Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias
Departamento: Ingenieria de Procesos
Área: Procesos Físicos
(Programa del año 2018)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 26/03/2018 12:27:46)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
Operaciones Unitarias 1 ING.EN ALIMENTOS Ord.C.D.023/12 2018 1° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
MASINI, OMAR Prof. Responsable P.Asoc Exc 40 Hs
MONTENEGRO, MARIA MARGARITA Responsable de Práctico JTP Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
 Hs. 3 Hs. 3 Hs. 2 Hs. 8 Hs. 1º Cuatrimestre 12/03/2018 22/06/2018 15 120
IV - Fundamentación
Todas las operaciones Unitarias se basan en principios científicos, traducidos a realidades y aplicaciones industriales. En el caso particular de Operaciones Unitarias I aplicada a la Ingeniería en alimentos, los contenidos se orientan a un contenido detallado del funcionamiento de los equipos ,tanto como cálculo y adopción de equipos, en lo que interviene fundamentalmente la transferencia de cantidad de movimiento. Para lograr una efectiva adquisición de conocimientos el alumno deberá, principalmente, poseer conocimientos de física, Termodinámica, y Fenómenos de Transporte. El Ingeniero en alimentos deberá incorporar estos conocimientos para lograr capacidad en el desarrollo de nuevos procesos y poder modificar los existentes, como también le permitirán hacerse entender por los diseñadores de equipos y los proveedores de los mismos.
En el desarrollo de la asignatura deberán introducirse las consideraciones generales respecto al Medio Ambiente y a la Higiene y Seguridad en el Trabajo, y criterios económicos de adopción y selección.
V - Objetivos
Que el alumno sea capaz de:
-Diseñar un sistema de cañerías aplicando criterios técnico-económicos. (Adopción del material, accesorios, válvulas, diámetro y espesor de conducción, calcular las pérdidas por fricción
-Adoptar el medidor de caudal más adecuado para cada necesidad. Fundamentar dicha elección.
-Seleccionar el tipo de válvula más conveniente para un caso en particular.
-Diseñar un sistema de cañerías para la circulación de fluidos incompresibles.
-Fundamentar la clasificación de Bombas.
Interpretar las curvas características de bombas y determinar su punto de funcionamiento en un sistema dado.
-Comprender el significado físico de ANPA.
-Seleccionar la bomba que más se adecue a un sistema dado con criterio económico- energético.
-Poder establecer entre varias opciones aquella que más se adecue a las necesidades planteadas.
-Interpretar el principio de funcionamiento de soplantes y compresores.
-Conocer las normas mínimas de mantenimiento, puesta en funcionamiento e instalación de dispositivos de movimiento de fluidos de acuerdo con sus características de diseño.
- Realizar un pormenorizado análisis de las características del sistema a tratar en cuanto a propiedades físicas y reológicas, seleccionando correctamente las que realmente interesen
- Vincular correctamente los datos del proceso a fin de establecer el régimen más conveniente para realizar la operación y hacer una selección preliminar del tipo de agitador conveniente
- Determinar mediante un estudio técnico-económico el tipo más conveniente de agitador a utilizar, esto es mayor performance con el menor gasto energético y menor tiempo de operación.
- Utilizar los criterios conocidos para determinar la performance de operación
- Interpretar correctamente el funcionamiento de los mezcladores de sólidos y pastas, como también su aplicación
- Interpretar físicamente el gráfico de coeficiente de fricción vs. Número de Reynolds para distintas geometrías.
- Interpretar el significado físico de velocidad límite en un campo gravitatorio y establecer su diferencia con la velocidad límite en un campo centrífugo.
- Diseñar, con criterio económico, una cámara de clasificación de partículas tendiendo a la máxima eficiencia posible.
- Familiarizarse con los equipos de centrifugación y su funcionamiento a fin de poder adoptar el qué más se adecue a las condiciones de operación y características de la alimentación.
- Comprender que la determinación de diámetro de partícula mínimo y/ó diámetro de partícula de corte dan una medida de la eficiencia de separación de la centrífuga.
- Comprender que la determinación del factor sigma( ) permite realizar comparaciones entre distintos equipos de centrifugación y cambios de escala.
- Comprender el porqué de la diferencia entre el valor teórico y experimental de la eficiencia individual de un ciclón.
- Determinar el rendimiento total de un ciclón utilizando método gráfico y analítico.
- Seleccionar adecuadamente el medio de transporte de un sólido atendiendo a las características del mismo.
- Seleccionar adecuadamente el ó los equipos de molienda de acuerdo con los criterios prácticos conocidos y teniendo en cuenta las características del material a tratar.
- Comprender que la operación de Tamizado permite, además de conocer la superficie específica de las partículas, número de partículas de una mezcla, tamaño medio de partícula, etc., establecer la eficiencia de molienda.
- En los objetivos propuestos deberá priorizarse la seguridad laboral en la construcción, adopción y uso de equipos y el cuidado ambiental necesario.
VI - Contenidos
INTRODUCCIÓN: Operaciones Unitarias controladas por el Transporte de Cantidad de Movimiento.


