GUÍA DOCENTE DE OPERACIONES DE TRANSMISION DEL CALOR CURSO 2009/2010

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añada de San Urbano

04120 Almería (E s p aña) Telf.: 95 0 0153 29 FAX: 950 01 40 44

GUÍA DOCENTE DE

“OPERACIONES DE TRANSMISION DEL

CALOR” CURSO 2009/2010

1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA

1.1.Nombre Operaciones de Transmisión del Calor 1.2. Código

UNESCO 3328.16

1.3. Código 46992106 1.4.Plan 1999 1.5.Curso

académico 2009-10

1.6. Ciclo formativo 1º 1.7. Curso de la

Titulación 2º 1.8.Tipo: Troncal

1.9. Cuatrimestre 2º 1.10 Créditos LRU 4,5 1.11. Créditos ECTS 4,5 1.11.1. Horas presenciales del estudiante 51 1.11.2. Horas no presenciales del estudiante 62 Organización de las actividades

Actividades previstas para el aprendizaje y distribución horaria del trabajo

del estudiante por actividad Horas

Clases de Teoría 45

Clases Prácticas 0

Seminarios 0

Prácticas externas 0

Tutorías colectivas Tutorías individuales A discreción

I. TRABAJO PRESENCIAL DEL

ESTUDIANTE

Realización de pruebas de evaluación 6

Trabajo en grupo ₀

II. TRABAJO NO PRESENCIAL DEL

ESTUDIANTE

(Trabajo Autónomo)

Trabajo individual (preparación de exámenes, horas de estudio, consultas

en WCT, etc) 62

TOTAL HORAS DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE 113

2. DATOS DEL/ LA PROFESOR/A

2.1. Nombre Jose María Fernández Sevilla 2.2.

Departamento Ingeniería Química 2.3. Despacho CITE 2A, 1.360 2.4. Horario de

tutoría Consultar página web 2.4.1. 1er

Cuatrimestre 2.4.2. 2º Cuatrimestre

2.5. Teléfono 5899 2.6. E-mail jfernand 2.7. Apoyo virtual Web-CT SI

2.8. Página web

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3. ELEMENTOS DE INTERÉS PARA EL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA

3.1. Breve descripción de los contenidos

La asignatura suministrar al alumno conocimientos fundamentales sobre los mecanismos de la propagación del calor que se aplican a situaciones habituales en el ámbito de la ingeniería química. A partir de ello se aborda el diseño de equipos industriales como cambiadores, regeneradores, pasteurizadores o evaporadores. Con esto se cumplen los objetivos recogidos en los descriptores, que son: “Mecanismos de transmisión del calor. Cambiadores de calor. Evaporadores”.

3.2. Materia con la que se relaciona en el Plan de Estudios

La asignatura requiere conocimientos básicos de matemáticas, física y balances de materia y especialmente de energía. Por ello se encuentra relacionada con las siguientes asignaturas

• Fundamentos de la Ingeniería Química: por la realización de balances de materia y energía que son continuamente aplicados en el análisis de los procesos.

• Análisis matemático y ecuaciones diferenciales.

• También se relaciona con la asignatura Experimentación en Transporte de Calor y Cantidad de Movimiento, que se imparte de forma simultánea.

3.3. Relación con las competencias del perfil académico y profesional de la titulación

El plan de estudios actualmente vigente no contempla el concepto de “competencias”. Los descriptores recogidos en la Resolución de BOE 155 de 30/6/1999 son “Mecanismos de transmisión del calor. Cambiadores de calor. Evaporadores”. La asignatura suministra conocimientos imprescindibles para el desarrollo de la profesión.

3.4.Conocimientos necesarios para abordar la asignatura (Conocimiento previos, idioma en que se imparte, etc.)

La asignatura requiere conocimientos de matemáticas, física y balances de materia y especialmente de energía. Resulta muy útil el conocimiento de los operadores de la teoría de campos y su expresión en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas. También es útil el conocimiento de conceptos termodinámicos básicos como energía interna, entalpía y entropía. La asignatura se imparte en español aunque muchas fuentes bibliográficas, y la inmensa mayoría de los recursos disponibles en Internet, se encuentran en inglés

3.5. Requisitos previos recogidos en la memoria de la Titulación

4. OBJETIVOS

Los objetivos del presente programa son suministrar al alumno conocimientos fundamentales sobre los mecanismos de la propagación del calor que se aplican a situaciones habituales en el ámbito de la ingeniería química. A partir de ello se aborda el diseño de equipos industriales como cambiadores, regeneradores, pasteurizadores o evaporadores., de acuerdo a la descripción del contenido (BOE nº155 9/06 1999).

Los objetivos específicos se pueden resumir como sigue

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• Diseño de cambiadores de calor. • Diseño de evaporadores.

