UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 1

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 1 PROGRAMA DE: CODIGO 6078 H O R A S D E C L A S E P R O F E S O R R E S P O N S A B L E T E O R I C A S P R A C T I C A S Por semana Por cuatrimestre Por semana Por cuatrimestre Dra. Stella M. Tonelli A S I G N A T U R A S C O R R E L A T I V A S P R E C E D E N T E S A P R O B A D A S Transferencia de Calor y Masa (6463) (IA,IQ, plan 2006) Para Cursar C U R S A D A S Laboratorio de Fenómenos de Transporte (6217) (IA, IQ, plan 2006) A P R O B A D A S Transferencia de Calor y Masa (6463) (IA,IQ, plan 2006) Para Rendir C U R S A D A S Laboratorio de Fenómenos de Transporte (6217) (IA, IQ, plan 2006) DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS El objetivo de la materia es presentar los equipos industriales en los que se llevan a cabo los fenómenos físicos, químicos y fisicoquímicos estudiados en las materias cursadas con anterioridad de acuerdo a los planes de estudio de las carreras de Ingeniería Química e Ingeniería de Alimentos. Se pone especial énfasis en los aspectos prácticos que el Ingeniero Químico y el Ingeniero en Alimentos deberá enfrentar a diario en su actividad profesional, como así también en los códigos y normas involucradas. Se pretende que el alumno adquiera competencia en la selección y/o diseño de equipos mediante el cálculo manual simplificado y conozca los métodos avanzados de resolución implementados en las herramientas informáticas disponibles en el mercado. PROGRAMA SINTÉTICO 1. Cañerías y Bombas 2. Compresores 3. Intercambiadores de Calor I: Intercambiadores de casco y tubo 4. Intercambiadores de Calor II: Aerointercambiadores 5. Intercambiadores de Calor III: Condensadores y Rebullidores y evaporadores 6. Hornos 7. Recipientes 8. Columnas de Separación

2 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 2 PROGRAMA DE: CODIGO: 6078 PROGRAMA ANALÍTICO Capítulo 1: Cañerías y Bombas Generalidades. Materiales, dimensiones, accesorios, válvulas de control. Flujo incompresible. Caída de presión en líneas de transporte. Sistemas de tuberías múltiples. Flujo bifásico líquido-gas. Tipos de flujo. Modelo de flujo segregado. Cálculo de la pérdida de carga. Turbomáquinas. Clasificación. Bombas de desplazamiento positivo. Bombas dinámicas. Bombas centrífugas. Balance de energía mecánica en líneas de bombeo. Curvas características. Efecto de la densidad y de la viscosidad. Parámetros adimensionales. Reglas de similitud. Bombas de la misma serie. Correspondencia entre bombas y sistemas de bombeo: ajuste de bombas. Altura neta positiva de aspiración. Bombas en paralelo y en serie. Velocidad específica. Bombas de flujo axial y mixto. Curvas características. Capítulo 2: Compresores Clasificación. Descripción y rangos operativos de los compresores. Termodinámica de los procesos de flujo. Balance de energía mecánica. Ecuación general de la energía. Trabajo ideal (reversible) de compresión de gases perfectos y reales. Compresión reversible isotérmica, adiabática y politrópica. Trabajo real (irreversible) de compresión de gases reales. Eficiencia termodinámica. Compresión en etapas múltiples. Relación de compresión. Enfriamientos intermedios. Eficiencia. Compresores centrífugos. Descripción. Trabajo politrópico máximo por etapa. Métodos de selección de compresores: método N y método de Molière. Compresores alternativos. Descripción. Ciclo de compresión. Definición de volúmenes característicos. Relaciones. Trabajo y potencia de compresión. Compresores con más de un cilindro. Dimensionamiento. Capítulo 3: Intercambiadores de calor I: Intercambiadores de casco y tubos Clasificación de los equipos de intercambio de calor. Análisis térmico de intercambiadores sin cambio de fase. Revisión de los métodos de análisis: factor de corrección F y -NTU. Intercambiadores de calor casco y tubo. Descripción. Elementos constructivos: normas TEMA, cascos y cabezales, tubos, deflectores, placas de partición y portatubos. Hojas de especificación. Diseño de intercambiadores. Consideraciones generales. Diferencias entre simulación y diseño. Método de diseño aproximado. Método de diseño Kern: cálculo de los coeficientes de intercambio de calor y determinación de las pérdidas de carga. Dimensionamiento del equipo. Capítulo 4: Intercambiadores de calor II: Aerointercambiadores Aerointercambiadores de calor. Descripción. Revisión de superficies extendidas: eficiencia de aleta y eficacia de tubo aleteado. Método de diseño aproximado. Dimensionamiento del equipo. Capítulo 5: Intercambiadores de calor III: Condensadores y Rebullidores y evaporadores