• Clasificación de las Operaciones Unitarias controladas por el Transporte de Cantidad de Movimiento.
• Revisión de conceptos básicos referidos al movimiento de fluidos
. Conceptos básicos de prevención de accidentes e higiene en el trabajo
. Conceptos básicos de cuidado del medio ambiente

UNIDAD TEMÁTICA I: CIRCULACIÓN INTERNA DE FLUIDOS


Bolilla 1
CONTENIDOS:
1.1 - Equipo para el flujo de fluidos: Conducciones y Accesorios
Construcción, materiales. Criterios de selección.
Pérdida de carga en conducciones y accesorios. Concepto de longitud equivalente. Circuitos ramificados y en paralelo. Diámetro óptimo.
1.2- Tendidos típicos para el transporte de fluidos incompresibles.
1.3- Medidores de caudal
Clasificación.
Medidores de caudal de área constante: Tubo Venturi. Brida Orificio. Tubo Pitot. ecuaciones representativas.
1.4- Medidores de caudal de área variable: Rotámetros. Ecuaciones representativas.

Bolilla 2
CONTENIDOS:
2.1- Impulsión de líquidos: Bombas
2.1.1-Bombas centrífugas
Principio de funcionamiento
Influencia del ángulo de los alabes
Altura Neta de Aspiración Positiva
Curvas características
Comportamiento en operación
2.1.2- Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas
Principio de funcionamiento

UNIDAD TEMÁTICA 2: AGITACIÓN Y MEZCLA DE FLUIDOS


Bolilla 3
CONTENIDOS:
3.1- Objeto de la operación de mezclado: Generalidades sobre tipos básicos de mezcladores.
- Agitadores de alta velocidad y paletas pequeñas - Agitadores de baja velocidad y paletas grandes, - Influencia de los patrones hidrodinámicos sobre las características de los agitadores
- Criterios para la selección
3.2- Grupos adimensionales para mezclado.
3.3- Consumo de potencia en fluidos Newtonianos y no Newtonianos
3.4- Criterios de efectividad en el mezclado
3.5- Mezclado de sólidos y pastas. Características de las mezclas. Análisis de muestras. Descripción y funcionamiento de los mezcladores

UNIDAD TEMÁTICA 3: FLUJO DE FLUIDOS a TRAVÉS de LECHO de SÓLIDOS.
Bolilla 4
CONTENIDOS
4.1- Caracterización de partículas, Determinación de la porosidad del lecho, Caída de presión a través de lecho de partículas: Ecuaciones de Kozeny-Karman; Burke-Plummer y Ergun.
4.2- Filtración
Generalidades
Expresión General matemática de filtración., Integración de la ecuación de filtración: casos de tortas incompresibles y compresibles., Filtración a presión constante y a velocidad constante.
Régimen mixto. Lavado y secado., Determinación de las constantes de filtración, Criterios para la selección de un filtro., Velocidad y tiempo de lavado, Tiempo óptimo de filtración, Superficie de filtración de un filtro continuo, Equipos para la filtración. Ventajas y desventajas de su utilización.

Bolilla 5
CONTENIDOS:
5.1-- Fluidización
Mecanismo de fluidización, Fluidización homogénea y agregativa, Caída de presión en lecho fluidizado, Velocidad mínima de fluidización, Diseño de una columna de fluidización, Eficiencia. Aplicación de la fluidización en la industria de los alimentos.

