SEGUNDO PARCIAL

BIORREACTORES
Un biorreactor es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. En algunos casos, un biorreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso químico que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaeróbico. Estos biorreactores son comúnmente cilíndricos, variando en tamaño desde algunos mililitros hasta metros cúbicos y son usualmente fabricados en acero inoxidable.
Un biorreactor puede ser también un dispositivo o sistema empleado para hacer crecer células o tejidos en operaciones de cultivo celular. Estos dispositivos se encuentran en desarrollo para su uso en ingeniería de tejidos.
En términos generales, un biorreactor busca mantener ciertas condiciones ambientales propicias (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etcétera) al organismo o sustancia química que se cultiva. En función de los flujos de entrada y salida, la operación de un biorreactor puede ser de tres modos distintos
AGITACION
La agitación térmica es el movimiento caótico que tienen las moléculas dependiendo de la temperatura y del estado de agregación.
Por movimiento caótico se entiende un movimiento no ordenado, cada una se mueve en un sentido y constantemente están cambiando su dirección y sentido de movimiento.
La dependencia con la temperatura es, a mayor temperatura, mayor agitación térmica y viceversa.
La dependencia con el estado de agregación está ligado a las interacciones intermoleculares en estado gaseoso, líquido y sólido. En estado gaseoso existe menor interacción intermoleculares y las moléculas son "más libres" de moverse como quieran; mayor agitación térmica. En estado sólido, las interacciones moleculares son mayores y la agitación térmica puede ser una mera vibración; digamos que "unas a otras no se dejan moverse libremente". Y en estado líquido, es un intermedio entre el estado gaseoso y sólido.
IMPULSORES

Dentro de la carcasa o cuerpo de la bomba, que es lo que tenemos a la vista desde el exterior, se encuentra el impulsor -una especie de hélice- fijo al eje y sin ningún contacto con la carcaza. Con el eje (por lo tanto el motor) parado, el líquido circula libremente alrededor del impulsor.

Cuando el eje-impulsor gira a gran velocidad imprime al agua que lo rodea un movimiento circular que, debido a la fuerza centrífuga, envía al líquido hacia el perímetro -contra la carcasa- generando allí una gran presión y la contraparte de una baja presión en el centro del impulsor; en una forma similar a cuando giramos un palo en un balde con agua, en que los bordes suben por la mayor presión y el centro se deprime. Por consiguiente, la entrada de líquido a la bomba se produce en el centro de la carcasa (en la línea del eje de la bomba), donde existe presión negativa o succión, y la salida o impulsión se produce en coincidencia con el perímetro de la carcasa, donde existe presión positiva y el líquido pugna por salir.

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TIPOS DE IMPULSORES

Los impulsores pueden ser de 3 tipos, según el servicio para el que esté proyectada la bomba:

de impulsor abierto

de impulsor abierto (Figura 1),

Un impulsor abierto tiene sus álabes expuestos, un diseño que permite a la bomba mover líquidos que contienen sólidos importantes. Son utilizados principalmente en bombas donde la altura total es baja (6 metros aprox.) y el caudal bombeado es alto.

El caudal puede regularse fácilmente ajustando el espacio libre entre el pie del impulsor y el cuerpo de la bomba. A mayor distancia, menor será el caudal impulsado, pero mayor el volumen de sólidos que pasarán a través de la misma.

 

de impulsor semiabierto (figura 2)

El diseño de este tipo de impulsor posee características similares al anterior. El impulsor semiabierto posee una "tapa" en uno de sus lados. Son utilizados para bombear líquidos que contienen residuos medianos.

de impulsor cerrado (figura 3);

En este diseño, hay una cubierta en ambos lados del impulsor con sus álabes conpletamente cubiertos. El ojo del impulsor está envuelto por una pequeña saliente, la cual se ajusta al cuerpo de la bomba, para asegurar que el agua no recircule hacia atrás. El impulsor está colocado en el centro del cuerpo de la bomba.

Las bombas centrífugas pueden tener más de una etapa ó impulsor. Cada etapa incrementa la altura de elevación de la misma. Si una etapa puede elevar aproximadamente 18 metros, dos etapas bombearán una altura de 36 metros, tres etapas 54 metros, etc.

Como podrá deducirse, para que el líquido adopte el movimiento circular promovido por el impulsor, la carcasa debe estar totalmente llena de agua. Si se halla total o parcialmente vacía, el impulsor girará parte en el líquido y parte en el aire, sin poder lograr que el líquido complete el giro en el perímetro interno de la carcasa. En estos casos se dice que la bomba se ha 'descebado'.

EL CEBADO

Por lo tanto, para poner en marcha la bomba por primera vez, es necesario llenarla de agua y quitar el aire de su interior. Esta operación se llama el 'cebado' de la bomba, y se realiza antes de la puesta en marcha. Como el aire tiende a embolsarse en la parte superior de la carcasa, es en ese punto donde se ubica un grifo -grifo de purga-, o llave de paso, que se cierra en el momento en que termina de salir el aire y comienza a salir el agua, la que se está introduciendo por propia gravedad por la entrada de succión de la bomba. Si esto último no ocurre, se puede cebar la bomba desde el mismo grifo de purga.

Mediante técnicas de mecánica de fluído computacional (CFD), en la Escuela Superior de Ingenieros-Universidad de Navarra -Campus Tecnológico de la Universidad de Navarra TECNUN, resolvieron el flujo tridimensional del agua en el interior de una bomba centrífuga;para este caso una monocelular de voluta espiral.