INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización. ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. SEMESTRE: Quinto OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará el balance de materia y energía, el criterio de selección de variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de preparación y transporte de materiales. CONTENIDO SINTÉTICO: I Análisis de Diagramas de Flujo. II Balance de Materia y Energía. III Flujo de Fluidos. IV Reducción y Aumento de Tamaño, Separación por Tamaño, Limpieza de Materiales. V Transporte y Almacenamiento de Materiales. VI Mezcla de Sólidos, Agitación de Líquidos. VII Procesos Industriales de Aplicación. METODOLOGÍA: El alumno participará activamente en clase en la búsqueda, lectura y análisis de la información que le permita establecer la definición de conceptos, la resolución de ejercicios en clase, uso de material bibliográfico, de catálogos y manuales, de material audiovisual, en la elaboración de un trabajo de aplicación final por equipo, la asistencia a visitas industriales, la realización de prácticas de laboratorio y entrega de reportes técnicos de las prácticas de laboratorio y visitas industriales, apoyado y supervisado por el 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 tendrán un valor del 10 %, y el 30% restante será el promedio de los reportes de prácticas de laboratorio y reportes de visitas industriales. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se realizará siempre que sea aprobatoria la calificación del laboratorio. BIBLIOGRAFÍA: a a Austin George, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Editorial Mc Graw-Hill 5 edición en inglés, 1 edición en español, USA, 1989. a Felder Richard H, Rousseau-Ronald W., Principios Elementales de los Procesos Químicos, Editorial Limusa, 3 edición, U.S.A., 2004. a Himmelblau David M., Principios y Cálculos Básicos de la Ingeniería Química, Editorial CECSA, 1 edición, USA, 1992. McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Editorial Reverté, Primera edición, USA, 1981. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 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: Preparación y Transporte de Materiales. SEMESTRE: Quinto CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórica-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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. CLAVE: HOJA: 2 DE 11 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En toda industria se tiene la necesidad de preparar y transportar materiales, ya sean materias primas, desde el punto de recepción hasta el punto de utilización, productos intermedios, productos finales hasta el medio de transporte para su distribución. De éstas operaciones depende la velocidad, costo y calidad de la producción. La forma de almacenar, transportar y preparar un material dependerá de sus características, estado de agregación y necesidades del proceso. Por lo que es importante que el alumno distinga las diversas posibilidades que la tecnología actual proporciona y establezca la filosofía de éstas etapas en un proceso industrial, identificando así las necesidades de control. Para que el Ingeniero en Control y Automatización diseñe el Sistema de Control de un proceso, es indispensable conocer cada etapa y representarla matemáticamente a través del Balance de Materia y Energía. A través de éste curso, el alumno podrá establecer la expresión matemática de las operaciones de preparación y transporte de materiales y posteriormente proponer el control idóneo de las etapas de los procesos industriales que se le presenten durante los próximos cursos y su vida profesional. Las asignaturas antecedentes son: Química Básica, Química Aplicada, Física Clásica, Física Moderna. Las asignaturas colaterales son: Elementos Primarios de Medición y las consecuentes son: Operaciones de Separación, Elementos de Transmisión y Control, Instrumentos Analíticos de Medición, Control de Procesos I, Control de Procesos II, Optativa I y Optativa II. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará el balance de materia y energía, el criterio de selección de variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de preparación y transporte de materiales. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: I CLAVE: HOJA: 3 DE 11 NOMBRE: Análisis de Diagramas de Flujo. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno elaborará diagramas de flujo, utilizando el lenguaje tecnológico empleado en los procesos industriales. No. TEMA TEMAS T 1.1 Introducción al curso. 