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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 A las Operaciones Unitarias le compete el estudio de ciertos fenómenos físicos en forma

individualizada con orientación al cálculo y dimensionamiento de equipos.

Tratándose de Operaciones Unitarias 2, se estudia operaciones tales como: Agitación, Fluidización,

Evaporación y Destilación Binaria.

El curso comprende prácticas de laboratorio, para que el estudiante se familiarice con estas

operaciones y consolide sus conocimientos.

1.1. FACULTAD: Facultad de Ingeniería Química

1.2. CARRERA: Carrera de Ingeniería Química

1.3. ASIGNATURA: Operaciones Unitarias II

1.4. CÓDIGO DE ASIGNATURA: 7042

1.5. CRÉDITOS: 6

1.6. SEMESTRE: Séptimo

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: 5 Virtuales: 0

1.14. PRERREQUISITOS Asignaturas: Fenómenos de Transporte 2

Códigos: 6042

1.15. CORREQUISITOS Asignaturas:

Ingeniería de las Reacciones Químicas 1

Códigos:

7022

Ingeniería Económica

7032

Refinación de Petróleo

7052

Metodología de la Investigación

7012

Optativa 2 7062




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 Identificar las aplicaciones de las operaciones objeto de este curso para fines industriales. Especificar y seleccionar equipos de interés industrial. Realizar cálculos técnicos de aplicación tecnológica. Adiestrar en la operación de estos equipos, mediante las prácticas en el laboratorio.

5. CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA EN LA FORMACIÓN DEL PROFESIONAL Las Operaciones Unitarias constituyen asignaturas de las denominadas profesionales para la formación del ingeniero químico; dado que en la actividad productiva el futuro ingeniero químico, tendrá que trabajar con la aplicación de las operaciones unitarias.

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: Agitación OBJETIVO DE LA UNIDAD: Caracterizar la operación. Identificar tipos, características y aplicaciones

de los agitadores. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Aplicar el análisis dimensional para obtener los modelos matemáticos que se usan en el cálculo de agitadores.

Utilizar la teoría de escalado para el dimensionamiento de agitadores. Realizar cálculos técnicos de tanques agitados Utilizar los fundamentos del transporte de energía y masa en tanques

agitados

CÁLCULO DE HORAS DE LA UNIDAD

ESCENARIOS DE APRENDIZAJE

N°. Horas aprendizaje Teóricas 16

N°. Horas Prácticas- laboratorio

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TUTORÍAS N°. Horas Presenciales 1

N°. Horas Aprendizaje Aula Virtual

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TRABAJO AUTÓNOMO

Horas de Trabajo Autónomo 15

PROGRAMACIÓN CURRICULAR

CONTENIDOS

ACTIVIDADES DE TRABAJO AUTÓNOMO, ACTIVIDADES DE

INVESTIGACIÓN Y DE VINCULACIÓN CON LA

SOCIEDAD

MECANISMOS DE EVALUACIÓN

1.1. Fundamentos de la Agitación. Lectura del tema y autoestudio Participación en clase/lección

escrita 1.2. Patrones de flujo y presencia de remolinos en tanques agitados.

Consulta sobre formas de evitar la formación de remolinos

Memoria escrita sobre la consulta enviada

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.

1.3. Clases de agitadores y sus aplicaciones

Trabajos grupales sobre tipos de agitadores y sus aplicaciones industriales de la agitación

Exposiciones grupales sobre tipos de agitadores y sus aplicaciones industriales (incluye memoria escrita) Participación en clase/lección escrita

1.4. Aplicación del análisis dimensional para obtener grupos adimensionales característicos del fenómeno

Consulta ampliatoria sobre significado de grupos adimensionales afines a la agitación





1.5. Cálculo y dimensionamiento de tanques agitados

Problemas de aplicación Lectura del tema y autoestudio

Memoria escrita con problemas resueltos. Participación en clase/lección escrita

1.6. Escalado de tanques agitados Problemas de aplicación Memoria escrita con

problemas resueltos.




1.7. Agitación de líquidos no newtonianos

Problemas de aplicación Lectura del tema y autoestudio

Memoria escrita con problemas resueltos. Participación en clase/lección escrita

1.8. Transporte de energía y masa en agitación

Lectura del tema y autoestudio Trabajos grupales sobre modelos matemáticos para

Participación en clase/lección escrita Exposiciones grupales y




transporte de calor y masa en tanques agitados

memoria escrita




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] BADGER WALTER, JULIUS BANCHERO (1981). INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: McGRAW-HILL. [5] KUNII DAIZO, OCTAVE LEVENSPIEL (1991). FLUIDIZATION ENGINEERING. USA: BUTTERWORTH-HEINEMANN. [6] OLDSHUE, JAMES (1983). FLUID MIXING TECHNOLOGY. USA: McGRAW-HILL. [7] MONSALVO VÁZQUEZ (2014). BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA: PROCESOS INDUSTRIALES. MEXICO: LAROUSSE - GRUPO EDITORIAL PATRIA

OBRAS FÍSICAS DISPONIBILIDAD EN BIBLIOTECA VIRTUAL

NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO

BÁSICA [1] X [7] e-libro [3] X

COMPLEMENTARIA [4] X [6] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 2 NOMBRE DE LA UNIDAD: Fluidización OBJETIVO DE LA UNIDAD: Identificar y caracterizar lechos fluidizados.

