Fenòmens de Transport
Codi: 102398 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| 2500897 Enginyeria Química | OT | 4 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- David Gabriel Buguña
- Correu electrònic:
- david.gabriel@uab.cat
Equip docent
- Oscar Enrique Romero Ormazabal
- David Gabriel Buguña
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Haver cursat i superat les materies de la titulació de les àrees de matemàtiques, física, química, així com balanços macroscòpics i aplicacions informàtiques.
Objectius
Establir el model matemàtic que descriu un sistema a partir de les equacions de canvi de quantitat de moviment, matèria i energia.
Resoldre el model del sistema per via analítica o numèrica, i analitzar i interpretar la solució.
Competències
- "Comprendre i aplicar els principis bàsics en què es fonamenta l'enginyeria química, i més concretament: balanços de matèria, energia i quantitat de moviment; termodinàmica, equilibri entre fases i equilibri químic; cinètica dels processos físics de transferència de matèria, d'energia i de quantitat de moviment, i cinètica de la reacció química"
- Aplicar coneixements rellevants de les ciències bàsiques, com són les matemàtiques, la química, la física i la biologia, i també principis d'economia, bioquímica, estadística i ciència de materials, per comprendre, descriure i resoldre problemes típics de l'enginyeria química.
- Comunicació
- Hàbits de pensament
- Hàbits de treball personal
Resultats d'aprenentatge
- Aplicar els coneixements rellevants de les matemàtiques, la física i la química en l'elaboració i la resolució dels models de transport.
- Aplicar els principis bàsics de l'enginyeria química en l'elaboració i la resolució dels models de transport.
- Comunicar eficientment, oralment i per escrit, coneixements, resultats i habilitats, tant en entorns professionals com davant de públics no experts.
- Desenvolupar un pensament i un raonament crítics
- Gestionar el temps i els recursos disponibles. Treballar de manera organitzada.
- Posar en pràctica les lleis fonamentals de la termodinàmica en problemes d'enginyeria de processos químics.
- Prevenir i solucionar problemes.
- Treballar de manera autònoma.
Continguts
1.- Introducció als fenòmens de transport
Història i context dins l’Enginyeria Química, FT i OB. Anàlisi de sistemes. Balanços de matèria, energia i quantitat de moviment. Mecanismes de transport i lleis de velocitat en 1D. EDPs. Fluidodinámica computacional (CFD).
2.- Transport multidimensional: les matemàtiques i els fenòmens de transport
Sistemes de coordenades: cartesianes, cilíndriques i esfèriques. Equacions vectorials dels balanços. Operacions vectorials (algebraiques i diferencials). Introducció a FlexPDE com a eina de càlcul.
3.- Balanç de matèria: equació de continuïtat
Deducció de l’equació del balanç total de matèria. Expansió de l’equació. Condicions de contorn per a la resolució.
4.-Transport de quantitat de moviment.
Balanç i segona llei de Newton. Expansió de les equacions dels balanços de quantitat de moviment. La llei de Newton de la viscositat : Equació de transport en 3D. Altres expressions del balanç: Navier-Stokes, Euler. Fluids no newtonians. Exemple d’aplicació del balanç: Perfil de velocitat en un tub: Eq. Hagen-Poiseuille. Fluids incompressibles i pressió. Vorticitat, línies de corrent i equació de pressió. Ús de FlexPDE per a sistemes multidimensionals.
5.- Transport d’energia
Expressions de les equacions dels balanços d’energia total, mecànica i calorífica. Llei de Fourier de la conducció de calor: equació de transport en 3D. Expansió de les equacions dels balanços d’energia calorífica. Exemples d'aplicació: transport d'energia en estat no estacionari.
Ús de FlexPDE per a sistemes en estat no estacionari.
6.- Transport de matèria per a un component.
