Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cuyo

Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cuyo

PROGRAMA DE ASIGNATURA

Asignatura:

A-

Ingeniería en Petróleos

OBJETIVO:

Que el alumno incorpore el marco conceptual y los fundamentos teórico - prácticos de los mecanismos de transferencia de momento, masa y energía, que le permitan comprender las operaciones básicas y así iniciarse en el cálculo termodinámico de las mismas para sus aplicaciones industriales.

CONTENIDOS:

UNIDAD TEMATICA 1.- INTRODUCCION DE LA MATERIA - PROPIEDADES DE MEZCLAS:

A- Generalidades: Operaciones Unitarias. Mecanismos de transferencias de masa, momento y energía. Operaciones: Gas – Liquido, Liquido-liquido, Fluido-sólido, y no convencionales. Transferencias simultáneas. Coeficientes de transferencia. Dibujo representativo de los principales Equipos de la Industria Química.

Distintos Diagrama de Flujos. Esquemas y explicación de ellos. Balances de Masa y Energía: con acumulación, y sin acumulación. Procesos estacionarios. Balances simultáneos de masa y energía.

Total de horas teórico- prácticas: 3 hs. UNIDAD TEMATICA 2: CALOR:

A- Conducción del calor: Ley de Fourier, coeficiente de conductividad. Aislación. Ecuación general de la conductividad. Conductividad en fluidos. Conducción en estados estacionarios y transitorios.

B.- Convección del calor: Mecanismo. Coeficientes peliculares y globales. De transmisión conjunta por conducción y convección. Diferencias medias a usar en cálculos. Casos de co-corriente y contracorriente. Geometrías complejas.

C.- Radiación: Mecanismo. Naturaleza de la radiación. Radiación térmica. Absorción y emisión de superficies sólidas. Leyes de Kirchoff, Stefan- Boltzmann, Planck y Wien. Poder Emisivo, emisividad. Cuerpos Negros y Grises. Aplicación industrial de la radiación.

UNIDAD TEMATICA 3: FRACCIONAMIENTO:

A.- Propiedades de mezclas y fundamentos de fraccionamiento: Introducción. Estimación de propiedades de mezclas. Propiedades reales y aparentes. Mezclas complejas. Paquetes de propiedades más importantes. Propiedades de equilibrio de las mezclas.

B.- Fundamentos de fraccionamiento: Importancia. Aplicaciones. Mecanismos de separación. Herramientas de cálculo. Equipos y accesorios. Tipos básicos de columnas. Funcionamiento. Operaciones continuas y discontinuas. Fraccionamiento de mezclas binarias. Columnas de fraccionamientos, accesorios, representación. Maniobras operativas.

C.- Métodos de cálculo: Sorel y Mc Cabe Thiele. Datos de cálculo. Variables operativas: P, T, relación de reflujo, regímenes de flujo, calor aportado, número de etapas, tipo de condensador, Análisis de la carga. Efecto de la presión. Condiciones límites de la relación de reflujo. Reflujo óptimo. Efecto del vapor de agua.

D.- Destilación multicomponente: especificación de variables de diseño. Métodos empíricos. Componentes claves. Presión de operación. y tipo de condensador... Número mínimo de platos: ecuación de Fenske. Reflujo mínimo: ecuación de Underwood. Relación real de reflujo y etapas teóricas: correlación de Gilliland. Eficacia de las etapas. Distintos tipos. Secuencias de separación. Métodos rigurosos. Fundamentos, Simulación de columnas.

E. Destilaciones especiales: descripción, fundamentos, introducción a los métodos de Cálculo

Total de horas teórico-prácticas: 18 horas. UNIDAD TEMATICA 4: ABSORCION GASEOSA:

A- Difusión molecular de fluidos. Coeficientes de transferencias. Absorción, Desorción. Torres, características. Rellenos, tipos de relleno. Clasificación. Sistemas de Absorción – deserción.-

Columnas de absorción y desorción, accesorios, representación. Maniobras operativas.

