Caracterización de sólidos pulverulentos. Transporte neumático

GUIA DOCENTE DE LA ASIGNATURA
TECNOLOGÍA DE PARTÍCULAS
MÓDULO
MATERIA
CURSO
SEMESTRE
CRÉDITOS
TIPO
Común a ambos ciclos
de INGENIERO QUIMICO
Tecnología de Partículas
3º
2º
6(4.5+1.5)
Optativa
PROFESOR(ES)
•
Pedro González Tello
DIRECCIÓN COMPLETA DE CONTACTO PARA
TUTORÍAS (Dirección postal, teléfono, correo
electrónico, etc.)
Dpto. Ingeniería Química, 2ª planta, Facultad de
Ciencias.
Correo electrónico: [email protected]
HORARIO DE TUTORÍAS
Martes, miércoles y jueves, de 11-13 horas
INGENIERO QUÍMICO
PRERREQUISITOS Y/O RECOMENDACIONES (si procede)
•
•
Tener cursados 1º y 2º de Ingeniero Químico
Conocimientos de cálculo diferencial e integral y métodos numéricos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE CONTENIDOS (SEGÚN MEMORIA DE VERIFICACIÓN )
Caracterización de sólidos pulverulentos. Transporte neumático, clasificación hidráulica y neumática. Mezcla de
partículas. Almacenamiento de sólidos. Limpieza de gases.
COMPETENCIAS GENERALES Y ESPECÍFICAS
Instrumentales:
CI3: Comunicación oral y escrita en la lengua propia
CI5: Resolución de problemas
CI6: Toma de decisiones
Personales:
CP1: Trabajo en equipo
Sistémicas
CS1: Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica
CS2: Aprender de manera autónoma
CS9: Sensibilidad hacia temas medioambientales
Específicas
CR1: Conocimientos de flujo de fluidos y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de
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problemas de Ingeniería.
OBJETIVOS (EXPRESADOS COMO RESULTADOS ESPERABLES DE LA ENSEÑANZA)
El alumno sabrá/ comprenderá: caracterización de partículas y materiales pulverulentos: diámetro de
partículas y diámetros medios. Operaciones unitarias de reducción y de aumento de tamaño. Dinámica
y aplicaciones de las interacciones fluido-partículas. Principios de diseño y operación de equipos para
la limpieza de gases.
El alumno será capaz de: calcular diámetros medios a partir de datos experimentales. Análisis por
tamizado. Calcular equipos de fluidización, cambiadores y secaderos. Prediseño de ciclones, filtros de
gases, filtros electrostáticos y lavadores de gases: venturi, torres de pulverización, columnas de relleno
y columnas de pisos.
Prerrequisitos y recomendaciones: Conocimientos de cálculo integral y diferencial. Métodos
numéricos. Dinámica de fluidos.
TEMARIO DETALLADO DE LA ASIGNATURA
TEMARIO TEÓRICO (4.5 créditos):
CARACTERIZACION Y ALMACENAMIENTO DE MATERIALES PULVERULENTOS.
Tema 1. Introducción a la tecnología de partículas. Operaciones Básicas con partículas. Clasificación de las
operaciones atendiendo a la velocidad relativa fluido partícula. Partículas y gases. Partículas y líquidos.
Importancia industrial y aplicaciones.
Tema 2. Propiedades de las partículas y de los materiales pulverulentos. Tamaño de las partículas. Diámetros
estadísticos y por tamizado. Diámetros equivalentes. Forma de las partículas. Diámetros medios .Funciones de
distribución.
Tema 3. Tamizado y tamices. Caracterización de un tamiz. Ancho de malla. Luz de malla. Series de tamices.
Tamices UNE. Serie ASTM y serie Tyler. Análisis de los resultados del tamizado. Diámetro medio. Superficie
especifica.
Tema 4. Reducción de tamaño. Desintegración mecánica de sólidos. Trabajo para la molturación. Leyes
empíricas de Kick, Rittinger y Bond. Utillaje industrial: clasificación y características. Utillaje específico en la
tecnología de alimentos.