UNIDAD TEMÁTICA 4: MOVIMIENTO DE SÓLIDOS EN EL SENO DE FLUIDOS.


Bolilla 6
CONTENIDOS
6.1- Flujo alrededor de objetos sumergidos, Variación del coeficiente de fricción con la velocidad.
Movimiento de partículas en el seno de un fluido , Velocidad límite de sedimentación
Métodos para determinar la velocidad límite ó terminal de sedimentación
Efecto de la concentración de partículas
6.2- Clasificación
Generalidades
Estudio de los casos de separación total y de mezcla, Métodos analítico y gráfico
Diseño de cámara de clasificación, Otros equipos de clasificación

Bolilla 7
CONTENIDOS:
7.1- Sedimentación gravitacional: Generalidades, Ensayo de sedimentación discontinua
Espesadores: discontinuos y continuos, Descripción de un espesador continuo (tipo Dorr) Área y profundidad
7.2- Flotación, generalidades, tensión interfacial, reactivos

UNIDAD TEMÁTICA 5: SEPARACIÓN CENTRIFUGA


Bolilla 8
CONTENIDOS
8.1- Centrifugación: Generalidades, Centrífuga tubular, Diámetro de partícula mínimo y de corte
Línea neutra, Ubicación de derrames
8.2- Centrífuga de disco
8.3- Centrífuga de rotor macizo, Factor sigma
8.4- Clasificación Centrífuga(Ciclones):
Generalidades
Caída de presión, Diámetro de partícula mínimo y de corte, Rendimiento individual y total de la operación. Diseño y mantenimiento, Multiciclones. Hidrociclones.

UNIDAD TEMÁTICA 6 : OPERACIONES CON SÓLIDOS


Bolilla 9
CONTENIDOS:
9.1- Transporte de sólidos: Almacenamiento y Manipulación. Distintos tipos de transportadores y elevadores. Consumo estimado de potencia
9.2- Desintegración mecánica de sólidos
Quebrantamiento. Trituración. Molienda. Molienda Coloidal. Leyes de desintegración mecánica
Eficiencia.
9.3- Tamizado: Tamaño de partículas. Características de un tamiz. Análisis granulométrico por tamizado.

Trabajo Práctico N 4: CENTRIFUGACIÓN
Analizar el efecto de la separación centrífuga en leche, variando la fuerza centrífuga aplicada
Trabajo Práctico N 5: TAMIZADO
Determinación de superficie específica de una mezcla
Determinación de tamaño medio de partículas
Determinación del número de partículas de una mezcla

Se trabajará en resolución de problemas ingenieriles con un crédito horario de 10 hs


VII - Plan de Trabajos Prácticos
Plan de Trabajos Prácticos
Trabajo Práctico N 1: Determinación de la pérdida de carga en cañerías de la sala de máquinas en planta piloto

Trabajo Práctico N 2: AGITACION Y MEZCLA DE FLUIDOS
Comparar tipo de flujo en tanques agitados:
a) Para un agitador de hélice de 3 palas
b) Para un agitador de turbina
c) Para una paleta de seis palas

Trabajo Práctico N 3: FILTRACION
Determinación de las constantes de filtración a presión constante
Determinación del tiempo requerido para la filtración con la ecuación básica integrada a presión constante
Comparación del tiempo de filtración obtenido teóricamente con el real medido experimentalmente
VIII - Regimen de Aprobación
Condiciones para alcanzar la Regularidad:
- Asistencia al 80% de los Prácticos de Resolución de Problemas
- Asistencia al 100% de los Trabajos Prácticos de Laboratorio
- Aprobación del 100% de los informes de Trabajos Prácticos de Laboratorio.
- Aprobación de dos Evaluaciones Parciales con 70 puntos sobre 100, o en alguna instancia de sus dos recuperaciones, que comprenderán los siguientes temas:

Primera Evaluación Parcial: Unidades temáticas 1,2 y 3
Segunda Evaluación Parcial: Unidades temáticas 4,5 y 6

Las Recuperaciones se tomarán con una semana de diferencia respecto a las fechas fijadas para los parciales, correspondiendo dos recuperaciones por parcial.
METODOLOGÍA DE DICTADO Y APROBACIÓN DE LA ASIGNATURA
METODOLOGÍA: El dictado se realizará mediante teoría interactivas, trabajos prácticos y entrenamiento en planta piloto. La evaluación forma parte del proceso de enseñanza y aprendizaje y se llevara a cabo en dos etapas:
Evaluación durante el dictado de la asignatura: Régimen de regularidad.
Evaluación final de los conocimientos de la asignatura: Régimen de aprobación.


