $ 0.84.

Tabla 71. Gasto de energía eléctrica en la planta. Cantidad Concepto Potencia

(HP)

Uso

diario (h)

(kw/h) kw

totales

Costo

(kw/h)

Consumo

anual

1 Bomba para

enfriamiento (M-090)

1.5 12 1.119 13.428 $ 1.44 4028.4

1 Bomba para

enfriamiento (M-100)

7.5 12 5.595 67.14 $ 7.21 20142

1 Bomba para descarga

(L-101)

2 1 1.492 1.492 $ 1.92 447.6

1 Motor biorreactor

(M-100)

500 24 373 8952 $ 480.42 2685600



1 Motor biorreactor

(M-090)

100 24 74.6 1790.4 $ 96.08 537120

1 Motor tanque (F-080) 10 18 7.46 134.28 $ 9.61 40284

1 Motor tanque (F-110) 5 18 3.73 67.14 $ 4.80 20142

1 Motor tanque (F-210) 5 18 3.73 67.14 $ 4.80 20142

1 Motor tanque (F-221) 0.5 18 0.373 6.714 $ 0.48 2014.2

1 Motor tanque (F-231) 0.5 18 0.373 6.714 $ 0.48 2014.2

1 Motor tanque (F-241) 0.25 18 0.1865 3.357 $ 0.24 1007.1

1 Bomba OI 10 12 7.46 89.52 $ 9.61 26856

8 Centrifugas 10 5 59.68 298.4 $ 76.87 89520

1 Bomba UF 2.5 2 1.865 3.73 $ 2.40 1119

1 Bomba UF 1 0.5 2 0.373 0.746 $ 0.48 223.8

1 Bomba UF 2 0.5 2 0.373 0.746 $ 0.48 223.8

1 Bomba UF 3 0.5 2 0.373 0.746 $ 0.48 223.8

6 Bomba columnas 0.25 2 1.119 2.238 $ 1.44 671.4

1 Compresor 2 24 1.492 35.808 $ 1.92 10742.4

1 Bomba caldera 13 24 9.698 232.752 $ 12.49 69825.6

554.0915 11774.491 $ 3532347.3

Total $ 2,967,171.73

Combustible

El consumo de gas es de $ 1,000,000.00

Agua

El metro cúbico de agua en Toluca, Estado de México se encuentra en $ 1.56.

Tabla 72. Costo de agua en la planta.

Consumo (m3/día) Consumo (m3/año) Costo por m3 Costo por año

Agua

municipal 71.43 21428.57 1.56$ 33,428.57$



Dentro de los costos de operación considerados en este proyecto se encuentran los siguientes,

con el respectivo valor de cada uno de ellos:

Tabla 73. Costos directos de operación.

Materia prima e insumos $ 89,093,576.88

Mano de obra de operación $ 3,912,000.00

Personal de supervisión $ 782,400.00 20% costo de mano de obra directa

Servicios auxiliares $ 4,000,600.30

Mantenimiento y reparación $ 2,362,986.40 1% de inversión fija

Suministro de operación $ 354,447.96 10% del mantenimiento

Regalías $ 2,051,143.09 2% de costo total de operación

Total de costos directos de

operación

$ 102,557,154.64

6.2.2.2 COSTO INDIRECTOS

Para el cálculo de los costos indirectos, se tomo en cuenta lo siguiente:

Tabla 74. Costos indirectos de operación.

Cargos fijos de inversión

Depreciaciones y amortizaciones 4,192.40 5% equipo y 20% transporte y 5% obra

civil

Seguros 2,158.41 1% inversión fija

Total de cargos fijos de inversión 6,350.80

Cargos fijos de operación

Tarimas 10,000.00 50 tarimas con un costo de $200.00 cada



una

Material de limpieza 1,181,493.20 0.5 % de inversión fija

Mano de obra indirecta 1,304,000.00 1/3 de la mano de obra directa

Total cargos fijos de operación 2,495,493.20

Total de costos indirectos $ 12,336,284.68

6.2.2.3 GASTOS GENERALES: MÉTODO DE AMORTIZACIÓN DEL CRÉDITO

Dentro de los costos generales tenemos:

Costos generales

Gastos administrativos 7.5% de las ventas de cada año

Gastos financieros Pago de intereses del financiamiento

De manera específica para cada año de operación, los costos de operación se desglosan de la

siguiente manera:

