Gui Integrada

Guía de actividades

Transferencia de masa

Temáticas revisadas: Las temáticas que se estudiarán a lo largo del periodo académico se encuentran en el Syllabus bajo la denominación de contenidos de aprendizaje.

Estrategia de aprendizaje propuesta: Para la gestión del aprendizaje las actividades se desarrollarán utilizando la estrategia de aprendizaje basada en problemas (ABP). En el ABP se fomenta la autonomía cognoscitiva individual y colectiva, se aprende a partir de problemas que se desenvuelven en un contexto real. Además se utiliza el error como una oportunidad más para aprender.

Síntesis de las actividades: Las actividades se desarrollarán aplicando la estrategia de aprendizaje basada en problemas, organizada en tres (3) momentos en los entornos de aprendizaje colaborativo y práctico. En cada momento hay problemas para resolver. Para el primer momento cada participante debe enfrentarse individualmente a un problema que le exige probar sus conocimientos básicos en transferencia de masa.

En un segundo momento se profundiza en el estudio de la transferencia de masa a través de la resolución de dos (2) problemas. El primero ha de resolverse nuevamente de manera individual y el segundo en grupo. El segundo problema se desarrolla en dos (2) fases. Durante este momento sólo se aborda la primera fase.

Finalmente y como grupo deben resolver la segunda fase del segundo problema del momento anterior.

Momentos de la estrategia

La estrategia está organizada en tres (3) momentos como se muestra a continuación.

Momento Actividades

Uno: Fundamentación teórica de la transferencia de materia

Individuales:

Estudiar las referencias que se encuentran en el Syllabus para la Unidad 1.

Resolver un problema de transferencia de masa.

Dos: Profundización en la transferencia de masa y sus aplicaciones

Individuales:

Estudiar las referencias que se encuentran en el Syllabus para la Unidad 2.

Resolver un problema de transferencia de masa ocurrente en una operación unitaria.

Grupal:

Etapa I: Establecer conjuntamente la solución para un problema cotidiano de transferencia de masa.

Tres: Contextualización de la tecnología de transferencia de masa

Individuales:

Estudiar las referencias que se encuentran en el Syllabus para la Unidad 3.

Realizar las prácticas virtuales de evaporación continua y por lotes.

Grupal:

Etapa II: De acuerdo a los resultados de la etapa I, definir conjuntamente la mejor alternativa de entre las opciones que ofrecen los diferentes proveedores nacionales y/o internacionales de equipos de transferencia de masa y calor, para una solución real al problema abordado en la primera etapa.

Actividades para cada uno de los momentos

Momento 1 Fundamentación teórica de la transferencia de materia

Entorno Entorno de aprendizaje colaborativo

Referencias bibliográficas Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 10-11.

Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 11-19.

Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 20-37.

Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 37-41.

Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 41-45.

Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 58-64.

Actividad individual:

Resuelva individualmente, pero con el acompañamiento de su tutor el siguiente problema.

Problema # 1

El n-propanol es un disolvente utilizado en lacas, cosméticos, lociones dentales, tintas de impresión, lentes de contacto y líquidos de frenos. También sirve como antiséptico, aromatizante sintético de bebidas no alcohólicas y alimentos, producto químico intermedio y desinfectante1.

Un tanque circular de 8 m de diámetro que contiene n-propanol a 25 °C se encuentra abierto a la atmósfera de tal manera que el líquido soporta una película de aire estancada de 5 mm de espesor. La concentración de n-propanol por encima de dicha película se considera despreciable. La presión de vapor del n-propanol a 25 °C es de 20 mm de Hg. Sabiendo que el n-propanol cuesta 1.2 dólares por litro, ¿cuál es el valor de las pérdidas diarias de n-propanol en dólares? La gravedad específica del n-propanol es 0.802.

Producto esperado:

1. Documento en Word el cual debe contener los siguientes elementos:

a. Portada

b. Introducción

c. Tabla de contenido

d. Objetivos

e. Enunciado del problema

f. Esquema real del sistema

g. Suposiciones y aproximaciones (cuando aplique)

h. Leyes utilizadas

i. Cálculo de propiedades a partir de fórmulas o tablas (cuando aplique)

j. Cálculo de incógnitas

k. Análisis de los resultados (validez de los resultados, conclusiones, etc.)

l. Referencias bibliográficas (bajo la norma APA correspondiente)

2. El documento final se debe entregar en el entorno de evaluación y seguimiento y se debe nombrar como sigue:

apellido_nombre_momento#_

Cronograma de actividades: De acuerdo a la agenda y el Syllabus del curso la actividad inicial se desarrollará durante las semanas iniciales 1, 2, 3 y 4.

Peso evaluativo: 25 puntos

Momento 2 Profundización en la transferencia de masa y sus aplicaciones

Entorno Entorno de aprendizaje colaborativo

Referencias bibliográficas Fonseca, V.J. Transferencia de masa. Colombia: Unad, 2012, p. 67-115.

Warren L. McCabe. Operaciones unitarias en ingeniería química, 5ª. Ed. México: McGraw Hill, 2007, p. 799-826.

Warren L. McCabe. Operaciones unitarias en ingeniería química, 5ª. Ed. México: McGraw Hill, 2007, p. 511-541.

Warren L. McCabe. Operaciones unitarias en ingeniería química, 5ª. Ed. México: McGraw Hill, 2007, p. 833-869.

Actividades:

Actividad individual:

Una solución que contiene 10g/L de una valiosa proteína y 1 g/L de una impureza de proteína se extrae en un recipiente agitado usando un solvente orgánico. El coeficiente de distribución es K = 8 para la proteína valiosa y de 0.5 para la impureza. El volumen inicial es de 500 L y se usan 400 L de solvente para la extracción. ¿Cuáles son las concentraciones finales de las dos fases y que fracción de cada proteína se recupera en la fase de solvente?3

Actividad grupal:

Se debe concentrar un zumo clarificado de fruta desde 20 hasta 72 °Brix. El vapor de la caldera del que se dispone se encuentra a 2,4 atmósferas. El zumo diluido es alimentado al equipo a una temperatura de 50 °C a razón de 3480 Kg/hora. Se debe averiguar el caudal de vapor proveniente de la caldera y la superficie de calefacción de cada efecto.

Las propiedades del zumo se pueden calcular así:

• La elevación del punto de ebullición puede calcularse según la expresión:

ΔT [°C] = 0,014•C0,75•P0,1•℮(0,34C), donde C es el contenido en sólidos solubles

en °Brix y P la presión en mbar.

• El calor específico es función de la fracción másica de agua según la ecuación:

Cp [KJ/kg•°C] = 0,84 + 3,34•Xagua

La empresa se encuentra ubicada en la ciudad de Bogotá. La gerencia toma la determinación de asignar a un equipo de ingenieros de alimentos la tarea de solucionar el problema existente, de acuerdo con la información ya suministrada, y la obtenida por parte del director de compras de la organización, cual se muestra seguidamente, pero sólo utilice la información que le corresponda dependiendo del grupo al que pertenece.

Información para para grupos impares

El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 2100 W/m²•°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1625 y 1680 W/m²•°C respectivamente, y con un vacío de 400 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.

Información para grupos pares

El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 3300 W/m²•°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1575 y 1610 W/m²•°C respectivamente, y con un vacío de 500 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.

Productos esperados:

Producto individual:

1. Documento en Word el cual debe contener los siguientes elementos:

a. Portada

b. Introducción

c. Tabla de contenido

d. Objetivos

e. Enunciado del problema

f. Esquema real del sistema

g. Suposiciones

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