UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR SYLLABUSaka-cdn.uce.edu.ec/ares/w/facs/fiq/Silabus/Semestre5/5042_fenomenos de transporte1.pdfde laboratorio, consultas y otras actividades que desarrollarán

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VICERRECTORADO ACADÉMICO DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO

DIRECCIÓN GENERAL ACADÉMICA Página1 Período 2015 - 2016

1. DATOS INFORMATIVOS

2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA Los Fenómenos de Transporte constituyen parte de la física teórica, que estudia tipos particulares de fenómenos en los cuales existe una transferencia neta en cantidades macroscópicas (transporte) de cantidad de movimiento, de energía y de masa.

Los fenómenos con transporte de cantidad de movimiento se los puede identificar porque se producen por diferencias de presión o de velocidad. Los fenómenos con transporte de energía se evidencian porque existe un diferencial de temperatura, pero se incluyen los isotérmicos. Los fenómenos con transporte de masa se caracterizan porque existe un cambio de concentración.

A la asignatura de Fenómenos de Transporte 1 le corresponde el estudio de los transportes de cantidad de movimiento y de energía por conducción.

Estos conocimientos, por el alcance que tienen se tornan básicos para la formación de los ingenieros químicos.

1.1. FACULTAD: Facultad de Ingeniería Química

1.2. CARRERA: Carrera de Ingeniería Química

1.3. ASIGNATURA: Fenómenos de Transporte I

1.4. CÓDIGO DE ASIGNATURA: 5042

1.5. CRÉDITOS: 6

1.6. SEMESTRE: Quinto

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: Cálculos Básicos II

Códigos: 4042

1.15. CORREQUISITOS Asignaturas:

Fisicoquímica

Códigos:

5022

Corrosión 5032

Biotecnología Industrial

5052

Estadística II 5012




3. OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA Identificar, interpretar y caracterizar fenómenos que impliquen transferencia de cantidad de movimiento y de calor por conducción.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA Interpretar y explicar el comportamiento de los fluidos. Interpretar y explicar el mecanismo de transferencia de calor por conducción. Deducir modelos matemáticos que interpreten los fenómenos con transporte de cantidad de

movimiento y de energía por conducción. Aplicar los fundamentos de los transportes de cantidad de movimiento y de energía por conducción

para resolver problemas de carácter tecnológico.

5. CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA EN LA FORMACIÓN DEL PROFESIONAL Los conocimientos de los Fenómenos de Transporte, en especial el de cantidad de movimiento, constituyen una fortaleza para el manejo de fluidos tanto newtonianos como no newtonianos, que dependiendo de la actividad productiva tiene que manejar el profesional de la ingeniería química. Los fluidos no newtonianos, tales como: emulsiones, pinturas, fluidos de perforación, pastas dentales, cerámicas, aceites lubricantes, derivados del petróleo y otros más, requieren del conocimiento de la reología, que es un tema que se lo aborda dentro del curso de Fenómenos de Transporte I.

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: Ley de Newton de la viscosidad y distribución de velocidades en régimen

laminar OBJETIVO DE LA UNIDAD: Analizar la viscosidad como una propiedad fisicoquímica de transporte.

Aplicar balances de cantidad de movimiento para la obtención de modelos asociados al flujo de fluidos




RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Utilizar en forma correcta la propiedad fisicoquímica de la viscosidad Apreciar la utilidad técnica de la reología Identificar modelos para el cálculo de viscosidades tanto de gases como

de líquidos Identificar la aplicación de los viscosímetros Apreciar la utilidad del número adimensional de Reynolds Interpretar la fenomenología de los flujos laminar y turbulento Aplicar el balance de cantidad de movimiento para la deducción de

modelos matemáticos

CÁLCULO DE HORAS DE LA UNIDAD

ESCENARIOS DE APRENDIZAJE

N°. Horas aprendizaje Teóricas 24

N°. Horas Prácticas- laboratorio

12

TUTORÍAS N°. Horas Presenciales 2

N°. Horas Aprendizaje Aula Virtual

0

TRABAJO AUTÓNOMO

Horas de Trabajo Autónomo 22

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. Definiciones, Terminología y Notación.

Resolución de problema sobre conversión de unidades.