5. COMPETENCIAS

5.1. Competencias genéricas

El plan de estudios actualmente vigente no recoge “competencias”

Los descriptores recogidos en la Resolución de BOE 155 de 30/6/1999 son “Mecanismos de transmisión del calor. Cambiadores de calor. Evaporadores”.

De las competencias transversales recogidas en el libro blanco de la titulación, las que se trabajan principalmente en la asignatura son las siguientes:

INSTRUMENTALES

1. Capacidad de análisis y síntesis 7. Resolución de problemas PERSONALES

9. Trabajo en equipo 15. Razonamiento crítico SISTÉMICAS

17. Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica 18. Aprendizaje autónomo

19. Adaptación a nuevas situaciones

20. Habilidad para trabajar de forma autónoma 5.2. Competencias específicas

El plan de estudios actualmente vigente no recoge “competencias”

Los descriptores recogidos en la Resolución de BOE 155 de 30/6/1999 son “Mecanismos de transmisión del calor. Cambiadores de calor. Evaporadores.”

De las competencias transversales recogidas en el libro blanco de la titulación, las que se trabajan principalmente en la asignatura son las siguientes:

CONOCIMIENTOS DISCIPLINARES. (SABER)

1. Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química e ingeniería 2. Analizar sistemas utilizando balances de materia y energía 6. Dimensionar sistemas de intercambio de energía

10. Especificar equipos e instalaciones 11. Conocer materiales y productos

COMPETENCIAS PROFESIONALES (SABER HACER) 27. Calcular

28. Diseñar 31. Operar

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6. 1 BLOQUES TEMÁTICOS Y MODALIDAD ORGANIZATIVA DE ENSEÑANZA

Bloques temáticos Modalidad propuesta siguiendo modelo CIDUA

Metodología de trabajo del estudiante (procedimientos y actividades formativas) Clase de contenido teórico (a

desarrollar en gran grupo y grupo docente)

Clase magistral participativa Bloque I : INTRODUCCIÓN A LA

TRANSMISIÓN DE CALOR

Clase de contenido práctico (a

desarrollar en grupo de trabajo) Resolución de problemas en equipo. Clase de contenido teórico (a

Clase magistral participativa Bloque II: MECANISMOS DE

TRANSMISIÓN DE CALOR

Clase magistral participativa Bloque III: TRANSMISION DE

CALOR CON CAMBIO DE FASE

Clase magistral participativa Clase de contenido práctico (a

desarrollar en grupo de trabajo) Resolución de problemas en equipo. Bloque IV: DISEÑO TERMICO

DEL EQUIPO UTILIZADO EN EL INTERCAMBIO DE CALOR

Seminarios (a desarrollar en grupo

de trabajo) Diseño de un equipo por grupo

Recogido en el cuadro siguiente Recogido en el cuadro siguiente Recogido en el cuadro siguiente

6.2 PLANIFICACIÓN Y SECUENCIACIÓN TEMPORAL DE ACTIVIDADES DEL ESTUDIANTE

BLOQUES

TEMÁTICOS CONTENIDOS/TEMA

DESCRIPCIÓN DE TAREAS DEL ESTUDIANTE HORAS (previsión de actividades presenciales y trabajo autónomo) 1 Tema 1. -INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE CALOR Consideraciones generales.- Conceptos fundamentales y

modalidades básicas de la transmisión del calor.- Mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación.- Ecuaciones básicas.

Clase magistral. 3+4

(3 clases de 1H)

2

Tema 2. -TRANSMISION DE CALOR POR CONDUCCION I. REGIMEN ESTACIONARIO.

Mecanismos de transmisión de calor.- Ecuaciones básicas de transporte de calor por conducción en sólidos.- Régimen estacionario y flujo

unidireccional: lámina plana, cilindro, esfera, lámina plana y conductividad

Clase magistral.

Aplicación a casos prácticos

Resolución de problemas voluntarios o 5+7

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Tema 3.-TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN II. RÉGIMEN NO ESTACIONARIO.

Flujo unidireccional.- Métodos analíticos y gráficos.- F1ujo bi y tridimensional en sistemas con geometría sencilla.- Regla de Newman.- Métodos numéricos

Clase magistral.

Resolución de problemas voluntarios o cuestionarios WebCT

5+7

(5 clases de 1H)

2

Tema 4.-TRANSMISION DE CALOR POR CONVECCION

Convección natural y convección forzada.- Coeficientes de transmisión de calor por convección.- Cálculo de coeficientes de película: análisis dimensional.- Analogías entre la transferencia de la cantidad de movimiento y la convección térmica.- Correlaciones empíricas.

Clase magistral.

5+7

(5 clases de 1H)

2

Tema 5.-RADIACION TERMICA. Introducción.- Conceptos básicos: Naturaleza de la radiación.- Leyes básicas de la radiación.- Superficie negra.- Energía emitida y absorbida por una superficie.- Cuerpo gris; Radiación entre dos superficies: Cálculo de los factores geométricos de visión.- Factores de visión para cuerpos negros.- Factores de visión para superficies unidas por

refractarios.- Factores de visión para superficies grises; Estimación de la magnitud hr.