Tabla 75. Costos totales de operación

Años 0 1 2 3 4 5

Materia prima 0 $37,864,770.17 $40,092,109.59 $42,319,449.02 $44,546,788.44 $44,546,788.44

Mano de obra de

operación 0 $ 1,662,600.00 $1,760,400.00 $1,858,200.00 $1,956,000.00 $1,956,000.00

Personal de

supervisión 0 $ 332,520.00 $352,080.00 $ 371,640.00 $ 391,200.00 $391,200.00

Servicios

auxiliares 0 $1,700,255.13 $ 1,800,270.14 $1,900,285.14 $ 2,000,300.15 $2,000,300.15

Mantenimiento y

reparación 0 $2,362,986.40 $ 2,362,986.40 $2,362,986.40 $ 2,362,986.40 $2,362,986.40

Suministros de

operación 0 $354,447.96 $ 354,447.96 $354,447.96 $ 354,447.96 $354,447.96

Regalías 0 $2,051,143.09 $2,051,143.09 $2,051,143.09 $2,051,143.09 $ 2,051,143.09

COSTOS

DIRECTOS 0 $46,328,722.76 $48,773,437.19 $51,218,151.62 $53,662,866.05 $53,662,866.05



Tarimas 0 $10,000.00 $ 10,000.00 $10,000.00 $10,000.00 $10,000.00

Material de

limpieza 0 $1,181,493.20 $1,181,493.20 $1,181,493.20 $1,181,493.20 $1,181,493.20

Seguros 0 $2,362,986.40 $2,362,986.40 $2,362,986.40 $2,362,986.40 $2,362,986.40

Mano de obra

indirecta 0 $ 1,304,000.00 $ 1,304,000.00 $ 1,304,000.00 $ 1,304,000.00 $ 1,304,000.00

Depreciación/

amortización 0 $7,477,805.08 $7,477,805.08 $7,477,805.08 $7,477,805.08 $7,477,805.08

COSTOS

INDIRECTOS 0 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68

Gastos

administrativos 0 $7,045,595.34 $7,460,042.12 $ 7,874,488.91 $8,288,935.69 $8,288,935.69

Gastos

financieros $43,006,352.55 $43,006,352.55 $34,405,082.04 $25,803,811.53 $17,202,541.02 $8,601,270.51

GASTOS

GENERALES $43,006,352.55 $50,051,947.89 $41,865,124.16 $33,678,300.44 $25,491,476.71 $16,890,206.20

COSTOS TOTALES $43,006,352.55 $108,716,955.3 $102,974,846.0 $97,232,736.73 $91,490,627.44 $82,889,356.93

6.2.2.4 VOLUMEN MÍNIMO ECONÓMICO DE OPERACIÓN

Se calcula mediante la siguiente fórmula:

𝑽𝒎 =𝑪𝒇 ∗ 𝑽

𝑰 − 𝑪𝑽

Tabla 76. Volumen mínimo económico de operación

Costos y gastos fijos Cf $ 17,104,862.14

Costos y gastos variables Cfv $ 65,784,494.79

Ingresos por ventas I $ 165,778,713.86

Volumen de operación al 100% de CI (ton/año) 0.50

Volumen mínimo económico de operación VM (ton/año) 0.09



6.3 RENTABILIDAD DEL PROCESO

Se pretende un financiamiento del 70% de inicio con un interés del 26% anual, obteniendo el

siguiente cuadro de amortización del crédito:

Tabla 77. Amortización del crédito. Método de pagos iguales de capital

Período Monto Intereses Pago de crédito Pago total Saldo

0 $ 165,409,048.26 $ 43,006,352.55 $ - $ 43,006,352.55 $ 165,409,048.3

1 $ 165,409,048.26 $ 43,006,352.55 $ 33,081,809.65 $ 76,088,162.20 $ 132,327,238.6

2 $ 132,327,238.61 $ 34,405,082.04 $ 33,081,809.65 $ 67,486,891.69 $ 99,245,428.9

3 $ 99,245,428.96 $ 25,803,811.53 $ 33,081,809.65 $ 58,885,621.18 $ 66,163,619.3

4 $ 66,163,619.30 $ 17,202,541.02 $ 33,081,809.65 $ 50,284,350.67 $ 33,081,809.6

5 $ 33,081,809.65 $ 8,601,270.51 $ 33,081,809.65 $ 41,683,080.16 $ -

6.3.1 CUADRO DE INGRESOS POR VENTAS

Los ingresos por ventas se obtienen de la multiplicación de la producción anual y el precio unitario

del producto que es de $331,557.27 por kilogramo, cantidad unitaria por cada producto.

