![]() Ministerio de Cultura y Educación Universidad Nacional de San Luis Facultad de Química Bioquímica y Farmacia Departamento: Quimica Área: Tecnología Química y Biotecnología |
| I - Oferta Académica | ||||||||||
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| II - Equipo Docente | ||||||||||||||||||||||||
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| III - Características del Curso | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| IV - Fundamentación |
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En casi todas las industrias se usan procesos de separación para obtener un producto valioso o bien, para eliminar algún compuesto indeseado desde una materia prima o producto final. Este curso se enfoca particularmente al estudio de las operaciones de separación gobernadas por la transferencia de materia que ocurre en la interfase de un sistema gas-líquido (absorción, destilación), o sólido-fluido (adsorción e intercambio iónico, lixiviación).
Además, se abordará el estudio de la separación a través de membranas (microfiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa). |
| V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje |
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Se espera que los/as estudiantes desarrollen capacidades para: a) el análisis de operaciones y equipos empleados que involucran la transferencia de materia, b) el uso de literatura técnica específica.
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| VI - Contenidos |
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TEMA 1: EQUIPOS PARA OPERACIONES DE TRANSFERENCIA GAS-LÍQUIDO
Operaciones de transferencia de masa en la interfase gas-líquido. Equipos. Torres de platos: eficiencia de la etapa vs. condiciones de operación. Torres empacadas o rellenas: características del empaque y accesorios de las torres. Análisis de torres de platos vs. torres empacadas. TEMA 2: ABSORCIÓN Y DESORCIÓN DE GASES Definiciones. Aplicaciones. Equilibrio líquido-gas. Solubilidad de gases en líquidos. Curvas de solubilidad. Operación en una etapa (absorción y desorción): balance de materia, curva de operación, eficiencia de una etapa. Operación continua con flujo en corrientes paralelas y flujo a contracorriente (absorción y desorción): balance de materia, curva de operación, relación Ls/Gs mínima (para absorción) o máxima (para desorción). Determinación del número de platos teóricos. Determinación de la altura de una torre empacada. TEMA 3: DESTILACIÓN Definición. Aplicaciones. Equilibrio líquido-vapor. Curvas de equilibrio. Volatilidad relativa. Desviaciones del comportamiento ideal. Destilación flash o instantánea. Destilación diferencial o simple. Rectificación continua de mezclas binarias. Diseño de la torre de destilación. Cálculo del número de platos teóricos. Método de McCabe-Thiele. Localización del plato de alimentación. La línea q. Relación de reflujo. Relación de reflujo vs. número de platos. Relación de reflujo óptima. TEMA 4: ADSORCIÓN E INTERCAMBIO IÓNICO Definición. Aplicaciones. Características de los adsorbentes. Isotermas de adsorción. Operación por lotes, en una etapa o varias etapas a corrientes cruzadas y contracorriente. Operación continua en lecho móvil. Operación continua en lecho fijo. Curva de ruptura. Determinación de la altura del lecho útil y no útil. TEMA 5: EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO (LIXIVIACIÓN) Definición. Aplicaciones. Equilibrio sólido-líquido. Diagramas triangulares y rectangulares. Factores que influyen en la extracción sólido-líquido: preparación del sólido, temperatura de lixiviación, disolvente. Operación en una etapa. Operación en varias etapas a corrientes cruzadas y a contracorriente. Cálculos y diagramas de equilibrio. Equipos para extracción sólido-líquido. Extracción supercrítica. TEMA 6: SEPARACIÓN POR MEMBRANAS Introducción. Estructuras de las membranas poliméricas e inorgánicas. Módulos de membranas industriales. Clasificación de los procesos separativos por membranas. Procesos impulsados por potencial eléctrico: Electrodiálisis (ED). Aplicaciones. Procesos impulsados por presión: Microfiltración (MF) y Ultrafiltración (UF): Sistemas de flujo de alimentación. Interpretación del flujo permeado. Concepto de los coeficientes de tamizado y rechazo de la membrana. Osmosis Inversa (OI). Aplicaciones de la MF-UF-OI. TEMA 7: TRATAMIENTO DE EFLUENTES Generación de efluentes. Causas de la contaminación ambiental: atmosférica, hídrica, terrestre. Conceptos de sustentabilidad, sostenibilidad y economía circular. Clasificación y características de los efluentes: gaseosos, líquidos y sólidos. Métodos de tratamiento de efluentes gaseosos, líquidos y sólidos. Valorización de residuos. |
| VII - Plan de Trabajos Prácticos |
