res nº 269/16 carrera: ingeniería química

Universidad Tecnológica Nacional

Facultad Regional Resistencia

Departamento de Ingeniería Química

French 414

3500- Resistencia - Chaco

TE-Fax:03722-432928

e-mail: [email protected]

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Res Nº 269/16 Carrera: Ingeniería Química

Asignatura: OPERACIONES UNITARIAS I

Plan de Estudio: 1995 (Adecuado).

NIVEL DE IMPLEMENTACIÓN: 4to Nivel

DEPARTAMENTO Ingeniería Química

ÁREA: Básica de la Especialidad

CARGA HORARIA: 8 hs cátedra/semana

RÉGIMEN DE CURSADO: cuatrimestral 1er cuatrimestre

RÉGIMEN DE CORRELATIVIDADES PARA CURSAR:

Para Cursar:

Tener Aprobadas: Análisis Matemático II

Física II

Tener Regularizada: Termodinámica

Fenómenos de Transporte

Para Rendir:

Tener Aprobadas: Fenómenos de Transporte

1. Objetivos

Conocer, comprender, especificar y/o calcular equipos y sistemas

de operación física de fluidos, sólidos y de la interacción de

sólidos y líquidos (Ordenanza Nº 1028).

Dimensionar y evaluar el funcionamiento de las instalaciones y los

equipos para plantas de procesos químicos industriales donde

ocurran procesos de transferencia de cantidad de movimiento.

2. CONTENIDOS MÍNIMOS (Ordenanza Nº 1028)

Operaciones sin transferencia de calor. Tratamientos, operaciones y

circulación de sólidos. Tratamiento y circulación de fluidos. Operaciones

combinadas solidó-fluido.




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3. PROGRAMA ANALÍTICO

Unidad 1: Fundamento y Metodología

Evolución histórica de la Ingeniería Química. Definición de Operaciones

Unitarias. Clasificación de Operaciones de la industria química. Sistemas

de unidades. Análisis dimensional. Grupos dimensionales.

A- De las Operaciones de Fluidos

UNIDAD 2: Transporte y circulación de fluidos en plantas de proceso.

Ecuación de energía mecánica. Cálculo de pérdida de carga en cañerías y

accesorios: métodos gráfico y analítico. Tubos, caños: normas y tipos de

materiales. Diámetro óptimo de tubería. Instalación de conducciones:

metálicas y plásticas. Conexiones. Accesorios. Regulación de flujo en

cañería: tipos y selección de válvulas. Medidores de caudal. Cálculo de

tiempo de descarga. Cálculo y diseño de redes de tuberías.

UNIDAD 3: Impulsión de fluidos incompresibles: Bombas

Clasificación de bombas. Bombas de desplazamiento positivo (Alternativas o

reciprocantes): características significativas, aplicaciones. Descripción

de equipos de desplazamiento positivo. Bombas centrífugas: características

de operación, clasificación. Descripción de los diferentes equipos.

Detalles constructivos más importantes: ejes, rodamientos, sellos

mecánicos, acoplamientos, etc. Características de operación de bombas

centrífugas. Curvas características. Puntos de operación. Regulación de

caudal. Velocidad específica. Leyes de la afinidad y semejanza. Carga neta

de succión positivas. Cavitación. Acoplamiento de bombas en serie y en

paralelo. Potencia de una bomba. Selección de bombas. Diseño de sistema de

bombeo.

UNIDAD 4: Equipos para el transporte de gases: Ventiladores, Sopladores y

Compresores.

Definición, clasificación y características. Ventiladores: clasificación,

leyes de los ventiladores, curvas características, acoplamiento de

ventiladores en serie y en paralelo. Compresores de desplazamiento

positivo: alternativos y rotativos. Eficiencia mecánica. Compresores

centrífugos: flujo axial y radial. Características y campos de aplicación.

Instalaciones de alta presión: equipos y accesorios. Cálculo de potencia,

eficiencia. Curvas de funcionamiento. Selección de compresores.




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UNIDAD 5: Agitación y mezcla.

Definiciones, Características y Objetivos. Tipos de impulsores más

importantes. Agitadores para finalidades definidas. Diseño estándar de un

tanque agitado. Funcionamiento de los agitadores según el mecanismo de los

esfuerzos (patrones de flujo, vórtice). Cálculo de la potencia. Cambio de

escala. Mezclas de materiales. Tiempo de mezcla. Criterios de selección.

B- De las operaciones con sólidos

UNIDAD 6: Descripción de sólidos. Desintegración mecánica de los sólidos.

Definiciones: Factores de forma. Esfericidad. Diámetro medio y

distribución. Superficie específica. Superficie específica promedio.

Porosidad y sus relaciones. Presentación física de la fase sólida dividida:

lecho estacionario, lecho fluidizado.

Desintegración mecánica: Consideraciones generales y finalidad de la

reducción de tamaños. Teoría de trituración. Energía necesaria para la

reducción de tamaño. Cálculo de consumo de Potencia. Métodos de operación

de los equipos de reducción de tamaño. Reducción grosera de tamaño

(equipos). Reducción intermedia de tamaño (equipos). Reducción fina de

tamaños, equipos y condiciones de operación. Molinos ultrafinos. Cálculo

aproximado de la capacidad de los quebrantadores.

