Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología
Universidad Nacional de San Luis
FACULTAD DE ING. CS. EC. Y SOC.

ANEXO II

PROGRAMA DEL CURSO: Operaciones Unitarias II

DEPARTAMENTO DE:   INGENIERIA
AREA: Procesos FísicosAÑO: 2002 (Id: 1522)
Estado: En tramite de Aprobación

 

I - OFERTA ACADÉMICA

CARRERAS PARA LAS QUE SE OFRECE EL MISMO CURSO

PLAN DE ESTUDIOS
ORD. Nº

CRÉDITO HORARIO

   

SEM.

TOTAL

INGENIERÍA QUÍMICA6/978120

II - EQUIPO DOCENTE

Funciones

Apellido y Nombre

Total hs en
este curso

Cargo y Dedic.

Carácter

Responsable

MASINI, OMAR10  hs.PROFESOR ASOCIADO EXC.Efectivo
Jefe Trab. Prác.GRZONA, LILIANA MYRIAM10  hs.JEFE DE TRABAJOS PRAC. EXC.Efectivo

III - CARACTERÍSTICAS DEL CURSO

CREDITO HORARIO SEMANAL
MODALIDAD
REGIMEN

Teórico/

Práctico

Teóricas

Prácticas de

Aula

Práct. de lab/ camp/

Resid/ PIP, etc.

2c
 Hs.
4 Hs.
4 Hs.
 Hs.
Asignatura
Otro: 
Duración: 15 semanas
Período del 12/08/02 al 15/11/02

IV.- FUNDAMENTACION

La versatilidad de la Ingeniería Química conduce en la práctica al desdoblamiento de un proceso complejo, en estudios físicos individuales llamados Operaciones Unitarias, así como en reacciones químicas. Todas las Operaciones Unitarias se basan en principios científicos traducidos a realidades y aplicaciones materiales. En el caso particular de las Operaciones Unitarias II, los contenidos se orientan al cálculo y diseño de equipos en los que intervienen fundamentalmente la transferencia de calor o la transferencia simultánea de calor y masa. Para lograr una efectiva adquisición de conocimientos el alumno deberá principalmente utilizar los cocimientos recibidos en las asignaturas: Termodinámica, Fenómenos de Transporte y Operaciones Unitarias I.
En todo el desarrollo de la asignatura se considerará el cálculo y diseño de equipos atendiendo el cuidado del medio ambiente y las normas de higiene y seguridad en el trabajo.


V.- OBJETIVOS

Es conocido el hecho que en la mayoría de las plantas industriales, ámbito de trabajo del Ingeniero Químico, es necesario recurrir a la transferencia de calor para el procesamiento de materias primas y su posterior utilización como productos elaborados.
Teniendo en cuenta este aspecto y la necesidad de un conocimiento integral de cómo realizar intercambios de energía, los objetivos perseguidos en el curso de Operaciones Unitarias II son los siguientes
Conocer los equipos y los mecanismos con que se realiza la transferencia de calor.
Dar un panorama general de los posibles problemas con los que el Ingeniero Químico se enfrentará en una planta industrial.
Lograr una metodología de problemas ingenieriles para un óptimo diseño de equipos, con un criterio económico energético además de técnico.
Conocer el mantenimiento de equipos e incluirlo en los parámetros de diseño y adopción.
Comprender la importancia de métodos iterativos en el cálculo de equipos.
Optimizar el funcionamiento operativo de cada equipo de transferencia de calor, compatible con el proceso de producción.
Dar una amplitud de conceptos con el fin de lograr un buen manejo de desarrollo tecnológico de ingeniería básica y de detalle, así como criterios de selección de variables de funcionamiento y equipos.


 


VI. - CONTENIDOS

Tema I: Introducción
Introducción a las operaciones unitarias con transferencia de calor por los mecanismos de conducción, convección y radiación.
Intercambio calórico con y sin cambio de fase.
Necesidad del intercambio calórico entre las corrientes de una planta industrial. Balance global de energía en una planta industrial.


