GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA CURSO 2009/2010

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1 GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA CURSO 2009/ DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA 1.1.Nombre AMPLIACIÓN DE FENÓMENOS DE TRANSPORTE 1.3. Código Plan Curso de la Titulación Créditos ECTS Organización de las actividades I. TRABAJO PRESENCIAL DEL ESTUDIANTE II. TRABAJO NO PRESENCIAL DEL ESTUDIANTE (Trabajo Autónomo) 4º Tipo: obligatoria, optativa Optativa Horas presenciales del estudiante 1.2. Código UNESCO 1.5.Curso académico 1.9. Cuatrimestre / Horas no presenciales del estudiante 1.6. Ciclo formativo 1.10 Créditos LRU Actividades previstas para el aprendizaje y distribución horaria del trabajo del estudiante por actividad Horas 60 Clases de Teoría 45 Clases Prácticas 15 Seminarios Prácticas externas Tutorías individuales Realización de pruebas de evaluación Trabajo en grupo Tutorías colectivas Trabajo individual (preparación de exámenes, horas de estudio, consultas en WCT, etc) TOTAL HORAS DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE DATOS DEL/ LA PROFESOR/A 2.1. Nombre José Antonio Sánchez Pérez / José Luis Casas López 2.2. Departamento Ingeniería Química 2.3. Despacho Ed. CITE II-A Desp / Ed. CITE II-A Desp Horario de tutoría er Cuatrimestre 2.5. Teléfono 2.8. Página web personal Consultar página web h º Cuatrimestre h jsanchez@ual.es jlcasas@ual.es Apoyo virtual Web-CT Si

2 3. ELEMENTOS DE INTERÉS PARA EL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA 3.1. Breve descripción de los contenidos Transferencia de cantidad de movimiento en medios no newtomianos. Reología. Transferencia de materia en superficies rugosas. Transporte a través de geles y poros. Transferencia de materia en biosistemas. El campo de estudio de la Ingeniería Química basado en los cambios físico-químicos de la materia se ha ido mezclando con otras áreas de la ingeniería de procesos. Entre éstas, están la ingeniería ambiental, alimentaria, farmacéutica y la bioingeniería. Todos estos campos de la tecnología utilizan los principios de transporte de cantidad de movimiento, calor y materia, y las operaciones unitarias en sus procesos. En esta asignatura se abordan una serie de temas complementarios de procesos de transporte que, por lo general, se omiten en el estudio de los principios básicos Materia con la que se relaciona en el Plan de Estudios La asignatura se sitúa en segundo ciclo como materia optativa, aunque de carácter común para los tres itinerarios curriculares recogidos en el Plan de Estudios. El fundamento de los fenómenos de transporte y su aplicación a las operaciones unitarias se estudió en las asignaturas: Operaciones de transporte de cantidad de movimiento (2 curso) Operaciones de transmisión de calor (2 curso) Operaciones de transferencia de materia (3 curso) Operaciones de separación (4 curso) 3.3. Relación con las competencias del perfil académico y profesional de la titulación Aplicar los fundamentos de los fenómenos de transporte al diseño de operaciones básicas de la ingeniería de procesos, con especial énfasis en los bioprocesos. 3.4.Conocimientos necesarios para abordar la asignatura (Conocimiento previos, idioma en que se imparte, etc.) Balances de materia y energía. Transporte de cantidad de movimiento, materia y calor. Principios de termodinámica y cinética química Requisitos previos recogidos en la memoria de la Titulación Ninguno 4. OBJETIVOS Estudiar la agitación y mezcla de líquidos, presente en infinidad de industrias de proceso; Realizar una introducción a la reología y al manejo de fluidos no newtonianos, especialmente frecuentes en los procesos biotecnológicos y en la industria alimentaria; Ampliar los conocimientos de la transferencia de materia en sistemas biológicos y para diversas geometrías; Conocer el uso de las ecuaciones diferenciales de continuidad con atención al estudio del flujo de capa límite. 2

3 5. COMPETENCIAS 5.1. Competencias genéricas Comunicación oral / escrita en la propia lengua Capacidad (auto)crítica Motivación de logro 5.2. Competencias específicas Conceptuales (Conocimiento Teórico): Conocer los mecanismos y las leyes básicas de los fenómenos de transporte. Conocer los principios en que se basa el diseño de las diferentes operaciones básicas. Procedimentales (Conocimiento Práctico): Seleccionar la operación más adecuada y su modo de contacto Dimensionar los equipos de las operaciones de transferencia Actitudinales: Buscar la solución más rentable al proceso respetando el medio ambiente y la seguridad. Responsabilidad sobre el diseño efectuado y las decisiones tomadas BLOQUES TEMÁTICOS Y MODALIDAD ORGANIZATIVA DE ENSEÑANZA CONTENIDOS TEÓRICOS Tema 1. AGITACIÓN Y MEZCLA DE FLUIDOS. NECESIDADES DE POTENCIA 1.1 Objetivos de la agitación 1.2 Equipos para la agitación 1.3 Trayectoria del flujo en la agitación 1.4 Diseño estándar de una turbina 1.5 Consumo de potencia en tanques agitados 1.6 Tiempos de mezcla para los líquidos miscibles 1.7 Operaciones de dispersión 1.8 Aumento de escala de los agitadores 1.9 Sistemas de agitación especiales 1.10 Mezclado de polvos, materiales viscosos y pastas Transmisión de calor en recipientes agitados 3

