PROGRAMA ASIGNATURA: OPERACIONES DE TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO TITULACIÓN: INGENIERÍA QUÍMICA CARÁCTER: TRONCAL

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1 ASIGNATURA: OPERACIONES DE TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO TITULACIÓN: INGENIERÍA QUÍMICA CARÁCTER: TRONCAL DESCRIPTOR (Según B.O.E.): FLUJO DE FLUIDOS. OPERACIONES DE SEPARACION BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS. CARGA DOCENTE: 4.5 CRÉDITOS TEÓRICOS CURSO: SEGUNDO CUATRIMESTRE: SEGUNDO DEPARTAMENTO: INGENIERÍA QUIMICA ÁREA DE CONOCIMIENTO: INGENIERÍA QUÍMICA. PROFESOR RESPONSABLE: FRANCISCO GARCÍA CAMACHO (DESP. 1.27o) EDF. CIENTÍFICO TÉCNICO II ( CURSO: PROGRAMA UNIDAD TEMÁTICA I: FLUJO DE FLUIDOS Tema 1. INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FLUIDOS La Mecánica de Fluidos en la Ingeniería Química Conceptos generales de un fluido Estrés, presión, velocidad y las leyes básicas Propiedades físicas de los fluidos: densidad, viscosidad y tensión superficial Estática de fluidos. Tema 2. TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO Transporte molecular Ley de Newton de la viscosidad Clasificación de los fluidos Ecuación de continuidad Ecuación general de conservación de cantidad de movimiento Transporte turbulento Flujo turbulento: valores instantáneos, medios y fluctuantes de las variables intensivas Ecuaciones de conservación promediadas Estimación de las densidades de flujo turbulento.

2 Tema 3. FLUJO LAMINAR DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES POR CONDUCCIONES Flujo estacionario en tubos cilíndricos y entre tubos cilíndricos concéntricos Flujo estacionario en una superficie inclinada Flujo estacionario entre placas paralelas de superficies infinitas Flujo estacionario en conducciones de sección rectangular. Tema 4. FLUJO TURBULENTO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES POR CONDUCCIONES Balance macroscópico de materia: ecuación de continuidad Balance macroscópico de energía: ecuación de Bernouilli Pérdidas de energía por fricción Cálculo del factor de rozamiento Pérdidas de carga menores: longitud equivalente Diámetro equivalente Problemas prácticos en la circulación de fluidos Problemas de funcionamiento Problemas de diseño. Tema 5. FLUJO EN SISTEMAS COMPLEJOS Tuberías en serie y en paralelo Redes de tuberías Tema 6. BOMBEO DE LÍQUIDOS 6.1. Clasificación de las bombas 6.2. Bombas centrífugas Potencia necesaria para el flujo: potencia al freno Condiciones de succión de una bomba: cavitación Curvas características Asociación de bombas centrífugas 6.3. Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas 6.4. Criterios de selección del tipo de bomba Tema 7. CIRCULACIÓN E IMPULSIÓN DE GASES POR CONDUCCIONES Circulación de gases por conducciones de sección constante: ecuación general Flujo isotérmico y adiabático de un gas ideal Máquinas de impulsión de gases: ventiladores, soplantes y compresores Compresión de gases: potencia y rendimiento de los compresores. Tema 8. INSTRUMENTACIÓN EN EL FLUJO DE FLUIDOS 8.1. Medidores de presión Tipos de presión Dispositivos de medida 8.2. Medida de caudales Determinación de velocidades puntuales: tubo de Pitot Determinación de velocidades medias: diafragmas, boquillas, venturímetros y rotámetros Determinación de caudales: presas y medidores térmicos.

3 UNIDAD TEMÁTICA II: OPERACIONES DE SEPARACIÓN BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS. Tema 9. SEDIMENTACIÓN 9.1. Movimiento relativo partícula-fluido Caída de una partícula esférica en el seno de un fluido: balance de fuerzas, velocidad límite y coeficientes de rozamiento Partículas no esféricas Velocidad de sedimentación 9.3. Sedimentación intermitente Método de Coe-Clovenger Método de Kinch-Roberts 9.4. Sedimentación continua: cálculo de área y altura de un sedimentador. Tema 10. CENTRIFUGACIÓN Movimiento de partículas sólidas por la acción de una fuerza centrífuga Separación de líquidos inmiscibles Clarificación centrífuga Aparatos de centrifugación y sus aplicaciones. Tema 11. FLUJO DE FLUIDOS A TRAVÉS DE LECHOS POROSOS Variables características Estimación de la pérdida de presión para fase fluida única (fluidos incompresibles y compresibles) Ecuación de Kozeny-Carman Ecuación de Burke-Plumer Ecuación de Ergun-Orning Estimación de la pérdida de presión para flujo bifásico L-G: columnas de relleno Circulación de dos fases fluidas en contracorriente Velocidad de inundación Diámetro de la columna Flujo en paralelo Tema 12. FILTRACIÓN Ecuación general de la filtración para tortas incompresibles Filtración a presión constante Filtración a velocidad constante Tortas compresibles Aspectos prácticos Lavado de precipitados Capacidad de filtración Diseño de filtros Filtración centrífuga Tipos de filtros y aplicaciones Tema 13. FLUIDIZACIÓN EN DOS FASES Concepto de lecho fluidizado y características Pérdida de presión en un lecho fluidizado y potencia necesaria de bombeo Velocidad mínima de fluidización y velocidad de arrastre Aplicaciones de la fluidización discontinua Aplicaciones de la fluidización continua

