1. DATOS INFORMATIVOSaka-cdn.uce.edu.ec/ares/w/facs/fiq/Silabus/Semestre9/... · 2015. 10. 20. ·...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR SYLLABUS

VICERRECTORADO ACADÉMICO DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO

DIRECCIÓN GENERAL ACADÉMICA Página1 Período 2015 - 2016

1. DATOS INFORMATIVOS

2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA Las operaciones unitarias estudian a fondo unidades de trasformación común a muchos procesos

industriales, teniendo como enfoque principal el diseño de los equipos donde se realizan las

operaciones. Se relaciona la operación, el tamaño y la especificación en el funcionamiento para

adaptarse al proceso en general.

Las operaciones que se estudian en este nivel son: Extracción Líquido-Líquido, Absorción de Gases y

Destilación de Multicomponentes.

1.1. FACULTAD: Facultad de Ingeniería Química

1.2. CARRERA: Carrera de Ingeniería Química

1.3. ASIGNATURA: Operaciones Unitarias 4

1.4. CÓDIGO DE ASIGNATURA: 9042

1.5. CRÉDITOS: 6

1.6. SEMESTRE: Noveno

1.7. UNIDAD DE ORGANIZACIÓN CURRICULAR:

Profesional

1.8. TIPO DE ASIGNATURA: Obligatoria

1.9. PROFESOR COORDINADOR DE ASIGNATURA:

Diego E. Montesdeoca E.

1.10. PROFESORES DE LA ASIGNATURA: Diego E. Montesdeoca E.

1.11. PERÍODO ACADÉMICO: Septiembre 2015 – Febrero 2016

1.12. N°. HORAS DE CLASE: Presenciales: 64 Prácticas: 32

1.13. N°. HORAS DE TUTORIAS: Presenciales: 16 Virtuales: 0

1.14. PRERREQUISITOS Asignaturas: Operaciones Unitarias 3

Códigos: 8042

1.15. CORREQUISITOS Asignaturas:

Teoría de Restricciones

Códigos:

9012

Diseño de Procesos

9022

Ingeniería de Plantas Industriales

9032

Simulación de Procesos

9052




3. OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA Identificar, interpretar y explicar cada una de las operaciones que se abarcan en el curso.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA Conocer los fundamentos para el diseño de Equipos Industriales de Trasformación donde se

realizan Operaciones de Separación, mediante los fundamentos que rigen el mecanismo de funcionamiento de los equipos de separación física y aplicación de conocimientos de fenómenos de trasporte.

Relacionar las variables que permiten una operación eficiente, adaptada a nuestra realidad, flexible, orientando a mejorar la productividad industrial, con honestidad y responsabilidad

5. CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA EN LA FORMACIÓN DEL PROFESIONAL La materia proporciona elementos básicos de desempeño en el ejercicio de la profesión, donde se adquieren criterios de diseño y evaluación en la operación de equipos industriales, lo que permite un desenvolvimiento eficiente, flexible y con criticidad de un ingeniero químico, que administra, opera y genera valor agregado mediante procesos de trasformación industriales.

6. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA: Aplicar conocimientos de las ciencias básicas (química física, matemáticas) e ingeniería

relacionados con las unidades de estudio de este curso

Interpretar resultados obtenidos en las prácticas experimentales de laboratorio

Desarrollar la habilidad de trabajar en equipos multidisciplinarios

Identificar y resolver problemas de ingeniería química relacionados con las unidades de estudio de

este curso.

Desarrollar habilidades para una efectiva comunicación escrita, oral y digital, al realizar informes

de laboratorio, consultas y otras actividades que desarrollarán como trabajo autónomo.

Despertar interés por temas de actualidad y el deseo de actualizarse permanentemente

7. PROGRAMACIÓN DE UNIDADES CURRICULARES DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 1 NOMBRE DE LA UNIDAD: Extracción líquido - líquido OBJETIVO DE LA UNIDAD: Aplicar conocimientos de equilibrios de sistemas líquidos ternarios, así

como propiedades de balance de masa en gráficos, procedimientos de cálculo para diferentes métodos de extracción con el fin de calcular el número de etapas de extracción

RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Interpretar el comportamiento de los sistemas líquidos ternarios

utilizando diagramas triangulares de forma objetiva.

Explicar el proceso de extracción líquido – líquido de manera objetiva.

