PROGRAMA ANALITICO DE LA ASIGNATURA
IAL 270 - PROCESOS UNITARIOS III PROGRAMA ANALITICO DE ASIGNATURA OPERACIONES UNITARIAS III IDENTIFICACIÓN NOMBRE DE LA ASIGNATURA OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERIA DE ALIMENTOS III VIGENCIA 2004 CODIGO IAL - 270 NOMBRE PROFESOR JUSTIFICACIÓN PRE- REQ. DEL IAL 255 OPE.UNI II HTS 4 HPS ING. CIPRIAN LAPACA Z. 3 THM 112 CRED. 6 SEMESTRE 9 La asignatura tiene por objeto el estudio de los Procesos de Separación basados en la transferencia simultánea de masa y energía, mediante métodos que no impliquen reacciones químicas, con el fin proyectar en forma óptima y económica los diferentes procesos en la moderna Industria Alimentaría tomando en cuenta un desarrollo sostenible. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA.- Al finalizar la asignatura el estudiante deberá ser capaz de: Diseñar equipos para procesos que impliquen transferencia simultanea de masa y energía, a nivel productivo, aplicando balances de masa, energía y mecanismos de transferencia de calor, con el fin de determinar las condiciones optimas de operación de equipos y satisfacer las necesidades de la moderna industria agroalimentaria. CONTENIDO GENERAL Cristalización. Nucleación primaria y secundaría. Balances de masa y energía. Extracción Sólido-líquido. Extracción en una sola etapa y en múltiples etapas, Balances de masa. Humidificación. Psicrometría. Torres de enfriamiento de agua.- Destilación. Relaciones de Equilibrio Vapor-Líquido. Destilación con reflujo. Método de McCabe-Thiele. Destilación Fraccionada. Método de Entalpía-Concentración. - Adsorción. Isotermas de adsorción. Operación por etapas y por contacto continuo.- Intercambio Iónico. Curva de avance y punto de ruptura. Aplicación industrial del proceso.- Simulación mediante Computadora. Prácticas de Laboratorio. CONTENIDO TEMÁTICO UNIDAD No. I.-
DISPONIBILIDAD DE TIEMPO: 18 HORAS. OPERACIONES LÍQUIDO SÓLIDO CON TRANSFERENCIA DE MASA Y ENERGÍA OBJETIVO DE LA UNIDAD.- Diseñar equipos para Cristalización a nivel productivo, para obtener cristales puros desde una solución líquida, y encarar áreas nuevas y complejas de los procesos con transferencia simultanea de masa y calor que representan gran interés para el desarrollo de la moderna industria agroalimentaria. 1.- CRISTALIZACIÓN Y EQUIPOS. 1.1.- Teoría de la cristalización. Teorías de la nucleación 1.2.- Solubilidad de equilibrio en la cristalización. 1.3.- Balances de masa y energía en la cristalización. 1.4.- Equipos para la cristalización en la industria de alimentos. UNIDAD No. II.- DISPONIBILIDAD DE TIEMPO: 18 HORAS. OPERACIONES SÓLIDO LÍQUIDO CON TRANSFERENCIA DE MASA. OBJETIVO DE LA UNIDAD.- Diseñar extractores sólido-liquido, a nivel productivo, para encarar áreas nuevas y complejas de los procesos de lixiviación con transferencia de masa que representan gran interés para la moderna industria alimentaría. 3 1.- EXTRACCIÓN SÓLIDO-LIQUIDO. 1.1.- Relaciones de equilibrio. 1.2.- Métodos de cálculo. 1.3.- Lixiviación en una sola etapa. 1.4.- Lixiviación múltiple en contracorriente. Método de McCabe y Smith. Método gráfico. UNIDAD No. III.- DISPONIBILIDAD DE TIEMPO: 28 HORAS. OPERACIONES LIQUIDO GAS CON TRANSFERENCIA SIMULTANEA DE MASA Y ENERGÍA. OBJETIVO DE LA UNIDAD.- Diseñar Torres de enfriamiento de agua por contacto directo con aire, a nivel productivo, además controlar la humedad presente dentro un espacio para encarar áreas nuevas y complejas de los procesos con transferencia simultanea de masa y energía que representan gran interés para la moderna industria de alimentos. 1.- HUMIDIFICACIÓN Y DISEÑO DE TORRES DE ENFRIAMIENTO. 1.1.- Relaciones de fase y definiciones. 1.2.- Diagrama Psicrométrico y su manejo. 1.3.- Torres de enfriamiento de agua de tiro natural y tiro mecánico. 1.4.- Diseño de torres de enfriamiento de agua. 1.5.- Condiciones óptimas de funcionamiento de las torres de enfriamiento de agua. UNIDAD No IV.-
