 |
FO.ES.D.01 V 1.3 |
MATERIA: |
PROCESOS UNITARIOS II
|
|
Código : |
PU5023
|
|
Duración : |
Del 15-09-2022 Al 03-11-2022
|
|
Horario : |
A ( 07:45 a 09:45 )
|
|
Aula : |
AULA - A 16
|
|
Nombre del docente : |
CARLOS RAMIRO ESCALERA VASQUEZ
|
|
Lugar y horario de atención a estudiantes : |
Oficina del CIPI. 10:00 a 12:00
|
|
Formato de silabo : |
 MoAm2020 |
INFORMACIÓN DEL DOCENTE
Mi nombre es Ramiro Escalera Vásquez, tengo un Doctorado en Ingeniería química de la Universidad de Shizuoka (1991) y una Maestría en Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Gunma (1988) ambas de Japón. Mis trabajos de investigación en ambas universidades están relacionados con el desarrollo de reactores biológicos para el tratamiento de aguas residuales industriales. También soy Ingeniero Químico graduado en la Universidad Mayor Real y Pontificia de San Francisco Xavier de Chuquisaca, UMSFXCh, donde, en 1977, mi trabajo de graduación contribuyó a mejorar la operatividad de la planta de tratamiento aguas de SEMAPA en Cala Cala.
Mi experiencia profesional de casi 48 años, demuestra que la Ingeniería Química (que es una ingeniería de procesos) es muy versátil. Después de terminar mis estudios en 1974, trabajé en la planta de tratamiento de agua de Cala Cala hasta 1978, donde apliqué y reforcé mis conocimientos en mecánica de fluidos y los procesos de sedimentación y filtración que se imparten en esta materia. Luego, cambie de rumbo al trabajar como Jefe de Planta en la Fábrica Nacional de Explosivos localizada en Santivañez por 6 años. Dentro de la fabricación de varios de los explosivos, se usaban los procesos de molienda y secado, donde se aplican fundamentos de transferencia de masa y de calor.
Actualmente soy Docente Pleno y dirijo el Centro de Investigaciones en Procesos Industriales desde 2002 a la fecha. Las actividades del centro están publicadas a través de artículos en la revista Investigación & Desarrollo de la Universidad y otras revistas internacionales indexadas. Varios estudios han merecido varios premios otorgados por la Cámara Departamental de Industrias de Cochabamba, la Asociación Boliviana para el Avance de la Ciencia, ABAC, y el Viceministerio de Ciencia y Tecnología que anualmente convoca al Premio Nacional en Ciencia, Tecnología e Innovación
Pueden ver toda la actividad del centro en la página web: https://www.upb.edu/es/cipi
Mi hobby es la música boliviana, he sido fundador del Grupo Los Masis de Sucre y he sido componente del Grupo Intiwara de Cochabamba de cuya producción pueden ver algunos videos en youtube.
Espero compartir toda esta mi experiencia con ustedes
ATENCIÓN A LOS ESTUDIANTES
Los estudiantes pueden contactarme de la siguiente manera:
- De lunes a viernes, en la oficina del Centro de Investigaciones en Procesos Industriales(CIPI) situado en el segundo piso del edificio “Fundadores” (Campus Cochabamba) o, mediante una sesión de Zoom. Horario: mediante cita previa.
- Correo electrónico: rescalera@upb.edu, Teléfono despacho: 4268287 (int. 491)
- Foros en el Moodle de la Asignatura: Muy útil para crear hilos con preguntas que puedan ser vistos por toda la clase, o con curiosidades que encuentren y que quieran compartirlas para comentarlas.
- Vía WhatsApp a mi teléfono celular: 65765076 solo para consultas urgentes
Las consultas pueden hacerla de lunes a viernes. En general, estoy permanentemente en el Campus en horario laboral e intento dar pronta respuesta a consultas por los medios antes mencionados. Les aliento a que interactuemos lo más que se pueda, tanto con preguntas sobre conceptos poco claros, ejercicios, o proyectos, como cualquier otra curiosidad que tengan sobre temas de la asignatura.
Durante el fin de semana no se atienden consultas.
Considerando la transferencia de calor ¿Saben ustedes porqué los edredones son más efectivos que las colchas de lana en mantenernos calientes en las noches frías de invierno, o también se han preguntado cómo funciona el termo de agua o porqué se usan tuberías de cobre en los calefones a gas, o porqué se calienta el agua tan rápidamente cuando pasa por un volumen tan pequeño como el de una ducha eléctrica?
