Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
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2500897 Ingeniería Química | OT | 4 | 0 |
Haber cursado y superado las materias de la titulación de las áreas de matemáticas, física, química, así como balances macroscópicos y aplicaciones informáticas.
Establecer el modelo matemático que describe un sistema a partir de las ecuaciones de cambio de cantidad de movimiento, materia y energía.
Resolver el modelo del sistema por vía analítica o numérica, y analizar e interpretar la solución.
1.-Introducción a los fenómenos de transporte
Historia y contexto en la Ingeniería Química, FT y OB. Análisis de sistemas. Balances de materia, energía y cantidad de movimiento. EDP s, Computer Fluidodynamics: CFD. Mecanismos de transporte y leyes de velocidad en 1D
2.- Expresiones matemáticas de las ecuaciones de cambio
Ecuaciones vectoriales de los balances. Sistemas de coordenadas: cartesianas, cilíndricas y esféricas. Operaciones vectoriales (algebraicas y diferenciales). Expansión de las ecuaciones de los balances: Materia total; cantidad de movimiento, energía calorífica y balance por componentes. Condiciones de contorno para la resolución.
3.- Balance de materia: ecuación de continuidad
Deducción de la ecuación del balance. Sistemas de referencia: derivadas sustanciales
4.- Ecuaciones de cambio de cantidad de movimiento lineal.
Balance y segunda ley de Newton. Expansión de las ecuaciones de los balances de cantidad de movimiento. La ley de Newton de la viscosidad: Ecuación de transporte 3D. Otras expresiones del balance: Navier-Stokes, Euler. Fluidos no newtonianos. Ejemplo de aplicación del balance: Perfil de velocidad en un tubo: Eq. Hagen-Poiseuille. Fluidos incompresibles y presión: Otras variables: Vorticidad, líneas de corriente, ecuación de presión.
5.- Ecuaciones de cambio de la energía
Expresiones de las ecuaciones de los balances de energía total, mecánica y calorífica . Ley de Fourier de la conducción de calor. Transporte 3D. Expansión de las ecuaciones de los balances de energía calorífica. Ejemplo de aplicación en resolución analítica: ENE por conducción 1D (medios seminfinitos-función error y geometrías concretas-Gurney-Lurie). Ejemplo de aplicación en resolución numérica ENE conducción 2D / 3D: Software de integración.
6.- Balance de materia para un componente.
Balance en unidades másicas y molares: Expansión de las ecuaciones de los balances. La ley de Fick de la difusión: Ecuación de transporte 3D. Ejemplos resolución analítica en sistemas en EE sin reacción química: Difusión de un componente a través de otro en reposo y contradifusión equimolecular. Ejemplos de resolución analítica en sistemas en ENE sin reacción química: medios seminfinitos-función error y geometrías concretas-Gurney-Lurie. Ejemplos de resolución analítica en sistemas con generación (reacción química): RQ homogénea, catálisis heterogénea
7.- Transporte de propiedad a las interfaces: coeficientes de transporte
Definiciones generales de los coeficientes de transporte. Cálculo por analogías entre FT. Teoría de la capa límite: resolución de las ecuaciones en la capa límite. Perfiles universales de propiedad. Teoría de la película.
8.- Turbulencia
Concepto de turbulencia, escaleras de turbulencia. Características del flujo turbulento: Fluctuaciones. Resolución matemática de la Turbulencia: Ecuación de Navier Stokes. Métodos numéricos: Discretización de EDP 's. Resolución de Rans (Reynolds Average Navier Stokes): densidades de flujo y propiedades turbulentas. Ejemplo de aplicación: Resolución numérica del perfil de velocidades en una tubería.
La asignatura se desarrolla mediante clases de teoría, de problemas y seminarios.
Clases teóricas: Clases de aula
Clases de problemas: Resolución de problemas correspondientes a la materia. Discusión con los alumnos sobre las estrategias de solución y su ejecución.
Seminarios: Seminarios sobre utilización de software para la resolución de problemas con equaciones diferenciales con derivadas parciale (EDP)
Durante el curso se proponen trabajos que utilizan métodos analíticos o numéricos para la resolución del problema planteado. En el campus virtual se publican los enunciados y calendarios de entrega de los trabajos.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
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Tipo: Dirigidas | |||
Clases de problemas | 15 | 0,6 | 1, 2, 4, 6, 8 |
clases de teoria | 30 | 1,2 | 1, 2, 4 |
seminarios | 5 | 0,2 | 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
Tipo: Supervisadas | |||
examen | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 5, 6 |
trabajos | 40 | 1,6 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 |
Tipo: Autónomas | |||
Estudio, resolucion de problemas | 56 | 2,24 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 |
Distribución de la nota: 30% trabajos y 70% exámenes (pruebas parciales escritas).
Evaluación continua: nota mínima de cada parte para superar la evaluación continua 3/10
1ª prueba parcial (PP1): 25% nota.
2ª prueba parcial (PP2): 45% nota.
Trabajos entregados (TR): 30% nota.
Prueba final de recuperación: Habrá una prueba final de recuperación para aquellos estudiantes que no hayan superado la evaluación continua.
Ver mas detalles el versión catalana de la guia
Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
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Examenes escritos | 70 | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
trabajos | 30 | 0 | 0 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
Christie J. Geankoplis, "Transport Processes and Separation Process Principles", 5th ed. Prentice-Hall, 2018
R.B. Bird, W.E. Steward, E.N. Lighfoot, "Transport Phenomena", revised 2nd ed. Wiley, 2007
Joel Plawsky, "Transport Phenomena Fundamentals", 3rd ed., CRC Press, 2014
Ismail Tosun, "Modeling in Transport Phenomena. A conceptual Approach", 2nd ed., Elsevier, 2007
Se utiliza un software de integración de ecuaciones diferenciales con derivadas prciales, de acceso libre.