Problemas de Cinética

UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIRIA ESCUELA DE INGENIERIA DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE  AREA DE INGENIRIA SANITARIA Y AMBIENTAL AMBIENTAL Problemas de cinética

1. Por accidente una fábrica descargó 25 Kg de (NH4)3 PO 4  en un lago oligotrófico, dando como resultado el crecimiento de población algal. Del análisis químico en seco del material algal resultó la siguiente fórmula empírica: C11H26012N2P0.06. Cuánto material (kg) de algas secas pudo ser sintetizado?. Se asume que todos esos nutrientes excepto el P ya estaban presentes en exceso antes de descargar el (NH4)3 PO 4 ? a. 10-30 b. 100-2000 c. 800-1000 d. 1000-2000 e. 10000-20000 C=12, H=1, O=16 , N= 14, P=31 2.

En un cultivo continuo en estado estacionario y sin recirculación, las bacterias doblan su población en un tiempo de 2 horas. La concentración del nutriente limitante en el afluente es 5 mg/l y en el efluente 1 mg/l. La constante de producción (Y) es 0.4 y la constante de saturación es 1 mg/l ( ln2= 0.69) . La tasa máxima de crecimiento de la bacteria es: a. 0.483 b. 0.690 c. 2.899 d. 3.200 e. 5.797

3. En un cultivo continuo, ocurre el lavado a una taza de dilución de D=1.4 h-1. Se encuentra que a una taza de dilución D= 0.4 h-1  la concentración del sustrato limitante es 0.1 mg/l. Por tanto la constante de saturación Ks para el organismo y el substrato limitante en la pregunta es: a. 0.36 b. 3.0 c. 0.25 d. 0.30 e. 0.03 4. La bacteria Enterobacter Enterobacter aerogenes se encuentra creciendo en cultivo continuo con glucosa como substrato limitante. Es cultivo se encuentra en estado estacionario y no se lleva a cabo recirculación de células. Las características de R. Aerogenes son : Ks para la glucosa =0.2 mg/l; Y= 0.5 ; µmax= 0.46 h-1. La densidad celular es 7.4 mg/l y la concentración de glucosa en el reservorio es 15 mg/l. (Ln 2 = 0.69). Cuál es el tiempo de generación de esta bacteria para para las condiciones dadas?: a. 20 min

b. c. d. e.

hora y 30 min horas y 15 min horas horas y 30 min

5. En un cultivo continuo en fase estacionaria y sin recirculación de células tienen las siguientes características: D= 0.3 h-1; Ks = 3 mg/L; max  = 0.75 h -1; Cx = 300 mg/L; Y” sx = 0.5 a. Calcular la concentración del nutriente limite en el afluente (Si) y en el efluente (S) b. Calcular S el estado estacionario obteniendo D = 0 h-1 y para D = 0.8 h-1 6. En un cultivo continuo sin recirculación, con una taza de dilución D= 0.2 h-1  , la densidad celular Cx en el efluente es 6 mg/l, y la concentración en el efluente del nutriente limitante es 2 mg/l. La constante de producción Y = 0.5. a. Calcular la concentración (Si) del nutriente limitante, en le líquido bombeado dentro del recipiente de cultivo. b. Sin cambiar las demás condiciones de operación, el valor de Si  se reduce a la mitad del valor original, obteniéndose una nueva fase estacionaria. Cuál es valor de Cx en esta nueva fase? 7. Un cultivo continuo con O2  como substrato limitante, con una taza de dilución, D, 0.3 h-1. ,sin recirculación de Células. El cultivo no contiene más de una especie de bacteria para la cual max = 0.6 h -1, Ks = 0.4 mg O2 /L y Si = 9 mg O2 /L a. Cuál es la concentración de O2  en el recipiente de cultivo durante el estado estacionario? b. Qué concentración de O2 habrá en el recipiente de cultivo para D= 0.8 h  –1 c. Qué concentración de O 2  habrá en el recipiente de cultivo para :Si = 40 mg O2 /L y una D = 0.3 h-1 8. En un cultivo continuo con reciclaje a razón de R= 3, una bacteria crece en estado estacionario con un tiempo de generación de 2 horas a. b. c. d.

calcular el valor de la constante de crecimiento calcular el valor de la tasa de dilución D. calcular el valor del substrato limitante S en estado estacionario. calcular la densidad de las células (Cx) teniendo en cuenta los datos citados a continuación ln 2 = 0.69; µmax = 0.69  –1;Y sx= 0.5; Si = 4.5 mg/L; Ks = 0.5                

9. Un litro de medio de cultivo, en el cual la glucosa es el substrato limitante, es inoculado con un cultivo puro de bacterias, de tal manera que no existe fase de adaptación y el cultivo inicia inmediatamente el crecimiento logarítmico. Durante el inicio del crecimiento la concentración de glucosa desciende a 10 mg/L. a. Cuánto material celular se forma cuando la concentración de la glucosa ha logrado el valor de 6 g/L ? Y sx glucosa  = 0.5 ; sin tener en cuenta la

biomasa del inóculo. b. Durante el crecimiento logarítmico tiene el valor de 0.69 h-1. Cuál es el tiempo que tarda el cultivo para descender la concentración de glucosa de 6 mg/L a 2 mg/L.?. 10. Un lago poco profundo es cubierto totalmente después de 100 días, por una capa de cultivo de algas en crecimiento exponencial . El tiempo por el cual las algas se duplican es 48 horas. Después de cuántos días se tenía la mitad de la cantidad de algas presentes en el lago? a. 98 días b. 96 días c. 90 días d. 75 días e. 50 días 11. En un cultivo continuo de la bacteria Serratia macerans en estado estacionario con una tasa de recirculación R=2, cuando la densidad celular es 8 mg/L, Ks = 5 mg/L, Y= 0.5 Sr=9 mg/L y µmax =2.4 h -1 La constante de crecimiento es. a. ln 2. b. 0.5 c. 0.8 d. 0.4 e. 0.2 Cx = concentración de la biomasa en el reservorio en estado estacionario Si = concentración del substrato limitante en el afluente (en el reservorio) S = concentración del Substrato limitante en el recipiente (reactor)