Facultad de Ingeniería - UNPSJB

Departamento de Ingeniería Química

Cuidad Universitaria - Km. 4

Comodoro Rivadavia - Chubut

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Cátedra Operaciones Físicas II

Mayo 2018

UNIDAD 1: Conceptos básicos de conducción y convección

Conducción. Aplicaciones de la ecuación de conducción de calor. Conducción uni-dimensional de calor a través de una pared plana. Conducción uni-dimensional de calor a través de un cilindro hueco. Analogía eléctrica. Convección.  Concepto de capa límite. Número de Nusselt. Flujo en conductos de sección circular.  Trasferencia de calor entre una pared y un fluido en movimiento. Fórmulas empíricas y correlaciones de transferencia de calor por convección. Convección forzada en flujo turbulento. Convección forzada en flujo laminar. Flujo externo alrededor de cilindros. Flujo cruzado alrededor de bancos de tubos.

UNIDAD 2: Intercambiadores de calor

Introducción al diseño de equipos de transferencia de transferencia de calor sin cambio de fase. Coeficiente total de transferencia de calor. Factor de ensuciamiento. Promedio logarítmico de la diferencia de temperaturas (MLDT). Arreglos en paralelo y en contracorriente. Intercambiadores de doble tubo: aplicaciones, ventajas y desventajas.  Intercambiadores de coraza y tubos: descripción. Clasificación de equipos según norma TEMA. Usos, ventajas y desventajas. Perfiles de temperatura. Intercambiadores tipo 1-2. Diferencia verdadera de temperaturas: Factor de corrección de la media logarítmica de temperaturas. Aproximaciones y cruces de temperaturas.

UNIDAD 3: Diseño de Intercambiadores de calor

Diseño térmico de intercambiadores de calor: procedimiento sugerido de cálculo. Método de Kern: suposiciones y consideraciones. Análisis de resultados. Limitaciones del método de Kern. Método de Delaware (Bell): patrones de flujo, suposiciones y consideraciones. Comparación de resultados obtenidos para cada método. Conclusiones y recomendaciones. Introducción al software comercial disponible para el cálculo de intercambiadores de calor. Diseño de intercambiadores mediante programas. Conclusiones.

UNIDAD 4: Diseño de Condensadores

Condensación de vapores simples. Mecanismos de condensación. Condensación en forma de película: Teoría de Nusselt. Patrones de flujo en condensadores. Esfuerzos de corte del vapor. Número terminal de Reynolds.  Tipos de condensadores. Usos y aplicaciones. Diseño de condensadores horizontales y verticales. Diseño con condensación dentro y fuera de los tubos.  Diseño de condensadores subenfriadores y desobrecalentadores.  Conclusiones.

UNIDAD 5: Diseño de Rehervidores

Ebullición. La curva de ebullición. Mecanismos.  Flujo de calor máximo. Diferencia de temperaturas máxima. Rehervidores (reboilers). Rehervidor tipo kettle. Rehervidores internos. Rehervidor horizontal tipo termosifón. Rehervidores verticales tipo termosifón (ebullición dentro y fuera de los tubos). Correlaciones para el diseño de rehervidores (predicciones del máximo valor de flujo de calor y coeficiente de ebullición nucleada). Método de diseño de un rehervidores tipo kettle, termosifones horizontales y verticales. Efectos convectivos y de mezcla. Diferencia efectiva de temperaturas. Guía para la selección de rehervidores. Conclusiones y recomendaciones.

UNIDAD 6: Selección y diseño de Aeroenfriadores

Usos y aplicaciones de aeroenfriadores. Clasificación de aeroenfriadores. Características constructivas de los aeroenfriadores. Tipos de tubos aletados. Tipos de acoples mecánicos de los ventiladores en aeroenfriadores. Control de la temperatura. Velocidad típica de aire.  Diseño de aeroenfriadores según el método de la Gas Processors Suppliers Association.

UNIDAD 7: Verificación y diseño de Hornos

Tipos de hornos industriales. Descripción, usos y aplicaciones. Zonas de un horno. Modelos de representación de hornos: modelo de tanque agitado y modelo de flujo pistón. Transferencia de calor en la zona de radiación. Area equivalente del plano frío. Factor de efectividad. Factor de intercambio. Longitud media del rayo. Métodos más comunes para el cálculo de la sección radiante de un horno: Método de Lobo y Evans, Método de Wilson, Lobo y Hottel. Método simplificado para la evaluación de un horno existente. Método de Wimpress. Conclusiones y Recomendaciones.