3 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 3 PROGRAMA DE: CODIGO: 6078 Transferencia de calor con cambio de fase. Revisión de condensación en el exterior e interior de tubos horizontales y verticales. Correlaciones. Condensadores: Clasificación y características constructivas. Evaluación térmica: diferencia de temperatura y coeficiente de intercambio global media balanceado. Dimensionamiento del equipo. Transferencia de calor con cambio de fase. Ebullición sumergida, regímenes y correlaciones. Ebullición convectiva, regímenes y correlaciones. Rebullidores y evaporadores: Clasificación y características constructivas. Evaluación térmica. Dimensionamiento del equipo. Capítulo 6: Hornos Radiación térmica. Cuerpo negro, leyes de Stefan, Boltzman, Plank, Wien y Kirchoff. Radiación térmica de gases y vapores. Transferencia de calor por radiación térmica. Radiación y convección combinadas. Combustión. Combustibles gaseosos y líquidos. Hornos. Descripción. Balance térmico. Diseño aproximado. Capítulo 7: Recipientes Introducción. Determinación de las dimensiones del recipiente: Acumuladores de líquido. Consideraciones para el diseño. Tiempo de retención. Separadores. Horizontales y verticales. Consideraciones para el diseño. Dimensionamiento mecánico de recipientes a presión. Presión de diseño. Temperatura de diseño. Elección del material. Normas constructivas. Normas ASME. Recipientes sometidos a presión interna. Espesor de pared y de casquetes. Recipientes sometidos a presión externa. Espesor de pared y de casquetes. Uso de rigidizadores. Otras solicitudes. Viento. Peso muerto. Combinación de cargas. Capítulo 8: Columnas de separación Columnas rellenas. Fluidodinámica de columnas rellenas. Inundación. Cálculo del diámetro de columna. Correlaciones de transferencia de masa en columnas rellenas. Altura de la unidad de transferencia: lado gas, lado líquido y global. Altura de la columna. Columnas de platos. Fluidodinámica de columnas de platos. Inundación. Cálculo del diámetro de columna. Eficiencia de Murphree. Eficiencia global, correlaciones. Número de platos reales. Altura de la columna.

4 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 4 PROGRAMA DE: CODIGO: 6078 BIBLIOGRAFÍA 1. Equipos para Procesos Químicos, Roberto Echarte, EdiUNS Chemical Engineering, Vol 1, Fluid Flow, Heat Transfer and Mass Transfer. J.M. Coulson, J.F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker. Butterworth-Heinemann Chemical Engineering, Vol 2, Particle Technology and Separation Process. J.M. Coulson, J.F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker. Butterworth-Heinemann Chemical Engineering, Vol 6, An Introduction to Chemical Engineering Design. J.M. Coulson, J.F. Richardson y R. K. Sinnott. Butterworth-Heinemann Procesos de Transferencia de Calor, Donald Kern. McGraw-Hill Intercambiadores de Calor, E. Cao Fundamentals of Heat Exchanger Design. R. Shah y D. Sekulic. John Wiley & Son Fluid of Fluids, Crane Co. New York Fluid Mechanics, F. M. White. Mac Graw-Hill Fundamentals of Fluid Mechanics B. Munson, D. Young, T. Okiishi. John Wiley and Sons Estimating Centrifugal Compressors. Vol 1, R. Lapina. Gulf Publishing Co Compressor Handbook. P. Hanlon. Mc Graw-Hill Rules of Thumb for Chemical Engineers, C. Branan. Gulf Publishing Company Perry's Chemical Engineers' Handbook. Eighth Ed., J. Perry y D. Green. McGraw-Hill Perry's Chemical Engineers' Handbook. Sixth Edition (CD), J. Perry y D. Green. McGraw- Hill Código ASME VIII div. 1. American Society of Mechanicals Engineers y Working Guide to Process Equipment 2nd Edition. N. Lieberman y E. Lieberman. McGraw-Hill Chemical Process Equipment. Selection and Design S. Walas. Butterworth-Heinemann Handbook of Chemical Process Equipment. N. Cheremisinoff. Butterworth-Heinemann Process Plant Design, J. Backhurst y J. Harker. Heinemann Pipe Line Rules of Thumb Handbook, 4 th Edition, E. W. McAllister, Ed. Gulf Pump Users Handbook, 2 nd Edition, F. Pollak. Gulf AÑ O P R O F E S O R R E S P O N S A B L E A Ñ O P R O F E S O R R E S P O N S A B L E (f i r m a a c l a r a d a) (f i r m a a c l a r a d a) Dra. Stella Tonelli V I S A D O C O O R D I N A D O R A R E A S E C R E T A R I O A C A D E M I C O D I R E C T O R D E D E P A R T A M E N T O Dra. Marisa PEDERNERA Dra. Verónica BUCALÁ FECHA: Agosto FECHA: Agosto FECHA: Agosto