Finalmente, considerando ya los equipos de una fábrica, ¿les interesaría calcular el tamaño de un intercambiador de calor para precalentar el crudo de petróleo para adquirir la temperatura requerida al entrar a una torre de destilación para producir gasolina, fuel oil, diésel o hidrocarburos más pesados que luego se convertirán en aceites lubricantes en la refinería Gualberto Villarroel de Cochabamba?
Entrando a la transferencia de masa, ¿se han preguntado ustedes porque y a qué velocidad se evapora el agua desde la superficie de la ropa cuando la secamos en el patio de la casa?
Estas y otras preguntas son objeto de análisis y evaluación en este curso de Procesos Unitarios II y Procesos Unitarios I, que trata de los fundamentos, mecanismos y aplicaciones de la transferencia de calor y transferencia de masa en varios procesos industriales de trasformación de materias primas a productos útiles para el consumo de la población.
Las operaciones unitarias de transferencia de masa y de calor son parte importante de los procesos que se estudian y se aplican en Ingeniería de Producción e Ingeniería de Petróleo/Gas Natural y otras ingenierías (Ingeniería Química, Ingeniería Metalúrgica, Ingeniería de Alimentos, Ingeniería Ambiental, etc.), debido a que junto con los procesos unitarios químicos y biológicos intervienen en la transformación de materias primas a productos, y en los procesos de tratamiento y mitigación que tienen el objetivo de disminuir los niveles de contaminantes en los desechos provenientes de los procesos productivos.
Por consiguiente, es imprescindible que los futuros ingenieros de las ramas descritas deban conocer los principios de estas operaciones unitarias y aplicarlas al diseño, operación, mantenimiento, control y optimización de los procesos productivos en las áreas que les toque ejercer la profesión, contribuyendo de una manera efectiva al desarrollo industrial sostenible de la región y el país.
CÓDIGO DE CONDUCTA. PRINCIPIOS Y NORMAS
Principios y normas de conducta estudiantil
Es imprescindible que establezcamos un conjunto de principios y normas de conducta durante el curso. Espero el respeto de las mismas por todos ustedes. Tomen nota de los siguientes puntos: Son normas del curso todas las que se encuentran en los Reglamentos y disposiciones particulares o especiales emitidas por las autoridades de la Universidad. Su ignorancia no exime de responsabilidad ni a estudiantes ni docentes.
-
- La ASISTENCIA es obligatoria en todas las clases, así como la participación en todas las actividades programadas en la plataforma de la UPB Virtual cuando se programen éstas. Los casos de ausencia a clase o inasistencia a exámenes se rigen por lo dispuesto en el Reglamento Estudiantil: sólo se permite el equivalente de una Falta de Asistencia por crédito académico. La postergación de exámenes requiere autorización previa tramitada ante la Decanatura de Admisiones y Asuntos Estudiantiles y el previo pago extraordinario de tasas.
- El horario de clase está definido en este sílabo y en el sistema de información de la UPB. Se considera una FALTA DE ASISTENCIA tanto a la inasistencia como al hecho de que un estudiante ingrese tarde a la clase o la abandone antes de que concluya.
- Para favorecer la PUNTUALIDAD, la hora oficial por la que se rige la Universidad se encuentra en la página web institucional www.upb.edu. La materia se inicia a la hora programada. No existe tiempo de tolerancia para ingresar con atraso. Las horas de cierre de actividades en la plataforma de la UPB Virtual son inamovibles.
- La DISCIPLINA en clase es condición para un aprendizaje efectivo. El uso de teléfonos celulares en aula y la visita a sitios de internet no académicos desde el computador o tableta están prohibidos y reciben la sanción de expulsión del aula y la anotación de una Falta de Asistencia, salvo que el docente establezca para cada oportunidad las condiciones en las que los estudiantes pueden utilizar las tecnologías de información y comunicación.
- En base a la promoción de la HONESTIDAD y la JUSTICIA en las evaluaciones, el fraude académico y el plagio en exámenes, trabajos, prácticas u otra actividad curricular es sancionado con la reprobación de la materia, además de la pérdida del derecho a ingresar al cuadro de honor y a la graduación con mención. La reincidencia causa el inicio de un proceso disciplinario universitario que puede concluir con la suspensión o expulsión de la Universidad.
- La LIBERTAD DE PENSAMIENTO, el RESPETO a la dignidad humana, las formas correctas de relacionamiento interpersonal y la NO DISCRIMINACIÓN son valores promovidos y aplicados en todas las actividades.
