Calculo diferencial e integral, ecuaciones diferenciales y fisicoquímica I.

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1 372 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA ÁREA PROGRAMA DE ESTUDIO 1. Datos de identificación del programa. Nombre de la asignatura: Ciclo escolar al que pertenece: Cuarto Semestre fenómenos DE TRANSPORTE Orientación académica: Ciclo Profesional Número de horas: Teóricas: 5 Prácticas: 1 Número de créditos: 11 Fecha de elaboración: 5/04/2013 Prerrequisitos (temas aprendidos): Calculo diferencial e integral, ecuaciones diferenciales y fisicoquímica I. 2. Relación con el plan de estudios. Contribución de la asignatura al perfil de egreso. El Ingeniero Químico trabaja permanentemente con materia y sus cambios de agregación por lo que éste debe estar familiarizado con los fenómenos que ahí se presentan y por ello conocer también las ecuaciones que rigen en un estado de agregación para ello debe conocer los limites de los comportamientos dinámicos de la materia que usa por lo que es necesario desarrollar en forma precisa las ecuaciones que gobiernan tal estado, así como conocer los limites de aplicación del modelo desarrollado en cada caso. Introducción a la asignatura. El contenido de fenómenos de transporte que consta de cuatro unidades didácticas incide consolidación y compresión del contenido sustentado en los fenómenos físicos y fisicoquímicos que

2 FES Zaragoza PROGRAMAS ANALÍTICOS DE LAS ASIGNATURAS 373 surgen en las interfases, sea por transferencia de momentum, energía o masa, efectos que todo ingeniero químico debe poder cuantificar, pues es condición necesaria su control, pues éstos afectan el costo, como la seguridad en el desarrollo del proceso. En la carrera de ingeniería química, esta asignatura es fundamental y de aplicación inmediata en todas las áreas de la ingeniería química. 3. Objetivos del programa. Objetivo general: Resolver problemas relacionados con las notaciones vectoriales y dinámicas de un sistema con el propósito de obtener las ecuaciones que definen el estado energético de un sistema de utilidad para la ingeniería química. Objetivos específicos: Unidad I. Aplicar los conceptos, productos vectoriales, determinación de planos, tangente y normal, aplicar la derivación e integración vectorial, aplicar la transformación de coordenadas diversas, sistemas de coordenadas. Unidad II. Resolver problemas de transferencia de momentum por métodos diferenciales asi como a través de una ecuación general de conservación, ecuación de continuidad y ecuación de movimiento en diferentes geometrías. Unidad III. Resolver problemas de transferencia de calor considerando diferentes fuentes de generación, a diferentes coordenadas, geometrías y determinar las características dominantes en la distribución de temperatura. Unidad IV. Aplicar el concepto de difusión, así como utilizar las velocidades de difusión que permitan obtener el perfil de concentración así como las distribuciones de concentración para aplicar a un compuesto o a mezclas.

3 Conocimientos. Habilidades. CONTENIDO TEMÁTICO Unidad I. Mecánica vectorial. 1.1 Algebra vectorial. 1.2 Leyes de algebra vectorial. 1.3 Producto escalar y producto punto. 1.4 Productos triples. 1.5 Derivación de vectores. 1.6 Integración de vectores. 1.7 Sistemas de coordenadas no ortogonales. 1.8 Velocidad y aceleración. 1.9 Velocidad y aceleración en coordenadas cilíndricas y esféricas Movimiento unidimensional Leyes de Newton Movimiento angular Teoremas integrales Teorema de Green, Gauss y Stokes Teorema de la divergencia Circulación. Unidad II. Transporte de cantidad de movimiento. 1. Ley de Newton de la vis. 1.1 Fluidos newtonianos y no newtonianos. 1.2 Viscosidad en gases y líquidos. 1.3 Distribuciones de velocidad en flujo laminar. 1.4 Número de Reynolds. 1.5 Flujo de una película descendente. 1.6 Flujo a través de un tubo circular. 1.7 Flujo adyacente de dos fluidos. 1.8 Ecuaciones de variación en diferentes sistemas coordenados. 1.9 Las ecuaciones de variación para flujo no newtoniano incompresible Flujo laminar no estacionario. Unidad III. Transporte de energía. 1. Formas de conducción de calor. 1.1 Conducción, convección y radiación. 1.2 Conductividad calorífica, en estados de la materia. No. DE HORAS

4 FES Zaragoza PROGRAMAS ANALÍTICOS DE LAS ASIGNATURAS 375 CONTENIDO TEMÁTICO 1.3 Ley de Fourier. 1.4 Distribuciones de temperatura de diferentes orígenes Eléctrico Viscoso Nuclear Químico. 1.5 Conducción de calor en paredes compuestas. 1.6 Conducción de calor en paredes planas. 1.7 Conducción de calor en paredes cilíndricas 1.8 Convección forzada. 1.9 Ecuaciones de variación en diferentes sistemas coordenados. Unidad IV. Transporte de materia. 1.1 Teoría de difusión. 1.2 Ley de Fick de la difusión. 1.3 La difusividad. 1.4 Distribuciones de concentración. 1.5 Difusión en diversas condiciones. 1.6 Las ecuaciones de continuidad para una mezcla binaria segunda ley de Fick. Planteamiento del problema de difusión usando ecuaciones de variación para diferentes sistemas coordenados. No. DE HORAS 5. Estrategias de aprendizaje. Exposición oral. 6. Evaluación del aprendizaje. Exámenes, participación en clase. Trabajos y tareas fuera del aula.

5 Calificación. Exámenes 90% ASPECTOS PRÁCTICOS Tareas 10% FINAL La suma de las calificaciones teóricas y prácticas para obtener la calificación final 8. Bibliografía. Bird, R.B., Stewart, W.E. y Lightfoot, E.N. (2005). Fenómenos de transporte. España: Reverté. Spiegel, M.R. (1969). Análisis vectorial. México: McGraw-Hill. 9. Perfil docente. Licenciatura en Ingeniería Química y afines al área de las ingenierías y matemáticas. Preferentemente con estudios de posgrado. 2 años de experiencia docente y/o haber acreditado cursos de didáctica y/o evaluación de proceso enseñanza-aprendizaje o similares. 10. Propuesta de evaluación del cumplimiento del programa. Reuniones semestrales con los profesores de la asignatura para comentar los pros y contras del programa y realizar los cambios necesarios si es pertinente. 11. Responsables de la elaboración. Carlos Martínez Gómez Esteban Minor Pérez