Temario Fenomenos de Transporte

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  temario fenomenos de transportes
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  74 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN PLAN DE ESTUDIOS DE LA LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA PROGRAMA DE LA ASIGNATURA DE: FENÓMENOS DE TRANSPORTE IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA MODALIDAD: Curso TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica SEMESTRE EN QUE SE IMPARTE: Tercer Semestre CARÁCTER DE LA ASIGNATURA:  Obligatoria  NÚMERO DE CRÉDITOS: 8 HORAS A LA SEMANA: 5 Teóricas: 3 Prácticas: 2 Semanas de clase: 16 TOTAL DE HORAS:   80 SERIACIÓN: Si ( X ) No ( ) Obligatoria ( X ) Indicativa ( ) SERIACIÓN ANTECEDENTE: Cálculo Diferencial e Integral SERIACIÓN SUBSECUENTE: Flujo de Fluidos OBJETIVO GENERAL:  Al finalizar el curso el alumno deberá ser capaz de: Formular modelos matemáticos para la caracterización de procesos de flujo de calor, difusión másica en mezclas de multicomponentes y transporte de momentum, para situaciones de flujo unidimensional en diferentes sistemas de coordenadas, e integrar las ecuaciones diferenciales correspondientes para caracterizar los flujos de calor, masa o momentum, respectivamente, así como los perfiles de temperatura, concentración y velocidad, asociados. ÍNDICE TEMÁTICO UNIDAD TEMAS Horas Teóricas Horas prácticas 1 Introducción 3 0 2 Conceptos Fundamentales 8 4 3 Transporte de Momentum 12 8 4 Transferencia de Calor 10 8 5 Transferencia de Masa 10 8 6 Analogías y Acoplamientos 5 4  75 TOTAL DE HORAS TEÓRICAS48 0 TOTAL DE HORAS PRÁCTICAS0 32 TOTAL DE HORAS80 CONTENIDO TEMÁTICO 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Aspectos históricos 1.2. Importancia de los fenómenos de transporte en la formación profesional del ingeniero químico. 1.3. Elementos constitutivos de un fenómeno de transporte. 1.4. Analogías entre la transferencia molecular unidimensional de momentum, masa y calor. 1.5. Definición de fenómeno de transporte. 2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2.1. Mecanismos de transporte 2.1.1. Transporte molecular 2.1.1.1. Entidad física a transportar 2.1.1.2. Fuerza impulsora (gradientes) 2.1.1.3. Resistencia del medio al transporte 2.1.2. Modelos matemáticos básicos para transporte molecular unidireccional 2.1.2.1. Ley de Newton de la viscosidad 2.1.2.2. Ley de Fourier 2.1.2.3. Ley de Fick 2.1.3. Transporte convectivo 2.1.4. Modelo matemático generalizado para el transporte convectivo 2.1.4.1. Transporte convectivo de momentum 2.1.4.2. Transporte convectivo de calor 2.1.4.3. Transporte convectivo de masa 2.1.5. Relación de las funciones tensoriales con los fenómenos de transporte 2.1.5.1. Ejemplos de aplicación 3. TRANSPORTE DE MOMENTUM 3.1. Definición de fluido. 3.2. Tensor de esfuerzos. 3.2.1. Relación esfuerzos-rapidez de deformación en un fluido. 3.2.2. Ley de Newton de la viscosidad. 3.2.3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos. 3.2.4. Modelos reológicos  76 3.2.5. Ecuación de continuidad 3.3. Ecuación de movimiento 3.3.1. Formulación Euleriana 3.3.2. Formulación Lagrangiana (Ec. de Navier-Stokes) 3.3.3. Derivada sustancial. 