Fenómenos de Transporte
Código: 102398 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Ingeniería Química | OT | 4 |
Contacto
- Nombre:
- David Gabriel Buguña
- Correo electrónico:
- david.gabriel@uab.cat
Equipo docente
- Oscar Enrique Romero Ormazabal
- David Gabriel Buguña
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Haber cursado y superado las materias de la titulación de las áreas de matemáticas, física, química, así como balances macroscópicos y aplicaciones informáticas.
Objetivos y contextualización
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.
Competencias
- Aplicar conocimientos relevantes de las ciencias básicas: Matemáticas, Química, Física y Biología, así como principios de Economía, Bioquímica, Estadística y Ciencia de Materiales que permitan la comprensión, descripción y solución de problemas típicos de la Ingeniería Química.
- Comprender y aplicar los principios básicos en que se fundamenta la Ingeniería Química, y más concretamente: Balances de materia, energía y cantidad de movimiento. Termodinámica, equilibrio entre fases y equilibrio químico. Cinética de los procesos físicos de transferencia de materia, de energía y de cantidad de movimiento, y cinética de la reacción química.
- Comunicación
- Hábitos de pensamiento
- Hábitos de trabajo personal
Resultados de aprendizaje
- "Aplicar els coneixements rellevants de les matemàtiques, la física i la química en l'elaboració i la resolució dels models de transport.;;"
- Aplicar los principios básicos de la Ingeniería Química en la elaboración y resolución de los modelos de transporte.
- Comunicar eficientemente de forma oral y/o escrita conocimientos, resultados y habilidades, tanto en entornos profesionales como ante públicos no expertos.
- Desarrollar un pensamiento y un razonamiento crítico.
- Gestionar el tiempo y los recursos disponibles. Trabajar de forma organizada.
- Poner en práctica las leyes fundamentales de la termodinámica en problemas de ingeniería de procesos químicos
- Prevenir y solucionar problemas.
- Trabajar de forma autónoma.
Contenido
1.-Introducción a los fenómenos de transporte
Historia y contexto en la Ingeniería Química, Fenómenos de Transporte y Operaciones Básicas. 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.
4.- Balance 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.- Balances de 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. Teoría de la película.
8.- Turbulencia
Concepto de turbulencia, escalas de turbulencia. Características del flujo turbulento: Fluctuaciones. Resolución matemática de la Turbulencia: Ecuación de Navier Stokes. Métodos numéricos: Discretización de EDP 's. Resolución RANS (Reynolds Average Navier Stokes): densidades de flujo y propiedades turbulentas. Ejemplo de aplicación: Resolución numérica del perfil de velocidades en una tubería.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| 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 |
Esta asignatura ha sido desprogramada del calendario docente al entrar en funcionamiento el nuevo grado de Ingeniería Química.
Las sesiones de tutorías a petición del alumnado sustituirá a la docencia desprogramada
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.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Examenes escritos | 70 | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| trabajos | 30 | 0 | 0 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
Consultar la guia en catalán
Bibliografía
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
Software
Se utiliza un software de integración de ecuaciones diferenciales con derivadas prciales, de acceso libre (FLEXPDE).
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Prácticas de aula | 211 | Catalán | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PAUL) Prácticas de aula | 212 | Catalán/Español | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (SEM) Seminarios | 211 | Catalán | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (SEM) Seminarios | 212 | Catalán/Español | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 21 | Catalán | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |