Operacions Unitàries en l'Enginyeria

ENGINYERIA INDUSTRIAL
OPERACIONS
UNITÀRIES EN
ENGINYERIA
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25066 Operacions Unitàries en Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 1/06/2011
1
Crèdits: 4,5 (3,3 teoria + 1,2 pràctiques)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus: Optativa
Coordinador: Antonio L. Torres ([email protected])
Altres Professors: Jordi Garcia Ubasart ([email protected])
Departament: Enginyeria Tèxtil i Paperera (714)
Presentació
Coneixements previs
No es necessita cap requisit previ, tot que és important que l’alumne hagi adquirit els coneixements
bàsics que s’imparteixen a l’assignatura “Fonaments Químics de l’Enginyeria”.
Camps professionals
Per tal que les plantes operin amb eficàcia, seguretat i economia, i els productes compleixin les
exigències dels consumidors és essencial que l’enginyer posseeixi coneixements bàsics sobre els
principis i les lleis que regeixen diverses operacions unitàries, etapes físiques i químiques
involucrades en els processos industrials; concretament, les operacions basades en l’estudi del
transport d’energia (evaporació, condensació dels vapors per a l’aprofitament de la seva calor latent,
generació de vapors...), del transport de quantitat de moviment (circulació de fluids i suspensions de
pasta pel interior de conduccions, filtració, sedimentació...) i de matèria (absorció de gasos, intercanvi
iònic, extracció, assecatge...) són intensament utilitzades en els processos d’obtenció de productes
paperers (pasta, paper i cartró), en els posteriors processos de conversió i manipulació, en les etapes
de preparació de matèries primeres i condicionament de productes, en les de tractament d’aigües de
procés i residuals, etc.
Relació amb altres assignatures
Aquesta assignatura pre-ICT està relacionada amb les assignatures del ICT Paperer i Gràfic,
permetent a l’alumne adquirir els coneixements bàsics per poder assolir amb garantia les
assignatures del ICT. Per altre part, els coneixements aportats per aquesta assignatura també són
d’utilitat per aquells alumnes que desenvoluparan la seva activitat professional en altres industries de
procés (química, tèxtil, tractament d’aigües, etc.)
Objectius generals
Impartir els fonaments bàsics necessaris per l’estudi de les operacions unitàries involucrades en
diversos processos industrials químics i físics. Operacions útils en la pràctica de la enginyeria, i
especialment importants en los processos del sector d’obtenció de pastes i papers i/o del tractament i
depuració d’aigües.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25066 Operacions Unitàries en Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 1/06/2011
2
Temari
Mòdul 1. Introducció als processos i a les operacions unitàries
Tema 1: Introducció als processos i a les operacions unitàries
(4hores)
(4 hores)
Continguts: Introducció. Fonaments i classificació de les operacions unitàries. Operacions
unitàries físiques controlades per la transferència de quantitat de moviment. Operacions
unitàries físiques controlades per la transferència d’energia. Operacions unitàries físiques
controlades per la transferència de matèria.
Mòdul 2. Processos amb reacció química
Tema 2: Fonaments de cinètica química
(12hores)
(6 hores)
Continguts: Fonaments de cinètica química. Anàlisi i interpretació de dades cinètiques. Estudi
de les reaccions en fase homogènia. Reaccions heterogènies. Processos biològics.
Tema 3: Reactors químics
(6 hores)
Continguts: Classificació dels reactors químics. Conceptes bàsics en el disseny de reactors.
Tipus de reactors ideals. Equacions de disseny. Disseny de reactors isotèrmics i ideals per a
reaccions simples i múltiples. Reactors per a sistemes heterogenis.
Mòdul 3. Operacions unitàries físiques controlades per la transferència d’energia
Tema 4: Evaporació
(7 hores)
(7 hores)
Continguts: Fonaments de l’evaporació. Capacitat i economia d’un sistema d’evaporació. Tipus
d’evaporadors. Evaporació en simple i múltiple efecte. Càlcul d’evaporadors.
Mòdul 3. Operacions unitàries controlades per la transferència de quantitat de moviment
Tema 5: Sedimentació
(10 hores)
(6 hores)
Continguts: Fonaments de la sedimentació. Tecnologia de la sedimentació. Fonaments de la
desestabilització de col·loides. Productes químics utilitzats a la floculació i coagulació.
Tecnologia de la floculació. Aplicació als tractaments d’aigües residuals.
Tema 6: Flotació i Filtració
(4 hores)
Continguts: Fonaments i tipus de flotació. Destintat per flotació. Flotació per aire dissolt. Càlcul
d’instal·lacions. Fonaments i tecnologia de la filtració.
Objectius específics dels mòduls

Mòdul 1
Que l’alumne coneixia els objectius i principis de les diverses operacions unitàries que constituïen un
procés industrial, particularment les involucrades en els processos de fabricació de pastes i papers.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25066 Operacions Unitàries en Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 1/06/2011

3
Mòdul 2
Impartir els coneixements que permetin a l’alumne caracteritzar i optimitzar un procés amb reacció
química, la determinació experimental d’una equació de velocitat i l’anàlisi i interpretació de dades
cinètiques.