Memoria escrita con problema resuelto

Práctica de Laboratorio: Revisión de la Guía de Laboratorio de Fenómenos de Transporte 1.

Coloquio

1.3. Ley de Newton. Viscosidad: definición, unidades y variables que la afectan

Consulta de viscosidades para 20 sustancias (10 gases y 10 líquidos) Problemas de aplicación sobre la ley de Newton de la viscosidad.

Memoria escrita con consulta enviada. Memoria escrita con problemas resueltos.

1.4. Reología y modelos reológicos Consulta de fluidos que se comportan según varios modelos reológicos

Memoria escrita con 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.

1.5. Escalas de viscosidad y viscosímetros. Transformación de las escalas de viscosidad a unidades científicas

Problema sobre transformación de escalas de viscosidad

Memoria escrita con problemas resueltos.

1.6. Métodos de cálculo para estimar viscosidad de gases, vapores, líquidos

Problemas de aplicación relacionados con la estimación





y mezclas de viscosidades para gases/vapores, líquidos y mezclas.




1.7. Balances de cantidad de movimiento y Flujo en película descendente

Lectura del tema y autoestudio Participación en clase/lección escrita

1.8. Fundamentos de la capa límite hidrodinámica

Consulta ampliatoria sobre capa límite hidrodinámica



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


1.9. Flujo por el interior de una tubería circular


1.10. Aplicación del Teorema Pi para obtención de números adimensionales representativos del flujo de fluidos

Consulta ampliatoria sobre el teorema de Pi y grupos adimensionales



Asignación de proyecto a desarrollar en el transcurso del semestre para cada grupo de laboratorio

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] BIRD R. et al. (2007). FENÓMENOS DE TRANSPORTE. MEXICO: LIMUSA WILEY [2] WELTY J. R. et al. (2002). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO, CALOR Y MASA. MEXICO: LIMUSA WILEY.




[3] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON. (2003). INGENIERÍA QUÍMICA TOMO I. MEXICO: REVERTÉ. [4] GEANKOPLIS C. (2010). PROCESOS DE TRANSPORTE Y PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN. MEXICO: GRUPO EDITORIAL PATRIA [5] NICHOLAS C., T. HICKS (1986). MANUAL DE CÁLCULOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: MACGRAWHILL. [6] ANTONIO BARRERO (2005). FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS. MEXICO: MACGRAWHILL.

OBRAS FÍSICAS DISPONIBILIDAD EN BIBLIOTECA VIRTUAL

NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO

BÁSICA [1] X [6] e-libro [2] X

COMPLEMENTARIA [4] X [5] X [3] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 2 NOMBRE DE LA UNIDAD: Ecuación de velocidad para sistemas isotérmicos y pérdidas por fricción OBJETIVO DE LA UNIDAD: Interpretar el comportamiento de fluidos en movimiento.

Desarrollar modelos matemáticos para el flujo de fluidos a temperatura constante

Realizar cálculos para cuantificar las pérdidas por fricción en un sistema de tuberías

RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Verificar el principio de conservación de la energía asociado con el flujo de fluidos

Identificar la utilidad del conocimiento del transporte de cantidad de movimiento en el flujo de fluidos

Realizar cálculos sobre sistemas de tuberías Interpretar la incidencia de la geometría en la instalación de un sistema

de tuberías Valorar la utilidad de estos conocimientos en la actividad de la ingeniería

química





6



0

TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD





2.1. Ecuación de continuidad Lectura del tema y autoestudio Participación en clase/lección

escrita 2.2. Ecuación de movimiento y de Bernoulli para sistemas de tuberías





2.3. Interpretación de los términos de la ecuación de Bernoulli

Consulta ampliatoria sobre significado de 5 grupos adimensionales diferentes


2.4. Deducción de la ecuación que permite calcular las pérdidas por fricción en tuberías

Consulta ampliatoria sobre la carta de Moody





2.5. Métodos de cálculo para evaluar el factor de fricción de Fanning

Consulta de 4 ecuaciones particulares para calcular f


2.6. Deducción de la ecuación para cálculo de pérdidas menores

Consulta sobre constantes para 15 diferentes accesorios Problemas de aplicación

Memoria escrita con consulta enviada. Memoria escrita con problemas resueltos.