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Tema 5. Ejemplo de molturación industrial. Molturación de cereales. Molienda de trigo. Fracciones de la molienda:
harina, sémolas y salvado. Proceso industrial: recepción y ensilado, limpieza y acondicionamiento, molturación en
molinos de rodillos. Tamizado: cernedores y sasores.
Tema 6. Aumento de tamaño. Operaciones con materiales pulverulentos: granulación, peletización y
compactación por presión. Extrusores. Operaciones con partículas coloidales: coagulación y floculación.
Operaciones con disoluciones y suspensiones: cristalización y secado por atomización.
Tema 7. Almacenamiento de sólidos. Almacenamiento en montones. Almacenamiento en recipientes cerrados.
Silos. Tipos de flujo. Influencia de de las características de los sólidos sobre la velocidad de flujo. Dispositivos
para facilitar y uniformizar el flujo de sólidos.
OPERACIONES CON PARTICULAS SEDIMENTABLES
Tema 8. Sedimentación de partículas. Partículas esféricas de densidad constante. Balance general de fuerzas.
Influencia de la fluido dinámica de la fase gaseosa. Velocidad terminal. Coeficiente de rozamiento. Partículas no
esféricas. Sedimentación de suspensiones.
Tema 9. Fluidización. Aspectos generales. Tipos de contactores. Fluidización en dos fases. Variables para el
diseño: pérdida de presión en un lecho fluido, velocidad mínima de fluidización y velocidad de elutriación.
Transmisión de calor en un lecho fluidizado. Transferencia de materia: diseño de secaderos de lecho fluido.
Tema 10. Clasificación de partículas. Clasificación hidráulica. Clasificación neumática. Criterios de separación.
Equipos y aplicaciones.
Tema 11.Transporte neumático. Transporte en fase diluida. Tubos verticales y horizontales. Velocidades mínimas
del gas. Caída de presión. Perdidas menores. Diseño de una instalación. Transporte neumático en fase densa:
características generales. Tipos de líneas de transporte neumático.
LIMPIEZA DE GASES.
Tema 12. Introducción. Separaciones gas/partículas. Clasificación de las operaciones y equipos. Separadores
aeromecánicos en seco: cámaras de sedimentación y ciclones. Separadores aeromecánicos en húmedo:
lavadores de gases (scrubbers). Filtros de gases. Filtros electrostáticos. Aplicaciones y criterios de utilización.
Tema 13. Separadores aeromecánicos en seco. Cámaras de sedimentación y ciclones. Características y
ecuaciones de diseño. Diseño de un ciclón: dimensiones y pérdida de carga.
Tema 14. Filtración de gases. Tipos de filtros. Filtro de manga. Filtros absolutos. Filtros HEPA. Aplicaciones
.Caída de presión. Materiales y funcionamiento. Aplicaciones industriales.
Tema 15. Filtros electrostáticos. Funcionamiento y aplicaciones. Eficacia de los equipos. Velocidad de migración
de las partículas. Fuerzas electrostáticas. Ecuación de Deusth. Estimación del potencial de corona. Tipos de
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filtros electrostáticos.
Tema 16. Lavadores de gases (scrubbers). Lavadores venturi. Cálculo del rendimiento: influencia del tamaño y de
la distribución de partículas, velocidad del gas y de la relación liquido/ gas. Caída de presión. Dimensionado de
equipos. Torres de pulverización: características y aplicaciones. Lavadores de lecho fluido.
Tema 17. Lavadores de columnas de relleno. Tipos de relleno. Velocidad de inundación. Cálculo del diámetro y
de la altura de relleno.
Tema 18 Lavadores de columnas de pisos. Cálculo del número de pisos. Altura equivalente de un piso teórico.
Eficacia global de la columna. Separación entre pisos. Tipos de pisos. Velocidad de inundación de columnas de
pisos: sistemas espumantes y no espumantes. Cálculo del diámetro de la columna.