1.2 Operación unitaria. 0.5 1.3 Terminología en procesos industriales. 1.0 1.3.1 Diferentes clases de procesos. 0.5 1.4 Variables de operación 1.0 1.5 Principios básicos de los procesos. 3.0 1.6 Diagramas de Flujo. 3.0 HORAS P CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 2.0 3B, 4B, 5C, 7B, 9C ESTRATEGIA DIDÁCTICA Elaboración de mapas conceptuales. Búsqueda de simbología de diagramas de flujo. Elaboración de diagramas flujo. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas y ejercicios. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen parcial abarcará las unidades I y II hasta el tema 2.2 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: II CLAVE: HOJA: 4 DE 11 NOMBRE: Balance de Materia y Energía. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá problemas de balance de materia y energía en operaciones unitarias y procesos unitarios así como en ejemplos de procesos industriales. No. TEMA TEMAS T HORAS P 13.5 2.1 Conceptos de balance de materia y energía. 3.0 2.2 Balance de materia en operaciones unitarias. 7.5 2.3 Balance de materia en procesos unitarios. 2.4 Balance de energía en operaciones unitarias. 2.5 Balance de energía en procesos unitarios. CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 3B, 6B, 8C, 9C 7.5 ESTRATEGIA DIDACTICA Elaboración de mapas conceptuales. Resolución de problemas. Análisis de ejemplos ilustrativos basados en los conceptos y ejercicios vistos en clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen parcial abarcará las unidades I y II hasta el tema 2.2 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: III CLAVE: HOJA: 5 DE 11 NOMBRE: Flujo de Fluidos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá problemas numéricos de flujo de fluidos en el transporte y movimiento de materiales. No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA HORAS T P EC 7.5 2.0 3.1 Importancia del flujo de fluidos. 0.5 3.2 Tipos de flujo. 1.5 3.3 Patrones de flujo. 1.0 3.4 Transporte de fluidos. 1.0 3.5 Equipo para el movimiento de fluidos. 2.0 3.6 Medida del flujo de fluidos. 3.0 3.7 Flujo másico, flujo volumétrico. 2.0 3.8 Variables de operación. 1.0 2C,4B, 5C, 7B, 8C ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos de flujo de fluidos. Técnicas grupales para la resolución de problemas numéricos para determinar Número de Reynolds, gasto masa, gasto volumétrico, número de cédula y características del tubo. Realización de prácticas de laboratorio y visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen parcial abarcará las unidades II desde el tema 2.3 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: IV CLAVE: HOJA: 6 DE 11 NOMBRE: Reducción y Aumento de Tamaño, Separación por Tamaño, Limpieza de Materiales. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará la importancia del tamaño y la limpieza de los materiales para el mejor funcionamiento de los equipos y la eficiencia del proceso. No. TEMA TEMAS T 4.1 Reducción de tamaño. 0.5 4.2 Aumento de tamaño. 0.5 4.3 Separación por tamaño. 0.5 4.4 Limpieza de materiales. 1.5 HORAS P 1.5 CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 4B, 7B, 8C ESTRATEGIA DIDÁCTICA Discusión en grupos pequeños de los principios de reducción, aumento de tamaño y limpieza de materiales. Uso de catálogos de equipos. Revisión de ejemplos de aplicación industrial. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV, V, VI y VII 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: V CLAVE: HOJA: 7 DE 11 NOMBRE: Transporte y Almacenamiento de Materiales. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará las características normativas en el transporte y almacenamiento para la conservación y seguridad de los materiales en los procesos industriales. No. TEMA TEMAS T HORAS P 3.0 5.1 Transporte de materiales. 0.5 5.2 Almacenamiento de materiales. 2.0 5.2.1 Almacenamiento de sólidos. 5.2.2 Almacenamiento de líquidos. 5.2.3 Almacenamiento de gases. 5.3 Normatividad CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 2C, 4B, 7B, 8C 0.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición y ejemplos de aplicación por en equipo con el uso de material audiovisual. Análisis de la normatividad correspondiente, apoyado por el profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV, V, VI y VII 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: VI CLAVE: HOJA: 8 DE 11 NOMBRE: Mezcla de Sólidos, Agitación de Líquidos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno comparará los tipos de mezclado de acuerdo a la naturaleza del material. No. TEMA TEMAS 6.1 Mezcla. 