Compromiso del docente
Durante el curso pueden contar con la entrega del material de clase, al menos un día antes de cada sesión de clases. Proporcionaré, de manera oral u escrita, y de la manera más clara que me sea posible, las instrucciones para la realización de trabajos prácticos o ejercicios. Dispongo además de tiempo en horario laboral para atender cualquier duda o consulta sobre ejercicios, proyectos, o sugerencias que permitan mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje. No duden en contactarme, pues en esas interacciones se enriquece el proceso formativo. Puedo no tener una respuesta inmediata a algún tema, pero tengan por seguro que me documentaré para dar respuesta y compartirla en clase. Finalmente, un punto importante que quiero compartir es que mis acciones de basan en el respeto, honestidad y ética, que considero esenciales, tanto dentro como fuera del entorno universitaria. Haré mi mayor esfuerzo para que mis acciones a lo largo del curso, sean reflejo de ellas.
COMPETENCIAS DE SALIDA
Las competencias relacionadas con el perfil profesional son saberes complejos que integran conocimientos, habilidades y actitudes. En esta materia, desarrollaremos las siguientes competencias:
Competencias básicas
- Utilizar herramientas matemáticas y programas informáticos para el cálculo, modelado, diseño y simulación de problemas relacionados con la transferencia de calor en el contexto de su aplicación a procesos industriales. (Nivel: Aplicación)
Competencias específicas
- Aplicar conceptos de teoría de la transferencia de calor al diseño y evaluación de intercambiadores de calor que actualmente son utilizados en diversos procesos de transformación productiva de tamaño industrial en el ámbito de la refinación petrolera y otros rubros. (Nivel: Evaluación)
- Evaluar instalaciones donde se involucra la transferencia de calor en cuanto a su eficiencia energética con indicadores ambientales pertinentes. (Nivel: Evaluación)
- Proponer, diseñar y simular intercambiadores de calor utilizando algoritmos de cálculo y programas de diseño gráfico (Solidworks) (Nivel Evaluación)
Competencias transversales
- Emplear recursos tecnológicos de información y comunicación.
- Actuar con ética personal en las actividades desarrolladas y empatía hacia el colectivo.
- Trabajar en equipo, desempeñando roles de liderazgo, asumiendo responsabilidades y delegando tareas.
- Aprender de manera autónoma y permanente.
- Comprender y comunicarse en los idiomas español e inglés en las formas oral y escrita.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE DE LA MATERIA
Objetivo General
Aplicar los fundamentos, principios y leyes que gobiernan los tres mecanismos de transferencia de calor y masa al diseño y simulación de equipos de intercambio de calor y la evaluación de instalaciones industriales desde el punto de vista de la eficiencia energética y ambiental.
Objetivos Específicos
- Comprender los fundamentos y mecanismos de transferencia de calor y masa y sus aplicaciones en el ámbito de procesos industriales
- Conocer los tipos de intercambiadores de calor usados en la industria
- Conocer las propiedades termo físicas de los fluidos y materiales sólidos involucrados en los procesos de transferencia de calor y masa
- Conocer y evaluar el funcionamiento de equipos de intercambio de calor
- Evaluar las pérdidas de calor de instalaciones industriales y su eficiencia energética.
- Proponer, diseñar y simular intercambiadores de calor utilizando algoritmos de cálculo y programas de diseño gráfico (Solidworks) (Nivel Evaluación)
PROGRAMACIÓN DE LAS UNIDADES Y SESIONES DE APRENDIZAJE, CON DETALLE DE LOS RECURSOS Y LAS ACTIVIDADES OBLIGATORIAS
|
UNIDAD 1 Mecanismos de transferencia de calor y conductividad calorífica. Objetivo: Que los estudiantes conozcan los mecanismos transferencia de calor y las propiedades termo físicas de los materiales y substancias |
SESIÓN 1 Introducción Objetivo: Que los estudiantes comprendan la pertinencia de la asignatura para su carrera profesional Contenido: Presentación de asignatura Procesos de transferencia de calor y masa Material de estudio: 1) Sílabo Antes de la clase: 1) Leer Sílabo. 2) Responder a cuestionario en línea Después de la clase: Ninguna Resultados de aprendizaje: 1) Explicar las partes principales que componen la asignatura, 2) Explicar al menos dos aplicaciones de transferencia de calor |
|
SESIÓN 2 Conceptos básicos I Objetivo: Que los estudiantes comprendan conceptos básicos sobre transferencia de calor Contenido:
Material de estudio: 1) Vídeos Antes de la clase: 1) Ver vídeos 1 a 3 de la Unidad 1 Después de la clase: Realizar Tarea 1 Resultados de aprendizaje: 1) Definir con claridad la naturaleza de la transmisión de calor, 2) Definir los 3 mecanismos de transferencia de calor 3) Identificar y explicar los mecanismos de transferencia de calor que suceden en equipos de uso doméstico, de laboratorio y de producción industrial.