4 Transporte neumático Transporte hidráulico Tema 14. AGITACIÓN Y MEZCLA DE FLUIDOS Equipos para la agitación y mezcla Cálculo de la potencia de agitación Fluidos newtonianos Fluidos no newtonianos Agitación de sistemas gas-líquido BIBLIOGRAFÍA 1. Bird, R.B, Stewart, W.E. y Lightfoot, E.N. Fenómenos de transporte : un estudio sistemático de los fundamentos del transporte de materia, energía y cantidad de movimiento. Ed. Reverté (1998). 2. Brown, G.G. y Calvet, F. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Ed. Marín. (1965) 3. Costa Novella, E.; Calleja Pardo, G.; Ovejero Escudero, Lucas Martínez, A. De.; Aguado Alonso; Uguina Zamorano, M. A.; Ingeniería Química. 3. Flujo de Fluidos. Ed. Alhambra, Madrid (1985). 4. Coulson and Richardson. Chemical Engineering. Vol I. 5 th ed. Butterworth, Coulson, J. M.; Richardson, J. F.; Backhurts, J. R.; Harker, J. H.; Ingeniería Química. Tomo 1 Flujo de fluidos, transmisión de calor y transferencia de materia. Tomo 2 Operaciones Básicas. Ed. Reverte. Barcelona (1981). 6. De Nevers, Noel. Fluid mechanics for chemical engineer. Ed. McGraw-Hill, Foust, A.S. y cols. Principios de Operaciones Unitarias. Ed. Compañía editorial continental. (1972) 8. Geankoplis, C.J. y Christies, J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias. Ed. Compañía editorial continental (1998) 9. Gerhartz, W., Ullmann, F. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim : VCH,.5th ed. (1985). 10. Levenspiel, O. Flujo de Fluidos e Intercambio de Calor. Ed. Reverté, Barcelona (1993, 1996, 1998). 11. Ocón, J.; Tojo, G. Problemas de Ingeniería Química, volumen I y II. Ed. Aguilar (1986) 12. Perry, R. H., Green, D. W., Maloney, J. O. Manual del Ingeniero Químico. Ed. McGraw-Hill, Mexico (1993). 13. Perry, R. H., Green, D. W., Maloney, J. O. Perry's Chemical Engineers'Handbook. Ed. McGraw-Hill, New York (1997). 14. Valiente, A. Problemas de flujo de fluidos. Ed. Limusa (1998).

5 15. Wilkes, James O. Fluid mechanics for chemical engineers.ed. Prentice Hall, 1999 METODOLOGÍA Clases teóricas. Sesiones para todo el grupo en las que el profesor explicará los contenidos teóricos fundamentales de cada tema y su importancia en el contexto de la materia. Clases prácticas. Sesiones para todo el grupo en las que el profesor resolverá ejercicios y problemas sobre los contenidos teóricos desarrollados en las clases teóricas. Las clases prácticas podrán intercalarse dentro de las sesiones teóricas. Plataforma WEB (WebCT). Es una plataforma informática que facilita, a través de un conjunto de herramientas, el proceso de enseñanza-aprendizaje, la comunicación y la cooperación. Este entorno propicia la autonomía y el autoaprendizaje del estudiante, que puede hacer uso de este servicio en cualquier instante y desde cualquier sitio. Actividades académicas dirigidas. Sesiones para todo o parte del grupo de alumnos en las que se desarrollarán diferentes actividades diseñadas por el profesor. Se desarrollarán principalmente bajo la plataforma WebCT y tutorías grupales. Tutorías. Podrán ser individuales o grupales. Las tutorías individuales tendrán la concepción clásica, es decir, el profesor a requerimiento de un alumno concreto atenderá dificultades personales en cualquier aspecto relacionado con la materia y le orientará en la metodología de estudio. Las tutorías grupales estarán relacionadas con las dificultades asociadas al desarrollo de las actividades académicas dirigidas. CRITERIOS DE EVALUACIÓN. Para aprobar la asignatura el alumno deberá tener una nota final 5 puntos sobre un total de 10. La evaluación de los conocimientos y destrezas adquiridas por el alumno se realizará teniendo en cuenta las siguientes actividades: Asistencia a clase. Supondrá un 5% de la calificación total (0.5 puntos). El control se realizará mediante recogida de firmas antes de comenzar la sesión. Examen final. Supondrá un 85% de la calificación total (8.5 puntos). Consistirá en la resolución por escrito de cuestiones teóricas y problemas numéricos. Actividades académicas dirigidas. Supondrá un 10% de la calificación total (1 punto).

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