6.1.1 Clasificación de los diferentes tipos de mezclas. 6.1.2 Equipo para mezclas sólidas. 6.1.3 Mezcla en línea de líquidos. 6.2 Agitación. 6.2.1 Fines de la agitación. 6.2.2 Equipo para la agitación de líquidos. CLAVE BIBLIOGRÁFICA T HORAS P EC 1.5 1.5 3.0 2C, 3B, 5C, 7B 1.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por equipos de conceptos y ejemplos de aplicación, con apoyo de material audiovisual y catálogos de equipos, orientados por el profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV, V, VI y VII 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. No. UNIDAD: VII CLAVE: HOJA: 9 DE 11 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 7.1 Industria termoeléctrica. 1.5 7.2 Industria de la pulpa y papel. 1.5 7.3 Teñido en la industria textil. 1.5 7.4 Pasteurización de alimentos. 1.5 HORAS P CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 3.0 1C, 3B, 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, V, VI y VII 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. CLAVE: HOJA: 10 DE 11 RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 Balance de materia y energía en: • Secador • Mezclador • T. de Destilación • Horno II 13.5 Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Procesos Industriales 2 Número de Reynolds III 1.5 3 Caída de presión III 3.0 4 Bombas en serie III 1.5 5 Bombas en paralelo III 1.5 6 Molienda y desempolvado de gases IV 1.5 7 Fluidificación V 1.5 8 Análisis de normas V 1.5 9 Mezcladores VI 1.5 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales. CLAVE: HOJA: 11 DE 11 PERÍODO UNIDAD 1 I y II hasta el tema 2.2 PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 2 II desde el 60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% tema 2.3 y III reportes de prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial. 3 IV, V, VI y VII 60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial. 60% Examen escrito +10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial. Para acreditar la asignatura es necesario obtener calificación aprobatoria en el laboratorio. El reporte de las visitas industriales será considerado como reporte de práctica. 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 Grawa Hill, 1 edición,USA, 1990. 3 X Felder Richard H, Rousseau-Ronald W., Principios Elementales de los a Procesos Químicos, Editorial Limusa, 3 edición, U.S.A., 2004. 4 X Foust, Wenzel, Clump, Maus y Andersen, Principios de Operaciones a Unitarias, 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 a Química, Editorial CECSA, 1 edición, USA, 1992. 7 X McCabe Warren, Smith Julian, Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Editorial Reverté, Primera edición, USA, 1981. 8 X Perry Robert, Chilton Cecil, Biblioteca del Ingeniero Químico, Editorial Mc a Graw-Hill, 2 edición en español, USA, 1990. 9 X Valiente Antonio, Primo Stivalet Rudi, Problemas de Balance de Materia y a Energía, Editorial Alhambra Mexicana, 1 edición, México, 1981. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: CARRERA: ÁREA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco BÁSICAS C. INGENIERÍA ACADEMIA: SEMESTRE Quinto Ingeniería en Control y Automatización Procesos Industriales D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ASIGNATURA: Preparación y Transporte de Materiales ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Química o carrera afín (deseable postgrado) 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno aplicará el balance de materia y energía, el criterio de selección de variables de operación y la elaboración de diagramas de flujo a las operaciones unitarias de preparación y transporte de materiales. . 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Fundamentos de Química, Física, Termodinámica, Metalurgia, Procesos Industriales, Equipo Industrial, Necesidades de la Industria, Problemas Ecológicos. EXPERIENCIA PROFESIONAL En el ramo de la Industria Química, Petroquímica, Farmacéutica, Alimenticia, Papelera, Textil, etc. ELABORÓ Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez. PRESIDENTE DE ACADEMIA HABILIDADES ACTITUDES 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. Compromiso social. Justo y ecuánime Actuar con la verdad. Reconocer sus errores. Responsable y honesto. Superación constante. Liderazgo. Colaboración en la solución de Problemas. REVISÓ Ing. Guillermo Santillán Guevara SUBDIRECTOR ACADÉMICO AUTORIZÓ M. en C. Jesús Reyes García. DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA: Noviembre 2004