4 Tema 2. FLUIDOS NO NEWTONIANOS. REOLOGÍA 2.1 Tipos de fluidos no newtonianos 2.2 Factores que influyen en la viscosidad. Viscosidad aparente. 2.3 Medida de los parámetros reológicos. 2.4 Pérdida de presión y necesidades de potencia para el flujo de fluidos no newtonianos independientes del tiempo. 2.5 Requisitos de potencia en la agitación y mezcla de fluidos no newtonianos 2.6 Transferencia de calor en fluidos no newtonianos Tema 3. TRANSFERENCIA DE MATERIA PARA DIVERSAS GEOMETRÍAS 3.1 Difusión molecular en disoluciones y geles biológicos 3.2 Coeficientes de transferencia de materia para diversas geometrías 3.3 Transferencia de materia en suspensiones de partículas pequeñas Tema 4. ECUACIONES DIFERENCIALES DE CONTINUIDAD 4.1 Ecuación diferencial de continuidad 4.2 Ecuación diferencial de transporte de cantidad de movimiento 4.3 Uso de las ecuaciones diferenciales de movimiento y continuidad 4.4 Función de corriente, flujo potencial y potencial de velocidad 4.5 Flujo de capa límite y turbulencia (fluidodinámica, térmica y de materia) PRÁCTICAS EN EL AULA 1. Resolución numérica de ejemplos y problemas. CONTENIDOS PRÁCTICOS 2. Seminarios sobre actividades específicas desarrolladas por los alumnos. PRÁCTICAS DE LABORATORIO 1. Determinación de la curva de potencia de un agitador. 2. Medida de las propiedades reológicas de fluidos mediante viscosímetro rotatorio. 3. Determinación del tiempo de mezcla en tanques agitados. 4. Simulación de procesos de mezcla en tanques agitados mediante software comercial (Visimix ). 5. Determinación de la fracción de gas retenida en reactor de columna de burbujeo. 6. Simulación de flujo en conducciones mediante dinámica computacional de fluidos. 4

5 6.2 PLANIFICACIÓN Y SECUENCIACIÓN TEMPORAL DE ACTIVIDADES DEL ESTUDIANTE BLOQUES TEMÁTICOS CONTENIDOS/TEMA 1 1, 2, 3 y 4 DESCRIPCIÓN DE TAREAS DEL ESTUDIANTE Asistir a clase, resolver problemas, buscar y usar la bibliografía, estudiar 7. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LAS COMPETENCIAS 7.1. Criterios de evaluación HORAS (previsión de actividades presenciales y trabajo autónomo) 140 Redacción y presentación de cálculos con claridad, precisión y concreción. Conocer, identificar el mecanismo y aplicar las leyes de transferencia tanto en transporte molecular como turbulento, en una fase o entre fases Conocer y aplicar os métodos de diseño de las operaciones de transferencia 7.2. Instrumentos de evaluación Al final del cuatrimestre se realizará una prueba escrita en la que se combinarán cuestiones de carácter teórico con problemas. Los exámenes constarán de un número variable (entre tres y cinco) de preguntas de teoría y problemas, valorados sobre 10 puntos. La calificación del examen será la resultante de la ponderación al número de preguntas, si bien la existencia de una pregunta sin contestar o con cero puntos dará lugar a la calificación de suspenso en dicho examen Recomendaciones para la recuperación Estudiar 7.4. Mecanismos de seguimiento (se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento del/la estudiante. p. ej: asistencia a tutoría, etc.) Asistencia a tutoría 8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA 8.1. Bibliografía básica BIRD, R. B.; STEWART, W. E. y LIGHTFOOT, E. N.; Transport Phenomena. J. Wiley, Nueva York (1960). Traducción al castellano de F. Mato Vázquez: Fenómenos de transporte. Reverté, Barcelona (1964). COSTA NOVELLA, E.; CALLEJA. G.; OVEJERO, G.; DE LUCAS, A.; AGUADO, J. y UGUINA, M. A.; Ingeniería Química. 5 Transferencia de materia. 1ªparte. Alhambra, Madrid (1987). COSTA NOVELLA, E.; CALLEJA. G.; OVEJERO, G.; DE LUCAS, A.; AGUADO, J. y UGUINA, M. A.; Ingeniería Química. 2 fenómenos de Transporte. Alhambra, Madrid (1984). 5

6 GEANKOPLIS, C. J.; Transport Processes and Unit Operations. Allyn and Bacon, Inc. (1978). Traducción al castellano de A. Eroles Gómez: Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. CECSA, México (1982) Direcciones Web/ Uso de plataforma virtual