Operaciones de Separación

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
CARRERA:
PROGRAMA SINTÉTICO
Ingeniería en Control y Automatización.
ASIGNATURA:
Operaciones de Separación
SEMESTRE:
Sexto
OBJETIVO GENERAL:
El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de
diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I
Transferencia de Calor.
II Operaciones Basadas en la Transmisión de Calor.
III Operaciones Basadas en la Transferencia de Masa.
IV Operaciones de Separación Mecánica.
V Procesos Industriales de Aplicación.
METODOLOGÍA:
El alumno con una participación dinámica por medio de: la definición de conceptos, la resolución de ejercicios en
clase y de tarea, del uso de material bibliográfico y audiovisual, de catálogos, manuales, la búsqueda de
información para la elaboración de un trabajo de aplicación final, la asistencia a visitas industriales y la realización
de prácticas de laboratorio, construye el conocimiento, apoyado por las exposiciones, dinámicas grupales y
orientación del profesor.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
La parte teórica se evaluará con tres exámenes parciales escritos cuyo valor será del 60%, las tareas y el avance
en la búsqueda de información del trabajo de aplicación o la entrega tendrán un valor del 10 %, y el 30% restante
será el promedio de las calificaciones del laboratorio. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se
realizará siempre que ambas sean aprobatorias.
BIBLIOGRAFÍA:
a
Geankoplis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Editorial CECSA, 3 edición, USA, 1999.
Himmelblau David M., Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química, Editorial CECSA, 1ª. Edición, USA,
1992.
a
a
Kern Donald Q, Procesos de Transferencia de Calor, Editorial CECSA, 24 reimpresión de la 1 edición, USA,
1992.
a
McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Editorial Reverté, 1 edición, USA,
1981.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica
CARRERA: Ingeniería en Control y
Automatización
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Académico de ICA
ASIGNATURA :Operaciones de Separación
SEMESTRE: Sexto
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto 2005
TIPO DE ASIGNATURA: Téorico-Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:3.0
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27
HRS/TOTALES: 81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academia de Procesos Industriales.
REVISADO POR: Subdirección Académica
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar de la ESIME Zacatenco.
M. en C. Jesús Reyes García.
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de
Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
CLAVE
HOJA: 2
DE 9
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
En todas las áreas de la ingeniería, en los últimos años, se ha tenido un gran avance científico y
tecnológico; esto ha originado que los equipos que se manejan en la industria continuamente se estén
innovando. Uno de los factores importantes en ésta modernización son los Sistemas de Control. Para
poder implementar modificaciones en estos Sistemas de Control, es necesario conocer las Operaciones
y Procesos Unitarios que se llevan a cabo en los diversos procesos industriales, en términos de su
balance de materia y energía, lo que le permitirá al Ingeniero en Control y Automatización seleccionar el
Control adecuado en cada Proceso Industrial que se le presente en su vida profesional.
Entre las asignaturas antecedentes son Química Básica, Química Aplicada, Física Clásica, Física
Moderna, Modelado de Sistemas Elementos Primarios de Medición, Preparación y Transporte de
materiales. Las asignaturas colaterales son Elementos de Transmisión y Control y las consecuentes
Instrumentos Analíticos de Medición, Control de Procesos I y Control de Procesos II, Optativa I y
Optativa II.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de
diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
No. UNIDAD: I
CLAVE:
HOJA: 3 DE 9
NOMBRE: Transferencia de Calor.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno realizará el balance de materia y energía, y la representación en diagramas de flujo de la operación
de transferencia de calor, previa descripción de sus principios en los procesos de calentamiento y enfriamiento,
de los equipos y del manejo de las variables de operación.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
9.0
2.0
1.1
Importancia de la transferencia de calor.
0.5
1.2
Mecanismo de transmisión de calor.
8.0
1.3
Intercambiadores de calor.
0.5
1.3.1
Clasificación, descripción y aplicación.
2.5
1.4
Hornos y calentadores a fuego directo.
0.5
1.5
Clasificación, descripción y aplicaciones.
1.0
1.5.1
Sistemas de enfriamiento.
1.0
1.6
Variables de operación.
1.0
1.7
Diagramas de flujo.
1.0
1.8
Balance de materia y energía.
2.0
3B, 4B, 6B, 7B, 8C, 9C,
10B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de conceptos.
