Res Nº 269/16 Carrera: Ingeniería Química
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Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Resistencia
Departamento de Ingeniería Química
French 414
3500- Resistencia - Chaco
TE-Fax:03722-432928
e-mail: departamentoiq@frre.utn.edu.ar
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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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