Realizar cálculos técnicos para determinar el número de etapas de

extracción con juicio crítico y objetividad.

Identificar los diversos métodos de extracción, reconociendo ventajas y




desventajas.

Relacionar las variables que gobiernan la operación de extracción

liquido-líquido.

CÁLCULO DE HORAS DE LA UNIDAD

ESCENARIOS DE APRENDIZAJE

N°. Horas aprendizaje Teóricas 20

N°. Horas Prácticas- laboratorio

10

TUTORÍAS N°. Horas Presenciales

2

N°. Horas Aprendizaje Aula Virtual

0

TRABAJO AUTÓNOMO

Horas de Trabajo Autónomo 18

PROGRAMACIÓN CURRICULAR

CONTENIDOS

ACTIVIDADES DE TRABAJO AUTÓNOMO, ACTIVIDADES DE

INVESTIGACIÓN Y DE VINCULACIÓN CON LA

SOCIEDAD

MECANISMOS DE EVALUACIÓN

1.1. Alcance de la materia, entrega de ayudas didácticas y del sílabo.

Revisión en biblioteca de la literatura recomendada

Participación y discusión en clase

1.2. Fundamentos de la operación, sistemas líquidos ternarios, características.

Consulta sobre diferencias entre extracción y destilación.

Memoria escrita con consulta enviada.

Práctica de Laboratorio: Conformación de grupos y guías generales.

Revisión de la Guía de Laboratorio de Operaciones Unitarias 4

---

1.3. Equilibrios de sistemas líquidos ternarios, diagramas triangulares

Consulta sobre 5 sistemas líquidos ternarios de interés industrial


1.4. Balances de masa sobre diagramas triangulares, tipos de sistemas L-L, interpolación de rectas de Reparto

Problemas de aplicación sobre balances de masa en el diagrama triangular e interpolación de rectas de reparto.

Memoria escrita con problemas resueltos.

Práctica de Laboratorio

Revisión de hoja guía de laboratorio y realización del informe, luego de efectuada la práctica.

Asistencia a la práctica de laboratorio, coloquio e informe de laboratorio.

1.5. Métodos de Extracción L-L, explicación del sistema de flujo de los 5 métodos

Lectura del tema y autoestudio Participación en clase/lección escrita

1.6. Métodos de Cálculo de Extracción Líquido-líquido: Contacto sencillo y en corriente directa

Problema de aplicación sobre contacto sencillo y corriente directa

Memoria escrita con problema resuelto.




1.7. Métodos de Cálculo de Extracción Problema de aplicación sobre Memoria escrita con problema




Líquido-líquido: Contacto en contracorriente y diferencial, Relación S/F mínimo. Número de Etapas

contacto diferencial en contracorriente

resuelto.

1.8. Métodos de Cálculo de Extracción Líquido-líquido: Extracción con reflujo, balance en la cabeza, alimentación y fondo





1.9. Extracción con reflujo, cálculo de la relación de reflujo mínimo, cálculo sobre diagrama triangular

Problema de aplicación sobre contacto diferencial en contracorriente con reflujo


1.10. Aplicaciones de la extracción líquido - líquido

Trabajos grupales sobre equipos y aplicaciones industriales de la extracción L-L

Exposiciones grupales




METODOLOGÍAS DE APRENDIZAJE: Autoestudio, el estudiante debe revisar con anterioridad

el tema que se va a tratar en clase. El profesor dicta,

complementa y refuerza el aprendizaje del alumno,

solventa dudas y motiva la investigación en temas afines.

ABP, Aprendizaje basado en problemas, mediante la

resolución de problemas en clase y también como trabajo

autónomo.

Análisis de situaciones prácticas afines a los temas

estudiados

Trabajo en el laboratorio para profundizar y entender de

mejor manera los conceptos teóricos vistos en clases.

Tutorías, Sistema que refuerza los conceptos teóricos y

prácticos que no hayan sido comprendidos

RECURSOS DIDÁCTICOS: Aula de clase

Laboratorio (materiales, sustancias y equipos)

Biblioteca

Acceso a internet

Videos ilustrativos

Proyector

Computador

BIBLIOGRAFÍA: [1] McCABE, SMITH, HARRIOT (2007). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: McGRAW-HILL. [2] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON (2003). INGENIERÍA QUÍMICA: OPERACIONES BÁSICAS, Tomo 2. ESPAÑA: REVERTÉ.




