OPERACIONES-UNITARIAS-I

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PROYECTO EDUCATIVO 
PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA 
 
 
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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER 
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA 
INGENIERÍA QUÍMICA 
 
Nombre de la asignatura: OPERACIONES UNITARIAS I 
Código: Semestre: 7 Requisitos: FENÓMENOS DE 
TRANSPORTE II; 
TERMODINÁMICA II 
Intensidad horaria semanal : 12 
TAD: 4 TI: 8 Número de créditos: 4 
 
JUSTIFICACIÓN: 
 
Una operación unitaria puede definirse como un área del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos 
o materias primas y ocurre una función determinada, son actividades básicas que forman parte del proceso. 
 
Cualquier proceso que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas que, en algunos casos son 
específicas del proceso considerado, pero en otros, son operaciones comunes e iguales para varios procesos. 
Generalmente un proceso puede descomponerse en la siguiente secuencia: 
 
1.- Materias Primas 
2.- Operaciones físicas de acondicionamiento 
3.- Reacciones químicas 
4.- Operaciones físicas de separación 
5.- Productos 
 
Las operaciones unitarias sirven como una forma muy poderosa de análisis morfológico, las cuales sistematizan el diseño 
del proceso, y reduce grandemente tanto el número de conceptos que deben enseñarse y el número de 
posibilidades que deben ser consideradas al sintetizar un proceso particular. 
 
Las Operaciones Unitarias son aplicables a muchos procesos tanto físicos como químicos. Por ejemplo, el proceso 
empleado para la producción de la sal común consiste en la siguiente secuencia de operaciones unitarias: transporte de 
sólidos y líquidos, transferencia de calor, evaporación, cristalización, secado y tamizado. En este proceso no intervienen 
reacciones químicas. Por otro lado, el cracking del petróleo, con o sin ayuda de un catalizador, es una reacción 
química típica efectuada a gran escala. Las operaciones unitarias que se efectúan en este proceso – transporte de fluidos y 
sólidos, destilación y separaciones mecánicas diversas – son todas de una importancia vital y la reacción de cracking no 
podría realizarse sin ellas. Las etapas químicas se llevan a cabo controlando el flujo de materia y energía hacia y 
desde la zona de reacción. 
 
La selección y clasificación de las operaciones unitarias es algo arbitrario. La filtración es generalmente la idea de una 
operación unitaria, pero en realidad existe un gran número de tipos de filtros totalmente diferentes. La destilación, la 
extracción con solvente, y la adsorción son usualmente consideradas como operaciones unitarias diferentes, pero todas 
pueden servir para cumplir la misma función de separar una mezcla liquida en dos o más productos de diferente 
composición. La destilación lo consigue mediante las diferencias de volatilidad, la extracción con solvente utiliza 
las diferentes solubilidades en un solvente inmiscible, y la adsorción se basa en las afinidades diferentes por una 
superficie sólida. Todas caen dentro de la categoría general de procesos de separación, la cual por eso es 
enfocada como un área de investigación. Diferentes técnicas de separación son aplicadas o preferidas para diferentes 
mezclas y propósitos. La invención y selección de las técnicas de separación es una dimensión importante de la 
síntesis de procesos, junto con la selección y montaje de otras operaciones unitarias. 
 
Aunque las operaciones unitarias son una rama de la ingeniería, se basan de igual manera en la ciencia y en la experiencia. 
Se deben combinar la teoría y la práctica para diseñar el equipo, construirlo, ensamblarlo, hacerlo operar y darle 
mantenimiento. 
 
Operaciones Unitarias I, corresponde al séptimo nivel, el estudiante al abordarla debe poseer conocimientos previos de 
estequiometria, termodinámica del equilibrio y fenómenos de transporte. 
 
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Esta asignatura se constituye en la base del área porque en ella se aplican los principios y la teoría general de la 
transferencia de masa, calor y cantidad de movimiento, relacionados con equipos e instalaciones de 
funcionamiento mecánico general, en los que intervienen: elementos mecánicos, fluidos y térmicos. 
 
La participación del estudiante en este curso le permitirá argumentar, con propiedad en situaciones donde se requiera 
los conocimientos especializados y para lograr aprendizajes significativos en las demás asignaturas del área y en las 
otras áreas de la carrera. 
 