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Los trabajos prácticos consisten en la resolución de problemas, experimento de laboratorio, y respuestas a cuestionarios.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Apuntan a adquirir destreza en la aplicación de balances de masa y entalpía; cálculos del número de etapas y altura de unidades de transferencia; y eficiencia de separación en las distintas operaciones estudiadas en el curso. Se espera que los/as estudiantes desarrollen la capacidad de resolver cálculos que podrían presentarse en situaciones reales y que hagan un análisis crítico de tales resultados. Los enunciados de los problemas a resolver se presentan en una guía por cada tema. PRÁCTICOS DE LABORATORIO El objetivo de los experimentos de laboratorio es observar algunos fenómenos de transferencia de masa y evaluar el efecto de variables de proceso. Se plantean experimentos relacionados a los temas: Absorción: Ensayos en una columna rellena sobre el sistema agua-dióxido de carbono. Evaluación del efecto de la temperatura y el caudal de líquido. Adsorción: Ensayos de adsorción de un colorante sobre carbón activado. Obtención de una isoterma de adsorción y una curva de ruptura. Lixiviación: Ensayos de extracción de hierro desde un mineral. Evaluación del efecto de distintas condiciones de proceso, tales como tiempo, temperatura, naturaleza del disolvente, modo de contacto sólido-líquido, propuestas por los/las estudiantes. Se busca que los/as estudiantes desarrollen la capacidad de planificar experimentos, adquieran destreza en la preparación y manipulación de soluciones, fortalezcan la capacidad de observación e interpretación de resultados experimentales y la capacidad de redacción de informes escritos. CUESTIONARIOS Para afianzar los conceptos básicos de cada operación unitaria estudiada en el curso, se proponen cuestionarios, a modo de guías de estudio. Los cuestionarios de extracción supercrítica y operaciones con membranas se presentan como obligatorios. CONSIDERACIONES SOBRE SEGURIDAD E HIGIENE Se informa a los/las estudiantes respecto a las medidas de Seguridad e Higiene que deben respetar, especialmente durante la realización de los prácticos de laboratorio. |
| VIII - Regimen de Aprobación |
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Para REGULARIZAR la asignatura se requiere: - Asistir como mínimo al 80% de las clases de resolución de problemas. - Realizar los prácticos de laboratorio propuestos y aprobar los informes correspondientes. - Presentar las respuestas de los cuestionarios obligatorios. - Aprobar 2 (dos) exámenes parciales de resolución de problemas con un mínimo de 7 (escala 1 a 10). Cada parcial tendrá una primera opción de recuperación durante la semana siguiente a la fecha del parcial, y una segunda recuperación al final del cuatrimestre. La inasistencia a las evaluaciones parciales deberá ser justificada, en caso contrario, se considerará no aprobado. Para APROBAR la asignatura POR RÉGIMEN DE PROMOCIÓN sin examen final se requiere: - Asistir al 80% de las clases teóricas y de resolución de problemas. - Realizar los prácticos de laboratorio propuestos y aprobar los informes correspondientes. - Presentar las respuestas de todos los cuestionarios. - Aprobar 2 (dos) exámenes parciales de resolución de problemas con un mínimo de 8 (escala 1 a 10) en primera instancia. - Aprobar 2 (dos) cuestionarios sobre contenidos teóricos durante la semana posterior al examen parcial de trabajos prácticos. - Aprobar un coloquio integrador durante la última semana del cursado. Para APROBAR la asignatura MEDIANTE UN EXAMEN FINAL (alumnos regulares) se requiere: - Haber cumplido con las condiciones de regularidad. - Aprobar un examen oral sobre los contenidos teóricos de la asignatura. Para APROBAR la asignatura COMO ALUMNO LIBRE se requiere: - Aprobar un examen escrito de resolución de problemas. - Aprobar un examen escrito sobre los trabajos prácticos de laboratorio, el que incluirá el análisis e interpretación de datos obtenidos durante un experimento. - Aprobar un examen oral sobre los contenidos teóricos de la asignatura. |
| IX - Bibliografía Básica |
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[1] Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. McCabe W. L., Smith J. C. y Harriot P. 7o Ed. Editorial Mc. Graw Hill. 2007.
[2] Transport Processes and Unit Operations. Geankoplis, C.J., 3° ed., Editorial Prentice-Hall, Inc.,1993. [3] Operaciones de transferencia de masa. Treybal R.E., Editorial Mc.Graw Hill, 1980. |
| X - Bibliografia Complementaria |
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[1] Operaciones de Separación por etapas de equilibrio en Ingeniería Química. Henley Ernest y Seader J., 2o ed., Editorial Reverté, 1998.
[2] Ingeniería de procesos de Separación. Wankat P. 2o ed., Editorial Pearson Educación, 2008. [3] Manual del Ingeniero Químico. Perry Robert 5o, 6o, 7o ú 8o ed., Editorial Mc Graw – Hill. [4] Mass Transfer. Fundamentals and Applications. Hines A., Maddox R., Editorial Prentice Hall, Inc.,1985. [5] Membranas. Procesos con Membranas. Marchese y col., Editorial Univ., 1995. [6] Membrane Separations Technology. Principles and Applications. Noble R.D. and Stern S.A., Editorial Elsevier, 1995. [7] Artículos de revistas científicas. |
| XI - Resumen de Objetivos |
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Se espera que los/as estudiantes desarrollen capacidades para: a) el análisis de operaciones y equipos que involucran la
transferencia de materia, b) el uso de literatura técnica específica. |
| XII - Resumen del Programa |
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Operaciones unitarias con transporte en la interfase gas-líquido (absorción, destilación) y en la interfase sólido-fluido (adsorción e intercambio iónico, lixiviación) así como las operaciones de separación a través de membranas. Balances. Condiciones de equilibrio. Cálculo de eficiencia. Número de unidades transferidas. Altura de unidad transferida. Equipos. Aplicaciones.
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| XIII - Imprevistos |
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Se resolverán en cuanto se presenten.
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| XIV - Otros |
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