Analizar el fenómeno en función de los transportes de cantidad de




movimiento, energía y masa. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Identificar aplicaciones tecnológicas de la fluidización Realizar cálculos técnicos. Evaluar el funcionamiento de lechos fluidizados.





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TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD


2.1. Introducción y Fundamentos de la Fluidización

Consulta sobre aplicaciones industriales de la fluidización


2.2. Caracterización de lechos fluidizados y variables de operación.

Lectura del tema y autoestudio Participación en clase/lección escrita

Práctica de Laboratorio



2.3. Transporte de cantidad de movimiento en la Fluidización

Problemas de aplicación

Memoria escrita con problemas resueltos.

2.4. Transporte de calor y masa en la Fluidización y aplicaciones

Trabajos grupales sobre modelos matemáticos para calcular coeficientes de convección y de transporte masa en lechos fluidizados

Exposiciones grupales y memoria escrita















NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO

BÁSICA [1] X [3] X


DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 3 NOMBRE DE LA UNIDAD: EVAPORACIÓN OBJETIVO DE LA UNIDAD: Caracterizar la operación. Aplicar el balance combinado de masa y

energía; así como el transporte de energía para el dimensionamiento de evaporadores

RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Identificar diferentes tipos de evaporadores, sus características y aplicaciones.

Identificar sistemas líquidos que se pueden separar por evaporación. Realizar cálculos para dimensionar evaporadores de simple y múltiple

efecto. Identificar variables y condiciones de operación. Evaluar el comportamiento de evaporadores en operación Interpretar la influencia de las incrustaciones en la evaporación.





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TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD


3.1. Introducción, conceptos generales y definiciones.


3.2. Tipos de evaporadores y sus características (Parte I)

Trabajos grupales sobre tipos de evaporadores y sus aplicaciones en la Industria

Exposiciones grupales sobre tipos, características y aplicaciones industriales de los evaporadores y memoria escrita




3.3. Tipos de evaporadores y sus características (Parte II)

Trabajos grupales sobre tipos de evaporadores y sus aplicaciones en la Industria

Exposiciones grupales sobre tipos, características y aplicaciones industriales de los evaporadores y memoria escrita

3.4. Fundamentos termodinámicos de la evaporación.

Consulta sobre el uso de tablas de vapor, diagramas: entalpía – concentración, Cox, Dühring.





3.5. Fundamentos del cálculo de evaporadores de simple efecto

Consulta sobre coeficientes globales de transferencia de calor para evaporadores. Problemas de aplicación

Memoria escrita sobre la consulta enviada Memoria escrita con problemas resueltos

3.6. Evaporadores de efecto múltiple Consulta ampliatoria sobre formas de integración de evaporadores.


Laboratorio



3.7. Fundamentos de cálculo para evaporadores de múltiple efecto. Algoritmo de cálculo

Problema de aplicación Consulta sobre factores de suciedad

Memoria escrita con problema resuelto Memoria escrita sobre la consulta enviada

3.8. Cinética de incrustaciones y cuantificación del tiempo de limpieza

Consulta sobre aplicación de la teoría de solubilidad para





en evaporadores limpieza de evaporadores y métodos de limpieza

Laboratorio











NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO



DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 4 NOMBRE DE LA UNIDAD: Destilación binaria OBJETIVO DE LA UNIDAD: Aplicar los fundamentos del equilibrio de sistemas líquidos para el




cálculo de columnas de destilación de platos. Utilizar los fundamentos del transporte de masa para el cálculo de

columnas de relleno. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Identificar los sistemas líquidos que pueden separase por destilación Utilizar los fundamentos de la termodinámica del equilibrio para

resolver problemas de destilación Realizar cálculos para el dimensionamiento de columnas para separar

sistemas binarios Identificar las variables de operación para el funcionamiento de una

columna de destilación Apreciar la utilidad de los reflujos y tipos de eficiencia en el

dimensionamiento de una columna Identificar el tipo de columna (platos o relleno) para separar sistemas

binarios Aplicar los fundamentos del transporte de masa para calcular columnas

de relleno





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TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD


4.1. Introducción y Fundamentos de la Destilación. Métodos de destilación

Consulta ampliatoria sobre operación de una columna continua


4.2. Destilación en columnas de platos. Tipos de platos. Tipos de condensadores. Tipos de hervidores

Trabajo grupal sobre Tipos de platos. Tipos de condensadores. Tipos de hervidores

Exposición grupal sobre Tipos de platos. Tipos de condensadores. Tipos de hervidores.