Tema II: Aislación
Objeto de la aislación.
Aislación y conducción.
Pérdidas de calor en una planta industrial.
Coeficientes combinados de convección y radiación.
Materiales aislantes para alta y baja temperatura.
Espesor óptimo económico de aislante. Espesor crítico y adecuado en pared plana, cilíndrica y esférica.


Tema III: Intercambiadores De Calor
Ecuaciones de transferencia para intercambiadores con flujo de fluidos en contracorriente y corrientes paralelas.
Resistencia de ensuciamiento.
Coeficiente total de transferencia de calor.
Intercambiador de doble tubo: cálculo, pérdida de carga, criterios de optimización y diseño. Arreglos en serie y en paralelo.
Intercambiadores de carcaza y tubos: disposición y tipos de diseño, cálculo, pérdida de carga y esquemas de flujo. Selección y verificación de un equipo standard.
Mantenimiento y accesorios de intercambiadores. Planillas de especificaciones técnicas.
Intercambiadores de calor compactos: espiral, placas, lamella.


Tema IV: Superficies Extendidas
Eficiencia de transferencia de calor en superficies.
Tubos aletados, aletas longitudinales y transversales.

Tema V: Calentamiento Discontinuo
Recipientes encamisados y con serpentines sumergidos. Fluido calefactor isotérmico y no isotérmico.
Coeficientes de transferencia por convección natural y con agitación mecánica.
Calentamiento y enfriamiento discontinuo. Casos prácticos donde se utiliza.

Tema VI: Condensadores
Mecanismos de condensación por contacto directo o indirecto.
Condensadores de superficie y de mezcla.
Condensadores de vapores puros. Desobrecalentamiento. Condensación y subenfria-miento. Cálculo y diseño.
Condensadores para vapores mezclados.
Condensadores para vapores en presencia de no condensables. Cálculo y diseño.
Condensadores de mezcla. Condensadores en torre rellena.
Accesorios para extracción de condensado e incondensables.

Tema VII: Evaporación
Vaporizadores, hervidores y evaporadores.
Coeficientes totales de transferencia de calor en evaporadores. Adopción.
Circulación natural y forzada.
Simple efecto y múltiple efecto. Ascenso ebulloscópico. Cálculo de equipos y accesorios. Número óptimo de efectos.
Mantenimiento general de los evaporadores.
Economía de vapor. Termocompresión y eyectores de chorro de vapor.
Evaporación en calderas de alta y baja presión.
Evaporadores de película descendente.

Tema VIII: Hornos
Intercambio de calor entre gases y superficies. Comportamiento de refractarios. Idealización como superficie radiante.
Cálculo de hornos tubulares. Método de Lobo y Evans. Diagrama de flujo de cálculo.



VII. - PLAN DE TRABAJOS PRÁCTICOS

Los trabajos prácticos de la asignatura consistirán en la resolución de problemas de aplicación de conocimientos adquiridos en teoría, en base a cálculo y diseño de equipos nuevos y relevamiento de equipos ya construidos para adecuarlos a nuevas condiciones de trabajo.
En lo referido a trabajos de laboratorio, se realizará un trabajo práctico del tema Calentamiento Discontinuo


VIII - RÉGIMEN DE APROBACIÓN

1.- Aprobar un examen escrito de resolución de problemas.
2.- Aprobar un examen cuyo contenido es la fundamentación teórica y aplicación de los contenidos de la materia. El alumno extraerá dos bolillas (c/una abarca 3 unidades), elegirá una unidad para desarrollarla y será interrogado por el tribunal de esa unidad y de otra de las unidades sorteadas.

PROGRAMA DE EXÁMEN



Bolilla Unidades del Programa
1 I – II - VI
2 II – VI - IV
3 III – V - VII
4 IV – VII - VIII
5 V – III - VIII


Promoción sin exámen final:
1.- Asistir al 80% de las clases prácticas
2.- Aprobar los exámenes parciales y/o recuperatorios con un puntaje superior a 8 puntos sobre 10.
3.- Aprobar un coloquio integrador, previo al turno de exámenes generales a una semana de finalizado el cursado.

