INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

Transcripción

1 CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización. PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Operaciones de Separación SEMESTRE: Sexto OBJETIVO GENERAL: El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios. CONTENIDO SINTÉTICO: I Transferencia de Calor. II Operaciones Basadas en la Transmisión de Calor. III Operaciones Basadas en la Transferencia de Masa. IV Operaciones de Separación Mecánica. V Procesos Industriales de Aplicación. METODOLOGÍA: El alumno con una participación dinámica por medio de: la definición de conceptos, la resolución de ejercicios en clase y de tarea, del uso de material bibliográfico y audiovisual, de catálogos, manuales, la búsqueda de información para la elaboración de un trabajo de aplicación final, la asistencia a visitas industriales y la realización de prácticas de laboratorio, construye el conocimiento, apoyado por las exposiciones, dinámicas grupales y orientación del profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La parte teórica se evaluará con tres exámenes parciales escritos cuyo valor será del 60%, las tareas y el avance en la búsqueda de información del trabajo de aplicación o la entrega tendrán un valor del 10 %, y el 30% restante será el promedio de las calificaciones del laboratorio. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se realizará siempre que ambas sean aprobatorias. BIBLIOGRAFÍA: Geankoplis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Editorial CECSA, 3 a edición, USA, Himmelblau David M., Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química, Editorial CECSA, 1ª. Edición, USA, Kern Donald Q, Procesos de Transferencia de Calor, Editorial CECSA, 24 a reimpresión de la 1 a edición, USA, McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Editorial Reverté, 1 a edición, USA, 1981.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de ICA ASIGNATURA :Operaciones de Separación SEMESTRE: Sexto CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Téorico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 HRS/TOTALES: 81 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Procesos Industriales. REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Zacatenco. M. en C. Jesús Reyes García. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

3 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE HOJA: 2 DE 9 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En todas las áreas de la ingeniería, en los últimos años, se ha tenido un gran avance científico y tecnológico; esto ha originado que los equipos que se manejan en la industria continuamente se estén innovando. Uno de los factores importantes en ésta modernización son los Sistemas de Control. Para poder implementar modificaciones en estos Sistemas de Control, es necesario conocer las Operaciones y Procesos Unitarios que se llevan a cabo en los diversos procesos industriales, en términos de su balance de materia y energía, lo que le permitirá al Ingeniero en Control y Automatización seleccionar el Control adecuado en cada Proceso Industrial que se le presente en su vida profesional. Entre las asignaturas antecedentes son Química Básica, Química Aplicada, Física Clásica, Física Moderna, Modelado de Sistemas Elementos Primarios de Medición, Preparación y Transporte de materiales. Las asignaturas colaterales son Elementos de Transmisión y Control y las consecuentes Instrumentos Analíticos de Medición, Control de Procesos I y Control de Procesos II, Optativa I y Optativa II. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios.

4 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 3 DE 9 UNIDAD: I NOMBRE: Transferencia de Calor. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará el balance de materia y energía, y la representación en diagramas de flujo de la operación de transferencia de calor, previa descripción de sus principios en los procesos de calentamiento y enfriamiento, de los equipos y del manejo de las variables de operación. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Importancia de la transferencia de calor. Mecanismo de transmisión de calor B, 4B, 6B, 7B, 8C, 9C, 10B 1.3 Intercambiadores de calor Clasificación, descripción y aplicación Hornos y calentadores a fuego directo. 0.5 Clasificación, descripción y aplicaciones..1 Sistemas de enfriamiento. 1.6 Variables de operación. 1.7 Diagramas de flujo. 1.8 Balance de materia y energía. 2.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos. Resolución de problemas de aplicación basados en los conceptos y ejercicios vistos en clase, utilización de catálogos y material audiovisual por parte del alumno apoyado por el profesor. Realización de prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen parcial abarcará las unidades I con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

5 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 4 DE 9 UNIDAD: II NOMBRE: Operaciones Basadas en la Transferencia de Calor. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará el balance de materia y energía, la representación en diagramas de flujo de la evaporación, cristalización y secado, previa descripción de sus principios, de los equipos y del manejo de las variables de operación. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Evaporación, cristalización, secado. Conceptos B, 4B, 6B, 7B, 8B, 9C, 10B 2.3 Equipos, descripción y aplicaciones. 2.4 Variables de operación. 2.5 Diagramas de flujo. 2.6 Balance de materia y energía. ESTRATEGIA DIDACTICA Búsqueda de conceptos de evaporación, cristalización y secado. Elaboración de mapas conceptuales. Resolución de problemas numéricos de evaporación, cristalización y secado. Elaboración de diagramas de flujo. Realización de prácticas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen parcial abarcará las unidades II y III con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