4.3. Equilibrios L-V en sistemas Binarios.

Consulta sobre datos de equilibrio para 6 sistemas binarios Empleo de coeficientes de Van Laar para construcción de curvas de equilibrio

Memoria escrita sobre la consulta enviada Participación en clase/lección escrita

4.4. Introducción y consideraciones Consulta del método de Participación en clase/lección




del método de McCabe Thielve Ponchov-Sabarit escrita




4.5. Balances en una columna de destilación para utilizar el método de McCabe Thielve. Zonas de Rectificación y Agotamiento

Representación en coordenadas x-y de un sistema asignado para ubicar rectas de operación en rectificación y agotamiento

Memoria escrita con trabajo enviado

4.6. Balances en una columna de destilación para utilizar el método de McCabe Thielve. Zona de Alimentación

Representación en coordenadas x-y de un sistema asignado para ubicar recta de alimentación

Memoria escrita con trabajo enviado


Asignación de trabajos grupales: Diseño de columnas para varios sistemas binarios (columna de platos y de rellenos).

Revisión de avance de trabajos (diagrama de equilibrio para sistema asignado)

4.7. Tipos de reflujos. Reflujo mínimo. Reflujo de trabajo

Consulta ampliatoria sobre valores recomendados para razones de reflujo


4.8. Tipos de eficiencia. Platos teóricos y Platos reales.



Trabajo de los grupos en el proyecto de laboratorio asignado

Revisión de avance de trabajos (trazado de rectas de operación, reflujo mínimo y reflujo de trabajo)

4.9. Dimensionamiento de la columna de platos.

Consulta ampliatoria sobre criterios de diseño de una columna de platos


4.10. Destilación en columnas empacadas. Tipos de rellenos

Consulta ampliatoria sobre comparación entre columnas de platos, columnas de relleno



Trabajo de los grupos en el proyecto de laboratorio asignado

Revisión de avance de trabajos (número de platos teóricos y reales, diámetro y altura de columna)

4.11. Fundamentos del transporte de masa para el cálculo de una columna de rellenos

Trabajos grupales sobre tipos de rellenos

Exposiciones grupales sobre tipos de rellenos y sus características.

4.12. Dimensionamiento de una columna de relleno y altura equivalente de un plato teórico

Consulta ampliatoria sobre criterios de diseño de una columna de rellenos


Práctica de Laboratorio Trabajo de los grupos en el proyecto de laboratorio asignado

Exposiciones grupales para presentación de resultados de los proyectos asignados


ABP, Aprendizaje basado en problemas, mediante la




resolución de problemas en clase y también como trabajo autónomo.







NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO



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

Aplicar el análisis dimensional para obtener los modelos matemáticos que se usan en el cálculo de agitadores.

Utilizar la teoría de escalado para el dimensionamiento de agitadores.

Realizar cálculos técnicos de tanques agitados

Utilizar los fundamentos del transporte de

Integrar conocimientos de las ciencias básicas e ingeniería para la resolución de los problemas que se plantean en la asignatura




energía y masa en tanques agitados

Identificar aplicaciones tecnológicas de la fluidización

Realizar cálculos técnicos. Evaluar el funcionamiento de lechos

fluidizados.

Formular prácticas de laboratorio e interpretar resultados obtenidos en las prácticas experimentales

Identificar diferentes tipos de evaporadores, sus características y aplicaciones.

Identificar sistemas líquidos que se pueden separar por evaporación.

Realizar cálculos para dimensionar evaporadores de simple y múltiple efecto.

Identificar variables y condiciones de operación.

Evaluar el comportamiento de evaporadores en operación

Interpretar la influencia de las incrustaciones en la evaporación.

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

Identificar los sistemas líquidos que pueden separase por destilación

Utilizar los fundamentos de la termodinámica del equilibrio para resolver problemas de destilación

Realizar cálculos para el dimensionamiento de columnas para separar sistemas binarios

Identificar las variables de operación para el funcionamiento de una columna de destilación

Apreciar la utilidad de los reflujos y tipos de eficiencia en el dimensionamiento de una columna

Identificar el tipo de columna (platos o relleno) para separar sistemas binarios

Aplicar los fundamentos del transporte de masa para calcular columnas de relleno

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.

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

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

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

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