B- Determinación del número de etapas teóricas. Métodos de cálculo. Factor de absorción o desorción .Factores efectivos. Torres compactas. Velocidad de inundación. Canalización. Eficiencias.

UNIDAD TEMATICA 5: OPERACIONES DE SUPERFICIE (o lecho fijo): ADSORCIÓN – INTERCAMBIO IÓNICO – CROMATOGRAFIA INDUSTRIAL:

A- Adsorción: Ecuaciones de adsorción. Resolución de las ecuaciones de transferencia de masa. Adsorbedores. Aplicación al cálculo de equipos.

B- Intercambio iónico: Desionización del agua: Resinas catiónicas y aniónicas. Distintos métodos y equipos. Ejemplos.

C- CROMATOGRAFÍA: fundamentos. Cromatografía de gases. Cromatografía de líquidos a alta presión Aplicaciones industriales en purificación de productos de química fina y biotecnológicos.

Total de horas teórico-práctica: 6 horas

UNIDAD TEMATICA 6: GENERACION DE VAPOR:

A- Generadores de Vapor: Clasificación. Calderas de gran volumen de agua. Calderas humotubulares. Calderas acuotubulares. Calderas de circulación forzada. Calderas con recirculación de gases.

B- Agua para Calderas Tratamientos de agua para calderas (por resinas y por ósmosis). Normas. Incrustación. Corrosión Tratamiento del agua de aporte y la contenida en la caldera. Mantenimiento. Inspección. Puesta en marcha.

Total de horas teórico-práctica: 6 horas.

UNIDAD TEMATICA 7: CONCENTRACION - CRISTALIZACIÓN

A

A-- Concentración. Iiinnttrroodduucccciióónn, balances de materia y entálpicos, recuperación de vapor de los vapores, trasmisión del calor, datos entálpicos, características de evaporadores, ttiippooss;;EEqquuiippoossddeeccoommbbuussttiióónnssuummeerrggiiddaa,, VVaappoorriizzaaddoorreess..

E

EvvaappoorraaddoorreessyyCCaallddeerreettaass,,TTrraammppaass,, TTeerrmmooccoommpprreessiióónn.

B- Cristalización. Introducción, nucleación, crecimiento de los cristales, poliformismo. Procesos de cristalización industrial que incluyen separación. Procesos de cristalización industrial que no incluyen cristalización.

Total de horas teórico-práctica: 6 horas. UNIDAD TEMATICA 8: HORNOS:

A- Hornos empleados en la industria. Diversos tipos y sus características. Hornos de tubos.

B- Calidad y estado térmico de la carga. Zona radiante. Valores admisibles en la absorción del calor radiante. Velocidad. Zona de convección. Coeficientes de intercambio. Cálculo de las superficies de intercambio. Materiales de los tubos. Espesor y temperatura.

UNIDAD TEMATICA 9: SEPARACIONES POR MECÁNICA DE FLUIDOS - MEZCLADO: - REDUCCION DE TAMAÑO

A.- Separaciones por mecánica de fluidos: Fundamentos. Sedimentación. Clasificación hidráulica. Sedimentación centrífuga. Flotación... Filtración de líquidos y gases.

Ultrafiltración, filtración de flujo tangencial.

B.- Mezclado: Fundamentos. Mezcla y mezclado. Suspensión de partículas sólidas, Operaciones de mezclado y cambio de escala. Tanques agitados, tanques air lift, columnas burbujeadas, Selección de agitador

C.- Reducción de tamaño: propiedades de las partículas. Molienda, fundamentos. Molinos, molinos de ultra finos.

D.- Tamizado: Fundamentos, tipos de tamices

E.- Operaciones de membrana: Diálisis, ósmosis, ósmosis inversa. Per vaporación Total de horas teórico-práctica: 6 horas

METODOLOGÍA DE ENSEÑANAZA

Teórico- Práctico, con evaluación continua.