Tabla 78. Ingresos por ventas

Años 0 1 2 3 4 5

Ingresos 0 $140,911,906.78 $149,200,842.47 $157,489,778.17 $165,778,713.86 $165,778,713.86

6.3.2 CUADRO DE ESTADO DE RESULTADOS

Los ingresos se calculan sólo tomando en cuenta las ventas anuales de la empresa, para el caso de

los egresos se toma en cuenta los costos directos e indirectos de operación, así como los gastos

generales.



El Impuesto Sobre la Renta (I.S.R.) es del 28% y aplica sobre la utilidad de operación cuando la

utilidad acumulada es positiva, por otro lado el Reparto de Utilidades a los Trabajadores (R.U.T.) es

del 10% y aplica sobre la utilidad de operación cuando esta es positiva.

Tabla 79. Estado de resultados "PROFORMA"

Años 0 1 2 3 4 5

Ingresos 0.000 $140,911,906.78 $149,200,842.47 $157,489,778.17 $165,778,713.86 $165,778,713.86

Egresos $43,006,352.55 $108,716,955.32 $102,974,846.03 $97,232,736.73 $91,490,627.44 $82,889,356.93

Costos

directos 0.000 $ 46,328,722.76 $48,773,437.19 $51,218,151.62 $53,662,866.05 $53,662,866.05

Costos

indirectos 0.000 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68 $12,336,284.68

Gastos

generales $43,006,352.55 $50,051,947.89 $41,865,124.16 $33,678,300.44 $25,491,476.71 $16,890,206.20

Utilidad de

operación -$43,006,352.55 $ 32,194,951.45 $46,225,996.44 $ 60,257,041.43 $74,288,086.42 $ 82,889,356.93

Utilidad

acumulada -$43,006,352.55 -$10,811,401.09 $35,414,595.35 $ 95,671,636.78 $169,959,723.20 $252,849,080.13

I.S.R. (28%) 0.000 $ 0.00 $19,414,918.51 $ 25,307,957.40 $ 31,200,996.30 $34,813,529.91

R.U.T. (10%) 0.000 $ 3,219,495.15 $ 4,622,599.64 $ 6,025,704.14 $ 7,428,808.64 $8,288,935.69

Utilidad neta -$43,006,352.55 $28,975,456.31 $22,188,478.29 $28,923,379.89 $35,658,281.48 $39,786,891.33

6.3.3 CUADRO DE CAPITAL DE TRABAJO

El cálculo del capital de trabajo se realiza con los siguientes parámetros:

CAPITAL DE TRABAJO

Activo circulante

Inventario de materia prima Consumo de materia prima y tarimas de un mes

Inventario de producto terminado Un mes de los costos de producción por año

Cajas y bancos Un mes de los costos de producción por año



Cuentas por cobrar 15 días del valor de las ventas por año

Pasivo circulante

Cuentas por pagar 15 días del costo de materia prima por año

Tabla 80. Capital de trabajo

Años 0 1 2 3 4 5

Inventario materia

prima 0 $3,155,397.51 $3,341,009.13 $3,526,620.75 $ 3,712,232.37 $3,712,232.37

Inventario producto 0 $3,860,726.90 $4,064,453.10 $4,268,179.30 $4,471,905.50 $4,471,905.50

Cajas y banco 0 $3,860,726.90 $4,064,453.10 $4,268,179.30 $4,471,905.50 $4,471,905.50

Cuentas por cobrar 0 $6,216,701.77 $6,582,390.11 $6,948,078.45 $7,313,766.79 $7,313,766.79

ACTIVO CIRCULANTE 0

$17,093,553.08

$18,052,305.44

$19,011,057.80

$19,969,810.17

$19,969,810.17

Cuentas por pagar 0 $ 1,670,504.57 $ 1,768,769.54 $1,867,034.52 $1,965,299.49 $1,965,299.49

PASIVO CIRCULANTE 0 $ 1,670,504.57 $1,768,769.54 $1,867,034.52 $ 1,965,299.49 $1,965,299.49

CAPITAL DE

TRABAJO 0

$15,423,048.51

$16,283,535.90

$17,144,023.29

$18,004,510.68

$18,004,510.68

INCREMENTO DE

CAPITAL DE

TRABAJO

0

$15,423,048.51 $ 860,487.39 $ 860,487.39 $ 860,487.39 $ 0.00

6.3.4 CUADRO DE FLUJO EFECTIVO

El flujo de efectivo de cada año contempla las entradas y salidas de dinero en la empresa

realizadas durante el año correspondiente de operación.

