Departamento: Ingeniería Química y Ambiental web: Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios:

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1 Asignatura: Operaciones Básicas Código: Titulación: IT Minas en Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos. Curso (Cuatrimestre): Primero Profesor(es) responsable(s): Mercedes Alacid Cárceles Tipo (T/Ob/Op): Créditos (T+P): 6+0 T Mercedes.Alacid@upct.es Ubicación despacho: Ed. Minas. Despacho 23. Planta baja web: Departamento: Ingeniería Química y Ambiental web: Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios: Balances de materia y energía. Operaciones de separación por transferencia de materia. Objetivos de la asignatura: - Que el alumno comprenda los fundamentos de los balances de materia y energía en procesos químicos industriales - Estudiar los fundamentos teóricos y las ecuaciones de diseño de las operaciones unitarias de transferencia de materia más habituales, realizando problemas de aplicación de los mismos. Requisitos previos recomendables: Las prácticas de la asignatura consisten exclusivamente en la realización de clases de problemas. Las prácticas de laboratorio correspondientes a estas operaciones básicas se contemplan en la asignatura troncal de 2º curso de I.T.I en la especialidad de Química Industrial, Experimentación en Ingeniería Química. Se recomienda al alumno matricularse de esta asignatura como asignatura de libre configuración.

2 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA A) Programa de Teoría (completo): Tema 1. Introducción a la Ingeniería Química. Concepto de Ingeniería Química. Operaciones Básicas o Unitarias: concepto. Operaciones continuas, discontinuas y semicontinuas. Formas de llevar a cabo las operaciones básicas por transferencia de materia: contacto continuo y discontinuo; flujo en paralelo, contracorriente y cruzado. Clasificación de las Operaciones Básicas de separación por transferencia de materia. Sistemas de unidades. Conversión de unidades. Tema 2. Balance macroscópico de materia. Introducción. Ecuación general del balance macroscópico de materia. Concepto de base de cálculo. Balances de materia en estado estacionario sin reacción química. Balances de materia en estado estacionario con reacción química. Introducción a los balances de materia en estado no estacionario. Tema 3. Balance macroscópico de energía. Ecuación general del balance macroscópico de energía. Balance entálpico en régimen estacionario sin reacción química. Balance entálpico en régimen estacionario con reacción química. Tema 4. Fundamentos de transferencia de materia (I). Introducción. Ley de Fick de la difusión. Difusión molecular en estado estacionario en fase gaseosa. Interdifusión equimolecular. Difusión a través de un gas estacionario. Transporte turbulento de materia. Coeficientes individuales de transferencia de materia. Transferencia de materia entre fases. Coeficientes globales de transferencia. Resistencia determinante en la transferencia de materia. Determinación de coeficientes de transferencia de materia. Tema 5. Fundamentos de transferencia de materia (II). Equilibrio entre fases. Consideraciones previas: equilibrio entre fases. Equilibrio de fases en sistemas de varios componentes: equilibrio líquido-vapor; equilibrio de dos líquidos parcialmente miscibles; equilibrio líquido-gas; equilibrio de tres componentes líquidos. Estudio teórico del equilibrio entre fases para varios componentes: fugacidad y actividad. Coeficientes de reparto. Tema 6. Introducción a las operaciones de transferencia de materia. Operaciones de transferencia de materia. Operaciones gas-líquido y líquido-vapor: absorción, destilación, humidificación-deshumidificación del aire y evaporación. Operaciones líquido-líquido: extracción. Operaciones líquido-sólido: lixiviación, adsorción, intercambio iónico, cristalización y secado. Operaciones de separación por membranas. Tema 7. Destilación simple de mezclas binarias. Introducción. Aplicación de los diagramas de equilibrio al estudio de la destilación. Destilación diferencial abierta. Ecuación de Rayleigh. Destilación súbita o flash.

