Oper trans-cant-mov-programa 2005-2006
- 1. ASIGNATURA: OPERACIONES DE TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO TITULACIÓN: INGENIERÍA QUÍMICA CARÁCTER: TRONCAL DESCRIPTOR (Según B.O.E.): FLUJO DE FLUIDOS. OPERACIONES DE SEPARACION BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS. CARGA DOCENTE: 4.5 CRÉDITOS TEÓRICOS CURSO: SEGUNDO CUATRIMESTRE: SEGUNDO DEPARTAMENTO: INGENIERÍA QUIMICA ÁREA DE CONOCIMIENTO: INGENIERÍA QUÍMICA. PROFESOR RESPONSABLE: FRANCISCO GARCÍA CAMACHO (DESP. 1.27o) EDF. CIENTÍFICO TÉCNICO II CURSO: 2005-2006 PROGRAMA UNIDAD TEMÁTICA I: FLUJO DE FLUIDOS Tema 1. INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FLUIDOS. 1.1. La Mecánica de Fluidos en la Ingeniería Química. 1.2. Conceptos generales de un fluido. 1.3. Estrés, presión, velocidad y las leyes básicas. 1.4. Propiedades físicas de los fluidos: densidad, viscosidad y tensión superficial. 1.5. Estática de fluidos. Tema 2. TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO. 2.1. Transporte molecular. 2.1.1. Ley de Newton de la viscosidad. 2.1.2. Clasificación de los fluidos 2.1.3. Ecuación de continuidad. 2.1.4. Ecuación general de conservación de cantidad de movimiento. 2.2. Transporte turbulento. 2.2.1. Flujo turbulento: valores instantáneos, medios y fluctuantes de las variables intensivas. 2.2.2. Ecuaciones de conservación promediadas. 2.2.3. Estimación de las densidades de flujo turbulento. Tema 3. FLUJO LAMINAR DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES POR CONDUCCIONES.
- 2. 3.1. Flujo estacionario en tubos cilíndricos y entre tubos cilíndricos concéntricos. 3.2. Flujo estacionario en una superficie inclinada. 3.3. Flujo estacionario entre placas paralelas de superficies infinitas. 3.4. Flujo estacionario en conducciones de sección rectangular. Tema 4. FLUJO TURBULENTO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES POR CONDUCCIONES. 4.1. Balance macroscópico de materia: ecuación de continuidad. 4.2. Balance macroscópico de energía: ecuación de Bernouilli. 4.3. Pérdidas de energía por fricción. 4.3.1. Cálculo del factor de rozamiento 4.3.2. Pérdidas de carga menores: longitud equivalente. 4.3.3. Diámetro equivalente. 4.3.4. Problemas prácticos en la circulación de fluidos 4.3.4.1. Problemas de funcionamiento. 4.3.4.2. Problemas de diseño. Tema 5. FLUJO EN SISTEMAS COMPLEJOS. 5.1. Tuberías en serie y en paralelo. 5.2. Redes de tuberías Tema 6. BOMBEO DE LÍQUIDOS 6.1. Clasificación de las bombas 6.2. Bombas centrífugas 6.2.1. Potencia necesaria para el flujo: potencia al freno 6.2.2. Condiciones de succión de una bomba: cavitación 6.2.3. Curvas características 6.2.4. Asociación de bombas centrífugas 6.3. Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas 6.4. Criterios de selección del tipo de bomba Tema 7. CIRCULACIÓN E IMPULSIÓN DE GASES POR CONDUCCIONES. 7.1. Circulación de gases por conducciones de sección constante: ecuación general. 7.2. Flujo isotérmico y adiabático de un gas ideal. 7.3. Máquinas de impulsión de gases: ventiladores, soplantes y compresores. 7.4. Compresión de gases: potencia y rendimiento de los compresores. Tema 8. INSTRUMENTACIÓN EN EL FLUJO DE FLUIDOS 8.1. Medidores de presión 8.1.1. Tipos de presión 8.1.2. Dispositivos de medida 8.2. Medida de caudales 8.2.1. Determinación de velocidades puntuales: tubo de Pitot 8.2.2. Determinación de velocidades medias: diafragmas, boquillas, venturímetros y rotámetros. 8.2.3. Determinación de caudales: presas y medidores térmicos. UNIDAD TEMÁTICA II: OPERACIONES DE SEPARACIÓN BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS. Tema 9. SEDIMENTACIÓN 9.1. Movimiento relativo partícula-fluido
- 3. 9.1.1. Caída de una partícula esférica en el seno de un fluido: balance de fuerzas, velocidad límite y coeficientes de rozamiento. 9.1.2. Partículas no esféricas. 9.2. Velocidad de sedimentación 9.3. Sedimentación intermitente 9.3.1. Método de Coe-Clovenger 9.3.2. Método de Kinch-Roberts 9.4. Sedimentación continua: cálculo de área y altura de un sedimentador. Tema 10. CENTRIFUGACIÓN 10.1. Movimiento de partículas sólidas por la acción de una fuerza centrífuga 10.2. Separación de líquidos inmiscibles 10.3. Clarificación centrífuga 10.4. Aparatos de centrifugación y sus aplicaciones. Tema 11. FLUJO DE FLUIDOS A TRAVÉS DE LECHOS POROSOS 11.1. Variables características 11.2. Estimación de la pérdida de presión para fase fluida única (fluidos incompresibles y compresibles) 11.2.1. Ecuación de Kozeny-Carman 11.2.2. Ecuación de Burke-Plumer 11.2.3. Ecuación de Ergun-Orning 11.3. Estimación de la pérdida de presión para flujo bifásico L-G: columnas de relleno 11.3.1. Circulación de dos fases fluidas en contracorriente 11.3.2. Velocidad de inundación 11.3.3. Diámetro de la columna 11.3.4. Flujo en paralelo Tema 12. FILTRACIÓN 12.1. Ecuación general de la filtración para tortas incompresibles 12.1.1. Filtración a presión constante 12.1.2. Filtración a velocidad constante 12.2. Tortas compresibles 12.3. Aspectos prácticos 12.3.1. Lavado de precipitados 12.3.2. Capacidad de filtración 12.3.3. Diseño de filtros 12.4. Filtración centrífuga 12.5. Tipos de filtros y aplicaciones Tema 13. FLUIDIZACIÓN EN DOS FASES 13.1. Concepto de leho fluidizado y características. 