REGIMEN DE REGULARIDAD:
Condiciones para promocionar el curso:
Los requisitos para alcanzar la aprobación de la asignatura son los siguientes:
1.- Aprobar un examen escrito de resolución de problemas. Se puede contar con bibliografía y uso de computadora.
2.- Aprobar un examen cuyo contenido es la fundamentación teórica y aplicación de los contenidos de la materia. El alumno extraerá dos bolillas, elegirá una unidad para desarrollarla y será interrogado por el tribunal de esa unidad y de otra de las unidades sorteadas


Régimen de Promoción sin examen final:

Para aquellos alumnos que cumplan con las correlatividades que constan en el plan de estudios de la carrera, podrán promocionar la asignatura cumpliendo con los siguientes requisitos:
1.- Asistir al 80% de las clases prácticas
2.- Aprobar los exámenes parciales y/o recuperatorios con un puntaje igual o superior a 8 puntos sobre 10.
3.- Alternativa a) Aprobar un coloquio integrador, previo al turno de exámenes generales, a una semana de finalizado el cursado.
- Alternativa b) Aprobar la presentación de un trabajo integrador propuesto por la asignatura, previo al turno de exámenes generales, a una semana de finalizado el cursado.

Para aprobar la asignatura el alumno debe:
1.- Aprobar un examen escrito que constará de un problema de aplicación y un cuestionario teórico.
2.- Aprobar un examen cuyo contenido es la fundamentación teórica y aplicación de los contenidos de la materia

Régimen de Promoción con examen final para Alumnos Libres:

Para aquellos alumnos que se encuentren en condición de libre, para aprobar la asignatura el alumno debe cumplir con los siguientes requisitos:
Aprobar un examen escrito que consistirá en un problema de aplicación y una actividad relacionada con los prácticos experimentales de laboratorio y/o planta piloto.
Aprobar un examen cuyo contenido son los fundamentos teóricos de la asignatura. Las unidades de examen coinciden con el programa de la asignatura
IX - Bibliografía Básica
[1] [1] Ibarz Albert. Operaciones Unitarias en Ingeniería en Alimentos. 1a. ed. / Madrid : Mundi Prensa, 2005.
[2] [2] M.J.Lewis. Propiedades físicas de los alimentos y de los Sistemas de procesado. Editorial Acribia, 01 ed, 1993.
[3] [3] R.L.Earle. Ingeniería de los alimentos:Las operaciones basicas aplicadas a la tecnologia de los alimentos, Editorial Acribia, 01 ed., 1968.
[4] [4] Toledo Romeo T. Fundamentals of food Process Engineering.3rd. ed. / New York : Springer Science Business Media, 2007.
[5] [5] Heldman Dennis R., Lund Daryl B.Handbook of food engineering.1992, Editorial Marcel Dekker,Inc.
[6] [6] Ibarz, Albert, Barbosa Canovas Gustavo, Unit Operation un Food Engineering, CRC Press, 2003
[7] [7] Fellows, P. Tecnología del Procesado de alimentos: Principios y Prácticas, Ed. Acribia, 1994
[8] [8] Mc.Cabe- Smith. Operaciones unitarias en ingeniería química. 7a. ed. / México : McGRaw-Hill/Interamericana, 2007.
[9] [9] Foust. “Principios de Operaciones Unitarias.” Editorial Mc. Graw- Hill, 01 ed., 1980.
[10] [10] Heldman, Singh, Introducción a la Ingeniería de los alimentos, Editorial Acribia S.A.- 1998
[11] [11] Perry 3 , 5 , y 6 . “Manual del Ingeniero Químico.” Editorial Mc. Graw- Hill.Editorial Cecsa.03 ed., 1997-1998
[12] [12] Holland F.A. “Flujo de Fluidos para Ingenieros Químicos” Editorial Geminis.
X - Bibliografia Complementaria
[1] 1] Coulson And Richardson. Ingeniería Química.Editorial Pergamon, 01 ed., 1984.
[2] [2] Hicks, Tyler G. Bombas: Su selección y Aplicación.Editorial Cecsa.01 ed., 1980.
[3] [3] Streter V. Mecánica de los fluidos.Editorial Mc. Graw- Hill.
[4] [4] Costa Novella y Cols. “Ingeniería Química”- Tomo 3: Flujo de fluidos.Editorial Alhambra Universidad, 01 ed., 1985.
[5] [5] Rosales, R. C. Manual de Mantenimiento Industrial, 01 ed., 1989.
[6] [6] Karassik, Igar J. Bombas centrífugas: Selección, Operación y Mantenimiento.
XI - Resumen de Objetivos
Dotar al futuro profesional de una metodología de resolución de problemas ingenieriles, para un buen diseño de los equipos utilizados en la industria donde se llevan a cabo operaciones basadas en la transferencia de cantidad de movimiento. Se pretende que el alumnos se familiaricen con el funcionamiento de los equipos, como también con criterios económico-energéticos, incluyendo el mantenimiento mínimo y óptimo de los aparatos entre los parámetros de diseño y/ó adopción.
Adicionalmente se pretende que el futuro profesional adquiera criterios de discernimiento en la adopción y/o elección de equipos, accesorios, etc.
XII - Resumen del Programa
UNIDAD TEMÁTICA I: CIRCULACIÓN INTERNA DE FLUIDOS

