
Fenòmens de Transport
Codi: 106051Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Enginyeria Química | OB | 3 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- David Gabriel Buguña
- Correu electrònic :
- david.gabriel@uab.cat
Equip docent
- Oscar Romero Ormazabal
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Haver cursat i superat les matèries de la titulació de les àrees de matemàtiques, física, química, així com bases de l'Enginyeria Química 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.
Resultats d'aprenentatge
- Aplicar i identificar el balanç macroscòpic de quantitat de moviment.
- Aplicar i identificar les equacions de velocitat en transport molecular.
- Aplicar els principis bàsics de l'enginyeria química en l'elaboració i la resolució dels models de transport.
- Desenvolupar estratègies d'aprenentatge autònom.
- Treballar cooperativament.
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. 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. Transport en estat no estacionari. Exemples d'aplicació en estat transport d'energia en estat estacionari i no estacionari.
Ús de FlexPDEper 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 |
|---|---|---|---|
| Classes de teoria | 30 | 1,2 | 1, 2, 3 |
| Estudi i resolució de problemes | 52 | 2,08 | 1, 2, 3, 4 |
| Realització de treballs | 40 | 1,6 | 1, 2, 5 |
| Exàmens | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 4 |
| Resolució de problemes | 15 | 0,6 | 1, 2, 3, 5 |
| Seminaris | 5 | 0,2 | 1, 2, 3, 4, 5 |
L’assignatura es desenvolupa amb classes de teoria, de problemes i seminaris.
Classes teòriques: Classes d’aula
Classes de problemes: Resolució de problemes corresponents a la matèria. Discussió amb els alumnes sobre les estratègies de solució i la seva execució.
Seminaris: Seminaris sobre utilització de programari per a la resolució de problemes amb equacions diferencial amb derivades parcials.
Treballs:Durant el curs es proposen treballs que utilitzen mètodes analítics o numèrics per a la resolució del problema plantejat.
Moodle és la plataforma d'interacció amb l'alumne on es publiquen els materials audiovisuals i enunciats i calendaris d’entrega dels treballs.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Parcial 1 | 30 | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4 |
| Parcial 2 | 40 | 2 | 0,08 | 2, 3, 4 |
| Treballs | 30 | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5 |
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 de teoria i problemes (PP1, individual) : 30 % de la nota.
2ª prova parcial de teoria i problemes (PP2, individual): 40 % de la nota.
Es farà entrega de 3 treballs al llarg del curs, cadascún d'ells amb una valoració del 10% de la nota corresponent als treballs. la nota global dels treballs entregats (TR, en grup) correspondrà al 30% de nota de l'assignatura.
Cal una nota mínima de 3 de cada una de les parts de teoria de les dues proves d'avaluació continuada per a poder fer mitjana amb les notes de problemes i treballs.
Cal una nota mínima de 4.5 de la mitjana de les dues proves parcials de l'avaluació continuada per a poder fer mitjana amb la nota dels treballs.
Cas de no assolir aquesta nota mínima caldrà recuperar l'assignatura a la prova final de recuperació.
Avaluació única
Aquesta assignatura s'acull al sistema d'avaluació única que caldrà que la persona presenti la sol·licitud corresponent seguint els procediments establerts. La prova consistirà en:
1. Prova escrita individual amb una part de teoria i una de problemes que inclourà una avaluació de tota l'assignatura (70% de la nota),
2. Entrega de diversos treballs individuals equivalents a les entregues de l'avaluació continuada (30% de la nota)
Cal una nota mínima de 3 de la part de teoria de la prova escrita per a poder fer promig amb les notes de problemes i el treball
Cal una nota mínima de 4.5 de la prova escrita per a poder fer mitjana amb la nota dels treballs.
Prova final de recuperació (avaluació única i continuada)
Hi haurà una prova final individual de teoria i problemes de recuperació de tot el curs (70%) per a aquells estudiants que no hagin superat l'avaluació continuada o l'avaluació única. La prova final inclourà una avaluació de tota l'assignatura. En el cas de l'avaluació continuada 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, no dels treballs. (màx 70%)
Cal una nota mínima de 3 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.
Cal una nota mínima de 4.5 de la prova final de recuperació (teoria + problemes) per a poder fer mitjana amb la nota dels treballs. En cas contrari. l'assignatura quedarà suspesa.
La data de revisió d’exàmens es farà pública en el moment de publicar les qualificacions a través de la plataforma virtual docent.
Altres consideracions
Els alumnes repetidors podran guardar la nota del/s treballs durant un curs.
Es considerarà que un alumne obtindrà la qualificació de \"No avaluable\" si es dóna el següent supòsit: \"la valoració de totes les activitats d'avaluació realitzades no permet assolir la qualificació global de 5 en el supòsit que hagués obtingut la màxima nota en totes elles\"
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, en cas que l’estudiant realitzi qualsevol irregularitat que pugui conduir a una variació significativa de la qualificació d’un acte d’avaluació, es qualificarà amb un 0 aquest acte d’avaluació que ja no serà recuperable ni compensable. Aquestes irregularitats inclouen, entre d'altres:
• La còpia total o parcial d'una pràctica, informe, o qualsevol altra activitat d'avaluació;
• Deixar copiar;
• Presentar un treball de grup no fet íntegrament pels membres del grup;
• Presentar com a propis materials elaborats per un tercer, encara que siguin traduccions o
adaptacions, i en general treballs amb elements no originals i exclusius de l'estudiant;
• Tenir dispositius de comunicació (com telèfons mòbils, smart watches, etc.) accessibles durant les proves d'avaluació teoricopràctiques individuals (exàmens).
Ús permès d'Intel·ligència Artificial (IA): En aquesta assignatura, es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial com a part integrant del desenvolupament dels treballs, sempre que el resultat final reflecteixi la contribució significativa de l'estudiant en l'anàlisi i la reflexió personal. L'estudiant haurà d'identificar clarament quines parts han estat generades amb aquesta tecnologia, especificar les eines emprades i incloure una reflexió crítica sobre com aquestes han influït en el procés i el resultat final de l'activitat. La no transparència de l'üs de la IA es considerarà falta d'honestitat acadèmica i pot comportar una penalització en la nota de l'activitat, o sancions majors en casos de gravetat.
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
https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/akvgtn/alma991010400546106709
Programari
S' utilitzarà software d'integració d'equacions diferencials amb derivades parcials, d'accés lliure (FLEXPDE)
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 21 | Català | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 211 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (SEM) Seminaris | 211 | Català | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 212 | Català/Castellà | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (SEM) Seminaris | 212 | Català | segon quadrimestre | matí-mixt |