Resolución de problemas de aplicación basados en los conceptos y ejercicios vistos en clase, utilización de
catálogos y material audiovisual por parte del alumno apoyado por el profesor.
Realización de prácticas de laboratorio.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen parcial abarcará las unidades I con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del
trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.
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ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
No. UNIDAD: II
CLAVE:
HOJA: 4
DE 9
NOMBRE: Operaciones Basadas en la Transferencia de Calor.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno realizará el balance de materia y energía, la representación en diagramas de flujo de la evaporación,
cristalización y secado, previa descripción de sus principios, de los equipos y del manejo de las variables de
operación.
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
HORAS
P
EC
9.0
2.0
2.1
Evaporación, cristalización, secado.
1.0
2.2
Conceptos
3.0
2.3
Equipos, descripción y aplicaciones.
1.5
2.4
Variables de operación.
1.0
2.5
Diagramas de flujo.
1.0
2.6
Balance de materia y energía.
1.5
3B, 4B, 6B, 7B, 8B, 9C,
10B
ESTRATEGIA DIDACTICA
Búsqueda de conceptos de evaporación, cristalización y secado.
Elaboración de mapas conceptuales.
Resolución de problemas numéricos de evaporación, cristalización y secado.
Elaboración de diagramas de flujo.
Realización de prácticas.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El segundo examen parcial abarcará las unidades II y III con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance
del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
No. UNIDAD: III
CLAVE:
HOJA: 5
DE 9
NOMBRE: Operaciones Basadas en la Transferencia de Masa.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno realizará el balance de materia y energía, la representación en diagramas de flujo de las operaciones
de separación basadas en la transferencia de masa, previa descripción de sus principios, de los equipos y del
manejo de las variables de operación.
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
HORAS
P
EC
3.0
4.5
2.0
3.1
Destilación, absorción, desorción, lixiviación y
extracción.
3.2
Conceptos.
3.3
Métodos.
1.5
3.4
Equipos descripción y sus aplicaciones.
1.5
3.5
Variables de operación.
3.6
Diagramas de flujo.
1.5
3.7
Balance de materia y energía
1.5
2C, 3B, 4B, 5C, 6B, 7B,
8B, 9C, 10B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de conceptos acerca de destilación, desorción, absorción, lixiviación y extracción.
Resolución de problemas numéricos de destilación, absorción y desorción.
Elaboración de diagramas de flujo, apoyado en material audiovisual, catálogo, manuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El segundo examen parcial abarcará las unidades II y III con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance
del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
No. UNIDAD: IV
CLAVE:
HOJA: 6
DE 9
NOMBRE: Operaciones de Separación Mecánica.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá las operaciones unitarias que emplean la separación mecánica como principio, el manejo
de las variables de operación. Elaborará diagramas de flujo.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
EC
4.5
2.0
4.1
Sedimentación, centrifugación y filtración.
0.5
4.2
Conceptos.
1.5
4.3
Equipos, descripción y sus aplicaciones.
5.0
4.4
Variables de operación.
1.0
4.5
Diagramas de flujo.
2.0
4.6
Separación por membrana.
0.5
4.6.1
Diálisis, electrodiálisis, ultrafiltración
1.5
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
2C, 3C, 4B, 7B, 8C, 9C.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Consulta bibliográfica, por parte de los alumnos, de los temas de sedimentación, centrifugación y filtración.
Participación dinámica de los alumnos, durante la exposición por parte del profesor con apoyo de material
audiovisual y visitas industriales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen parcial abarcará las unidades IV y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance
del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación.
No. UNIDAD: V
CLAVE:
HOJA: 7
DE 9
NOMBRE: Procesos Industriales de Aplicación.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno seleccionará las variables de operación en algunos procesos industriales establecidos para
ejemplificar las operaciones unitarias estudiadas.
No.
TEMA
TEMAS
T
5.1
Industria azucarera.
1.5
5.2
Tratamiento de aguas.
1.5
5.3
Industria de bebidas alcohólicas
1.5
5.4
Licuación y destilación del aire
1.5
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
3.0
1C, 4B, 7B, 8C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición por equipo de un proceso de aplicación.
Revisión de los procesos industriales de aplicación para la selección de las variables de operación, bajo la
supervisión del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen parcial abarcará las unidades IV y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance
del trabajo de aplicación final y 30 % prácticas de laboratorio de las unidades en que aplique y reporte de visitas
industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA:
CLAVE:
Operaciones de Separación.