DISPONIBILIDAD DE TIEMPO: 27 HORAS. OPERACIONES LÍQUIDO VAPOR CON TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR CON CAMBIO DE FASE. OBJETIVO DE LA UNIDAD.- Diseñar equipos de destilación, a nivel productivo, para separar componentes de una solución líquida, y satisfacer en forma óptima las necesidades de la moderna industria de alimentos. 1.- DESTILACIÓN 1.1.- Relaciones de equilibrio vapor-liquido. 1.2.- Destilación continua con reflujo. Método de McCabe-Thiele. Eficiencia de los platos en la destilación. 1.3.- Destilación continua por método de Entalpía-Concentración. 4 UNIDAD No V.- DISPONIBILIDAD DE TIEMPO: 21 HORAS. OPERACIONES FLUIDO SÓLIDO CON TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR OBJETIVO DE LA UNIDAD.- Diseñar equipos para procesos que impliquen transferencia simultanea de masa y calor(adsorción e Intercambio Iónico), a nivel productivo, aplicando balances de masa y energía, para eliminar impurezas desagradables de soluciones, ablandamiento de aguas, purificación de aguas residuales, separar componentes valiosos de una solución, y satisfacer en forma óptima las necesidades de la moderna industria agroalimentaria. 1.- ADSORCIÓN. 1.1.- Relaciones de fase y definiciones. 1.2.- Isotermas de Adsorción. 1.3.- Operaciones de adsorción por etapas. Adsorción por contacto y filtración. Balances de masa y energía. 1.4.- Operaciones por contacto continuo. Adsorción en lechos porosos en estado transitorio. Adsorción de dos componentes. Fraccionamiento. 1.5.- Diseño y selección de equipos de adsorción. 2.- INTERCAMBIO IÓNICO. 2.1.- Mecanismos del Intercambio Iónico. 2.2.- Curva de avance y punto de ruptura. 2.3.- Aplicaciones del intercambio iónico en la industria. 2.4.- Diseño de columnas de lecho fijo para intercambio iónico. 2.5.- Simulación mediante computadora de procesos con transferencia simultanea de masa y calor. CRONOGRAMA Las formas de enseñanza utilizadas en la asignatura son los siguientes: Conferencia 60 Horas / semestre. Clase práctica 34 Horas / semestre.
Practica de Laboratorio 18 Horas / semestre. METODOLOGIA Métodos de enseñanza.- Los métodos de enseñanza utilizados en la asignatura son los siguientes: Expositivo-Deductivo. 5 Actividad Conjunta. Problémico. Trabajo de Laboratorio. Medios de enseñanza.- Los medios de enseñanza utilizados en la asignatura son los siguientes: Pizarra acrílica VHS y VCD. Texto de la Asignatura. Internet. Multimedia. Equipos de Laboratorio. Visitas a las Industrias. EVALUACION Tipo de Evaluación Número Forma Ponderación Evaluación Parcial 2 Escrito 50% Evaluación Final 3 Escrito 35% EXPOCIENCIA y Visita industrial 3 informe 15% BIBLIOGRAFIA 1.- Foust, A. S.; Wenzel, L.A.; Clump, C. W.; Maus, L., y Andersen, L. B.: PRINCIPÍOS DE OPERACIONES UNITARIAS, Segunda Edición, Compañía Editorial Continental S.A., México, (1996).* 2.- Geankoplis, C. J., PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS, Tercera Edición en español, Compañía Editorial Continental S.A. de C.V., Madrid, (1998).*6 3.- King, C. Judson; PROCESOS DE SEPARACIÓN, Editorial Reverté S.A.; Barcelona, (1990). 4.- McCabe, W.L.; Smith, J.C., y Harriott, P., OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERIA QUIMICA, Cuarta Edición, McGraw-Hill Interamericana de España S.A., Madrid, (1996). 5.- Ocon, G. J. y Tojo, B. G.; PROBLEMAS DE INGENIERIA QUÍMICA, TOMOS I y II, Editorial Aguilar, Madrid, (1978). 6.- Pavlov, Romankov, Noskov; PROBLEMAS Y EJEMPLOS PARA EL CURSO DE OPERACIONES BÁSICAS Y APARATOS EN TECNOLOGÍA QUÍMICA; Editorial MIR; Moscú; (1988). 7.- Sawistowski H. y Smith W., MÉTODOS DE CALCULO EN LOS PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE MASA, Editorial Alambra S.A., Madrid, (1967). 8.- Treybal, Robert R., OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA, Segunda Edición, Editorial McGraw-Hill de México S.A., México, (1987).* * Libros de lectura obligatoria Santa Cruz de la Sierra,.de.de 2006