Tabla 81. Flujo de efectivo

Años 0 1 2 3 4 5

Utilidad neta -$43,006,352.55 $28,975,456.31 $22,188,478.29 $28,923,379.89 $35,658,281.48 $39,786,891.33

Depreciación y

amortización $ 0.00 $7,477,805.08 $ 7,477,805.08 $7,477,805.08 $ 7,477,805.08 $157,781,687.08

Crédito

bancario $165,409,048.26 0 0 0 0 0

ENTRADAS $122,402,695.71 $36,453,261.38 $29,666,283.37 $36,401,184.96 $43,136,086.56 $197,568,578.41



Inversión fija $236,298,640.37 0 0 0 0 0

Incremento de

capital de

trabajo

0 $15,423,048.51 $ 860,487.39 $ 860,487.39 $ 860,487.39 $ 0.00

Pago de

crédito

bancario

0 $33,081,809.65 $33,081,809.65 $33,081,809.65 $33,081,809.65 $33,081,809.65

SALIDAS $236,298,640.37 $48,504,858.16 $33,942,297.04 $33,942,297.04 $33,942,297.04 $33,081,809.65

FLUJO NETO

EFECTIVO -$113,895,944.6 -$12,051,596.78 -$4,276,013.67 $ 2,458,887.92 $ 9,193,789.52 $164,486,768.76

6.3.5 DETERMINACIÓN DE LA TASA INTERNA DE RETORNO Y DE LA TREMA

Se utiliza dos valores del porcentaje (i) para el cálculo gráfico de la Tasa Interna de Retorno.

Tabla 82. Tasa Interna de Retorno (TIR)

i (%) 20 5

Período Flujo efectivo Factor de

actualización

Flujo efectivo

actualizado

Factor de

actualización

Flujo efectivo

actualizado

0 -$ 113,895,944.66 1.000 -$113,895,944.66 1.000 -$ 113,895,944.66

1 -$12,051,596.78 0.833 -$ 10,042,997.32 0.952 -$ 11,477,711.22

2 -$ 4,276,013.67 0.694 -$ 2,969,453.94 0.907 -$ 3,878,470.45

3 $ 2,458,887.92 0.579 $ 1,422,967.55 0.864 $ 2,124,079.84

4 $ 9,193,789.52 0.482 $ 4,433,733.37 0.823 $ 7,563,753.39

5 $ 164,486,768.76 0.402 $ 66,103,543.26 0.784 $ 128,879,687.36

Valor Presente Neto (VPN) -$ 54,948,151.74 $ 9,315,394.26



Figura 43. Tasa Interna de Retorno por el método gráfico

Mediante el método gráfico se obtiene una TIR del 7.17%, por otro lado utilizando la fórmula de

Excel la TIR resulta de 6.54%.

La Tasa de Rentabilidad Mínima de Aceptación (TREMA) se calculó de la siguiente manera:

Tabla 83. Consideraciones para calcular la TREMA

Dado que la TIR es menor a la TREMA, el proyecto resulta no rentable bajo estas condiciones, por

lo anterior es necesario llevar a cabo el análisis de sensibilidad para ver los posibles cambios de

operación del proyecto.

