CURSO : OPERACIONES UNITARIAS I
TRADUCCION : UNIT OPERATIONS I
SIGLA : IIQ2013
CRÉDITOS : 10
MÓDULOS : 03
REQUISITOS : IIQ2003
CARÁCTER : MINIMO
DISCIPLINA : INGENIERIA
I. DESCRIPCION
Operaciones unitarias I es un curso que capacita a los alumnos para analizar operaciones de proceso basicas y
dimensionar preliminarmente los equipos que estan presentes en la mayoria de las plantas de procesos
quimicos, procesamiento de alimentos, y fermentaciones industriales, y cuyos principios de operacion se
limitan al transporte de cantidad de movimiento (momentum) y de calor. Los contenidos del curso incluyen
dinamica de fluidos aplicada a fluidos compresibles e incompresibles; especificacion de equipos para la
impulsion de fluidos; mecanismos y coeficientes de transferencia de calor; dise?o de intercambiadores de
calor, plantas evaporadoras, y estanques agitados; entre otros.
II. OBJETIVOS
Al finalizar el curso el alumno sera capaz de:
1. Determinar el requerimiento de energia para el transporte de fluidos en tuberias, considerando las
perdidas por friccion y por singularidades, el tipo de fluido, y su comportamiento reologico.
2. Seleccionar y dimensionar bombas y compresores para el transporte de fluidos en tuberias y sistemas
de tuberias.
3. Plantear y resolver las ecuaciones de transferencia de calor por conduccion y convencion en sistemas
unidimensionales y estacionarios.
4. Emplear relaciones entre numeros adimensionales para determinar coeficientes de friccion y de
transferencia de calor de acuerdo con el regimen de flujo.
5. Dimensionar intercambiadores de calor con distintas geometrias y para distintas aplicaciones.
6. Seleccionar configuraciones de estanques agitados y determinar los requerimientos de potencia y
coeficientes de transferencia de calor para distintas aplicaciones.
7. Dise?ar y realizar experimentos e interpretar resultados, con equipos de procesos a escala piloto,
incluyendo accesorios (valvulas, trampas, etc.) y equipos anexos (sistemas de control y supervision
computacional, sistemas electricos, etc.), usados normalmente en la industria.
8. Aplicar los conocimientos adquiridos a la operacion de equipos pilotos de transferencia de cantidad de
movimiento y transferencia de calor que normalmente se encuentran en procesos industriales, de modo
de comparar modelos teoricos con la experiencia practica.
III. CONTENIDOS
1. Transporte de fluidos.
1.1. Fundamentos del transporte de fluidos (unidades, balance de energia, propiedades fisicas).
1.2. Flujo de liquidos y gases a baja presion (fluidos incompresibles), de gases a alta presion
(fluidos compresibles), y de fluidos no Newtonianos bajo distintos regimenes de flujo (laminar,
turbulento, o de transicion).
1.3. Computo de coeficientes de friccion y coeficientes de perdidas singulares.
1.4. Ductos circulares (tuberias) y con otras geometrias.
1.5. Optimizacion del diametro de tuberias. Fittings.
1.6. Sistemas de tuberias con distintas configuraciones (en serie, paralelo, y mixtas).
2. Equipos para transporte de fluidos.
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2.1. Equipos para el transporte de liquidos y gases: bombas, ventiladores, y compresores.
2.2. Curvas de operacion y de succion de bombas centrifugas y de desplazamiento positivo
(rotatorias, reciprocantes).
2.3. Sistemas de bombas (conectadas en serie o paralelo).
2.4. Teoria de compresores de una y multiples etapas.
3. Principios de transferencia de calor.
3.1. Conduccion y conveccion de calor.
3.2. Balances de energia
3.3. Propiedades fisicas.
3.4. Coeficientes de transferencia de calor para distintos regimenes de flujo (laminar, turbulento, de
transicion) y geometrias (flujo interno, flujo externo).
3.5. Configuraciones de resistencias a la transferencia de calor (en serie, paralelo, y mixtas).
3.6. Coeficientes globales de transferencia de calor.
3.7. Optimizacion de aislacion termica.
3.8. Uso de superficies extendidas para aumentar la transferencia de calor.
4. Intercambiadores de calor (IC).
4.1. Fundamentos. Patrones de contacto entre los fluidos (flujo a co-corrientes, flujo a contra-
corrientes, flujo cruzado, etc.).