Clase magistral.

5+7

(5 clases de 1H)

3

Tema 6 -SOLIDIFICACIÓN y FUSION: CONGELACION.

Ecuaciones básicas: solución rigurosa de Newman y aproximada de Planck (contacto térmico y trasmisión de calor por convección).- Cálculo del tiempo total de cambio de fase.

Clase magistral.

Resolución de problemas voluntarios o cuestionarios WebCT 5+7 (5 clases de 1H) 3 Tema 7.- EBULLICION Y CONDENSACION

Ebullición de líquidos: ebullición nucleada y en película.- Mecanismo.- Factores que influyen en la

transmisión de calor.- Condensación de vapores: condensación en gotas y en película.- Condensación sobre tubos horizontales y verticales.- Estimación de coeficientes de película.

Clase magistral.

5+7

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Tema 8.-CAMBIADORES DE CALOR DE PARED

Tipos de cambiadores de calor: de parec, acumuladores, regeneradores. Coeficiente global de transmisión de calor.- Diferencia media de

temperaturas.- Cambiadores de calor de tubos concéntricos.- Cambiadores de calor de carcasa y tubos.

Velocidades óptimas de circulación, caída de presión recomendada, corrosión. Cambiadores de placas.

Clase magistral.

6+8

(6 clases de 1H)

4

Tema 9.-CAMBIADORES DE CALOR DE CONTACTO DIRECTO

Contacto directo sólido-fluido. Intercambiadores de lecho fluidizado. Lecho fluidizado múltiple.

Acumuladores de lecho fijo.

Clase magistral.

5+7

(5 clases de 1H)

4

Tema 10 EVAPORADORES

Tipos de evaporadores.- Diseño de un solo efecto.- Diseño de un múltiple efecto: método de Badger y McCabe.- Diseño con elevación del punto de ebullición.- Aspectos prácticos de diseño.- Evaporación de disoluciones termosensibles.- Aparatos de

evaporación.

Clase magistral.

5+7

(5 clases de 1H)

EXAMEN Examen escrito

Parcial+final 6

7. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LAS COMPETENCIAS

7.1. Criterios de evaluación

Entrega de problemas voluntarios o cuestionarios Web: 10% Examen: 90%

7.2. Instrumentos de evaluación

Se realizarán cuestionarios WebCT según disponibilidad Se propondrán problemas de entrega voluntaria.

Examen parcial optativo Examen final

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04120 Almería (E s p aña) Telf.: 95 0 0153 29 FAX: 950 01 40 44 Estudiar más.

7.4. Mecanismos de seguimiento (se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento del/la estudiante. p. ej: asistencia a tutoría, etc.)

Se dispone de tres mecanismos que permiten al docente y al alumno conocer su evolución • Los cuestionarios Web

• Las cuestiones insertadas en los temas que permiten al alumno autoevaluarse. Si tiene dificultad para responder la que aparecen al final del epígrafe, es hora de acudir a tutorías.

• Ser capaz de ir realizando los problemas voluntarios que se entregan en clase

8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA

8.1. Bibliografía básica

BENNETT,C. O. y MYERS, J. E. “Transferencia de cantidad de movimiento, calor y materia”. Editorial REVERTE S. A. Barcelona 1979.

BRENAN, J. G.; BUTTERS, J. R.; COWELL, N. D. y LILLY, A. E. V. “Las operaciones de la ingeniería de lo alimentos”. Ed. Acribia. Zaragoza 1980.

CHAPMAN, A. J. “Transmisión del calor”. Librería Editorial Bellisco. Madrid 1974.

COSTA, E.; CALLEJA, G.; OVEJERO, G.; DE LUCAS, A.; AGUADO, J. Y AGUINA, M. A.: “Ingeniería química”. Vol. 4 (Transmisión de calor). Ed. Alhambra. Madrid 1986.

HOLLAND, F. A.; MOORES, R. M.; WATSON, F. A. Y WILKINSON, J. K.: “Heat Transfer”. Neinemann Educational. Books Ltd. Londres 1970.

HOLLAND, C. D. “Fundamentos y modelos de procesos de separación”. Ed. Dossat. Madrid 1981. JAKOB, M.: “Heat Transfer”. Vol. I y II. John Wiley & sons. New York 1967.

McADAMS, W. H. “Transmisión de calor”. Ed. McGRAW-HILL. México 1978.

PERRY, R. H.; GREEN, D. W.; MALONEY, J. O. “Perry Manual del Ingeniero Químico”. Sexta edición (3ª edición en español). México 1992.

8.2. Direcciones Web/ Uso de plataforma virtual