[3] VIAN/OCON (2007). ELEMENTOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: EDITORIAL AGUILAR. [4] HENLEY, E. J., SEADER, J. D. (1988). OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR ETAPAS DE EQUILIBRIO EN INGENIERÍA QUÍMICA. BARCELONA: REVERTÉ. [5] FOUST ALLAN ET ALL (2006). PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIAS. MÉXICO: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL. [6] AUSTREBERTO CORREA (2004). PROCESOS DE SEPARACIÓN Y OPERACIONES UNITARIAS - TOMO I. ESPAÑA: INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. [7] KISTER HENRY (1992). DISTILLATION DESIGN. USA: MCGRAW-HILL. [8] SINNOTT R., TOWLER G (2012). DISEÑO EN INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: REVERTE.

OBRAS FÍSICAS DISPONIBILIDAD EN BIBLIOTECA VIRTUAL

NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO

BÁSICA [1] X [6] e-libro [3] X

COMPLEMENTARIA [5] X [8] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 2 NOMBRE DE LA UNIDAD: Absorción de gases OBJETIVO DE LA UNIDAD: Utilizar conocimientos de equilibrios de solubilidad de gases y

fundamentos de balance y de trasporte de masa para diseñar una columna de absorción de relleno.


Analizar con sentido crítico los equilibrios de solubilidad gaseosa.

Interpretar las caídas de presión del gas para un flujo bifasial en

rellenos.

Utilizar los fundamentos del balance de masa en la operación de

absorción

Aplicar conocimientos de trasporte de masa en la operación de

absorción.

Calcular el diámetro y la altura de una columna de relleno

Relacionar la operación, la especificación y el tamaño de una columna de

rellenos para absorción de gases




10

TUTORÍAS N°. Horas Presenciales 2


0

TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS







SOCIEDAD

2.1. Fundamentos y Características de la Operación

Consulta sobre coeficientes de transporte de masa


2.2. Equilibrios de solubilidad de gases en líquidos

Construir curvas de equilibrio para 3 sistemas diferentes

Memoria escrita con trabajo asignado.




2.3. Solventes para absorción, mecanismos de absorción.

Consulta 5 solventes utilizados industrialmente para absorción


2.4. Cálculo del diámetro de una columna de relleno

Problemas de aplicación (cálculo del diámetro de una columna de relleno)





2.5. Balance de masa en una columna de absorción


2.6. Trazado de la recta de operación y curva de equilibrio

Problemas de aplicación sobre trazado de rectas de operación y curvas de equilibrio

Memoria escrita con problemas resueltos.




2.7. Fundamentos del trasporte de masa en absorción


2.8. Ecuación General de diseño de columnas de relleno para absorción





2.9. Evaluación de HOG y NOG, Métodos simplificados

Consulta ampliatoria sobre significados de HOG y NOG

Problemas de aplicación

Memoria escrita con consulta enviada. Memoria escrita con problema resuelto.

2.10. Aplicaciones industriales de la absorción

Trabajos grupales sobre equipos y aplicaciones industriales de absorción. Tipos de rellenos

Exposiciones grupales













autónomo.


estudiados







Biblioteca

Acceso a internet

Videos ilustrativos

Proyector

Computador

BIBLIOGRAFÍA: [1] McCABE, SMITH, HARRIOT (2007). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: McGRAW-HILL. [2] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON (2003). INGENIERÍA QUÍMICA: OPERACIONES BÁSICAS, Tomo 2. ESPAÑA: REVERTÉ. [3] VIAN/OCON (2007). ELEMENTOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: EDITORIAL AGUILAR. [4] HENLEY, E. J., SEADER, J. D. (1988). OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR ETAPAS DE EQUILIBRIO EN INGENIERÍA QUÍMICA. BARCELONA: REVERTÉ. [5] FOUST ALLAN ET ALL (2006). PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIAS. MÉXICO: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL. [6] AUSTREBERTO CORREA (2004). PROCESOS DE SEPARACIÓN Y OPERACIONES UNITARIAS - TOMO I. ESPAÑA: INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. [7] KISTER HENRY (1992). DISTILLATION DESIGN. USA: MCGRAW-HILL. [8] SINNOTT R., TOWLER G (2012). DISEÑO EN INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: REVERTE.


NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO



[8] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 3 NOMBRE DE LA UNIDAD: Destilación de multicomponentes OBJETIVO DE LA UNIDAD: Aplicar conocimientos de equilibrio líquido vapor de multicomponentes,

métodos y procedimientos de cálculo para la determinación del número de platos que debe tener una columna de destilación de multicomponentes


Utilizar fundamentos teóricos de equilibrio líquido vapor para

comprender que variables fijan el estado de equilibrio de sistemas en




forma práctica.

Aplicar fundamentos de balance de masa, así como métodos de cálculo

de los equilibrios, para relacionar las variables que determinan el estado

de equilibrio de un sistema de manera objetiva.

Aplicar la Ecuación de Fenske con juicio crítico para determinar el

número de platos teóricos mínimos que debe tener una columna.

Aplicar el método de Underwood, para determinar con juicio crítico la

relación de reflujo mínimo que debe tener una columna.

Aplicar la relación de Gilliland, para relacionar el número de platos

teóricos con la razón de reflujo para el diseño de una columna de

destilación.

Diseñar una columna de destilación de multicomponentes mediante

métodos aproximados

CÁLCULO DE HORAS DE LA UNIDAD




12

TUTORÍAS N°. Horas Presenciales 2


0

TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD


3.1. Fundamentos de la operación, conceptos relacionados con destilación de multicomponentes.

Consulta sobre tres aplicaciones industriales de la destilación de multicomponentes


3.2. Tipos de columnas. Esquemas de separación

Problemas sobre esquemas de separación para mezclas complejas.





3.3. Mezclas complejas, analogías con mezclas binarias.


3.4. Equilibrios a baja, mediana y alta presión. Cálculo del coeficiente de equilibrio, ki

Cálculo de coeficientes de equilibrio a varias condiciones de P y T

Memoria escrita con trabajo asignado







3.5. Cálculo de puntos de burbuja y de rocío para mezclas multicomponentes

Consulta ampliatoria sobre nomograma de Scheibel y Jenny. Cálculos de condiciones de rocío y burbuja para varias condiciones de P y T

Memorias escritas con trabajos asignados

3.6. Calculo de las cantidades de L y V en equilibrio (método simplificado)

Cálculo de fracciones de vaporizado a varias condiciones de P y T

Memoria escrita con trabajo asignado




3.7. Métodos de cálculo de una columna. El problema de diseño. Componentes clave pesado y clave ligero

Balances de masa para predecir composición en cabeza y cola de la columna de destilación para varias condiciones de separación

Memoria escrita con problemas resueltos

3.8. Número mínimo de etapas: Ecuación de Fenske.

Aplicación de la ecuación de Fenske para varias condiciones de separación

Memoria escrita con problemas resueltos




3.9. Presión de operación. Temperaturas de cabeza, alimentación y fondo.


3.10. Reflujo mínimo, Método de Underwood.





3.11. Correlación de Gilliland para el reflujo y número de etapas reales

Problema de aplicación sobre diseño de una columna

Memoria escrita con problema resuelto

3.12. Empleo del Simulador para el diseño de una columna de multicomponentes

Problema de aplicación Memoria escrita con problema resuelto










autónomo.





estudiados







Biblioteca

Acceso a internet

Videos ilustrativos

Proyector

Computador

BIBLIOGRAFÍA: [1] McCABE, SMITH, HARRIOT (2007). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: McGRAW-HILL. [2] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON (2003). INGENIERÍA QUÍMICA: OPERACIONES BÁSICAS, Tomo 2. ESPAÑA: REVERTÉ. [3] VIAN/OCON (2007). ELEMENTOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: EDITORIAL AGUILAR. [4] HENLEY, E. J., SEADER, J. D. (1988). OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR ETAPAS DE EQUILIBRIO EN INGENIERÍA QUÍMICA. BARCELONA: REVERTÉ. [5] FOUST ALLAN ET ALL (2006). PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIAS. MÉXICO: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL. [6] AUSTREBERTO CORREA (2004). PROCESOS DE SEPARACIÓN Y OPERACIONES UNITARIAS - TOMO I. ESPAÑA: INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. [7] KISTER HENRY (1992). DISTILLATION DESIGN. USA: MCGRAW-HILL. [8] SINNOTT R., TOWLER G (2012). DISEÑO EN INGENIERÍA QUÍMICA. ESPAÑA: REVERTE.


NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO



[7] X [8] X




8. RELACIÓN DE LA ASIGNATURA CON LOS RESULTADOS DEL PERFIL DE EGRESO DE LA CARRERA

RESULTADOS O LOGROS DE APRENDIZAJE DEL PERFIL DE EGRESO DE LA CARRERA

EL ESTUDIANTE DEBE

Interpretar el comportamiento de los

sistemas líquidos ternarios utilizando

diagramas triangulares de forma objetiva.

Explicar el proceso de extracción líquido –

líquido de manera objetiva.

Realizar cálculos técnicos para determinar el

número de etapas de extracción con juicio

crítico y objetividad.

Identificar los diversos métodos de

extracción, reconociendo ventajas y

desventajas.

Relacionar las variables que gobiernan la

operación de extracción liquido-líquido.

Integrar conocimientos de las ciencias básicas e

ingeniería para la resolución de los problemas

que se plantean en la asignatura

Formular prácticas de laboratorio e interpretar

resultados obtenidos en las prácticas

experimentales

Analizar con sentido crítico los equilibrios

de solubilidad gaseosa.

Interpretar las caídas de presión del gas

para un flujo bifasial en rellenos.

Utilizar los fundamentos del balance de

masa en la operación de absorción

Aplicar conocimientos de trasporte de masa

en la operación de absorción.

Calcular el diámetro y la altura de una

columna de relleno

Relacionar la operación, la especificación y

el tamaño de una columna de rellenos para

absorción de gases

Trabajar en equipo tanto en el aula como en el

laboratorio

Desarrollar habilidades para la búsqueda y

síntesis de información relevante y actual

relacionada con los temas de estudio de este

curso

Utilizar fundamentos teóricos de equilibrio

líquido vapor para comprender que

variables fijan el estado de equilibrio de

sistemas en forma práctica.

Aplicar fundamentos de balance de masa, así

como métodos de cálculo de los equilibrios,

para relacionar las variables que determinan

el estado de equilibrio de un sistema de

manera objetiva.

Aplicar la Ecuación de Fenske con juicio

crítico para determinar el número de platos

teóricos mínimos que debe tener una

Resolver los problemas relacionados con las

unidades de estudio de este curso y que tienen

relación con la actividad industrial.

Desarrollar habilidades en la comunicación oral

y escrita mediante la redacción y presentación

de consultas, trabajos, informes de laboratorio.




columna.

Aplicar el método de Underwood, para

determinar con juicio crítico la relación de

reflujo mínimo que debe tener una columna.

Aplicar la relación de Gilliland, para

relacionar el número de platos teóricos con

la razón de reflujo para el diseño de una

columna de destilación.

Diseñar una columna de destilación de

multicomponentes mediante métodos

aproximados

9. EVALUACIÓN DEL ESTUDIANTE POR RESULTADOS DE APRENDIZAJE

TÉCNICAS PRIMER

HEMISEMESTRE (PUNTOS)

SEGUNDO HEMISEMESTRE

(PUNTOS) Evaluación del Hemisemestre (10 Puntos) (10 Puntos) Prácticas del Laboratorio ( 3 Puntos) ( 3 Puntos) Seminarios (Exposiciones, presentaciones y relacionados)

( 3 Puntos)

( 3 Puntos) Tareas

(Trabajos, Deberes, consultas y relacionados) Lecciones (Pruebas parciales, pruebas de control, evaluaciones, participación en clase)

(4 Puntos)

(4 Puntos)

TOTAL (20 Puntos) (20 Puntos)

10. PERFIL DEL DOCENTE QUE IMPARTE LA ASIGNATURA

Tercer Nivel Ingeniero Químico o afín a la asignatura Cuarto Nivel: Maestría o Doctorado en áreas afines




11. REVISIÓN Y APROBACIÓN ELABORADO POR: REVISADO APROBADO NOMBRE:

Diego E. Montesdeoca E. FECHA:

Docente: Diego E. Montesdeoca E. ___________________________________

NOMBRE: FECHA: FIRMA: ______________________

Coordinador de Carrera (Director)

NOMBRE: FECHA: FIRMA: ____________________

Consejo de Carrera

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