6 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 5 DE 9 UNIDAD: III NOMBRE: Operaciones Basadas en la Transferencia de Masa. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará el balance de materia y energía, la representación en diagramas de flujo de las operaciones de separación basadas en la transferencia de masa, previa descripción de sus principios, de los equipos y del manejo de las variables de operación. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Destilación, absorción, desorción, lixiviación y extracción C, 3B, 4B, 5C, 6B, 7B, 8B, 9C, 10B 3.2 Conceptos. 3.3 Métodos. 3.4 Equipos descripción y sus aplicaciones. 3.5 Variables de operación. 3.6 Diagramas de flujo. 3.7 Balance de materia y energía ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos acerca de destilación, desorción, absorción, lixiviación y extracción. Resolución de problemas numéricos de destilación, absorción y desorción. Elaboración de diagramas de flujo, apoyado en material audiovisual, catálogo, manuales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen parcial abarcará las unidades II y III con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

7 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 6 DE 9 UNIDAD: IV NOMBRE: Operaciones de Separación Mecánica. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá las operaciones unitarias que emplean la separación mecánica como principio, el manejo de las variables de operación. Elaborará diagramas de flujo. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Sedimentación, centrifugación y filtración C, 3C, 4B, 7B, 8C, 9C. 4.2 Conceptos. 4.3 Equipos, descripción y sus aplicaciones Variables de operación. 4.5 Diagramas de flujo Separación por membrana Diálisis, electrodiálisis, ultrafiltración ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica, por parte de los alumnos, de los temas de sedimentación, centrifugación y filtración. Participación dinámica de los alumnos, durante la exposición por parte del profesor con apoyo de material audiovisual y visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

8 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 7 DE 9 UNIDAD: V NOMBRE: Procesos Industriales de Aplicación. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno seleccionará las variables de operación en algunos procesos industriales establecidos para ejemplificar las operaciones unitarias estudiadas. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Industria azucarera. 1C, 4B, 7B, 8C 5.2 Tratamiento de aguas. 5.3 Industria de bebidas alcohólicas 5.4 Licuación y destilación del aire ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por equipo de un proceso de aplicación. Revisión de los procesos industriales de aplicación para la selección de las variables de operación, bajo la supervisión del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio de las unidades en que aplique y reporte de visitas industriales.

9 ASIGNATURA: Operaciones de Separación. CLAVE: HOJA: 8 DE 9 RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. 1 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Intercambiadores de calor de tubo I y coraza Intercambiadores de tubos concéntricos I Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Procesos Industriales. 3 Hornos I 4 Evaporación II 5 Condensadores II 6 Cristalización y secada II 7 Destilación III 8 Absorción III 9 Lixiviación y extracción III 10 Centrifugación IV 11 Filtración IV

10 ASIGNATURA: Operaciones de Separación CLAVE: HOJA: 9 DE 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I 60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales. 2 3 II, III IV, V 60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales. 60% Examen escrito +10% tareas y entrega trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales. Para acreditar la asignatura es necesario obtener calificación aprobatoria en el laboratorio. El reporte de las visitas industriales será considerado como reporte de práctica de laboratorio. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 Austin George, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Editorial Mc Graw-Hill 5 a edición en inglés, 1 a edición en español, USA, Elonka, Robinson, Operaciones de Plantas Industriales, Editorial Mc Graw-Hill, 1 a edición, USA, Felder Richard H, Rousseau-Ronald W., Principios Elementales de los Procesos Químicos, Editorial Limusa, 3 a edición, USA, Foust, Wenzel, Clump, Maus y Andersen, Principios de Operaciones Unitarias, Editorial CECSA, 3 a edición, USA Geankoplis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Editorial CECSA, 3 a edición, USA, Himmelblau David M., Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química, Editorial CECSA, 1ª. Edición, USA, Kern Donald Q, Procesos de Transferencia de Calor, Editorial CECSA, 24 a reimpresión de la 1 a edición, USA, McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Editorial Reverté, Primera edición, USA, Perry Robert, Chilton Cecil, Biblioteca del Ingeniero Químico, Editorial Mc Graw-Hill, 2 a edición en español, USA, Valiente Antonio, Primo Stivalet Rudi, Problemas de Balance de Materia y Energía, Editorial Alhambra Mexicana, 1 a edición, México, 1981.

11 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Sexto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Procesos Industriales ASIGNATURA: Operaciones de Separación ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Química o carrera afín (deseable postgrado) 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Fundamentos de Química, Física, Termodinámica, Metalurgia, Procesos Industriales, Equipo Industrial, Necesidades de la Industria, Problemas Ecológicos. En el ramo de la Industria Química, Petroquímica, Farmacéutica, Alimenticia, Papelera, Textil, etc. Para: Análisis, síntesis, transmisión de conocimientos, comunicación científica, técnica y personal. Crear un ambiente agradable de trabajo. Despertar en el alumno el interés por la asignatura y la investigación. Establecer la importancia de la asignatura como base de las subsecuentes. Ética Profesional. Justo y ecuánime Actuar con la verdad. Reconocer sus errores. Responsable y honesto. Superación constante. Liderazgo. Colaboración en la solución de Problemas. Compromiso Social ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez Ing. Guillermo Santillán Guevara. M. en C Jesús Reyes García. PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA: Noviembre 2004