Carrera: IPF

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1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: (Créditos) SATCA 1 Ingeniería de tuberías Ingeniería Química IPF PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Químico la capacidad para diseñar sistemas de tuberías para la recolección, transporte y distribución de aceite, gas, agua y vapor, utilizando simuladores comerciales. Le permite seleccionar los accesorios, válvulas y los mecanismos para desplazar a los diferentes fluidos implicados basada en la normatividad vigente así como interpretar los planos referentes al tubería. Esta asignatura requiere de conocimientos previos de elaboración de planos de procesos utilizando software comercial, Aplicación de la ecuación de energía mecánica, Selección de bombas y compresores e interpretación de estudios de caracterización de crudo Intención didáctica. Se organiza el temario, en seis unidades, agrupando los contenidos conceptuales de la signatura en los diferentes sistemas de tubería utilizados en una planta de proceso: aceite, gas, agua y vapor, haciendo énfasis primeramente en los conceptos teóricos, después en la interpretación y elaboración de planos utilizados para identificar el recorrido de las tuberías en los procesos y/o plantas, sus características y su ubicación y finalmente en las últimas cuatro unidades, abordar el diseño de los diferentes sistemas de tuberías mencionados anteriormente. Los fundamentos teóricos y cálculos correspondientes le permiten establecer el diámetro de tubería requerido para un sistema dado, seleccionar los accesorios, válvulas y equipos para el desplazamiento de los fluidos en cuestión, generar la lista de materiales que cumplan con la normativa vigente asimismo interpretar planos correspondientes. 1 Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos 1

2 Se sugieren actividades integradoras que desarrollen en el estudiante su capacidad de comunicación oral y escrita, por medio del desarrollo de algunas exposiciones individuales y grupales. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades promuevan el desarrollo de habilidades para la identificación de las partes que constituyen a los sistemas involucrados, el análisis de lo que repercutiría un cambio en las variables de operación de los equipos, interpretación de resultados, planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía. Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas. Manejo de Normas referentes al diseño de tuberías. Interpretación de planos relativos a tuberías de proceso. Diseño y selección de los diferentes sistemas de tuberías utilizados en la industria del petróleo. Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora en software de Riesgo 2

3 Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Habilidad para trabajar en forma autónoma Búsqueda del logro 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Veracruz 6 de Junio del 2011 Participantes M.C. Carmen Yolanda Hernández Cardona M.C. Jerónimo Israel Valencia Pérez M.C. Reyna Arredondo Toledo M.C. Gerardo Ramos Leyva Observaciones (cambios y justificación) 5.- OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO Diseñar los diferentes sistemas de tuberías que se utilizan en la industria, aplicando normas nacionales e internacionales, utilizando simuladores comerciales. 3

4 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocer la simbología utilizada en accesorios, válvulas, tubería y bombas Analizar planos y diagramas identificando simbología, colores, etiquetas y leyendas establecidas de acuerdo a la normatividad vigente. Elaborar planos de procesos químicos utilizando software comercial. Calcular los parámetros para la selección de equipos relacionados con el flujo de fluidos en tuberías. Seleccionar bombas, compresores, ventiladores y medidores de flujo Interpretar estudios Assay para la caracterización de crudos. Tener capacidad de interpretación cualitativa y cuantitativa de datos Manejar software básico para procesamiento de datos y elaboración de documentos. Reconocer los elementos del proceso de la investigación. Leer, comprender y redacta ensayos y demás escritos técnico-científicos. Manejar adecuadamente la información proveniente de bibliotecas virtuales y de internet. Identificar y resolver problemas afines a su ámbito profesional, aplicando el método inductivo y deductivo, el método de análisis-síntesis y el enfoque sistémico. Poseer iniciativa y espíritu emprendedor. Asumir actitudes éticas en su entorno 7.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Conceptos básicos 1.1 Códigos, normas y estándares utilizados en el diseño de tuberías 1.2 Tipos de tuberías 1.3 Conexiones de tubería 1.4 Accesorios de tuberías 1.5 Materiales para tubería 2 Planos de tuberías 2.1 Simbología 2.2 Diagramas de flujo de procesos (DFP) 2.3. Diagramas de tubería e instrumentación (DTI) 2.4 Arreglo de tubería 2.5. Isométricos de tubería 3 Sistemas de tubería de hidrocarburos líquidos 3.1. Códigos, normas y estándares 3.2. Componentes que constituyen la red de tubería Diseño del sistema de tubería Consideraciones de diseño 4

5 4 Sistemas de tubería de gas 5 Sistemas de redes de tubería de agua 6 Sistemas de tubería de vapor Diseño hidráulico Estaciones de bombeo Selección de la bomba 3.4. Elaboración de documentos 4.1. Códigos, normas y estándares 4.2. Componentes que constituyen la red de tubería Diseño del sistema de tubería Consideraciones de diseño Diseño hidráulico Estaciones de compresión 4.4. Elaboración de documentos 5.1. Códigos, normas y estándares 5.2. Tipos de sistemas de distribución 5.3. Redes de tuberías 5.4. Consideraciones básicas de diseño Estimar la cantidad de agua Presiones de diseño 5.5. Diseño hidráulico 5.6. Sistema de bombeo 5.7. Elaboración de documentos 6.1. Códigos, normas y estándares 6.2. Componentes que constituyen una red de tubería de vapor y condensados 6.3. Consideraciones básicas de diseño 6.4. Diseño del sistema de tubería Condiciones de operación Diseño hidráulico Determinación del tipo y espesor del aislante Elaboración de documentos. 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS El Profesor debe Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. 5

