|
Objectius
|
|
|
|
Donar els coneixements teòrics i pràctics suficients sobre els principis de funcionament de les principals operacions Básiques en Enginyeria Química. Així com proporcionar les bases de càlcul tan per seleccionar l’equip com per dimensionar-lo. Pel que fa referència a la circulació de fluids per conduccions i bombes l'alumne ha d'assolir els conceptes bàsics de la mecànica de fluids incompresibles, la seva aplicació al transport de fluids i conèixer les tècniques de mesures de cabal en conductes oberts i tancats.
|
|
|
|
|
|
|
Contingut (Programa)
|
|
|
|
BLOC I INTRODUCCIÓ
1.-.Introducció.
Introducció a l’Enginyería Química. Procés Químic i Operació Bàsica. Fonaments i clasificació. Balanç de matèria i energia.
BLOC II TRANSPORT DE QUANTITAT DE MOVIMENT (Mecànica de fluids)
2.- Introducció
Definició i propietats del fluid. Viscositat dinàmica i viscositat cinemàtica. Índex de viscositat. Característiques i assaig de lubricants.
3.- Estàtica de fluids
Pressió, pressió relativa i absoluta. Equació fonamental de la hidrostàtica. Diagrama de pressions. Pla de càrrega hidrostàtic absolut. Manometria. Pressió sobre superfícies planes submergides. Centre de pressions. Aplicacions.
4.- Hidrodinàmica
Fluids real i fluids perfectes. Cabal a través d'una superfície elemental. Equació de continuïtat. Líquids reals i líquids perfectes. Equació fonamental de la hidrodinàmica. Equació de Bernouilli. Interpertació energètica l'equació de Bernouilli. Mesura de la pressió total. Tub de Pilot. Mesura de la pressió dinàmica. Tub de Prandt. Mesura de cabals. Tub Venturi. Toveres de mesura. Diafragmes. Altres aplicacions, ejectors, sifons.
5.- Pèrdues de càrrega
Règim laminar i règim turbulent. Rugositat absoluta i rugositat relativa. Pèrdues de càrrega primàries i secundàries. Equació de Darcy-Weisbach. Càlcul del coeficient de pèrdues de càrrega primàries. Colebrook-Whaite. Diagrama de Moody. Aplicacions. Equació fonamental de pèrdues de càrrega secundaries. Càlcul de pèrdues de càrrega secundaries, mètode del coeficient, mètode de la longitud equivalent. Dimensionament de canonades.
6.- Xarxes de distribució.
Connexió de conductes en sèrie. Connexió de conductes en paral·lel. Conductes equivalents. Resolució gràfica. Corba característiques d'un conducte. Conductes ramificats, problema dels tres dipòsits.
7.-Mesura de cabals en conductes oberts i canals
Classificació. Radi hidràulic. Equació general. Formules de Chezy, Bazin, Kutter i Manning. Optimització de seccions. Condicions de mínima resistència. Velocitats locals d'escolament. Diagrama de velocitats. Mesura de la velocitat local d'escolament. Molinets hidromètrics. Càlcul del cabal. Mètodes geomètrics. Mètodes gràfics.
8.- Vessament de Fluids
Equació general de vessament per orificis. Coeficient de contracció, coeficient de velocitat, coeficient de cabal. Cabal d'un orifici submergit. Comporta de fons. Vessadors. Vessadors de paret prima. Vessadors de paret gruixida. Formes de lamina vessant. Lamina deprimida. Lamina adherent. Lamina lliure. Dimensionament de vessadors.
9.- Característiques d'un riu
Mesures de camp, selecció de la secció hidromètica, mesura de les velocitats mitjanes, càlcul del cabal. Corba cronològica de cabals. Corba de freqüències de cabals. Corba de cabals acumulats. Capacitat d'embasament.
10.- Circuits d'aire comprimit
Condicionament d'aire comprimit. Pèrdues de pressió, avaluació de les pèrdues per fuites. Xarxes de distribució: paràmetres, disposició de la xarxa, dimensionament de canonades.
11.- Bombes centrifugues
Classificació. Estudi orgànic, robet i sistema difusor. Instal·lació d'una bomba. Encebament. Expressions de l'alçada manomètrica. Pèrdues, rendiments i potència. Corbes característiques. Cavitació en bombes centrífugues, NPSH.
12.- Característiques
Característica de la bomba i de la instal·lació. Punt de funciomanent. Acoblament de bombes en sèries i en paral·lel.
13.- Regulació de bombes
Regulació de cabal actuant sobre la característica de la instal·lació. Vàlvula de reguladora de cabal actuant sobre la característica de la bomba. Regulació actuant sobre característica de la instal·lació i de la bomba. Selecció de bombes.
14.- Turbines hidràuliques
Classificació de les turbines. Altura neta, pèrdues, potències i rendiments. Elements constitutius d'una turbina. Turbines d'acció, Pelton. Turbines de reacció: Frenis, Hèlix i Kaplan. Grups bulbo.
15.- Ventilació
Introducció. Classificació de ventiladors. Corbes característiques. Càlcul de les de càrrega en una instal·lació. Mètodes de càlcul de pèrdues de càrrega. Punt de funcionament d'un ventilador. Aplicacions.