BIBLIOGRAFÍA: [1] BIRD R. et al. (2007). FENÓMENOS DE TRANSPORTE. MEXICO: LIMUSA WILEY [2] WELTY J. R. et al. (2002). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO, CALOR Y MASA.




MEXICO: LIMUSA WILEY. [3] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON. (2003). INGENIERÍA QUÍMICA TOMO I. MEXICO: REVERTÉ. [4] GEANKOPLIS C. (2010). PROCESOS DE TRANSPORTE Y PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN. MEXICO: GRUPO EDITORIAL PATRIA [5] NICHOLAS C., T. HICKS (1986). MANUAL DE CÁLCULOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: MACGRAWHILL. [6] ANTONIO BARRERO (2005). FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS. MEXICO: MACGRAWHILL.


NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO


COMPLEMENTARIA [4] X [5] [3] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 3 NOMBRE DE LA UNIDAD: Aplicaciones del transporte de cantidad de movimiento OBJETIVO DE LA UNIDAD: Utiliza los fundamentos del transporte de cantidad de movimiento para

realizar cálculos de interés tecnológico RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Aplicar los fundamentos del transporte de cantidad de movimiento para realizar cálculos tecnológicos.

Cuantificar caudales de fluidos gaseosos y líquidos Integrar conocimientos de las ciencias básicas para la resolución de los

problemas de aplicación





6

TUTORÍAS N°. Horas Presenciales

1


0

TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS



SOCIEDAD


3.1. Cálculo del diámetro de tuberías y especificación de las mismas

Problemas sobre dimensionamiento de un sistema de tuberías


3.2. Potencia de una bomba Problemas de aplicación

Memoria escrita con problemas resueltos

Práctica de Laboratorio: Revisión de hoja guía de laboratorio y realización del

Asistencia a la práctica de laboratorio, coloquio e




informe, luego de efectuada la práctica

informe de laboratorio.

3.3. Cálculos para sistemas de tuberías (selección de diámetros y cálculo de la potencia de una bomba)

Problema de aplicación Asignación de trabajo grupal: Levantamiento de información de un sistema de tuberías de un proceso

Memoria escrita con problema resuelto. Presentación en clase de trabajo asignado

3.4. Introducción a los medidores de caudal

Lectura del tema y autoestudio

Participación en clase/lección escrita




3.5. Medidores de caudal para flujos de líquidos y gases

Consulta sobre 6 medidores de caudal


3.6. Descarga de líquidos por orificios Problemas de aplicación Memoria escrita con

problemas resueltos.










BIBLIOGRAFÍA: [1] BIRD R. et al. (2007). FENÓMENOS DE TRANSPORTE. MEXICO: LIMUSA WILEY [2] WELTY J. R. et al. (2002). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO, CALOR Y MASA. MEXICO: LIMUSA WILEY. [3] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON. (2003). INGENIERÍA QUÍMICA TOMO I. MEXICO: REVERTÉ. [4] GEANKOPLIS C. (2010). PROCESOS DE TRANSPORTE Y PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN. MEXICO: GRUPO EDITORIAL PATRIA [5] NICHOLAS C., T. HICKS (1986). MANUAL DE CÁLCULOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: MACGRAWHILL. [6] ANTONIO BARRERO (2005). FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS.




MEXICO: MACGRAWHILL.


NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO


COMPLEMENTARIA [4] X [5] X [3] X

DATOS INFORMATIVOS DE LA UNIDAD CURRICULAR No. 4 NOMBRE DE LA UNIDAD: Introducción al transporte de calor por conducción OBJETIVO DE LA UNIDAD: Interpretar, analizar y caracterizar la transferencia de calor por

conducción RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA UNIDAD:

Conocer los mecanismos bajo los cuales el transporte de calor tiene lugar

Diferenciar materiales conductores de aislantes en base a la conductividad térmica

Explicar e interpretar el alcance de la ley de Fourier y aplicar los fundamentos de esta ley en la resolución de problemas

Realizar cálculos numéricos para obtener flujos de calor a través de paredes simples y compuestas

Explicar e interpretar los perfiles de temperatura en paredes simples y compuestas