En el transcurso del semestre, se impartirán los conceptos teóricos necesarios para que los alumnos desarrollen las actividades prácticas correspondientes a cada unidad y puedan realizar aplicaciones prácticas. Además, puedan comprender los diferentes procesos que identifiquen en las visitas programadas a Empresas del medio generando un informe dirigido y evaluado por la Cátedra.

Actividad Carga horaria por semestre Teoría y resolución de ejercicios simples 50

Formación práctica 10

Formación Experimental - Trabajo de campo 15

Evaluaciones 15

1. Apuntes de la cátedra de Operaciones Unitarias. F.I.-UNC 2. Engineering Data Book- Spliers Association.

3. Propiedades de los Gases y los Líquidos. Reid-Sherwood. 4. Fenómenos de Transporte. Bird y otros.

5. Operaciones de transferencia de Masa. Treybal

6. Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Mc.Cabe-Smith Harriot. 7. Principios de Operaciones Unitarias. Foust-Wenzel y otros.

8. Ingeniería Química. Brown

9. Elementos de Ingeniería Química. Vian-Ocon. 10. Manual del Ingeniero Químico. Perry y otros. 11. Refinación de Petróleos. Nelson.

12. Ingeniería del Ambiente Térmico. Threlkeld 13. Transmisión del Calor. Cao

14. Procesos de Transferencia del Calor. Kern. 15. Balances de materia y energía. Himmelblau 16. Resinas de Intercambio Iónico.- Savidan

17. Sorción (Volumen III Cap. 7) Coulson – Richardson 18. Resinas de Intercambio Iónico. Kunin

EVALUACIONES:

PARA PODER ACCEDER A LA REGULARIDAD DE LA MATERIA Y PODER RENDIR EL EXAMEN FINAL PARA SU APROBACION:

1- Asistir obligatoriamente al 70% de las clases establecidas en el CRONOGRAMA 2011, del presente ciclo lectivo.

2- Deberá rendir dos exámenes Parciales o sus correspondientes recuperatorios (uno por parcial) de exámenes Parciales, en caso de ser necesario, y APROBARLOS, de acuerdo al GRONOGRAMA 2011 de la materia. Como recuperación extraordinaria a alguno de los dos parciales deberá rendir un examen global integrador,

3- Primer parcial el 28 de Setiembre de 2011. 4- Segundo parcial el 02 de Noviembre de 2011.

5- Global, o recuperación de Parciales, el 09 de Noviembre de 2011.

6- Se deben aprobar TODOS LOS EXAMENES PARCIALES, CON UN PUNTAJE MINIMO DEL 60%.

7- En el caso de desaprobar o no asistir a un examen Parcial, se deberá recuperar en la fecha fijada en el punto 5-.

8- En el caso de desaprobar o no asistir a los dos Parciales, el alumno deberá rendir el examen Global, en la fecha fijada en el punto 5.

PROGRAMA DE EXÁMEN:

BOLILLA EXAMEN 1: BOLILLA EXAMEN 6: UNIDAD 1A, 2B, 3C, 10E UNIDAD 6A, 7B, 8A, 3E

BOLILLA EXAMEN 2: BOLILLA EXAMEN 7: UNIDAD 2 A, 3B, 5C, 7B UNIDAD 7A, 8B, 3C, 6B

BOLILLA EXAMEN 3: BOLILLA EXAMEN 8: UNIDAD 3 A, 4B, 6B, 8A UNIDAD 8 A, 9B, 7B, 5B

BOLILLA EXAMEN 4: BOLILLA EXAMEN 9 UNIDAD 4 A, 5B, 3D, 9C UNIDAD 9 A, 1 B, 8 B, 5 A

BOLILLA EXAMEN 5: UNIDAD 5 A, 6B, 2C, 7A

Ing. Alfredo A Caballero

Profesor Titular a cargo de la Catedra Operaciones Unitarias