|
|
|
SESIÓN 3 Conceptos Básicos II Objetivo: Que los estudiantes comprendan conceptos básicos sobre transferencia de calor Contenido: • Conductividad calorífica de gases, líquidos y sólidos Material de estudio: 1) Vídeo y lecturas de texto: Antes de la clase: 1) 1) Ver vídeo 4 de Unidad 1 y leer Páginas 19-23 de Heat Transfer Fundamentals and Applications de Cengel Después de la clase: Realizar Tarea 2 Resultados de aprendizaje: 1) Entender la naturaleza de la conductividad térmica en sólidos, líquidos y gases, 2) Conocer y aplicar dependencia de la conductividad calorífica de gases, líquidos y sólidos con la presión y la temperatura, 3) Explicar las diferencias y rangos de magnitud de las conductividades térmicas en gases, líquidos y sólidos y 4) Identificar materiales aislantes y superconductores. |
|
|
UNIDAD 2 Transferencia de calor por conducción en estado estacionario Objetivo: Que el estudiante entienda y aplique las relaciones de transferencia calor por conducción en diferentes geometrías unidimensionales y bidimensionales, |
SESIÓN 4 Conducción a través de paredes, cilindros y esferas Objetivo: Que el estudiante aprenda y aplique la Ley de Fourier de la conducción en paredes simples. Contenido: Ecuación diferencial de la conducción en varios sistemas de coordenadas en flujo unidimensional Material de estudio: 1) Vídeo Antes de la clase: 1) Ver vídeo 5 de Unidad 2 Después de la clase: Realizar Tarea 3 Resultados de aprendizaje: 1) Deducir la ecuación diferencial de la conducción 2) Resolver problemas de conducción de calor en estado estacionario en flujo unidimensional 3) Calcular el flujo de calor por conducción y la distribución de temperaturas dentro de las paredes |
|
SESIÓN 5 Conducción, convección y radiación a través de paredes planas y tuberías en serie Objetivo: Que el estudiante aplique los tres mecanismos de transferencia de calor al cálculo de flujos de calor en paredes planas y tuberías en serie Contenido: Ecuaciones de flujo de calor unidimensional Concepto de resistencias en serie al flujo de calor Material de estudio: 1) Vídeos Antes de la clase: 1) Ver vídeo 6 Tema 2 Después de la clase: Realizar Tarea 4 Resultados de aprendizaje: 1) Calcular perdidas de calor a través de paredes y tuberías en serie 2) Calcular las necesidades de espesor de aislamientos. |
|
|
SESIÓN 6 Conducción a través sólidos en serie y paralelo Objetivo: Que el estudiante aplique los tres mecanismos de transferencia de calor al cálculo de flujos de calor en paredes planas dispuestas en serie y paralelo Contenido: Flujo de calor en paralelo y en serie Resistencia equivalente Analogía con circuitos eléctricos Material de estudio: 1) Vídeos y lectura del texto base Antes de la clase: 1) Ver vídeo 7 de Tema 2 Después de la clase: Tarea 5: Calculo de la perdida de calor a través de la pared de su dormitorio Resultados de aprendizaje: 1) Calcular perdidas de calor a través de paredes en serie y paralelo 3) Deducir y aplicar la expresión matemática de la resistencia equivalente en paredes compuestas de diversa índole geométrica . |
|
|
SESIÓN 7 Conducción y generación interna de calor en paredes planas, cilindros y esferas Objetivo: Que el estudiante aplique la conducción y generación de calor al cálculo de flujos de calor en paredes planas, cilindros y esferas Contenido: Conducción y generación de calor Perfiles de temperatura y flujos de calor Material de estudio: 1) Video y lectura del texto base Antes de la clase: 1) Ver video 8 de tema 2 Después de la clase: Tarea 6: Análisis de la transferencia de calor en una ducha eléctrica Resultados de aprendizaje: 1) Calcular flujos de calor y perfiles de temperatura dentro de paredes planas, cilindro largos y esferas.