Cálculo gráfico de la TIR

y = -4284.2x + 30737

-$50,000.00

$50,000.00

0 5 10 15 20 25

i (%)

Val

or

Pre

sen

te N

eto

(m

iles

de

pe

sos)

Tasa de interés bancario (%) 15

Inflación (%) 5.04

Premio al riesgo (%) 15

TREMA (%) 13.64



Estudio de pre-factibilidad (método Valor Presente Neto)

El valor de los costos de operación se mantienen constantes al método anterior, pero algunos de

estos no se toman en cuenta para hacer el cálculo de la TIR, obteniéndose los siguientes cuadros

de resultados:

Tabla 84. Programa de operación (ton)

Porcentaje de operación 0 85 90 95 100 100 100

Producto 1 (ton) 0 0.43 0.45 0.48 0.50 0.50 0.50

Tabla 85. Ingresos por ventas

Años 0 1 2 3 4 5 6

Ingresos 0 $140,248,195.29 $148,498,089.14 $156,747,982.98 $164,997,876.82 $164,997,876.82 $164,997,876.82



6.4 ANÁLISIS DE LA SENSIBILIDAD

6.4.1 CON RESPECTO AL MÉTODO DE AMORTIZACIÓN DEL CRÉDITO

Con una tasa de interés anual del 26%, proporcionada por el BANCO DEL BAJÍO, se obtiene el

siguiente cuadro de amortización del crédito.


Cuadro 3. Amortización del crédito método de pagos iguales de capital


0 $ 165,409,048.26 $ 43,006,352.55 $ - $ 43,006,352.55 $ 165,409,048.26

1 $ 165,409,048.26 $ 43,006,352.55 $ 33,081,809.65 $ 76,088,162.20 $ 132,327,238.61

2 $ 132,327,238.61 $ 34,405,082.04 $ 33,081,809.65 $ 67,486,891.69 $ 99,245,428.96

3 $ 99,245,428.96 $ 25,803,811.53 $ 33,081,809.65 $ 58,885,621.18 $ 66,163,619.30

4 $ 66,163,619.30 $ 17,202,541.02 $ 33,081,809.65 $ 50,284,350.67 $ 33,081,809.65

5 $ 33,081,809.65 $ 8,601,270.51 $ 33,081,809.65 $ 41,683,080.16 $ -

La TIR obtenida con esta tasa de interés se observa en el siguiente cuadro.

Tabla 87. TIR con la tasa de 16% anual.

Tabla de resultados generales

TIR 6.544288%

TREMA 13.6404



Ingresos por ventas $ 165,778,713.86

volumen de operación al 100% de CI (ton/año) 0.5


Esto significa que el proyecto no sería rentable, sin embargo, se realizaron algunas suposiciones,

de tal manera que se propusieron varios valores de taza de interés, encontrando que la tasa de

interés máxima que podría soportar el proyecto es de: 13%. Los resultados se muestran a

continuación.




Cuadro 3. Amortización del crédito método de pagos iguales de capital


0 $ 165,409,048.26 $ 21,503,176.27 $ - $ 21,503,176.27 $ 165,409,048.26

1 $ 165,409,048.26 $ 21,503,176.27 $ 33,081,809.65 $ 54,584,985.93 $ 132,327,238.61

2 $ 132,327,238.61 $ 17,202,541.02 $ 33,081,809.65 $ 50,284,350.67 $ 99,245,428.96

3 $ 99,245,428.96 $ 12,901,905.76 $ 33,081,809.65 $ 45,983,715.42 $ 66,163,619.30

4 $ 66,163,619.30 $ 8,601,270.51 $ 33,081,809.65 $ 41,683,080.16 $ 33,081,809.65

5 $ 33,081,809.65 $ 4,300,635.25 $ 33,081,809.65 $ 37,382,444.91 $ -

Tabla 89. TIR con el interés de 13% anual.

Tabla de resultados generales

TIR 14.231438%

TREMA 13.6404



Ingresos por ventas $ 156,221,746.63

volumen de operación al 100% de CI (ton/año) 0.5


6.4.2 CON RESPECTO AL PORCENTAJE DE FINANCIAMIENTO DE LA INVERSIÓN FIJA

El cálculo de la TIR con diferentes valores de financiamiento se observa que aumenta la TIR pero

sin llegar a igualar el valor de la TREMAR, aún cuando el porcentaje de financiamiento es nulo.



Tabla 90. Análisis de sensibilidad respecto al porcentaje de financiamiento

Porcentaje de financiamiento TIR TREMAR

0 11,93 13,64

5 11,67 13,64

10 11,4 13,64

15 11,11 13,64

20 10,81 13,64

30 10,14 13,64

40 9,4 13,64

50 8,56 13,64

60 7,61 13,64

70 6,54 13,64

80 5,31 13,64

100 2,29 13,64

No se encuentra una TIR que sea mayor a la TREMAR a pesar variar el porcentaje de

financiamiento, es conveniente buscar otras alternativas, por ejemplo renta de equipo con el cual

los costos del proyecto puedan disminuir considerablemente.