PROPÓSITO DE LA ASIGNATURA: 
 
 Introducir al estudiante en los conceptos básicos de la Ingeniería de Procesos. 
 Dar los fundamentos que permitan analizar las operaciones de separación: características generales; equipos, 
procesos por etapas, continuos y discontinuos. 
 Proporcionar a los estudiantes los elementos que les permitan realizar diseños conceptuales y de ingeniería básica 
de equipos y plantas típicas de la Ingeniería de Procesos. 
 Estudiar métodos generales, analíticos y numéricos para analizar y diseñar operaciones de separación de 
mezclas binarias y multicomponentes. 
 
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE: 
 
 Comprender los conceptos básicos de las operaciones unitarias 
 Identificar la composición química y los tipos de corrientes que intervienen en un proceso químico. 
 Explicar el comportamiento de los fluidos. 
 Comprender los principios fundamentales relacionados con equipos e instalaciones de funcionamiento 
mecánico general, en los que intervienen: elementos mecánicos, fluidos y térmicos. 
 Comprender los principios fundamentales de la transferencia de masa, cantidad de movimiento y de calor. 
 Resolver problemas prácticos relacionados con la transferencia simultánea de los tres fenómenos de 
transporte. 
 Construir conceptos relacionados con las analogías entre los tres fenómenos de Transporte. 
 Aplicar los conceptos básicos y las tendencias actuales de la tecnología de empaques para la transferencia de masa 
en la resolución de problemas de separación de mezclas binarias y multicomponentes 
 Realizar diseños conceptuales de equipos de absorción, destilación, secado y humidificación, lixiviación y extracción 
Líquido-Líquido. 
 Comprender los conceptos básicos que gobiernan la separación de mezclas binarias y multicomponentes en 
una y varias fases. 
 Elaborar propuestas de diseño de plantas de separación de mezclas en fase líquida. 
 Resolver problemas asociados con la operación de equipos. 
 
CONTENIDOS: 
 
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN. 
 
Agente de separación; factor de separación; cinética y equilibrio; sistemas discontinuos y continuos; descripción de 
equipos de separación. 
 
1.1 Separaciones binarias: Balances de masa y entalpía; métodos de solución. 
1.1.1. Operaciones en una sola etapa 
1.1.2. Operaciones en múltiples etapas 
 
1.2 Separación de multicomponentes. 
 
Componente clave y componentes no clave; análisis de sistemas seudobinarios; métodos de solución. 
 
2. DISEÑO DE OPERACIONES DE SEPARACIÓN 
 
2.1. Destilación 
2.2. Absorción 
2.3. Extracción Sólido-Líquido 
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2.4. Humidificación 
2.5. Secado 
2.6. Extracción Líquido-Líquido 
2.7. Extracción en condiciones supercríticas 
 
 
ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE: 
 
Con el propósito de apoyar la construcción de las competencias se realizará el trabajo de acompañamiento 
directo al estudiante y el apoyo al trabajo independiente, para los cuales se utilizarán las siguientes estrategias: 
 
 Exposición magistral del profesor con preguntas intercaladas 
 Trabajo colaborativo para la construcción de conceptos y elaboración de ensayos. Estudios de casos 
 Resolución de problemas 
 Desarrollo de proyectos 
 Lectura comprensiva de textos 
 Composición de textos 
 
SISTEMA DE EVALUACIÓN: 
 
Indicadores de Aprendizaje. 
 
Los indicadores son las acciones observables que evidencian el logro en cada competencia. Los indicadores que se 
proponen para evidenciar las competencias programadas son: 
 
 Realiza las lecturas previas para fundamentar las discusiones y reelaboraciones de los contenidos de la 
asignatura. 
 Participa en las discusiones con argumentos fundamentados en los textos leídos. 
 Elabora escritos, síntesis, resúmenes, cuadros sinópticos relacionados con las lecturas y actividades 
recomendadas. 
 Muestra capacidad para definir, explicar y aplicar los conceptos básicos de la asignatura. 
 Participa activamente en las discusiones y reflexiones grupales sobre los contenidos de la asignatura. 
 Desarrolla las tareas propuestas en clase. 
 Da la palabra a los compañeros y hace uso de ésta respetando el tiempo y la temática. 
 Colabora de manera significativa en las discusiones y el desarrollo de los trabajos. 
 Aporta y recibe sugerencias sobre los trabajos realizados durante el desarrollo del curso. 
 Atiende a las intervenciones de los compañeros y participa en el proceso constructivo de las ideas de sus 
pares, en particular, y del grupo en general. 
 Elabora y entrega a tiempo los trabajos propuestos en la clase. 
 Muestra tolerancia y respeto por las ideas y posiciones de sus compañeros. 
Estrategias de Evaluación 
 