BLOC III TRANSMISSIÓ DE CALOR
16 - Transmissión de calor
Mecanismes de transmissió: conducció, convecció i radiació. Lleis que regeixen aquests fenòmens. Transmisió de calor en estat estacionari i no estacionari. Coeficients individuals de transmisió de calor. Resistència tèrmica. Coeficients globals. Calentament i refredament.
17 - Bescanviadors de calor
Característiques generals. Tipus i clasificació. Disposició de flux. Temperatura mitjana logarítmica. Factors correctors. Bescanviadors de doble tub, carcasa i tubs i de plaques.
18 - Evaporació
Fonaments. Funcionament, tipus i accesoris. Increment ebulloscòpic. Capacitat i economía. Evaporador simple. Evaporació per càrregues. Aprofitament energètic del vapor: Múltiple efecte. Compressió tèrmica i mecànica. Bomba de calor.
BLOC IV TRANSFERÈNCIA DE MATÈRIA
19 - Introducció a la transferència de matèria
Difusió en fluids. Llei de Fick. Difusivitat de gasos i de líquids. Predicció dels seus valors. Coeficients de transferència en flux laminar i en flux turbulent. Coeficients individuals i globals. Determinació i predicció dels coeficientes.
20 – Destil·lació
Equilibris líquido-vapor. Sistemes ideals, mescles reals, constants d’equilibri. Volatilitat relativa. Destil·lació simple i d’equilibri. Rectificació continua en sistemes binaris. Balanços. Càlcul del nombre de plats pel métode de McCabe Thiele. Eficàcia. Rectificació discontínua. Destil·lación per arrossegament de vapor. Equipo.
21. Absorció de gasos
Estudi de l'equilibri. Balanç de matèria: línia d'operació. Torres de rebliment. Càlcul del diàmetre. Càlcul de l'alçada. Coeficients globals de transferència de matèria. Unitats de transferència, la seva alçada. Dissolucions diluïdes.
22. Extracció líquid-líquid
Equilibri líquid-líquid. Sistemes de representació gràfica, diagrama triangular. Separació en una etapa. Separació en múltiples etapes; modalitats de separació; reflux. Mètodes de càlcul. Equip.
23. Extracció sòlid-líquid (Lixiviació)
Introducció. Fonaments. Relacions d'equilibri. Balanços de matèria i càlcul de les operacions de contacte senzill, contacte múltiple en flux creuat, i contacte múltiple en contracorrent. Mètodes gràfic i analítics. Eficàcia de les etapes. Equip.
BLOC V TRANSFERÈNCIA SIMULTÀNIA DE MATÈRIA I CALOR
24 - Sistema aire-aigua (humidificació)
Definicions: humitat absoluta, relativa i percentual. Temperatura humida, de rosada i de saturació adiabàtica. Relació de Lewis. Diagrama psicromètric. Mecanismes d’humidificació. Torres de refredament d’aigua. Condicionament d’aire. Equipo.
25 - Assecament
Introducció. Assecament de sòlids. Conceptes. Periodes d’assecament. Velocitat d’assecament i potencial d’assecament. Balanços de matèria i energía. Equip.
BLOC VI ALTRES OPERACIONS BASADES TRANSPORT DE QUANTITAT DE MOVIMENT
26 - Fluïdització i transport de sòlids
Fluïdització incipient. Velocitat mínima de fluïdització. Expansió del llit. Arrossegament de partícules. Transport neumàtic. Tipus de flux. Sistemes d'operació. Pèrdua de càrrega. Transport hidràulic. Ciclons. Equip.
|
|
|
|
|
Bibliografia
|
|
|
Específica pel BLOC II
Carnicer Royo, E., Bombas Centrifugas, Paraninfo, Madrid, 1996.
. Glynn Henry, J., Ingenieria Ambiental, Prentice Hall, Mexico, 1996.
. Mataix, C., Mecánica de Fluidos y máquinas hidráulicas.
. Velayos, J., Palahí AG, Girona, 1998.
. Agüera, J., Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidráulicas, Ed. Ciencia 3, Madrid, 2002.
Per la resta
. Coulson J.M., Richardson, J.F. Ingeniería Química, tomos I a IV. Ed. Reverté. Barcelona, 1979-1981.
. McCabe W.I., Smith J.C. Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Ed. Reverté. Barcelona, 1973.
. Ocon, J., Tojo, G. Problemas de Ingeniería Química. Tomo I i II. Ed. Aguilar. Madrid, 1980.
. Perry R.H., Green D. Manual del Ingeniero Químico, 6a. edició, Ed. McGraw-Hill. Nova York, 1984
. Treybal R.E. Operaciones de transferencia de masa. Ed. McGraw-Hill. Méjico, 1980.
Altra bibliografia utilitzada.
Material didàctic de l'assignatura.
|
|
|
|
|
Mètodes docents
|
|
|
|
Clases teòriques. Problemes. Treballs monogràfics i exercicis de seguiment.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
La bibliografia a la biblioteca