46991104_0304

Curso:
2003/04
Centro:
FAC. CC. EXPERIMENTALES
Estudios:
Ingeniero Químico
Asignatura: Fundamentos de la Ingeniería Química
Código:
46991104
Ciclo:
Primero
Curso:
Primero
Cuatrimestre: Primero
Carácter:
Obligatorio
Créditos teóri.:
4.5
Créditos práct.:
1.5
Área:
Ingeniería Química
Departamento:
Ingeniería Química
Descriptores: : Introducción a la Ingeniería química. Procesos químico-industriales.
Balances de materia y energía. Fundamento de las operaciones de transferencia.
______________________________________________________________________
Tema 1. Procesos químico-industriales.
1.
Concepto de proceso químico-físico y de Ingeniería Química.
2.
Etapas a considerar en el desarrollo de un proceso.
3.
Aspectos a considerar en el diseño de un equipo industrial.
4.
Modos operativos y de contactos entre fases.
5.
Procesos químico-industriales.
Tema 2. Operaciones unitarias.
1.
Clasificación de las operaciones básicas.
2.
Operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de materia.
3.
Operaciones unitarias físicas controladas por la transmisión de calor.
4.
Operaciones unitarias físicas de transferencia simultánea de calor y materia por
contacto directo entre fases.
5.
Operaciones unitarias físicas controladas por el transporte de cantidad de
movimiento.
6.
Operaciones unitarias físicas complementarias.
7.
La operación unitaria química: los reactores químicos.
Tema 3. Balances macroscópicos de materia en sistemas sin reacción química.
1.
Sistemas constituidos por una sola unidad. Estado estacionario y estado de
transición.
2.
Sistemas formados por unidades en serie.
3.
Sistemas con corriente de derivación o “by-pass”.
4.
Sistemas con recirculación de corrientes.
5.
Sistemas con recirculación y purga.
Tema 4. Balances macroscópicos de materia en sistemas con reacción química.
1.
Reacciones simples: reactivo limitante
2.
Reacciones múltiples: selectividad y rendimiento.
3.
Planteamiento de balances.
4.
Balances de materia en una unidad. Estado estacionario y estado de transición.
5.
Sistemas con separación ideal, recirculación y purga.
6.
Sistemas con recirculación sin separación previa.
Tema 5. Balances macroscópicos de energía.
1.
Formas de energía de interés en Ingeniería Química.
2.
Planteamiento del balance macroscópico de energía.
2.1. Sistema general.
2.2. Estado estacionario.
3.
Balance entálpico. Cálculo de entalpías.
3.1. Estados de referencia.
3.2. Capacidad calorífica y calor específico.
3.3. Calor latente.
3.4. Calores de reacción.
4.
Aplicación de los Balances de Energía a diferentes casos de interés en la
Industria Química.
4.1. Aprovechamiento del vapor de agua. Evaluación de las propiedades
termodinámicas del vapor de agua.
a) Tablas de vapor de agua saturado
b) Tablas de vapor recalentado
c) Diagrama de Mollier o H-S
4.2. Mezcla de corrientes. Diagramas entalpía-composición.
Tema 6. Fundamentos de los fenómenos de transporte. Densidades de flujo de
propiedad.
1.
Modelos en Ingeniería Química. Niveles de descripción.
2.
Regímenes de circulación de fluidos. Flujo laminar y turbulento.
3.
Transporte de cantidad de movimiento. Ley de Newton de la viscosidad.
4.
Mecanismos de transmisión de calor. Ley de Fourier.
5.
Mecanismos de transferencia de materia. Ley de Fick de la difusión.
6.
Analogía entre los fenómenos de transporte.
Tema 7. Estrategia de sistemas.
1.
Análisis y síntesis de procesos.
2.
Control de los procesos químicos.
3.
Análisis económico de operaciones.