UNIDAD 7: Separación por tamaño. Transporte de sólidos.

Objeto y definiciones. Tamizado. Sistemas de tamizado (tamizado por vía

seca y húmeda). Clasificación y descripción de los principales equipos para

tamizado industriales. Diámetro de corte. Capacidad, eficiencia y

rendimiento de un tamiz (tamices ideales y reales). Selección de tamices.

Principales equipos para transporte de sólidos.

C- Operaciones combinadas solidó-fluido

UNIDAD 8: Clasificación de partículas sólidos por medio de fluidos.

Flotación.

Aplicaciones de la mecánica del movimiento de partículas a través de un

fluido: principios generales, velocidad terminal. Caída obstaculizada de

partículas esféricas. Sedimentación retardada. Partículas “isodrómas o




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equidescentes”. Clasificación y concentración hidráulica. Equipo de

clasificación: Elutriador, cribas hidráulicas, mesas vibradoras o

sacudidoras, etc. Flotación.

UNIDAD 9: Separación mecánica basada en la fuerza gravitacional:

Sedimentación.

Definición. Clasificación. Sedimentación continua y discontinua.

Interpretación de la sedimentación discontinua a escala laboratorio.

Utilización de la información obtenida en un sedimentador discontinuo para

el cálculo de un sedimentador continuo. Métodos de Coe-Clevenger e

Talmadge-Fitch. Sección transversal y profundidad. Cálculo de espesadores

continuos. Cálculo de sedimentadores de flujo horizontal.

UNIDAD 10: Separación en fase líquida: Centrifugación. Separación en fase

gaseosa: ciclones

Centrifugación. Definiciones generales. Teoría de la centrífuga. Diámetro

mínimo de partícula. Diámetro de corte. Flujo volumétrico de alimentación.

Rendimiento. Descripción de equipos. Cálculos. Separación de sólidos por

medio centrífugos. Separadores ciclónicos: cálculo y diseño.

UNIDAD 11: Flujo de fluidos a través de lecho de partículas. Fluidización.

Consideraciones generales. Clasificación. Fase fluida única. Ecuaciones

aplicables al flujo laminar a través de lechos porosos. Cálculos. Dos fases

fluidas. Saturación residual. Flujo de fluidos mojantes y no mojantes.

Cálculos. Fluidización: Definiciones y Clasificaciones (Fluidización

particularizada y continua). Criterios para clasificación. Cálculo de la

caída de presión y velocidad mínima de fluidización. Aplicaciones y Diseño

de equipos.

UNIDAD 12: Filtración.

Concepto general. Clasificación de los equipos. Medios filtrantes.

Coadyuvantes. Teoría de la filtración. Cálculo de la velocidad operativa.

Distintas formas operativas. Desarrollo técnico experimental para el diseño

de los equipos. Teoría del lavado de tortas. Ultrafiltraciones ósmosis

inversa. Aplicaciones. Concentraciones de soluciones por ósmosis inversa.

Comparación con otros métodos.




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4. BIBLIOGRAFÍA Básica:

- Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, McCabe Warren L., Smith

Julian C., Harritot Peter, 7ta edición, Editorial McGraw – Hill,

Edición 2007. México.

- Principios de Operaciones Unitarias, Foust Alan S., Wenzel, Clump,

Maus, Andersen. México, CECSA (Compañía Editorial Continental), 2da

edición, 10ma re impresión, 2006.

- Procesos de Transporte y principios de separación (incluye

Operaciones Unitarias), GeankoplisChistie John, México, Grupo

Editorial Patria, Cuarta edición, primera re impresión, 2007.

- Mecánica de Fluidos, Robert L. Mott, Editorial Pearson, 4ta. Edición.

Diciembre 2006

- Manual del Ingeniero Químico, Robert H. Perry, Editorial McGraw-Hill

- Operaciones Básicas de la Ingeniería Química, Brown GrorgeGranger,

España, Editorial Marin, S.A., 1965.

- Ingeniería Química. Operaciones Básicas, Volumenes 1 y 2, Coulson&

Richardson. Oxford, Butterworth Heinemann, Sixth Edition, 2002.

Complementaria

- Problemas de Ingeniería Química, Joaquín Ocon García, Gabriel Tojo

Barreuri, Editorial Aguilar, Tercera Edición. Tomo I y II.

- Transport Phenomena And Unit Operations A Combined Approach. Richard

G. Griskey. John Wiley and Sons, Inc. 2002. New York

- Cañerías para Instalaciones Industriales – Válvulas, GENTILE, Oscar

Sebastián, Industec Estudio Técnico. Liniers 391. Bernal 252 – 2937

(20/10/86) 2001

- Hidráulicas de Tuberías. Abastecimiento de agua, redes, riego, Juan

Saldarriaga, Alfaomega Colombianas S.A. Impreso México. 1ra edición,

2da re impresión. 2008

- Fundamento y aplicaciones de las bombas. Breier – Santana. 1ra

edición. Nueva Librería S.R.L. Argentina. 2006

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