HOJA: 8
DE 9
RELACION DE PRÁCTICAS
PRACT.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
No.
Intercambiadores de calor de tubo
1
y coraza
UNIDAD
DURACIÓN
I
3.0
2
Intercambiadores de tubos
concéntricos
I
3.0
3
Hornos
I
3.0
4
Evaporación
II
3.0
5
Condensadores
II
3.0
6
Cristalización y secada
II
3.0
7
Destilación
III
1.5
8
Absorción
III
1.5
9
Lixiviación y extracción
III
1.5
10
Centrifugación
IV
1.5
11
Filtración
IV
3.0
LUGAR DE
REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizarán en el
Laboratorio de Procesos
Industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Operaciones de Separación
CLAVE:
HOJA: 9
DE 9
PERÍODO
1
UNIDAD
I
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
2
II, III
60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
3
IV, V
60% Examen escrito +10% tareas y entrega trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
Para acreditar la asignatura es necesario obtener calificación aprobatoria en el
laboratorio.
El reporte de las visitas industriales será considerado como reporte de práctica
de laboratorio.
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Austin George, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Editorial Mc
a
a
Graw-Hill 5 edición en inglés, 1 edición en español, USA, 1989.
2
X
Elonka, Robinson, Operaciones de Plantas Industriales, Editorial Mc Graw-Hill,
a
1 edición, USA, 1990.
3
X
Felder Richard H, Rousseau-Ronald W., Principios Elementales de los
a
Procesos Químicos, Editorial Limusa, 3 edición, USA, 2004.
4
X
Foust, Wenzel, Clump, Maus y Andersen, Principios de Operaciones Unitarias,
a
Editorial CECSA, 3 edición, USA 1990.
5
X
Geankoplis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, Editorial
a
CECSA, 3 edición, USA, 1999.
6
X
Himmelblau David M., Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química,
Editorial CECSA, 1ª. Edición, USA, 1992.
7
X
Kern Donald Q, Procesos de Transferencia de Calor, Editorial CECSA, 24
a
reimpresión de la 1 edición, USA, 1992.
8
X
McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química,
Editorial Reverté, Primera edición, USA, 1981.
X
9
10
a
X
Perry Robert, Chilton Cecil, Biblioteca del Ingeniero Químico, Editorial Mc
a
Graw-Hill, 2 edición en español, USA, 1990.
Valiente Antonio, Primo Stivalet Rudi, Problemas de Balance de Materia y
a
Energía, Editorial Alhambra Mexicana, 1 edición, México, 1981.
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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco
CARRERA:
Ingeniería en Control y Automatización
ÁREA:
BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE Sexto
D. INGENIERÍA
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Operaciones de Separación
Procesos Industriales
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Licenciatura en Ingeniería Química o carrera afín
(deseable postgrado)
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno realizará el balance de materia y energía, el manejo de las variables de operación y la elaboración de
diagramas de flujo a las operaciones unitarias de separación; previa descripción de sus principios.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
ACTITUDES
Fundamentos de Química,
Física, Termodinámica,
Metalurgia, Procesos
Industriales, Equipo
Industrial, Necesidades de
la Industria, Problemas
Ecológicos.
En el ramo de la
Industria Química,
Petroquímica,
Farmacéutica,
Alimenticia, Papelera,
Textil, etc.
Para:
Análisis, síntesis,
transmisión de
conocimientos,
comunicación científica,
técnica y personal.
Crear un ambiente
agradable de trabajo.
Despertar en el alumno el
interés por la asignatura y
la investigación.
Establecer la importancia
de la asignatura como
base de las subsecuentes.
Ética Profesional.
Justo y ecuánime
Actuar con la verdad.
Reconocer sus errores.
Responsable y honesto.
Superación constante.
Liderazgo.
Colaboración en la solución de
Problemas.
Compromiso Social
ELABORÓ
Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez
PRESIDENTE DE ACADEMIA
REVISÓ
Ing. Guillermo Santillán Guevara.
SUBDIRECTOR ACADÉMICO
AUTORIZÓ
M. en C Jesús Reyes García.
DIRECTOR DEL PLANTEL
FECHA:
Noviembre 2004