GuÃa Docente 2010/11 - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid
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IV.- OBJETIVOS GENERALESEl objetivo general de la asignatura es la adquisición de una visiónfenomenológica de los procesos reales, interpretados a la luz de los procesosde transporte de cantidad de movimiento, calor y materia. Estos conocimientosdeberán conjugarse con los de termodinámica y cinética química paramodelizar el comportamiento de los sistemas.Al final del curso los estudiantes deberán: identificar y valorar la importancia de los diferentes procesos detransporte que intervienen en un proceso, describirlos en términos matemáticos, y calcular y evaluar magnitudes relevantes para el diseño yoperación de los citados sistemas.V.- CONTENIDOSBLOQUE I. LEYES FUNDAMENTALES Y ECUACIONES DE VARIACIÓN. Viscosidad y transporte de cantidad de movimiento Conductividad calorífica y transporte de energía. Difusividad y mecanismos del transporte de materia. Transporte en flujo turbulento.BLOQUE II. EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE TRANSPORTE ENSISTEMAS MACROSCÓPICOS. Transporte de interfase. Balances macroscópicos.VI.- COMPETENCIAS ESPECÍFICAS.Para conseguir los objetivos propuestos, el alumno debería: Comprender los fundamentos físicos de los procesos de transporte(cantidad de movimiento calor y materia). Familiarizarse con sus propiedades físicas asociadas (viscosidad,conductividad, difusividad). Construir modelos ingenieriles de procesos reales e identificar lastécnicas de diseño adecuadas.INGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 24
Obtener resultados prácticos para el diseño de los procesos a partir delos modelos elaborados a fin de diseñar los equipos u operacionesnecesarias para alcanzar las especificaciones requeridas, a partir dela información disponible. Aplicar principios científicos e ingenieriles para realizar el análisis delsistema. Examinar la operación de equipos y entender sus principios deoperación desde el punto de vista de los procesos de transporte. Integrar los fenómenos de transporte con los conocimientosadquiridos en otras asignaturas para entender y modelizar problemascomplejos en términos de principios científicos.VII.- TEMARIO Y PLANIFICACIÓN TEMPORALTEMA 1. Viscosidad y mecanismo del transporte de cantidad demovimientoLey de Newton de la viscosidad. Fluidos no-newtonianos.Viscosidad: Determinación experimental. Viscosidad de gases.Influencia de la presión y la temperatura. Mezclas de gases.Viscosidad de líquidos.TEMA 2. Ecuaciones de variación para sistemas isotérmicosBalances envolventes de cantidad de movimiento: Películadescendente. Flujo por el interior de un tubo circular. Flujo reptantealrededor de una esfera sólida. Nomenclatura. Ecuación decontinuidad: La ecuación de continuidad en los distintos sistemascoordenados..Ecuación de movimiento. La ecuación de movimientoen los distintos sistemas coordenados. Software de modelado deprocesos. Condiciones límite. Ecuación de energía mecánica. Formaadimensional de las ecuaciones de variación. Capa límite y flujopotencial. Capa límite . Flujo potencial.TEMA 3. Conductividad calorífica y mecanismo del transporte de energíaLey de Fourier. Determinación experimental. Conductividad degases. Conductividad de líquidos. Conductividad de sólidos.TEMA 4. Ecuaciones de variación para sistemas no isotérmicosDistribución de temperatura en sólidos y en flujo laminar.Conducción de calor con un manantial calorífico de origen eléctrico.Convección Libre y Forzada. Convección forzada: flujo en un tuborefrigerado por la pared. Convección natural: paredes planasverticales. Ecuación de energía. La ecuación de energía en funciónde la temperatura. Casos particulares. La ecuación de energía en losdistintos sistemas coordenados. Ecuaciones adaptadas paraprocesos de convección natural. Resumen de ecuaciones. Flujotangencial con generación de calor de origen viscoso. Enfriamientopor transpiración. Análisis dimensional. Transmisión de calor porconvección forzada en un tanque agitado. Ecuacionesadimensionales: Convección libre o natural. Temperatura de lasuperficie de una espiral de calentamiento eléctrico. Interpretaciónde los números adimensionales.INGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 25