6.4.3 PRECIO DE LAS MATERIAS PRIMAS Y PRECIO DEL PRODUCTO

En la siguiente tabla se muestran las variaciones que se le hicieron al precio de las materias primas

así como variar el precio del producto.



Tabla 91. Variación en el precio de materia prima y el

comportamiento de la TIR.

% de variación

en el precio

Precio de materia

prima($)

TIR

- 30 115, 821, 649.94 11.79

-20 106, 912, 292.25 10.03

-10 28, 002, 234.56 8.28

0 89, 093, 576.88 6.54

10 80, 184, 219.19 4.82

20 71, 274, 861.50 3.10

30 62, 365, 503.81 1.39

Con este se observa que no se puede obtener una TIR mayor que la TREMA por lo que el proyecto

no sería rentable ni aun con el 30 % de descuento en la materia prima.

Cuando se varía el precio del producto se observa el siguiente comportamiento

Tabla 92. Variación en el precio de producto y el

comportamiento de la TIR.

% de variación

en el precio

Precio del

producto ($/Ton)

Precio

($/g)

TIR

- 30 224, 603, 418.78 224.60 -11.38

-20 259, 479, 048.26 259.48 -5.75

-10 295, 122, 545.55 295.12 0.21

0 331, 557, 427.72 331.56 6.54

10 368, 881, 071.28 368.81 13.29

20 406, 911, 388.56 406.91 20.49

30 445, 887, 575.20 445.89 28.18

Si se varia el precio del producto aumentándolo hasta un 30% se puede obtener una TIR superior a

la TREMA haciendo con esto rentable el proyecto.



6.4.4 CAPACIDAD INSTALADA

Si se varía la capacidad instalada se observa que aumenta la TIR, esto se hace aumentando la

capacidad instalada pero dejando todos los demás.

Tabla 93. Comportamiento de la TIR cuando se varía la capacidad instalada.

Ton / años TIR

400 2.90

450 4.72

475 5.63

500 6.54

525 7.46

550 8.38

600 10.24

Se observa que no se tiene rentable el proyecto ni aún aumentando la capacidad instalada de la

planta considerando que los gastos son para producir 500 toneladas

.

6.4.5 PORCENTAJE DE OPERACIÓN ANUAL

Cuando se varía el aprovechamiento de la capacidad máxima de operación de la planta se puede

observar el siguiente comportamiento.



Tabla 94. Variando el aprovechamiento de la capacidad máxima de operación de la planta.

% DE OPERACIÓN TIR

70 75 80 85 90 2.55

75 80 85 90 95 3.67

80 85 90 95 100 4.79

85 90 95 100 100 6.54

90 95 100 100 100 8.12

95 100 100 100 100 9.35

100 100 100 100 100 10.21

No se aumenta significativamente la TIR ni aun cuando la planta comenzara con el 100% de

producción de su capacidad para el primer año.


DISEÑO DE PLANTAS | CONCLUSIONES 366

7 CONCLUSIONES

El proyecto resulta no rentable con el método analizado.

Se realizaron algunas suposiciones, de tal manera que se propusieron varios valores de tasa de

interés, encontrando que la tasa de interés máxima que podría soportar el proyecto es de: 13%.

No se encuentra una TIR que sea mayor a la TREMAR a pesar variar el porcentaje de

financiamiento, es conveniente buscar otras alternativas, por ejemplo renta de equipo con el cual

los costos del proyecto puedan disminuir considerablemente.

No se puede obtener una TIR mayor que la TREMA cuando se varía el precio de la materia prima

por lo que el proyecto no sería rentable ni aun con el 30 % de descuento en la materia prima.

Si se varia el precio del producto aumentándolo hasta un 30% ($445.86 por cada gramo de rHSA)

se puede obtener una TIR del 28% que es superior a la TREMA haciendo con esto rentable el

proyecto.

No se es rentable el proyecto ni aún aumentando la capacidad instalada de la planta considerando

que los gastos son para producir 500 toneladas.

No se aumenta significativamente la TIR ni aun cuando la planta comenzara con el 100% de

producción de su capacidad para el primer año.


DISEÑO DE PLANTAS | BIBLIOGRAFÍA 367

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