|
|
|
SESIÓN 8 Conducción en dos dimensiones Objetivo: Que el estudiante asimile conceptos de la conducción de calor bidimensional en estado estacionario Contenido: Método gráfico: Líneas de flujo de calor y fronteras isotérmicas Factores de forma en diferentes geometrías Material de estudio: 1) Texto Base Geankoplis pagina Antes de la clase: 1) Leer texto base Después de la clase: Tarea 7: Análisis de la conducción de calor en la mufla de laboratorio de la UPB Resultados de aprendizaje: 1) Calcular flujos de calor en geometrías multidimensionales en estado estacionario
|
|
|
UNIDAD 3 Transferencia de calor por conducción en estado no estacionario Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la conducción en estado transitorio en diferentes geometrías en flujo unidimensional y multidimensional |
SESIÓN 9 Introducción. Sistemas concentrados Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la conducción en estado no estacionario´ Contenido: Ecuaciones diferenciales básicas. Condiciones de frontera Sistemas concentrados donde la resistencia interna es despreciable. Número de Biot Material de estudio: 1) Vídeo. 2) Geankoplis (5.1 a 5.2) Antes de la clase: 1) Ver vídeo 1 de Tema 3 2) Leer secciones del libro de texto. Después de la clase: Realizar Tarea 8. Aplicaciones de sistemas concentrados Resultados de aprendizaje: 1) Describir el significado físico del número de Biot 2) Calcular las velocidades de transferencia de calor y la energía transferida en un tiempo determinado 3) Calcular el perfil de temperatura del objeto en función del tiempo. |
|
SESIÓN 10 Conducción en estado transitorio en diferentes geometrías Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la conducción en estado no estacionario´ Contenido: Sistemas no concentrados. Número de Biot. Numero de Fourier Soluciones aproximadas- Métodos gráficos y analíticos Material de estudio: 1) Vídeos. 2) Cengel sección 4.2 Antes de la clase: 1) Ver vídeos 1 del Tema 3, 2) Leer la sección del texto base. Después de la clase: Realizar Tarea 9 Resultados de aprendizaje: 1) Describir el significado físico del número de Biot y el número de Fourier para sistemas no concentrados, 2) Calcular perfiles de temperatura en función de la posición y del tiempo en paredes planas, cilindros y esferas, 3) Calcular la energía transmitida en un tiempo determinado en las tres geometrías. |
|
|
|
SESIÓN 11 Examen primer parcial Objetivo: Evaluar a los estudiantes sobre todo el contenido avanzado a la fecha de la evaluación, sobre la base de resolución de ejercicios. |
|
UNIDAD 4 Transferencia de calor por convección Objetivo: Que el estudiante realice paso a paso el proceso de diseño de un enlace satelital extremo a extremo. |
SESIÓN 12 Introducción. Convección forzada, flujo interno Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la convección en estado estacionario en el interior de ductos circulares y no circulares Contenido: Introducción. Números adimensionales: Numero de Reynolds, Número de Nusselt, Número de Prandtl Convección en flujo laminar y turbulento, relaciones empíricas adimensionales Material de estudio: 1) Vídeo 2) Geankoplis (4.5 A a 4,5 D); 3) Cengel (8.6) Antes de la clase: 1) Ver vídeo 1 del tema 4: Significado físico del número de Prandtl Después de la clase: Realizar Tarea 10 Resultados de aprendizaje: 1) Describir el significado físico de los números adimensionales, 2) Estimar los coeficientes convectivos de transmisión de calor para flujo interno en flujo laminar, de transición y turbulento en ductos circulares y no circulares y 3) Determinar flujos de transferencia de calor y diferencias de temperaturas. |
|
SESIÓN 13 Convección forzada, flujo externo Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la convección forzada en estado estacionario en el exterior de ductos circulares y no circulares y otras geometrías relevantes Contenido: Relaciones empíricas adimensionales para la transferencia de calor al exterior de esferas, placas planas, cilindros largos y tubos de sección no circular Bancada de tubos Material de estudio: 1) Vídeos 2) Cengel (7.3 la parte de transferencia de calor y 7.4) Antes de la clase: 1) Ver vídeos 2 y 3 del Tema 4 Después de la clase: Realizar Tarea 11 Resultados de aprendizaje: 1) Identificar las longitudes características en las diferentes geometrías, 2) Describir los tipos de bancadas de tubos 3) Calcular el flujo de calor, temperaturas de salida y caídas de presión en bancadas de tubos alineados y alternos. |
|
|
