Diseño y construcción de un biorreactor semiautomático de columna de burbujas para uso de laboratorio

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dc.contributor.advisorVásquez Villalobos, Víctor Javier
dc.contributor.authorInfantes Cumpa, Bényili Lisbeth
dc.date.accessioned2023-06-16T06:22:06Z
dc.date.available2023-06-16T06:22:06Z
dc.date.issued2023
dc.descriptionIn the present study, a 2.75 L Laboratory Bubble Column Bioreactor (BCBL) with H:D=3:1 ratio, equipped with pH and temperature probes, and with the possibility of installing a dissolved oxygen probe, was designed, built and tested for semi-automatic operation. Interconnected circuits were established to pH and temperature sensors, actuators: solid state and 4-module relays, centrifugal pump, water heating resistor and solenoid valves. The operation code of each component was specified and grouped into a single logic programming code, which was stored in the ATmega328P memory of the Arduino UNO board. During operation of the BCBL, a relative error (Er) between 0.00223 to 0.0224 of the DS18B20 sensor temperature and an Er between 0.0201 to 0.0353 of the BNC/SEN-0043 pH sensor were observed. The operating parameters of the BCBL were evaluated with it being recommended to operate at a gas surface velocity (UGR) less than 0.25 m.s-1. Unstable and uneven air flow patterns produced by the sprinkler were observed, which were influenced by the hydrostatic pressure as the volume of the bioreactor increased. Hold up (Eg) values in the BCBL obtained with empirical correlations were uneven, including the experimental results. The size of bubbles produced by the sprayer was between 1.4 to 3.5 mm. It was observed that the mixing time (tm) was 7.58 s, presenting a difference between experimental and theoretical values of 1.30 s for a volume of 2.75 L. The oxygen transfer coefficients of air in water were established between 0.0111 to 0.0236 s-1 very close to the theoretical values and finally, heat transfer coefficient values (h) of the heating serpentine in the BCBL of 825.08 W/m2.K and 1182.88 W/m2.K at 20°C and 30°C were obtained, respectively.es_PE
dc.description.abstractEn el presente estudio, se diseñó, construyó y comprobó el funcionamiento semiautomático de un Biorreactor Columna de Burbujas de Laboratorio (BCBL) de 2.75 L con relación H:D=3:1, equipado con sondas de pH, temperatura, y con la posibilidad de instalar una sonda de oxígeno disuelto. Se establecieron circuitos interconectados a sensores de pH y temperatura, actuadores: relés de estado sólido y de 4 módulos, bomba centrifuga, resistencia para calentamiento de agua y válvulas solenoides. El código de operación de cada componente se especificó y agrupó en un único código de programación lógica, los que fueron almacenados en la memoria ATmega328P de la placa Arduino UNO. Durante la operación del BCBL se observó un error relativo (Er) entre 0.2 a 2.2 % de la temperatura del sensor DS18B20 y un Er entre 2 a 3.5 % del sensor de pH BNC/SEN-0043. Se evaluaron los parámetros de funcionamiento del BCBL siendo recomendable operar a una velocidad superficial del gas (UGR) menor a 0.25 m.s-1. Se observaron patrones de flujo de aire inestables y desiguales producidos por el aspersor; los cuales fueron influenciados por la presión hidrostática al aumentar el volumen del biorreactor. Los valores del Hold up (Eg) en el BCBL obtenidos con correlaciones empíricas fueron desiguales, incluidos los resultados experimentales. El tamaño de burbujas producidas por el aspersor fue entre 1.4 a 3.5mm. Se observó que el tiempo de mezclado (tm) fue de 7.58 s, presentándose una diferencia entre los valores experimentales y teóricos de 1.37 s para un volumen de 2.75 L. Los coeficientes de transferencia de oxígeno del aire en agua se establecieron entre 0.0111 a 0.0236 s-1 muy próximos a los valores teóricos y finalmente se obtuvieron valores de coeficientes de transferencia de calor (h) del serpentín de calentamiento en el BCBL de 825.08 W/m2.K y 1182.88 W/m2.K a 20°C y 30°C respectivamente.es_PE
dc.description.uriTesises_PE
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14414/18080
dc.language.isospaes_PE
dc.publisherUniversidad Nacional de Trujilloes_PE
dc.publisher.countryPE
dc.relation.ispartofseriesTAGI;861
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/RestrictedAccesses_PE
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/es_PE
dc.sourceUniversidad Nacional de Trujilloes_PE
dc.sourceRepositorio institucional - UNITRUes_PE
dc.subjectArduinoes_PE
dc.subjectBiorreactor columna de burbujases_PE
dc.subjectOxímetroes_PE
dc.subjectSensores de temperatura y pHes_PE
dc.subject.ocdehttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.00
dc.titleDiseño y construcción de un biorreactor semiautomático de columna de burbujas para uso de laboratorioes_PE
dc.title.alternativeDesign and construction of a semi-automatic bubble column bioreactor for laboratory usees_PE
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesises_PE
renati.advisor.dni17863291
renati.advisor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9625-8385
renati.author.dni71533835
renati.discipline811146
renati.jurorRojas Padilla, Carmen Rosa
renati.jurorLuján Corro, Mariano Wilmer
renati.jurorNinaquispe Zare, Viviano Paulino
renati.jurorVásquez Villalobos, Víctor Javier
renati.levelhttp://purl.org/pe-repo/renati/level#tituloProfesional
renati.typehttp://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis
thesis.degree.disciplineIngeniería Agroindustriales_PE
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Trujillo. Facultad de Ciencias Agropecuariases_PE
thesis.degree.levelTítulo Profesionales_PE
thesis.degree.nameIngeniero Agroindustriales_PE
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