4.2. Diferencia de temperatura media logaritmica.
4.3. Eficiencia y numero de unidades de transferencia de ICs, la relacion entre ambas, y la
aplicacion al dise?o y evaluacion del comportamiento de los equipos.
4.4. Descripcion de equipos (IC de doble tubo, IC de tubos y carcasa, IC compactos).
4.5. Seleccion y dimensionamiento (area de transferencia de calor, perdida de carga de las
corrientes) de equipos.
5. Condensadores.
5.1. Condensacion.
5.2. Coeficientes de transferencia de calor durante la condensacion.
5.3. Equipos y dise?o.
6. Evaporadores. Evaporacion.
6.1. Coeficientes de transferencia de calor durante la evaporacion.
6.2. Evaporacion en plantas de potencia.
6.3. Evaporacion "quimica".
6.4. Sistemas de recuperacion de energia en evaporacion quimica (recompresion de vapor,
evaporacion multiefecto).
6.5. Balances de materia y energia, y ecuaciones de dise?o en plantas evaporadoras de multiples
efectos.
7. Agitacion y mezclado.
7.1. Principios y calidad del mezclado.
7.2. Mezcladores estaticos.
7.3. Estanques agitados. Regimenes de flujo (laminar, turbulento, o de transicion), consumo de
potencia, y transferencia de calor en estanques agitados.
7.4. Escalamiento de equipos.
IV. METODOLOGIA
- Clases expositivas.
- Ayudantias expositivas.
- Talleres de trabajo grupal.
- Desarrollo de experiencias de planta piloto en grupos.
- Lectura de articulos.
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V. EVALUACION
- Pruebas;
- Laboratorios;
- Proyectos y/o
- Tareas.
VI. BIBLIOGRAFIA
Textos Complementarios
Badger, W. L. & Banchero, J. Introduccion a la ingenieria quimica. Ciudad de Mexico, Mexico,
McGraw-Hill, 1970.
Coulson, J.M., et. al. Coulson's & Richardson's Chemical Engineering. Volume 1. Fluid
Flow, Heat Transfer and Mass Transfer, 5th. Ed. Oxford, Reino
Unido, Butterworth-Heinemann, 1996.
Coulson, J. M., et. al. Coulson's & Richardson's Chemical Engineering. Volume 2.
Particle Technology & Separation Processes, 4th. Ed. Oxford,
Reino Unido, Butterworth-Heinemann.
Darby, R. Chemical Engineering Fluid Mechanics. 2nd. Ed. Nueva York,
EE.UU, Marcel Dekker, Inc., 2001.
De Nevers, N. Fluid Mechanics for Chemical Engineers. 3rd. Ed. Nueva York,
NY, EE.UU, McGraw-Hill Higher Education, 2005.
Geankoplis, C. J. Procesos de transporte y operaciones unitarias. 3ra. Ed. Ciudad de
Mexico, Mexico, Compa?ia Editorial Continental S.A. (CECSA),
1998.
Holland, F. A. & Bragg, R. Fluid Flow for Chemical Engineers. 2nd. Ed. Londres, Reino
Unido,Edward Arnold, 1995.
Incropera, F. P. & DeWitt, D. Fundamentos de transferencia de calor. 4ta. Ed. Ciudad de Mexico,
Mexico, Prentice-Hall, 1999.
Kakac, S. & Liu, H. Heat Exchangers. Selection, Rating, and Thermal Design. 2nd. Ed.
Boca Raton, FL, EE.UU, CRC Press, 2002.
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2001.
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CECSA, 1965.
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Mexico, Mexico, McGraw-Hill, 1991.
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EE.UU., McGraw-Hill Pub. Co., 1983.
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Wiley & Sons, Inc., 2003.
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EE.UU, Prentice Hall PTR, 1999.
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EE.UU., McGraw-Hill, 1997.
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McGraw-Hill, 1988.
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EE.UU., Butterworth-Heinemann, 1988.
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