 Evaluaciones escritas 
 Evaluaciones orales 
 Exámenes presenciales a comprehensivo 
 Asignaciones para llevar a casa. 
 Quices 
 Elaboración de proyecto 
 
Equivalencia Cuantitativa. 
 
 Previos 75% 
 Quices y proyecto 25% 
 
BIBLIOGRAFÍA: 
 
1. McCABE, Warren L., SMITH, Julián C y HARRIOT Meter. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Séptima 
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Edición, México: McGraw-Hill, 2007. 
2. GEANKLOPIS, Christie John. Procesos de Transporte y Principios de Procesos de Separación. Cuarta Edición, 
México: Grupo Editorial Planeta, 2006. 
3. FELDER, Richard M y ROUSSEAU, Ronald W. Principios Elementales de los Procesos Químicos. Tercera 
Edición, México: Limusa Wiley, 2003. 
4. MARTÍNEZ DE LA CUESTA, Pedro J y RUS, M, Eloísa. Operaciones de Separación en Ingeniería Química. Métodos 
de cálculo. Pearson Prenctice Hall, S.A, Madrid, 2004. 
5. PERRY, John H. et al. Manual del Ingeniero Químico 7 ed. México. McGraw-Hill, 2001. 
6. TREYBAL, Robert E. Operaciones de Transferencia de Masa. 2 ed. México: McGraw, 1990. 
7. GONZALEZ SABOGAL, Cesar y PABON, S, Eduardo. Simulación de Procesos de Lixiviación. Revista ION 
.Vol. 12 No 1. Bucaramanga, 1990. 
8. HINES, Anthony y MADDOX N, Robert. Transferencia de Masa. Fundamentos y Aplicaciones. Prentice-Hall 
Hispanoamericana, S.A. México, 1987. 
9. HENSLEY, John C. Cooling Tower Fundamental. The Marley Cooling Tower Company, Mission, Kansas (Kansas 
City, Mo), 1983. 
10. GONZALEZ SABOGAL, Cesar y BARAJAS, C; ESCALANTE, H; FLOREZ, J. Modelamiento Matemático y 
Simulación de las operaciones de Humidificación. Revista ION. Vol. 6 No 1. Bucaramanga, 1982. 
11. GONZALEZ SABOGAL, Cesar. Lixiviación. Bucaramanga: Publicaciones UIS, 1982. 
12. SAWISTOWSKI, H y SMITH, W. Métodos de Cálculo en los Procesos de Transferencia de Materia. 1 ed. 
Madrid: Alhambra, S.A, 1970. 
13. VIAN, Ángel y OCON GARCIA, Joaquín. Elementos de Ingeniería Química. 3 ed. Madrid: Aguilar S.A. 
de Ediciones, 1979. 
14. COULSON, J. M y RICHARDSON, J. F. Ingeniería Química. 3 ed. Barcelona: Reverté, S.A, 1979. 
15. GIRALDO DE L., S.A.; LUNA DE E., M; WALDRON Z., R.M., Extracción del Aceite de Higuerilla por 
medio de Solventes, UIS, 1978. 
16. FOUST, Alan S. et al. Principios de Operaciones Unitarias. 1 ed. México: Compañía Editorial Continental, S.A, 
1978. 
17. OCON GARCIA, Joaquín y TOJO BARREIRO, Gabriel. Problemas de Ingeniería Química. 3 ed. Madrid: Aguilar, S.A 
de Ediciones, 1975. 
18. McCABE, Warren L. y SMITH, Julián C. Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Barcelona: Reverté, S.A, 
1975. 
19. BROWN, George Granger et al. Operaciones Básicas de la Ingeniería Química. Barcelona: Marín, S.A, 1975.