Bolilla 1
CONTENIDOS:
1.1 - Equipo para el flujo de fluidos y en paralelo. Diámetro óptimo.
1.2- Tendidos típicos para el transporte de fluidos incompresibles.
1.3- Medidores de caudal
1.4- Medidores de caudal de área variable

Bolilla 2
CONTENIDOS:
2.1- Impulsión de líquidos: Bombas
2.1.1-Bombas centrífugas
2.1.2- Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas
2.1.3 - Bombas Especiales de engranajes y tornillo.
2.2- Criterios de Selección del tipo de Bomba
2.3- Ventiladores. Soplantes y Compresores.

UNIDAD TEMÁTICA 2: AGITACIÓN Y MEZCLA DE FLUIDOS

Bolilla 3
CONTENIDOS:
3.1- Objeto de la operación de mezclado: Generalidades sobre tipos básicos de mezcladores.
-3.2- Grupos adimensionales para mezclado.
3.3- Consumo de potencia
3.4- Criterios de efectividad en el mezclado
3.5- Mezclado de sólidos y pastas


UNIDAD TEMÁTICA 3: FLUJO DE FLUIDOS a TRAVÉS de LECHO de SÓLIDOS.

Bolilla 4
CONTENIDOS
4.1- Caracterización de partículas
4.2- Filtración

Bolilla 5
CONTENIDOS:
5.1-- Fluidización

UNIDAD TEMÁTICA 4: MOVIMIENTO DE SÓLIDOS EN EL SENO DE FLUIDOS.

Bolilla 6
CONTENIDOS
6.1- Flujo alrededor de objetos sumergidos
6.2- Clasificación

Bolilla 7
CONTENIDOS:
7.1- Sedimentación gravitacional
7.2- Flotación, generalidades

UNIDAD TEMÁTICA 5: SEPARACIÓN CENTRIFUGA

Bolilla 8
CONTENIDOS
8.1- Centrifugación: Generalidades
8.2- Centrífuga de disco
8.3- Centrífuga de rotor macizo
Factor sigma ( )
8.4- Clasificación Centrífuga(Ciclones)


UNIDAD TEMÁTICA 6 : OPERACIONES CON SÓLIDOS
Bolilla 9
CONTENIDOS:
9.1- Transporte de sólidos Consumo estimado de potencia
9.2- Desintegración mecánica de sólidos
9.3- Tamizado: Tamaño de partículas
XIII - Imprevistos
Ante inconvenientes de dictado se tomaran las medidas correpondientes a efectos de minimizar sus efectos.