Balanç en unitats màssiques i molars: Expansió de les equacions dels balanços. La llei de Fick de la difusió en 3D. Exemples de resolució analítica en sistemes en EE sense reacció química: Difusió d’un component a través d’un altre en repòs i contradifusió equimolecular. Exemples de resolució analítica en sistemes en ENE. Exemples de resolució analítica en sistemes amb generació (reacció química): RQ homogenia, catàlisi heterogènia.
Ús de FlexPDE per a sistemes multidimensionals en estat no estacionari.
7.- Transport de propietat a les interfícies: coeficients de transport
Definicions generals dels coeficients de transport. Càlcul per analogies entre FT. Teoria de la capa límit: resolució de les equacions a la capa límit. Teoria de la pel·lícula.
8.- Turbulència
Concepte de turbulència, escales de turbulència. Característiques del flux turbulent: Fluctuacions. Resolució matemàtica de la Turbulencia: Equació de Navier Stokes. Mètodes numèrics: Discretització d'EDPs. Resolució de RANS (Reynolds Average Navier Stokes): densitats de flux i propietats turbulentes.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de problemes | 15 | 0,6 | 1, 2, 4, 6, 8 |
| Classes de teoria | 30 | 1,2 | 1, 2, 4 |
| seminaris | 5 | 0,2 | 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| Tipus: Supervisades | |||
| examen global | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 5, 6 |
| realització de treballs | 40 | 1,6 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi, resolució de problemes | 56 | 2,24 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8 |
Aquesta assignatura ha estat desprogramada del calendari docent en entrar en funcionament el nou grau d'Enginyeria Química.
Les sessions de tutories a petició de l'alumnat substituirà la docència desprogramada
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| examens escrits | 70 | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| treballs | 30 | 0 | 0 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
Distribució de la nota: 30 % treballs i 70 % exàmens (proves parcials). Les proves parcials contenen una part de teoria i una part de problemes
Avaluació continuada:
1ª prova parcial (PP1) : 30 % nota.
2ª prova parcial (PP2): 40 % nota.
Treballs entregats (TR): 30% nota.
Cal una nota mínima de 3 com a mitjana de les parts de teoria de les dues proves d'avaluació continuada per a poder fer promig amb les notes de problemes i treballs. Cas de no assolir aquesta nota mínima caldrà recuperar l'assignatura a la prova final de recuperació
Prova final de recuperació
Hi haurà una prova final de recuperació de tot el curs (70%) per a aquells estudiants que no hagin superat l'avaluació continuada. La prova final inclourà una avaluació de tota l'assignatura, i no es podran recuperar només les proves parcials no superades. Donat que la valoració de cap dels treballs supera el 15%, aquests no tenen recuperació.
L'examen de recuperació només és recuperació de les proves parcials. (màx 70%)
Les proves parcials i final contindran una part teòrica i una part de problemes.
Cal una nota mínima de 2,5 de la part de teoria de la prova de recuperació per a poder superar l'assignatura, independentment de la resta de qualificacions de l'assignatura
La data de revisió d’exàmens es farà pública en el moment de publicar les qualificacions a través de la plataforma virtual docent.
La qualificació de Matrícula d'Honor, a banda de la nota numèrica que pot donar-hi accés, tindrà en compte la proactivitat respecte l'assignatura, la integració personal dels principis de l'assignatura, la capacitat de relacionar-la amb d'altres assignatures i la fluïdesa, fiabilitat i expressió dels raonaments.
Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, i d'acord amb la normativa acadèmica vigent, es qualificaran amb un zero les irregularitats comeses per l'estudiant que puguin conduir a unavariació de la qualificació d'un acte d'avaluació. Per tant, copiar o deixar copiar qualsevol activitat d'avaluació implicarà suspendre-la amb un zero, i si és necessari superar-la per aprovar, tota l'assignatura quedarà suspesa.
Bibliografia
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
Programari
S' utilitzarà software d'integració d'equacions diferencials amb derivades parcials, d'accés lliure (FLEXPDE)
Llista d'idiomes
La informació sobre els idiomes d’impartició de la docència es pot consultar a l’apartat de CONTINGUTS de la guia.