SESIÓN 14 Convección natural Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno y aplicaciones de la convección natural en las proximidades de paredes de distintas geometrías relevantes a los procesos industriales Contenido: Introducción. Números adimensionales: Numero de Grashof, Número de Rayleigh Relaciones empíricas adimensionales para la transferencia de calor al exterior de esferas, superficies planas, cilindros y tubos de sección no circular en posición vertical y horizontal Material de estudio: 1) Vídeos 2) Cengel (9.1 a 9.3) Antes de la clase: 1) Ver vídeo 4 del Tema 4 Después de la clase: Realizar Tarea 12 Resultados de aprendizaje: 1) Identificar las longitudes características en las diferentes geometrías, 2) Calcular el flujo de calor en diferentes objetos y posiciones-. |
|
|
UNIDAD 5 Aplicaciones de transferencia de calor Objetivo: Que el estudiante aprenda a evaluar y diseñar intercambiadores de calor en aplicaciones industriales |
SESIÓN 15 y 16 Intercambiadores de calor, tipos y criterios de evaluación de IC Objetivo: Que el estudiante describa los diferentes tipos de intercambiadores de calor y comprenda los criterios de evaluación y diseño de los mismos. Contenido: Tipos de intercambiadores de calor Descripción de intercambiadores de coraza y tubos La media logarítmica de la diferencia de Temperaturas. Factor de corrección Factores de obstrucción (ensuciamiento) Caída de presión del lado de la coraza y del lado de los tubos Evaluación de un intercambiador existente Material de estudio: 1) Vídeos; 2) Kern (capitulo 7) Antes de la clase: 1) Ver video de tipos de intercambiadores de calor; 2) Ver video de diseño de intercambiadores de coraza y tubos 1-2 en Solidworks; 3) leer texto Después de la clase: Ninguno Resultados de aprendizaje: 1) Describir tipos de IC, 2) Comprender el significado físico de los factores de ensuciamiento y 3) Aplicar los criterios de evaluación para establecer si un IC existente sirve para los requerimientos de proceso. |
|
SESIÓN 17 Eficiencia de intercambiadores Objetivo: Que el estudiante utilice el método de eficiencia para el diseño de intercambiadores. Contenido: Concepto de la eficiencia Número de unidades de transferencia, NUT Relaciones eficiencia-NUT Material de estudio: 1) Videos; 2) Cengel (11.5), pag. 672 Antes de la clase: 1) Leer texto; 2) Ver video de concepto de la eficiencia Después de la clase: Tarea 13 Resultados de aprendizaje: 1) Calcular temperaturas de salida de intercambiadores, 2) calcular área de intercambio de calor en diferentes tipos de intercambiadores de calor |
|
|
SESIÓN 18 Ebullición Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno de la ebullición y aplique los métodos de cálculo de coeficientes convectivos de transferencia de calor y los flujos de calor Contenido: Mecanismos de la ebullición Ebullición nucleada, ebullición de película Material de estudio: 1) Geankoplis(4.8), pag. 283 Antes de la clase: 1) Leer texto Después de la clase: Tarea 14 Resultados de aprendizaje: 1) Calcular coeficientes convectivos propios de la ebullición y los flujos de calor en calderos
|
|
|
SESIÓN 20 Condensación Objetivo: Que el estudiante comprenda el fenómeno de la condensación y aplique los métodos de cálculo de coeficientes convectivos de transferencia de calor y los flujos de calor Contenido: Mecanismos de la condensación Condensación de película en tubos verticales y horizontales Material de estudio: 1) Geankoplis (4.8), pag. 287 Antes de la clase: 1) Leer texto Después de la clase: Tarea 15 |
|
|
UNIDAD 6 Transferencia de calor por radiación Objetivo: Que el estudiante aplique los conceptos y las relaciones derivadas al cálculo de flujos de calor por radiación entre superficies de diferentes geometrías |
SESIÓN 21 Fundamentos de la radiación térmica Objetivo: Que el estudiante conozca los fundamentos y leyes relacionados con la transmisión de calor por radiación Contenido: Espectro de radiación electromagnética. Intervalo de la radiación térmica Conceptos básicos: cuerpo negro, Ley de Stefan-Boltzmann, emisividad, absortividad, Ley de Kirchhoff Emisividad de materiales Material de estudio: Videos; 2) Cengel (12.1 a 12-3), pag. 716 Antes de la clase: 1) Ver video; 2) leer texto Después de la clase: Tarea 14 Resultados de aprendizaje: 1) Identificar el intervalo de longitudes onda para radiación térmica; 2) Deducir la expresión matemática de la Ley de Stefan-Boltzmann; 3) Conocer las emisividades de materiales usados en procesos de transferencia de calor |
|
SESIÓN 22 Factores de visión y flujos de calor entre superficies de diferentes geometrías Objetivo: Que el estudiante calcule los factores de vista y las relaciones de flujo de calor entre superficies reales usadas en la industria. Contenido: Relación general del factor de visión entre dos superficies negras Relaciones y gráficos para el cálculo de factores de vista Material de estudio: 1) Texto Cengel (13.1 y 13.2) pag. 767 Antes de la clase: 1) Leer texto Después de la clase: Realizar Tarea 15 Resultados de aprendizaje: 1) Calcular factores de vista y flujos de calor entre superficies reales |
|
|
SESIÓN 23 Examen segundo parcial Objetivo: Evaluar a los estudiantes sobre todo el contenido avanzado a la fecha de la evaluación, sobre la base de resolución de ejercicios |
