Carrera: Ingeniería Química. Asignatura: Flujo de Fluidos. Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada

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1 Carrera: Ingeniería Química Asignatura: Flujo de Fluidos Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Flujo de Fluidos IA03 Licenciatura Ingeniería Química de marzo de 2003 Objetivo general: Conocer y manejar las leyes y modelos, para explicar el comportamiento macroscópico de los sistemas donde exista transferencia de momentum. Resolver problemas en los que se involucre la selección y operación de los principales medidores de flujo, bombas y mezcladores. Proporcionar los conocimientos prácticos en el manejo de flujo de fluidos Descripción sintética: Haciendo uso de los balances de cantidad de movimiento y balances de energía mecánica, se describe el comportamiento de un fluido dentro de una tubería o equipo de proceso, determinándose caídas de presión y potencia de la bomba requerida. Se describe el funcionamiento de los diferentes equipos para medir fluidos. Se realizan cálculos de la potencia de agitación y mezclado de fluidos. Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: Proporciona los fundamentos y criterios para la selección y operación de equipo de transferencia de momentum usado en el diseño de plantas químicas Contenido (temario): Teoría 1. Mecanismos de transporte y cantidad de movimiento. 2. Balances de cantidad de movimiento 3. Balances macroscópicos en sistemas isotérmicos 4. Medidores de flujo y bombas 5. Flujo de fluidos compresibles 6. Agitación y mezclado de fluidos Pág. 1 de 5

2 Laboratorio 1. Medición de flujo laminar y turbulento y cálculo del No. de Reynolds 2. Pérdida de carga en tuberías. 3. Determinación del coeficiente de resistencia en curvas 4. Determinación del coeficiente de caudal CV de válvulas 5. Determinación del coeficiente de flujo en un medidor de orificio 6. Cálculo de la pérdida de carga en un medidor de orificio. 7. Determinación del coeficiente de flujo en un tubo Venturi 8. Medición de fluidos usando rotámetros 9. Determinación de la curva característica de bombas centrífugas 10. Determinación del rendimiento de bombas. Descripción detallada del contenido de las Unidades: 1 Mecanismos de transporte y cantidad de movimiento. 1.1 flujo laminar 1.2 flujo turbulento 1.3 flujo de transición 1.4 flujo a régimen permanente 1.5 flujo a régimen inestable 2 Balances de cantidad de movimiento 2.1 Coordenadas rectangulares. 2.2 Coordenadas cilíndricas 2.3 Coordenadas esféricas 2.4 Uso de las ecuaciones de variación para obtener distribuciones de velocidad. 2.5 Conceptos de flujo potencial y capa límite. 3 Balances macroscópicos en sistemas isotérmicos 7.1 Determinación gráfica del factor de fricción para tuberías y camas empacadas. 7.2 Balance de energía mecánica en sistemas isotérmicos. 7.3 Pérdidas por fricción en tuberías y accesorios. 7.4 Pérdidas por fricción en camas empacadas. 4 Medidores de flujo y bombas 4.1 Clasificación de los medidores de flujo. 4.2 Características principales y ecuaciones hidrodinámicas de los medidores de flujo Tubo venturi Placa de orificio Medidor de diafragma Tubo de pitot Rotámetros. 4.3 Describir las características de las bombas y compresores. 4.4 Balance de energía mecánica en una bomba centrífuga Cálculo de la potencia consumida por una bomba Cálculo de la presión de descarga. 4.5 Presión neta de succión y cavitación. Pág. 2 de 5

3 5 Flujo de fluidos compresibles 5.1 Ecuaciones fundamentales aplicables al flujo de fluidos compresibles. 5.2 Flujo adiabático (con o sin fricción). 5.3 Flujo isentrópico. 5.4 Flujo compresible a través de una tobera convergente. 5.5 Flujo isentrópico a través de una tobera convergente-divergente. 5.6 Flujo isotérmico. 6 Agitación y mezclado de fluidos 6.1 Clasificación de equipo de mezclado y agitación. 6.2 Cálculo de la potencia de un equipo de mezclado. 6.3 Cálculo de la potencia de un equipo de agitación 6.4 Escalamiento de agitadores. Objetivos por Unidad: 1. Mecanismos de transporte y cantidad de movimiento. Interpreta el comportamiento de los fluidos en función de la relación esfuerzo de corte y gradiente de velocidad. 2. Balances de cantidad de movimiento Obtener las distribuciones de velocidad para diferentes sistemas de flujo. 3. Balances macroscópicos en sistemas isotérmicos Realizar balances macroscópicos en sistemas de flujo en ductos y camas empacadas. 4. Medidores de flujo y bombas Describir los diferentes tipos de medidores de flujo y bombas, para seleccionar los más adecuados. 5. Flujo de fluidos compresibles Determinar la energía necesaria para el flujo de un gas en condiciones isotérmicas y adiabáticas. 6. Agitación y mezclado de fluidos Identificar y clasificar equipo de mezclado y agitación, así como calcular potencia necesaria para la agitación. Identificar los parámetros adimensionales para el escalamiento de equipo de agitación. Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Pág. 3 de 5

4 Proyectos Participación en el aula Desarrollo de Habilidades Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL Material o Equipo Requerido: 100 Frecuencia de uso Pizarrón/gis Pizarrón blanco/marcadores Proyector de acetatos Cañón Problemarios Modelos Prototipos Software Laboratorio 1. Planta piloto automatizada para el estudio de la dinámica de fluidos mod. DYFA/EV 2. Banco de estudio para las mediciones de caudal por medio de un diafragma calibrado mod. OFB 3. Banco de pruebas serie paralelo de bombas PTB Industrial Chemistry Elettronica Veneta & IN.EL S.p.A. Bibliografía: Geankoplis Christie J. Procesos de transporte y operaciones unitarias Ed. CECSA 3ª Ed Franzini Joseph B., Finnemore E. Mecánica de fluidos Pág. 4 de 5

5 Mc. Graw Hill 9ª Ed Mc Cabe W. L., Smith J.C., Harriott P. Operaciones básicas de Ingeniería Química. Mc. Graw Hill 5ª Ed. Bird R. B.,Stewart W. E., Lightfoot E. N. Fenómenos de Transporte Ed. Reverté Foust A. S.,Wenzel L. A.,Clump C. W.,Maus L., Andersen L. B. Principios de Operaciones Unitarias Ed. CECSA 1998 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: Flujo de Fluidos RESPONSABLES Director de la Coordinador de la Reforma Curricular Dr. Rubén García Braham Ing. Ernesto Oyervides Valdez Secretario Académico de la Facultad Diseñador de la Asignatura MC. Ma. Auxiliadora Valdés Flores Ing. Ernesto Oyervides Valdez Pág. 5 de 5