Mòdul 3
Impartir els coneixements que permetin a l’alumne caracteritzar i optimitzar un procés controlat per la
transferència d’energia.

Mòdul 4
Impartir els coneixements que permetin a l’alumne caracteritzar les operacions de sedimentació,
flotació y filtració i optimitzar-les. Aplicació d’aquestes operacions en els tractaments de depuració de
aigües residuals.
Metodologia de treball
Es combinen tipus de classes de teoria, problemes i practiques. A les de teoria es desenvolupen els
continguts teòrics. A les classes de problemes s’apliquen els coneixements teòrics en la resolució
d’exemples pràctics, i es proposarà als alumnes la resolució de exemples aplicats. A les classes
pràctiques de laboratori, l’alumne –en grups reduïts i de forma guiada- pren contacte amb la
metodologia experimental especifica d’algunes operacions unitàries, permetent-li elaborar els
informes amb les conclusions extretes de la seva experimentació. Amb la visita a una planta
depuradora d’aigües residuals es pretén que l’alumne faci un apropament a la aplicació tecnològica
d’algunes operacions unitàries i que, en funció de les dades obtingudes a la visita i els coneixements
adquirits a les classes teòriques, elabori un informe personalitzat.
Sessions teoria, problemes
Les classes de teoria tenen com a objectiu que l’alumne adquireixi els coneixements fonamentals de
l’assignatura. Amb aquestes classes s’intercalaran les classes de problemes en funció del progrés de
la matèria explicada.
Pràctiques, laboratoris
Les pràctiques de laboratori tenen l’objectiu d’aplicar alguns dels conceptes apresos a les classes de
teoria i aprendre a utilitzar aparells de laboratori. Mitjançant la visita una planta depuradora d’aigües
residuals tenir un coneixement mes acurat de la problemàtica tecnològica d’un procés industrial.

Pràctica 1: Practica de coagulació sobre un aigua residual. Desestabilització per adsorció i
neutralització de la càrrega i per precipitació amb coagulants metàl·lics.

Pràctica 2: Practica de floculació sobre un aigua residual. Desestabilització per adsorció
formació de ponts entre partícules amb diferents tipus de floculants.

Pràctica 3: Destintat per flotació aplicat al reciclatge de paper imprès.

Pràctica 4: Caracterització i avaluació dels fulls de paper obtinguts desprès del destintat.

Pràctica 5: Visita a una planta de depuració d’aigües residuals.
i
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25066 Operacions Unitàries en Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 8/06/05
Modificada en CAA de data 1/06/2011
4
Les pràctiques de laboratori es realitzen en sessions de 2 h (total 8 h). La visita a la planta es calcula
en 4 h. Les pràctiques són obligatòries.
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Mòdul 1: Introducció als processos i a les operacions
unitàries.
Mòdul 2: Processos amb reacció química.
Mòdul 3: Operacions unitàries físiques controlades per la
transferència d’energia
Mòdul 4: Operacions unitàries controlades per la
transferència de quantitat de moviment
Practiques
Temps de
Classe
Temps
D’estudi
Temps
total
4 hores
4 hores
8 hores
12 hores
12 hores
24 hores
7 hores
7 hores
14 hores
10 hores
10 hores
20 hores
12 hores
8 hores
20 hores
Materials
Bibliografia bàsica
Professors de l’assignatura. Fotocòpies d’apunts
Bibliografia complementària
Costa López, J. Introducción a los procesos, las operaciones unitarias y los fenómenos de transporte,
Ed. Reverte, 1984. .
Levenspiel, O. Ingeniería de las reacciones químicas, Ed. Reverte, 1987.
Smith, S.M. Chemical Engineering Kinetics , McGraw-Hill , 1970.
McCabe-Smith. Operaciones básicas de Ingeniería Química, Ed. Reverte, 1968.
Metcalf-Eddy. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización, McGraw-Hill, 1998.
Avaluació
N f = 0,4N1p + 0,4Nef + 0,2Np
Nf : Nota final
N1p : Nota 1r parcial
Nef : Nota examen final
Np : Nota pràctiques (informes laboratori i visita a planta). Assistència obligatòria.