|
|
UNIDAD 7 TRANSFERENCIA DE MASA POR DIFUSION Objetivo: Que el estudiante aplique las relaciones para el cálculos de las difusividades y flujos de transferencia de masa por difusión |
SESIÓN 24 Introducción. Difusión molecular en gases I Objetivo: Que el estudiante comprenda los mecanismos de transferencia de masa y los métodos de cálculo de la difusividad de gases Contenido: Primera Ley de Fick de la transferencia de masa por transporte molecular Contra difusión molecular Material de estudio: 1) Video; 2) Geankoplis (6.1 y 6.2) pag. 410 Antes de la clase: 1) Ver video 1 Unidad 7; 2) Leer texto Después de la clase: Tarea 16 Resultados de aprendizaje: 1) Conocer los mecanismos de transferencia de masa 2) Calcular los flujos de transferencia de masa por difusión molecular
|
|
SESIÓN 25 Difusión molecular en gases II Objetivo: Que el estudiante comprenda los mecanismos de transferencia de masa y los métodos de cálculo de la difusividad de gases Contenido: Difusión más convección Coeficientes de difusión de gases- Ecuación de Fuller Material de estudio: 1) Video; 2) Geankoplis (6.2B a 6.2E) pag. 416 Antes de la clase: 1) Ver video 2 unidad 7; 2) leer texto Después de la clase: Tarea 17 Resultados de aprendizaje: 1) Conocer los mecanismos de transferencia de masa 2) Calcular los flujos de transferencia de masa por difusión molecular |
|
|
SESIÓN 26 y 28 Difusión molecular en líquidos. Objetivo: Que el estudiante comprenda los mecanismos de transferencia de masa y los métodos de cálculo de la difusividad de líquidos Contenido: Contra difusión molecular Difusión mas convección Coeficientes de difusión de líquidos. Ecuación de Wilke-Chang Material de estudio: 1) Video; 2) Geankoplis (6.3) pag. 427 Antes de la clase: 1) Ver video 3 unidad 7; 2) leer texto Después de la clase: Tarea 18 Resultados de aprendizaje: 1) Conocer los mecanismos de transferencia de masa 2) Calcular los flujos de transferencia de masa por difusión molecular en líquidos |
|
|
UNIDAD 8 TRANSFERENCIA DE MASA POR CONVECCIÓN Objetivo: Que el estudiante aplique las relaciones para el cálculo de los coeficientes convectivos de transferencia de masa y flujos de transferencia de masa por convección forzada en flujo laminar y turbulento
|
SESIÓN 29 Coeficientes de transferencia de masa Objetivo: Que el estudiante comprenda el mecanismo de transferencia de masa por convección y los tipos de coeficientes convectivos para líquidos y gases Contenido: Flujo en contra difusión molecular Flujo en difusión más convección Material de estudio: 1) Video; 2) Geankoplis (7.2) pag. 466 Antes de la clase: 1) Ver video 1 unidad 8; 2) leer texto Después de la clase: Tarea 19 Resultados de aprendizaje: 1) Conocer el mecanismo de la convección 2) Calcular los flujos de transferencia de masa por convección |
|
SESIÓN 30 Coeficientes de transferencia de masa para diferentes geometrías Objetivo: Que el estudiante aplique las relaciones empíricas adimensionales para el cálculo de coeficientes convectivos y los flujos de transferencia de masa en diversas geometrías en flujo interno y flujo externo Contenido: Números y ecuaciones adimensionales empíricas: Número de Schmidt, Número de Sherwood, Número de Stanton Analogía de Chilton-Colburn Material de estudio: 1) Video; 2) Geankoplis (7.3) pag. 473 Antes de la clase: 1) Ver video 2 unidad 8; 2) leer texto Después de la clase: Tarea 20 Resultados de aprendizaje: 1) Calcular los coeficientes convectivos de transferencia de masa para diferentes flujos y formas geométricas (Aplicación) |
|
|
SESIÓN 31 Defensa de Proyecto Final Objetivo: Que el estudiante realice la presentación de un proyecto de diseño de intercambiadores de calor. Contenido: Defensa de proyecto final y evaluación Material de estudio: 1) Guía de Proyecto Final Antes de la clase: 1) Elaboración de proyecto y presentación Después de la clase: Ninguna Resultados de aprendizaje: 1) Elaborar el cálculo en EES y el diseño gráfico de un intercambiador de calor óptimo en Solidworks , 2) Presentar informe detallado de los resultados obtenidos |
|
|
|
SESIÓN 32 Examen parcial final Objetivo: Evaluar a los estudiantes sobre todo el contenido avanzado a la fecha de la evaluación, sobre la base de resolución de ejercicios |
METODOLOGÍA
Las unidades de aprendizaje de esta asignatura se han presentado en el apartado previo. Para alcanzar los objetivos y resultados planificados en este curso, se han preparado vídeos y lecturas que los estudiantes deben realizar antes de cada clase. Ese material incluye explicaciones de conceptos teóricos, en algún caso un ejercicio resuelto, y que deben ser visualizados obligatoriamente por los estudiantes antes de cada clase. Es obligatorio que éstas se realicen para no quedar detrás en el curso ni alterar el avance para el resto del grupo.