6 Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Proponer ejemplos, ejercicios y problemas buscando promover el razonamiento y la reflexión. Generar actividades de aprendizaje que despierten el interés y motivación del alumno, resolviendo problemas prácticos que ayuden a comprender y aprender significativamente los conceptos. Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para una visión interdisciplinaria en el estudiante. Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (procesador de texto, hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, etc.). y software como pipe phase, Epanet, etc. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: Evaluación de exposiciones orales. Evaluación de los trabajos de investigación desarrollados durante el curso. Reporte de proyectos realizados en equipo 6

7 Resumen de la interpretación de planos Reportes de memorias de cálculo de estudios hidráulicos Exámenes escritos UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Conceptos básicos Conocer las normas y estándares utilizados en el diseño de tuberías Interpretar los conceptos básicos para el diseño de tubería Unidad 2: Planos de tubería Investigar bibliografía de la normatividad vigente utilizada en el diseño de tuberías Resumir la información de la normatividad relativa a las bases de diseño. Identificar de componentes de un sistema de tubería existente. Elaborar mapa mentales de los tipos y materiales de accesorios. Elaborar mapas conceptuales de los tipos de válvulas y características Elaborar un memorama de accesorios y válvulas (Nombre-simbología) Interpretar planos relativos al diseño de tuberías Investigar la simbología utilizada para la elaboración de planos de ingeniería (DFP, DTI s, Arreglo de tuberías e isométricos) Elaborar un memorama de simbología (nombre-simbología). Elaborar una maqueta de una red de tubería Identificar las partes que constituyen un plano de DFP, DTI, Arreglo de tubería e isométricos. Interpretar planos de Arreglo de tuberías e isométricos. Realizar un levantamiento en campo de una red de tubería existente. 7

8 Unidad 3: Sistemas de tubería de hidrocarburos líquidos Diseñar sistemas de tubería de hidrocarburos líquidos. Investigar la normatividad referente al flujo de aceite en ductos. Resumir la información necesaria para el diseño de tuberías de acuerdo a las normas vigentes Plantear y analizar las consideraciones de diseño para un problema dado. Realizar el estudio hidráulico utilizando simulador comercial. Elaborar memoria de cálculo de la potencia de la bomba Elaborar hoja de especificación de bombas y válvulas. Elaborar hoja de especificación de tubería y conexiones Unidad 4: Sistemas de tuberías de gas Diseñar sistemas de tubería de gas Investigar la normatividad referente al flujo de gas en ductos. Resumir la información necesaria para el diseño de tuberías de acuerdo a las normas vigentes Plantear y analizar las consideraciones de diseño para un problema dado. Realizar el estudio hidráulico utilizando simulador comercial. Elaborar memoria de cálculo del cálculo de la potencia del compresor para un problema dado. Elaborar hoja de especificación del compresor. Elaborar hoja de especificación de tubería y conexiones. 8

9 Unidad 5: Sistemas de tubería de agua Diseñar redes de tubería agua de Investigar la normatividad referente al flujo de agua en ductos. Resumir la información necesaria para el diseño de tuberías de acuerdo a las normas vigentes Plantear y analizar las consideraciones de diseño para un problema dado. Determinar la demanda de agua de un proceso y/o planta definido. Realizar el estudio hidráulico utilizando simulador comercial. Elaborar memoria de cálculo de la bomba para un problema dado. Elaborar hoja de especificación de la bomba. Elaborar hoja de especificación de tubería y conexiones. Unidad 5: Sistemas de tubería de vapor Diseñar sistemas de tubería de vapor Investigar la normatividad referente al flujo de vapor en ductos. Resumir la información necesaria para el diseño de tuberías de acuerdo a las normas vigentes Plantear y analizar las consideraciones de diseño para un problema dado. Interpretar planos relativos a un sistema de tubería de vapor. Realizar el estudio hidráulico utilizando simulador comercial. Elaborar la memoria de cálculo de dimensionamiento y aislamiento del sistema de tubería Elaborar hoja de especificación de tubería y conexiones. 9

10 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1.- Piping Handbook. Mohinder L. Nayyar. 7 Edición. Mc. Graw Hill 2.- Perry R. H. & Green Don. Perry's Chemical Engineers' Handbook. Ed. Mcgraw- Hill. 3.- Walas Stanley M. Chemical Process Equipment. Ed. Butterworths. 4.- Ludwing Ernest E. Design for chemical and petrochemical plants. Ed. GPC 5.- Kenneth, J. Bombas, Selección, Uso y Mantenimiento. McGraw Hill. 6.- Crane. Flujo de Fluidos en Válvulas: Accesorios y Tuberías. McGraw Hill. 7.- Piping and pipeline Engineering. George A. Antaki. MarcelDekker, Inc PRÁCTICAS PROPUESTAS Visitas industriales Simulación de los diferentes sistemas de tubería utilizando simuladores comerciales 10