3.1. Parámetros económicos.
3.2. Estimación de la rentabilidad.
Programa de prácticas
Práctica nº 1: Balances de materia aplicados a unidades de proceso:
Rectificación en columna de pisos y absorción en torre de relleno
Objetivos: Identificar los componentes de una columna didáctica de platos
perforados mediante la rectificación de una mezcla binaria. Identificar los componentes
de una columna de relleno mediante la absorción de CO2 en una disolución alcalina.
Aplicar los balances de materia a una unidad de proceso así como a unidades en serie.
Complementar la teoría y problemas desarrollados en los Temas 2 y 3.
Práctica nº 2 Balance macroscópico de materia en estado no estacionario.
Objetivos: Ilustrar el balance macroscópico diferencial de materia en estado no
estacionario mediante la aplicación de los métodos integral y diferencial de tratamiento
de datos. Detectar las limitaciones en la mezcla del tanque variando la velocidad de
agitación. Complementar la teoría y problemas desarrollados en el Tema 3.
Práctica nº 3. Balance entálpico. Calores de reacción. Ley de Hess
Objetivos: Aplicando balances entálpicos, medir calores de reacción y
compararlos con los datos termodinámicos disponibles. Comprobar la ley de Hess para
la reacción de formación del óxido de magnesio. Complementar la teoría y problemas
desarrollados en el Tema 5.
Práctica nº 4: Balances de energía sin reacción química en estado estacionario.
Objetivos: Comprobar experimentalmente el balance de energía sin reacción
química en un tanque agitado, introduciendo el concepto de densidad de flujo de calor y
la diferencia de temperaturas como fuerza impulsora. Complementar la teoría y
problemas desarrollados en el Tema 5.
Práctica nº 5: Balance macroscópico de energía con reacción química en estado no
estacionario.
Objetivos: Comprobar experimentalmente el balance de energía con reacción
química en un reactor tipo tanque agitado. Complementar la teoría y problemas
desarrollados en el Tema 5.
Visita programada a instalaciones industriales.
Se procurará realizar una visita a una planta industrial, de acuerdo con las posibilidades
de la empresa.
Bibliografía de interés para el seguimiento y ampliación de la asignatura.
COSTA LOPEZ, J.; CERVERA MARCH, S.; CUNILL GARCIA, F.; ESPLUGAS
VIDAL, S.; MANS TEIXIDO, C.; MATA ALVAREZ, J.; Curso de Química
Técnica. Reverté, Barcelona (1985).
COSTA NOVELLA., E.; SOTELO S. , J. L.; CALLEJA, P. G., OVEJERO, E. G.,
DE LUCAS, M. A., AGUADO, A. J. y UGUINA Z., M. A.; Ingeniería
Química. Conceptos Generales. Alhambra, Madrid (1983).
FELDER, R.M. y ROUSSEAU, R.W., Elementary Principles of Chemical Processes.
Wiley (2 ed.), Nueva York, (1986). Traducción al castellano, ed.: El Manual
Moderno, México, (1991).
HIMMELBLAU, D. M.; Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. 3ª
ed. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1984). Traducción al castellano,
4ª ed.: Balances de materia y energía. Prentice-Hall Inc. (1988).
REKLAITIS, G.V.; Introduction to Material and Energy Balances. Wiley, Nueva
York (1983). Traducción al castellano: Interamericana, México (1986).
RUGARCÍA TORRES, A.; El desarrollo de habilidades para la resolución de
problemas en la Ingeniería Química, Reverté, México (1993).
Justificación de la necesidad de realizar las prácticas en un laboratorio específico:
CRITERIOS DE EVALUACIÓN. Durante EL desarrollo de la asignatura se
realizará un examen parcial eliminatorio para aquellos alumnos que superen el mismo
y un examen final. Los alumnos tienen que entregar al final del curso un guión con las
prácticas desarrolladas. Los exámenes suponen un 80% de la nota y el guión de
prácticas el 20%.