Universidad Autónoma de Tlaxcala Facultad de Ciencias Básicas, Ingeniería y Tecnología LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Dr. Arturo Elías Domínguez Ingeniería Química I Congreso Nacional de Ciencias Básicas Instituto Tecnológico de Apizaco Octubre 2006                      

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Física Química Matemáticas Ciencia que estudia la materia y la energía, y las leyes que tienden a modificar su estado y su movimiento. Ciencia que estudia la transformación de los materiales en otros totalmente distintos. Ciencia que estudia los números y las figuras geométricas y las relaciones que existen entre ellos. “razonamiento lógico deductivo”

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Física Química Matemáticas Tiempo, longitud, Propiedades físicas, Vectores, velocidad, aceleración, fuerza, leyes del movimiento, etc. Compuestos, Estructura molecular, nomenclatura, reacciones químicas, etc. Aritmética, Algebra, geometría, trigonometría, calculo diferencial e integral, ec. diferenciales, métodos numéricos, etc.

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA La vida cotidiana Física Química Matemáticas

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Todos Investigan: Físicos Químicos Matemático Ingenieros (Industriales, Químicos, Biotecnólogos, en computación, Electrónicos, etc.) Médicos Ciencias Básicas Abogados, Contadores, etc.

Las Ciencias Básicas La Investigación LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Investigación Representación de una planta Química

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Diseño y Operación óptimos de los procesos industriales. Es importante conocer el comportamiento de las sustancias (mezclas) que intervienen Propiedades físicas y termodinámicas Equilibrio de fases Comportamiento volumétrico Solubilidades Propiedades térmicas (Capacidades caloríficas) Propiedades de transporte

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Disponibilidad de la información del comportamiento de las sustancias: Experimentación Métodos de predicción Modelos matemáticos Modelos moleculares Termodinámica

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Experimentación Simulación Molecular El equilibrio de fases

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Simulación molecular Solución numérica a los modelos moleculares. Experimentación por computadora. Exhibe la organización y el modo de movimiento de las partículas, a nivel molecular. Durante una simulación se monitorea como se manifiesta un fenómeno macroscópico. Otra herramienta de predicción.

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Desplazamiento de partículas Números Aleatorios Distribución de Probabilidad Movimientos Monte Carlo en el ensamble de Gibbs (NVT).

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Modelos moleculares Rígida lineal Esférica sc so lc-o O C qc qo s Kr

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Modelos moleculares Rígida no lineal Flexible

Modelo molecular del agua

Modelo molecular del n-undecano

Interacción molecular LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Investigación Interacción molecular Para definir a una molécula, ej. Ar, en el espacio, es suficiente dar las coordenadas de un punto: s Ar Molécula 1 Sitio de interacción Molécula 2 ... Molécula N Centro de masa = Sitio de interacción

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Tipos de interacciones o fuerzas intermoleculares Atracción Repulsión s s Distancia entre dos puntos Estructura de la molécula

Resultados Las Ciencias Básicas La Investigación LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Investigación Resultados Propuesta para el equilibrio de tres fases Esquema para el método de ensamble de Gibbs para tres fases.

Movimientos Monte Carlo en el ensamble de Gibbs para tres fases. LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Cambio global (ensamble NVT) Cambio interno (ensamble NVT) Movimientos Monte Carlo en el ensamble de Gibbs para tres fases.

Resultados Las Ciencias Básicas La Investigación LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Investigación Resultados Configuraciones moleculares de las fases en coexistencia Agua + n-Hexano

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Trabajos Nuevos modelos moleculares Equilibrio multifásico Puntos críticos, tricríticos Propiedades Termodinámicas Reología de fluidos complejos

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Industrias: Químicas Farmacéuticas Petroquímicas Alimenticias Etc. Tecnología

Las Ciencias Básicas La Tecnología LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Tecnología Puesta en marcha de una planta procesadora de Papa Implementación del proceso Implementación del equipo

Las Ciencias Básicas La Tecnología Proceso continuo del freído de Papa LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Las Ciencias Básicas La Tecnología Proceso continuo del freído de Papa Pelador Lavador Dosificador Rebanador Freidor Materia prima Producto terminado Empaquetado Saborizador

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Lavador - Dosificador Especificar: *Diámetro tornillo *Diámetro flecha *Separación entre vuelta y vuelta *Cantidad de papa a contener m(Kg) 600 Kg/hr Papa cruda h f

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Volumen Contenedor Volumen contenedor: Se determina: Densidad Papa

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Carcasa r r L Lamina de acero inoxidable

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Carcasa f contenedor Lamina de acero inoxidable

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Tornillo sin fin Círculos a la mitad Velocidad Tornillo Inversor de frecuencia

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Especificar: Freidor *Producción Kg/hr de papa cruda (P) *Ancho del freidor (H) 200 Kg/hr Papa frita

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Mas información: Longitud freidora Tiempo de freído, tf Área de freído/Kg papa frita Af % humedad de la papa H=1.8 m L=6 m

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Velocidad promedio Velocidad angular = ? Movimiento Circular

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA Velocidad angular Tiempo de freído % humedad de la papa Inversor de frecuencia

LAS CIENCIAS BÁSICAS EN LA INVESTIGACIÓN Y LA TECNOLOGÍA ¡Son básicas las Ciencias Básicas!