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Obtener resultados prácticos para el diseño <strong>de</strong> los procesos a partir <strong>de</strong>los mo<strong>de</strong>los elaborados a fin <strong>de</strong> diseñar los equipos u operacionesnecesarias para alcanzar las especificaciones requeridas, a partir <strong>de</strong>la información disponible. Aplicar principios científicos e ingenieriles para realizar el análisis <strong>de</strong>lsistema. Examinar la operación <strong>de</strong> equipos y enten<strong>de</strong>r sus principios <strong>de</strong>operación <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> los procesos <strong>de</strong> transporte. Integrar los fenómenos <strong>de</strong> transporte con los conocimientosadquiridos en otras asignaturas para enten<strong>de</strong>r y mo<strong>de</strong>lizar problemascomplejos en términos <strong>de</strong> principios científicos.VII.- TEMARIO Y PLANIFICACIÓN TEMPORALTEMA 1. Viscosidad y mecanismo <strong>de</strong>l transporte <strong>de</strong> cantidad <strong>de</strong>movimientoLey <strong>de</strong> Newton <strong>de</strong> la viscosidad. Fluidos no-newtonianos.Viscosidad: Determinación experimental. Viscosidad <strong>de</strong> gases.Influencia <strong>de</strong> la presión y la temperatura. Mezclas <strong>de</strong> gases.Viscosidad <strong>de</strong> líquidos.TEMA 2. Ecuaciones <strong>de</strong> variación para sistemas isotérmicosBalances envolventes <strong>de</strong> cantidad <strong>de</strong> movimiento: Película<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nte. Flujo por el interior <strong>de</strong> un tubo circular. Flujo reptantealre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> una esfera sólida. Nomenclatura. Ecuación <strong>de</strong>continuidad: La ecuación <strong>de</strong> continuidad en los distintos sistemascoor<strong>de</strong>nados..Ecuación <strong>de</strong> movimiento. La ecuación <strong>de</strong> movimientoen los distintos sistemas coor<strong>de</strong>nados. Software <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lado <strong>de</strong>procesos. Condiciones límite. Ecuación <strong>de</strong> energía mecánica. Formaadimensional <strong>de</strong> las ecuaciones <strong>de</strong> variación. Capa límite y flujopotencial. Capa límite . Flujo potencial.TEMA 3. Conductividad calorífica y mecanismo <strong>de</strong>l transporte <strong>de</strong> energíaLey <strong>de</strong> Fourier. Determinación experimental. Conductividad <strong>de</strong>gases. Conductividad <strong>de</strong> líquidos. Conductividad <strong>de</strong> sólidos.TEMA 4. Ecuaciones <strong>de</strong> variación para sistemas no isotérmicosDistribución <strong>de</strong> temperatura en sólidos y en flujo laminar.Conducción <strong>de</strong> calor con un manantial calorífico <strong>de</strong> origen eléctrico.Convección Libre y Forzada. Convección forzada: flujo en un tuborefrigerado por la pared. Convección natural: pare<strong>de</strong>s planasverticales. Ecuación <strong>de</strong> energía. La ecuación <strong>de</strong> energía en función<strong>de</strong> la temperatura. Casos particulares. La ecuación <strong>de</strong> energía en losdistintos sistemas coor<strong>de</strong>nados. Ecuaciones adaptadas paraprocesos <strong>de</strong> convección natural. Resumen <strong>de</strong> ecuaciones. Flujotangencial con generación <strong>de</strong> calor <strong>de</strong> origen viscoso. Enfriamientopor transpiración. Análisis dimensional. Transmisión <strong>de</strong> calor porconvección forzada en un tanque agitado. Ecuacionesadimensionales: Convección libre o natural. Temperatura <strong>de</strong> lasuperficie <strong>de</strong> una espiral <strong>de</strong> calentamiento eléctrico. Interpretación<strong>de</strong> los números adimensionales.INGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 25
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