5 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 5 ANEXO PROGRAMA DE: CODIGO: 6078 SISTEMA DE EVALUACIÓN El cursado se obtiene aprobando 3 exámenes parciales. Los exámenes parciales constan de preguntas teóricas y problemas, la teoría se rinde a libro cerrado y la práctica a libro abierto. Los parciales se aprueban con 5 (cinco) o más puntos. Quienes no alcancen esta nota en los contenidos teóricos y/o los problemas de no más de un parcial (el mismo o diferente parcial) pueden recuperar la teoría y/o la práctica según corresponda al final del cuatrimestre. El recuperatorio incluye contenidos del parcial desaprobado y se aprueba con 5 (cinco) o más puntos. Los alumnos que obtengan en cada uno de los exámenes parciales (teoría y práctica) un mínimo de 7 (siete) puntos, tendrán la posibilidad de promocionar la materia, aprobando un Coloquio de promoción oral a libro cerrado al finalizar el cuatrimestre. Los alumnos que hayan obtenido una nota superior a 5 pero inferior a 7 en la teoría y/o práctica de un solo parcial, tendrán la opción de recuperarlo para aspirar a la Promoción. En todos los casos, la nota base final será el promedio de todos los exámenes rendidos. Al momento de la evaluación, los alumnos deberán estar en condiciones reglamentarias de rendir el examen final de la materia. El examen Final Regular de la materia consiste de una parte práctica (resolución de problemas a libro abierto) y una parte teórica (oral a libro cerrado). El examen se aprueba con 5(cinco) o más puntos. El examen Final Libre de la materia consiste en tres exámenes parciales que incluyen los temas de práctica correspondientes a cada uno de los parciales (resolución de problemas a libro abierto) Cada uno de ellos se aprueba con 5(cinco) o más puntos. Una vez aprobada la parte práctica se rinde una parte teórica global (oral a libro cerrado). El examen se aprueba con 5(cinco) o más puntos. PRACTICAS EN GABINETE / LABORATORIO /CAMPO Durante el cursado de la materia se desarrollan: 1. Clases de resolución de problemas, donde se ejercita la aplicación de los principios teóricos a casos concretos. 2. Visitas al Gabinete de Equipos, donde pueden observarse equipos desarmados y partes de equipos. 3. Una o más visitas a instalaciones industriales de la ciudad para acercar al alumno a la actividad profesional. La/s visita/s a planta se realizan a finales del cuatrimestre y pretende mostrar la realidad industrial en cuanto a la escala y complejidad de los equipos e instrumentos.

6 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR 6 ANEXO PROGRAMA DE: CODIGO: 6078 ACTIVIDADES DIRIGIDAS A DESARROLLAR HABILIDADES PARA LA COMUNICACIÓN ORAL Y ESCRITA Durante el cursado de la material de realizan algunas actividades tales como el desarrollo de ejemplos y ejercicios que son llevados a cabo por los alumnos en el pizarrón. Además, para la aprobación de la materia se han implementado coloquios orales. Ambas actividades están orientadas a desarrollar habilidades para la comunicación oral y la capacidad de expresar ideas con claridad y precisión en situaciones similares a las que hallarán en su futura vida profesional. VIAJES DE ESTUDIO En el marco de esta materia no se realizan viajes de estudio. METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA Durante las clases teóricas se revisan y/o introducen los conceptos teóricos y se presentan las metodologías de diseño y/o selección de los diferentes tipos de equipos Como recursos didácticos se cuenta con presentaciones en powerpoint que incluyen fotos, gráficos y animaciones de los equipos en estudio. Los aspectos particulares en la aplicación de la teoría se analizan mediante el desarrollo de casos de estudio en el pizarrón con la participación de los alumnos. En todo momento se incentiva al estudiante a consultar dudas y a participar mediante la formulación de preguntas orientadas a evaluar la comprensión de los temas estudiados. Durante las clases de resolución de problemas se propone al estudiante un conjunto de problemas que cubren los temas presentados en la teoría. La modalidad de trabajo es alentar al alumno a formular el planteo del problema en forma individual y consultar luego las dudas acerca de la resolución en forma conjunta, a fin de compartir con sus compañeros sus dudas y hallazgos. Ñ O P R O F E S O R R E S P O N S A B L E A Ñ O P R O F E S O R R E S P O N S A B L E (f i r m a a c l a r a d a) (f i r m a a c l a r a d a) Dra. Stella Tonelli V I S A D O C O O R D I N A D O R A R E A S E C R E T A R I O A C A D E M I C O D I R E C T O R D E D E P A R T A M E N T O Dra. Marisa PEDERNERA Dra. Verónica BUCALÁ FECHA: Agosto FECHA: Agosto FECHA: Agosto