3 Tema 8. Rectificación de mezclas binarias en torres de platos. Principios generales. Análisis de columnas de fraccionamiento de platos por el método de McCabe-Thiele. Relación de reflujo externo. Condiciones límite de operación. Necesidades de calefacción y refrigeración. Platos reales: eficacia de plato. Rectificación discontinua. Aplicaciones especiales: destilación extractiva y azeotrópica. Tema 9. Absorción y desabsorción de gases. Introducción. Elección del disolvente para la absorción. Operación a contracorriente en varias etapas: torres de platos. Operación a contracorriente en contacto continuo: torres de relleno. Cálculo de la altura de la torre. Simplificaciones para mezclas diluidas. Relación límite líquido-gas. Tema 10. Diseño del equipo para las operaciones gas/vapor-líquido. Diseño de torres de platos. Diseño de torres de relleno. Comparación entre torres de platos y torres de relleno. Determinación del diámetro de la columna: caudal de mojado y velocidad de inundación. Tema 11. Extracción líquido-líquido. Introducción. Equilibrio líquido-líquido. Elección del disolvente. Clasificación del equipo de extracción. Contacto por etapas. Extracción en una sola etapa. Extracción en varias etapas a corriente cruzada. Extracción en varias etapas a contracorriente. Extracción en varias etapas a contracorriente con reflujo. Tema 12. Extracción sólido-líquido. Consideraciones generales. Equilibrio sólido-líquido. Transferencia de materia en lixiviación. Equipos industriales. Cálculo de operaciones de contacto discontinuo. B) Programa de Prácticas (completo): Las prácticas de la asignatura consisten exclusivamente en la realización de clases de problemas. Se contempla la posibilidad de realizar de forma voluntaria algunas prácticas de laboratorio: Denominación de la práctica Duración Tipo de práctica (Aula, laboratorio, informática) Ubicación física (sede Dpto., aula informática...) Absorción de gases dos horas laboratorio Laboratorio Dpto. Simulación Chemcad de problemas de destilación Campus Muralla dos horas informática Laboratorio Dpto. Campus Muralla C) Bibliografía básica: CALLEJA PARDO G. y cols. Introducción a la Ingeniería Química. Ed. Síntesis, Madrid, 1999.

4 GEANKOPLIS C.J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. México: C.E.C.S.A., 1986 FOUST A.S. et al. Principios de Operaciones Unitarias. México: Limusa, COULSON J.M., RICHARDSON J.F. Ingeniería Química. Operaciones Básicas. Barcelona: Reverté, COSTA J. et al. Curso de Ingeniería Química. Introducción a los procesos, las operaciones unitarias y los fenómenos de transporte. Barcelona: Reverté, TREYBAL R.E. Operaciones de transferencia de masa. New York: McGraw-Hill, McCABE W.L. et al. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Madrid: McGraw-Hill, HENLEY E.J., SEADER J.D. Operaciones de separación por etapas de equilibrio en ingeniería química. Barcelona: Reverté, PERRY R.H., GREEN D.W., MALONEY J.O. Perry Manual del Ingeniero Químico. México: McGraw-Hill, PEIRÓ PÉREZ, J.J. Balances de Materia. Problemas resueltos y comentados. Servicio de publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia D) Criterios de evaluación del alumno: Evaluación continuada: De forma voluntaria se contempla la posibilidad de que el alumno obtenga hasta un máximo de dos puntos sobre diez mediante la resolución de problemas y exposición en clase de los mismos a lo largo del curso. Se incluye también la realización de dos prácticas de laboratorio y entrega de los correspondientes informes de prácticas. Para optar a esta modalidad de evaluación es imprescindible la asistencia habitual a las clases. Para los alumnos que opten a esta modalidad de evaluación, el examen escrito al final del cuatrimestre tendrá una puntuación máxima de ocho puntos, que se sumarán a los que obtenga en evaluación continuada. Examen escrito: Constará de preguntas cortas sobre el programa de teoría de la asignatura (40% de la calificación del examen) y 3 problemas (60 % de la calificación del examen). Para obtener aprobado en la asignatura será necesario obtener un mínimo del 30 % en cada una de las partes del examen. E) Observaciones: Las clases de problemas se realizarán una vez explicada la teoría correspondiente a cada tema y también a lo largo del tema, no reservándose ninguna hora fija en el horario para estas clases.

5 El horario de tutorías es de 11:00 a 13:00 y de 15:00 a 16:00 los martes y de 10:00 a 13:00 los miércoles. Las fotocopias de las transparencias que se utilicen en clase pueden comprarse en reprografía. Se procurará que los alumnos tengan acceso ellas antes de comenzar el tema. Igualmente, se tendrá acceso a los boletines de problemas. Se procurará que los alumnos tengan también acceso al aula virtual.