3.3.4. Equivalencia entre las formulaciones Euleriana y Lagrangiana de la ecuación de movimiento 3.4. Flujo laminar de fluidos newtonianos y no newtonianos 3.4.1. Flujo de Hagen-Poiseuille para fluidos no Newtonianos 3.4.2. Descenso gravitacional sobre una pared plana 3.4.3. Distribución de presión estática 3.4.4. Flujo de Couette en régimen transitorio 3.4.5. Flujo a través de un canal rectangular. 3.5. Flujo potencial bidimensional 3.5.1. Condición de irrotacionalidad y solenoidalidad del campo de velocidades 3.5.2. Funciones de potencial y de corriente 3.5.3. Ecuaciones de Cauchy-Riemann 3.5.4. Problemas inversos en fenómenos de transporte 3.5.5. Mapas conformacionales 3.5.6. Principio de superposición 3.6. Capa límite hidrodinámica 3.6.1. Definición 3.6.2. Teoría de capa límite de Ludwig Prandtl 3.6.3. Simplificación de la ecuación de Navier-Stokes para el flujo en la capa límite 3.6.4. Solución de Blausius. 3.7. Turbulencia 3.7.1. Características distintivas de un flujo turbulento: aleatoriedad espacio-temporal, presencia de remolinos, cascada de energía 3.7.2. Consecuencias matemáticas de las propiedades de la turbulencia: necesidad de formulación estadística, rotacional diferente a cero, fluctuaciones de velocidad, etcétera 3.7.3. Ecuación de Reynolds, fluctuaciones de velocidad y el problema de cerradura 3.7.4. Modelos de cerradura: Boussinesq, longitud de mezcla de Prandtl, modelo k-épsilon de Kolmogorov 3.7.5. Cálculo de perfiles de velocidad de flujos turbulentos en diferentes configuraciones de flujo utilizando el modelo de longitud de mezcla de Prandtl. 3.7.5.1. Flujo en un tubo 3.7.5.2. Flujo entre placas paralelas 3.7.5.3. Chorro cónico 4. TRANSFERENCIA DE CALOR 4.1. Notas históricas del desarrollo de la teoría del transporte de calor. 4.2. Transporte de calor por conducción. Ley de Fourier.  77 4.2.1. Conducción unidimensional en estado estacionario. Paredes compuestas. 4.2.2. Conducción unidimensional en estado estacionario. Aletas de enfriamiento 4.2.3. Transporte de calor por conducción tridimensional en estado transitorio a través de un prisma rectangular 4.2.4. Conducción estacionaria de calor en coordenadas cilíndricas. Funciones Bessel. 4.3. Conducción con generación interna de calor. 4.3.1. Generación por reacción química. 4.3.2. Generación por efecto viscoso. 4.4. Convección. 4.4.1. Convección natural. Determinación analítica de perfiles de temperatura y flujo de calor por convección natural entre dos placas paralelas verticales a diferente temperatura. 4.4.2. Rollos de convección. 4.4.3. Convección forzada. Determinación de perfiles de temperatura y flujo de calor por convección forzada para el flujo de un fluido a través de un tubo. 4.5. Transporte de calor por radiación. 4.5.1. Mecanismo. 4.5.2. Radiación del cuerpo negro. 4.5.3. Ley de Stefan-Boltzmann. 4.5.4. Aplicación de las leyes de Gauss y Stefan-Boltzmann para calcular fluxes de calor radiactivos y variación de la temperatura en cuerpos sometidos a radiación. 4.6. Flujo de potencial bidimensional de calor. 4.7. Capa límite térmica. 4.8. Transporte calor en flujo turbulento. 5. TRANSFERENCIA DE MASA 5.1. Ley de Fick de la difusión molecular. 5.2. Difusión molecular de A en B estático. 5.3. Difusión molecular contraria equimolar. 5.4. Difusión convectiva. 5.5. Flujo de potencial bidimensional de masa. 5.6. Capa límite difusional. 5.7. Difusión en régimen turbulento. 6. ANALOGÍAS Y ACOPLAMIENTOS 6.1. Sistemas análogos y perfiles equivalentes 6.2. Efecto Soret 6.3. Efecto Dufour  ACTIVIDADES PRÁCTICAS :
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