Régimen de alumnos libres
Para aprobar la asignatura el alumno debe:
1.- Aprobar un exámen escrito que constará de un problema de aplicación y un cuestionario teórico.
2.- Aprobar un exámen cuyo contenido es la fundamentación teórica y aplicación de los contenidos de la materia





IX.a - BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

- Cao, Eduardo: Intercambiadores de Calor
- Kern, Donald Q.: Procesos de Transferencia de Calor.
- Treyball, Robert E.: Operaciones de Transferencia de Masa.



IX b - BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

- Cheremisinoff, Nicholas P.: Handbook of Heat and Mass Transfer. Volumen I
- Costa López, Cervera March, Cunill García, Mans Teixido, Mata Alvarez: Curso de Química Técnica
- Foust, A. S.; Wenzel, L.A.; Clump, C.W.; Mans, Louis; Andersen, L.B.: Principios De Operaciones Unitarias
- Mc Adams, W. H.: Transmisión de Calor.
- Mc Cabe ; Smith: Principios de las Operaciones Unitarias
- Perry, John: Manual del Ingeniero Químico
- Rase H. F. y Barrow, M. H.: Ingeniería de Proyecto para plantas de Proceso
- Rosaler, Robert C., Rice James O. Associates (Editor): Manual de Mantenimiento Industrial. Tomo III.
- Bager y Banchero: Introducción a la Ingeniería Química



COMPLEMENTO DE DIVULGACION


OBJETIVOS DEL CURSO

Es conocido el hecho que en la mayoría de las plantas industriales, ámbito de trabajo del Ingeniero Químico, es necesario recurrir a la transferencia de calor para el procesamiento de materias primas y su posterior utilización como productos elaborados. Considerando este aspecto y la necesidad de un conocimiento integral de cómo realizar intercambios de energía, los objetivos perseguidos en el curso son los siguientes:

Conocer los equipos y los mecanismos con que se realiza la transferencia de calor.
Dar un panorama general de los posibles problemas con los que el Ingeniero Químico se enfrentará en una planta industrial.

Lograr una metodología de problemas ingenieriles para un óptimo diseño de equipos, con un criterio económico energético además de técnico.
Conocer el mantenimiento de equipos e incluirlo en los parámetros de diseño y adopción.
Comprender la importancia de métodos iterativos en el cálculo de equipos.
Optimizar el funcionamiento operativo de cada equipo de transferencia de calor, compatible con el proceso de producción.
Dar una amplitud de conceptos con el fin de lograr un buen manejo de desarrollo tecnológico de ingeniería básica y de detalle, así como criterios de selección de variables de funcionamiento y equipos.



 

 

PROGRAMA SINTETICO


Introducción a las operaciones unitarias con transferencia de calor por los mecanismos de conducción, convección y radiación. Intercambio calórico con y sin cambio de fase. Objeto de la aislación térmica. Pérdidas de calor en una planta industrial. Espesor óptimo económico de aislante. Coeficientes combinados de convección y radiación. Materiales aislantes para alta y baja temperatura.
Ecuaciones de transferencia para intercambiadores. Coeficiente total de transferencia de calor. Cálculo y diseño térmico de diferentes tipos de intercambiadores de calor, selección, usos, mantenimiento y limpieza.
Intercambio de calor con superficies extendidas.Tubos aletados, aletas longitudinales y transversales, eficiencia, selección y usos.
Calentamiento discontinuo. Recipientes encamisados y con serpentines sumergidos. Fluido calefactor isotérmico y no isotérmico. Coeficientes de transferencia por convección natural y con agitación mecánica. Mecanismos de condensación por contacto directo o indirecto. Usos principales.
Condensadores de superficie y de mezcla. Condensadores de vapores puros. Desobrecalentamiento. Condensación y subenfria-miento. Cálculo y diseño. Condensadores para vapores mezclados y en presencia de no condensables. Condensadoress de mezcla, selección y usos.
Vaporizadores, hervidores y evaporadores. Coeficientes totales de transferencia de calor en evaporadores. Adopción.
Intercambio de calor entre gases y superficies. Comportamiento de refractarios. Idealización como superficie radiante.
Cálculo de hornos tubulares. Método de Lobo y Evans. Diagrama de flujo de cálculo.





 


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