En cada sesión de clases, se realizarán actividades relacionadas a la teoría expuesta en los vídeos o en las lecturas sugeridas. Estas actividades promueven el aprendizaje activo, son en general realizadas por los estudiantes bajo el seguimiento del profesor, y pueden ser exposiciones, ejercicios prácticos, debates, u otros. Por otro lado, las clases también servirán para comentar los resultados de Tareas (Trabajos Prácticos) y aclarar dudas sobre la resolución de éstos o avanzar en su desarrollo bajo la supervisión del profesor. Es recomendable que, en cada clase, el estudiante cuente con su propio ordenador portátil porque pueden existir actividades que lo requieran.
El curso incluye una serie de Tareas, cuyas instrucciones serán entregadas oportunamente a los estudiantes. Se basan en la teoría revisada, o amplían algunos conceptos tratados en éstos. Por otro lado, el curso incluye laboratorios guiados con soporte del profesor, basados en el uso de herramientas de software especializadas. Las herramientas se entregarán oportunamente a los estudiantes para que puedan instalarlas en sus ordenadores personales. Es importante que la instalación se realice con la debida antelación y verificar el funcionamiento. Cualquier complicación en su instalación debe ser notificada inmediatamente al profesor para buscar alguna alternativa.
El curso incluye, sujeto a disponibilidad, una visita a la fábrica de UNILEVER. Habitualmente la visita incluye alguna charla técnica por parte de personal de Unilever. En caso de que esta visita no fuera posible, se reemplazará mediante una sesión práctica o un conversatorio virtual con algún especialista del sector.
EVALUACIÓN
La calificación final en esta asignatura se obtiene a través de un proceso de evaluación continua y tres exámenes parciales. La nota final se obtiene mediante 2 notas parciales y una final. La ponderación de cada uno de los parciales es 30% y la nota final tiene un peso de 40%. Las notas parciales se obtienen, cada una, a partir de un test de conocimientos básicos teóricos y de las entregas de trabajos prácticos o informes de laboratorio. La nota final es el resultado de ponderar trabajos prácticos, el proyecto final y un examen escrito sobre la totalidad del contenido de la asignatura.
Primera nota parcial (30%)
- Test de conceptos teóricos y resolución de problemas (50%), Unidades de Aprendizaje 1, 2, 3
- Tareas y participación en clase (50%)
Segunda nota parcial (30%)
- Test de conceptos teóricos y resolución de problemas (50%), Unidades de Aprendizaje 4, 5 6
- Tareas y participación en clase (50%)
Examen final (40%)
- Examen escrito final (50%)
- Proyecto final (50%)
Fecha examen parcial 1: 29/09/22
Fecha examen parcial 2: 17/10/22
Fecha examen parcial Final: 03/11/22
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
VIII. FUENTES DE INFORMACIÓN
| Existe en Biblioteca UPB | Entrega Físico | Entrega en Plataforma Virtual | |
| TRANSPORT PROCESSES AND SEPARATION PROCESS PRINCIPLES, CHRISTIE GEANKOPLIS, 2018 | | ||
| Existe en Biblioteca UPB | Entrega Fisico | Entrega en Plataforma Virtual | |
| HEAT AND MASS TRANSFER: FUNDAMENTALS & APPLICATIONS, CENGEL YUNUS, 2020 | | | |
| PROCESOS DE TRANFERENCIA DE CALOR, KERN DONALD, 1999 | | | |
Jefe de Carrera o Departamento que aprueba este sílabo: TORRES SANTA CRUZ ELIZABETH MIRIAM
Fecha de aprobación del sílabo: 04/01/23