CRÉDITOS PRÁCTICOS (1.5 CRÉDITOS)
Visita a una instalación industrial y prácticas de laboratorio: manejo de un banco de sólidos.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA FUNDAMENTAL:
Fayed, M.E. and Lambert Otten (Ed) (1997) Handbook of powder science and technology, Chapman&Hall, New
York,USA.
Hesketh, H.T.(1996) Air pollution control, De Technomic P . C., USA
Mcketta,J.J.(1995) Encyclopedia of Chemical Technology, New York, USA
Rhodes, M. J. (Ed) (1994) Principles of powder technology, Jonh Wiley Sons. Chichester, U.K.
Parker,K.R. (1997) Applied Electrotatic Precipitation, Chapman- Hall, Londres, U.K.
Perry,R.H. and Green, D.W. (2000) Manual del Ingeniero Quimico, McGraw-Hill, Madrid, España.
ENLACES RECOMENDADOS
Cumplimentar con el texto correspondiente en cada caso.
METODOLOGÍA DOCENTE
DESARROLLO DE LA ASIGNATURA
Clases teóricas y seminarios.
La impartición de la asignatura se realiza lunes, martes y miércoles, de 9 a 10 h. Los créditos teóricos y prácticos, que
generalmente consisten en la resolución de ejercicios numéricos, se imparten indistintamente durante el horario
mencionado y los seminarios de apoyo.
Esta materia es eminentemente práctica por lo que el alumno debe esforzarse, desde el inicio de la signatura, en el
planteamiento y resolución de problemas, adquiriendo órdenes de magnitud de propiedades, conocimientos matemáticos
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y métodos más habituales de cálculo y programación.
Seminarios de apoyo: en estos seminarios se realizarán resoluciones tuteladas de problemas y aclaración de dudas.
Durante estas sesiones se propondrán ejercicios para su resolución en casa, que en un plazo tasado se entregarán al
profesor.
PROGRAMA DE ACTIVIDADES
Actividades presenciales
(NOTA: Modificar según la metodología docente
propuesta para la asignatura)
Primer
cuatrimes
tre
Temas
del
temari
o
Sesione
s
teórica
s
(horas)
Sesio
nes
práct
icas
(hora
s)
Semana
1
1-2
2
1
Semana
2
2
2
1
Semana
3
3
2
1
Semana
4
3-4
2
1
Semana
5
5
2
1
Semana
6
6-7
2
1
Semana
7
8
2
1
Exposicion
es y
seminario
s (horas)
Exámenes
(horas)
Etc.
Actividades no presenciales
(NOTA: Modificar según la metodología docente
propuesta para la asignatura)
Tutoría
s
individu
ales
(horas)
1
1
3
1
1
Tutorías
colectivas
(horas)
Estudio
y
trabajo
individu
al del
alumno
(horas)
Activid
ades
4
1
5
1
4
1
5
1
4
1
5
1
4
1
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Etc
.
Semana
8
9
2
1
Semana
9
9-10
2
1
Semana
10
11
2
1
Semana
11
11-12
2
1
Semana
12
12
2
1
Semana
13
13
2
1
Semana
14
14
2
1
Semana
15
15
2
1
3
30
15
9
Total
horas
5
1
5
1
4
1
4
1
5
1
4
1
5
1
1
4
1
8
67
15
1
3
1
1
6
EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN
FINAL, ETC.)
•
•
•
Mediante dos exámenes: examen final y recuperación. En el primer examen se establecen las notas de la
asignatura, de forma que la recuperación se utiliza sólo para aprobar, nota máxima para los suspendidos en el
examen final, y en su caso para subir la calificación, aprobado y notable, obtenida en el examen final.
La resolución correcta de los ejercicios propuestos en los seminarios de apoyo supone el 30% de la calificación
final.
El examen final supone el 70% de la nota total. Los exámenes consisten en la resolución de problemas numéricos,
habitualmente tres. El tiempo de examen es, aproximadamente, de 3 h. Para la calificación de los ejercicios se
tiene en cuenta el planteamiento, resolución numérica y resultado final. Se es especialmente riguroso con los
errores conceptuales.
INFORMACIÓN ADICIONAL
Cumplimentar con el texto correspondiente en cada caso.
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