Calcular el espesor óptimo de aislantes



N°. Horas aprendizaje Teóricas

12


6



0

TRABAJO AUTÓNOMO



CONTENIDOS

ACTIVIDADES DE TRABAJO AUTÓNOMO, ACTIVIDADES

DE INVESTIGACIÓN Y DE VINCULACIÓN CON LA

SOCIEDAD


4.1. Introducción y conceptos básicos Lectura del tema y autoestudio

Participación en clase/lección escrita

4.2. Mecanismos de transferencia de Calor

Consulta ampliatoria sobre conceptos relacionados con termodinámica y transporte de calor

Memoria escrita con consulta enviada







4.3. Ley de Fourier y conductividad térmica

Consulta sobre conductividades térmicas 30 materiales (S. L, G) Consulta ampliatoria sobre materiales conductores y aislantes

Memoria escrita con consultas enviadas

4.4. Transporte de calor por conducción en sólidos en función de su geometría

Problemas de aplicación Memoria escrita con problemas resueltos.




4.5. Transporte de calor por conducción en paredes compuestas

Problemas de aplicación Memoria escrita con problemas resueltos.

4.6. Cálculo de espesores óptimos de aislantes

Consulta sobre 5 tipos de aislantes térmicos usados industrialmente. Problemas de aplicación

Memoria escrita con consulta enviada Memoria escrita con problemas resueltos.










BIBLIOGRAFÍA: [1] BIRD R. et al. (2007). FENÓMENOS DE TRANSPORTE. MEXICO: LIMUSA WILEY [2] WELTY J. R. et al. (2002). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO, CALOR Y MASA. MEXICO: LIMUSA WILEY.




[3] COULSON J.M. y J.F. RICHARDSON. (2003). INGENIERÍA QUÍMICA TOMO I. MEXICO: REVERTÉ. [4] GEANKOPLIS C. (2010). PROCESOS DE TRANSPORTE Y PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN. MEXICO: GRUPO EDITORIAL PATRIA [5] NICHOLAS C., T. HICKS (1986). MANUAL DE CÁLCULOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. MEXICO: MACGRAWHILL. [6] ANTONIO BARRERO (2005). FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS. MEXICO: MACGRAWHILL. [7] JOSÉ ANTONIO FERNANDEZ (2014). FUNDAMENTOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR. MEXICO: DEXTRA EDITORIAL


NOMBRE BIBLIOTECA

VIRTUAL SI NO

BÁSICA [1] X [6] e-libro [2] X [7] e-libro

COMPLEMENTARIA [4] X [5] [3] 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

Utilizar en forma correcta la propiedad fisicoquímica de la viscosidad

Apreciar la utilidad técnica de la reología Identificar modelos para el cálculo de

viscosidades tanto de gases como de líquidos

Identificar la aplicación de los viscosímetros Apreciar la utilidad del número

adimensional de Reynolds Interpretar la fenomenología de los flujos

laminar y turbulento Aplicar el balance de cantidad de

movimiento para la deducción de modelos matemáticos

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

Verificar el principio de conservación de la energía asociado con el flujo de fluidos

Identificar la utilidad del conocimiento del transporte de cantidad de movimiento en el flujo de fluidos

Realizar cálculos sobre sistemas de tuberías Interpretar la incidencia de la geometría en

la instalación de un sistema de tuberías Valorar la utilidad de estos conocimientos en

la actividad de la ingeniería química

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

Aplicar los fundamentos del transporte de cantidad de movimiento para realizar cálculos tecnológicos.

Trabajar en equipo tanto en el aula como en el laboratorio

Desarrollar habilidades para la búsqueda y




Cuantificar caudales de fluidos gaseosos y líquidos

Integrar conocimientos de las ciencias básicas para la resolución de los problemas de aplicación

síntesis de información relevante y actual relacionada con los temas de estudio de este curso

Conocer los mecanismos bajo los cuales el transporte de calor tiene lugar

Diferenciar materiales conductores de aislantes en base a la conductividad térmica

Explicar e interpretar el alcance de la ley de Fourier y aplicar los fundamentos de esta ley en la resolución de problemas

Realizar cálculos numéricos para obtener flujos de calor a través de paredes simples y compuestas

Explicar e interpretar los perfiles de temperatura en paredes simples y compuestas

Calcular el espesor óptimo de aislantes

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

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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