13.2. Pérdida de presión en un lecho fluidizado y potencia necesaria de bombeo 13.3. Velocidad mínima de fluidización y velocidad de arrastre 13.4. Aplicaciones de la fluidización discontinua 13.5. Aplicaciones de la fluidización continua 13.5.1. Transporte neumático 13.5.2. Transporte hidráulico Tema 14. AGITACIÓN Y MEZCLA DE FLUIDOS 14.1. Equipos para la agitación y mezcla 14.2. Cálculo de la potencia de agitación 14.2.1. Fluidos newtonianos 14.2.2. Fluidos no newtonianos 14.3. Agitación de sistemas gas-líquido
- 4. BIBLIOGRAFÍA 1. Bird, R.B, Stewart, W.E. y Lightfoot, E.N. Fenómenos de transporte : un estudio sistemático de los fundamentos del transporte de materia, energía y cantidad de movimiento. Ed. Reverté (1998). 2. Brown, G.G. y Calvet, F. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Ed. Marín. (1965) 3. Costa Novella, E.; Calleja Pardo, G.; Ovejero Escudero, Lucas Martínez, A. De.; Aguado Alonso; Uguina Zamorano, M. A.; Ingeniería Química. 3. Flujo de Fluidos. Ed. Alhambra, Madrid (1985). 4. Coulson and Richardson. Chemical Engineering. Vol I. 5th ed. Butterworth, 1996. 5. Coulson, J. M.; Richardson, J. F.; Backhurts, J. R.; Harker, J. H.; Ingeniería Química. Tomo 1 Flujo de fluidos, transmisión de calor y transferencia de materia. Tomo 2 Operaciones Básicas. Ed. Reverte. Barcelona (1981). 6. De Nevers, Noel. Fluid mechanics for chemical engineer. Ed. McGraw-Hill, 1991. 7. Foust, A.S. y cols. Principios de Operaciones Unitarias. Ed. Compañía editorial continental. (1972) 8. Geankoplis, C.J. y Christies, J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Ed. Compañía editorial continental (1998) 9. Gerhartz, W., Ullmann, F. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim : VCH, .5th ed. (1985). 10. Levenspiel, O. Flujo de Fluidos e Intercambio de Calor. Ed. Reverté, Barcelona (1993, 1996, 1998). 11. Ocón, J.; Tojo, G. Problemas de Ingeniería Química, volumen I y II. Ed. Aguilar (1986) 12. Perry, R. H., Green, D. W., Maloney, J. O. Manual del Ingeniero Químico. Ed. McGraw-Hill, Mexico (1993). 13. Perry, R. H., Green, D. W., Maloney, J. O. Perry's Chemical Engineers'Handbook. Ed. McGraw-Hill, New York (1997). 14. Valiente, A. Problemas de flujo de fluidos. Ed. Limusa (1998). 15. Wilkes, James O. Fluid mechanics for chemical engineers.Ed. Prentice Hall, 1999 METODOLOGÍA Clases de teoría y resolución de problemas numéricos. SISTEMA DE EVALUACIÓN
- 5. Para aprobar la asignatura el alumno deberá tener una nota final ≥5 puntos sobre un total de 10. La evaluación de los conocimientos adquiridos por el alumno se realizará teniendo en cuenta las siguientes actividades: • Realización de dos exámenes parciales. El segundo parcial coincidirá con el examen final. Aquellos alumnos que hayan superado el 1er parcial podrán optar por eliminar esta materia y examinarse en el final solo de 2º parcial. En este caso, la calificación final será la nota media de ambos parciales, siempre y cuando el 2º parcial haya sido aprobado. Para las convocatorias extraordinarias no se conservarán calificaciones de parciales aprobados en convocatorias ordinarias. Los exámenes parciales y finales consistirán en la resolución de cuestiones teóricas y problemas numéricos. • Durante el curso, los alumnos que lo deseen podrán agruparse (máximo 3 alumnos) para realizar trabajos sobre aspectos específicos de los temas. La calificación máxima será de 2 puntos; computable solamente en caso de aprobar la asignatura.
- 6. Para aprobar la asignatura el alumno deberá tener una nota final ≥5 puntos sobre un total de 10. La evaluación de los conocimientos adquiridos por el alumno se realizará teniendo en cuenta las siguientes actividades: • Realización de dos exámenes parciales. El segundo parcial coincidirá con el examen final. Aquellos alumnos que hayan superado el 1er parcial podrán optar por eliminar esta materia y examinarse en el final solo de 2º parcial. En este caso, la calificación final será la nota media de ambos parciales, siempre y cuando el 2º parcial haya sido aprobado. Para las convocatorias extraordinarias no se conservarán calificaciones de parciales aprobados en convocatorias ordinarias. Los exámenes parciales y finales consistirán en la resolución de cuestiones teóricas y problemas numéricos. • Durante el curso, los alumnos que lo deseen podrán agruparse (máximo 3 alumnos) para realizar trabajos sobre aspectos específicos de los temas. La calificación máxima será de 2 puntos; computable solamente en caso de aprobar la asignatura.