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Departamento: Dpto Cs. Agua y Medio Ambiente

Nombre del curso: INGENIERÍA DE SERVICIOS

Clave: 004390

Academia a la que pertenece: ACADEMIA DE INGENIERÍA QUÍMICA APLICADA EN PROCESOS

Requisitos: Requisito de Ingenier¡a de Servicios: Transferencia de Calor con Laboratorio, Transferencia de Calor (Lab)

Horas Clase: 3 Horas Laboratorio: 0 Horas Práctica: 0 Créditos: 5.62

Programa educativo que la recibe: Ingeniero Químico

Plan: 2009 Fecha de revisión: Julio de 2012

Competencia a la que contribuye este curso: Gestionar los procesos de transformación de la materia, apoyándose en un conjunto de normas y procedimientos que mantengan la rentabilidad del proceso, atendiendo la visión y misión de la empresa

Tipo de competencia: Específica

Descripción: Es una materia que se oferta en el sexto semestre del programa de Ingeniería Química para proporcionar los fundamentos de los Servicios Auxiliares en las plantas industriales como complemento en el diseño y operación de los procesos industriales.

Unidad de Competencia 1

Elementos de Competencia Requerimientos de información

Identificar los servicios auxiliares en procesos con la finalidad del que el alumno conozca otras áreas de desempeño profesional.

•Identificar los servicios auxiliares de procesos en diferentes industrias. •Describir las diferencias entre un Ciclo de potencia y una Máquina Térmica tomando en cuenta la literatura recomendada. •Explicar la importancia de un Fluido de Servicio en una máquina térmica y su ciclo de potencia. •Calcular de la eficiencia de una máquina térmica para la evaluación de su correcta operación. •Calcular los costos de producción de los servicios más comunes en cuenta la literatura recomendada.

SERVICIOS AUXILIARES EN PROCESOS •Concepto de servicio auxiliar •Tipos de servicios auxiliares •Ubicación de los servicios en la planta •Costos de los servicios •Concepto y tipos de fluidos de servicios. oAgua oVapor oAire •Plantas de generación de energía eléctrica. •Costos de los servicios auxiliares

Criterios de Evaluación

Desempeños Productos Conocimientos

•Realiza ejercicios en el aula donde aplica el balance de energía en una maquina térmica para obtener su eficiencia. •Expone los tipos de centrales térmicas que existen mostrando sus ventajas y desventajas. •Resuelve ejercicios en el aula de balance de energía en una máquina térmica •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre el funcionamiento y características de una máquina térmica en un ciclo de potencia. •Expone al grupo de manera individual la importancia de un fluido de servicio en el ciclo de potencia.

•Problemas resueltos en clase. •Presentación de un reporte por escrito de los tipos de centrales térmicas. •Reporte por escrito de exposición por equipos acerca de una planta de generación de energía eléctrica asignada. •Asignación por escrito sobre cálculo de eficiencias.

Examen de conocimientos sobre: SERVICIOS AUXILIARES EN PROCESOS •Concepto de servicio auxiliar •Tipos de servicios auxiliares •Ubicación de los servicios en la planta •Costos de los servicios •Concepto y tipos de fluidos de servicios. oAgua oVapor oAire •Plantas de generación de energía eléctrica.

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Identificar los tipos de combustibles usados en los ciclos de potencia y máquinas térmicas, indicando sus composiciones químicas y propiedades físicas.

•Clasificar los tipos de combustible más usados en la industria, en función de su estado y características físicas. •Explicar la Química de la Combustión y sus elementos que la componen en cuenta la literatura recomendada.. •Analizar las causas de una Combustión completa e incompleta a partir de un balance en la ecuación de combustión. •Investigar las capacidades de generación de energía de cada tipo de combustible, de acuerdo con su poder calorífico y la extensión de la reacción de combustión en base al aire en exceso del quemador. •Describir al Calorímetro como un instrumento de medición para combustibles sólidos y líquidos.

COMBUSTIBLES Y COMBUSTIÓN •Clasificación de combustibles •Potencia calorífica •Aire teórico para la combustión •Coeficiente de exceso de aire •Tipos de quemadores •Almacenamiento y manejo de combustibles sólidos, líquidos y gases.



•En el aula, aplica el balance de masa y energía en la teoría de la combustión para la resolución de problemas. •Aplica relaciones molares y balances estequiométricos en la resolución de ejercicios en el aula. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre la química de la combustión en sus diversos componentes y su aplicación en los servicios auxiliares.

•Reporte por escrito sobre la clasificación de los combustibles. •Asignación por escrito sobre cálculo de potencia calorífica, relaciones aire combustible y porcentaje de exceso de aire. •Ejercicios por escrito resueltos en clase.

Examen de conocimientos sobre: COMBUSTIBLES Y COMBUSTIÓN •Clasificación de combustibles •Potencia calorífica •Aire teórico para la combustión •ECoeficiente de exceso de air •Tipos de quemadores



Analizar los diferentes tipos de calderas y equipos auxiliares, así como el acondicionamiento del agua de alimentación necesario para una buena operación.

•Analizar las principales partes de la caldera: Hogar, fluxes, economizador, quemadores, recalentador, domos primario y secundario; mostrando sus cualidades, componentes y usos. •Hacer un balance térmico en el generador de vapor que permita el conocimiento de los flujos de entrada y salida de masa y energía en el diseño. •Calcular la capacidad y potencia de la caldera mediante un balance previo y aplicando las relaciones en las propiedades de la combustión. •Emplear los términos: Factor de vaporización, Vaporización equivalente, Rendimiento global y Potencia nominal en el diseño de un sistema de calefacción.

CALDERAS DE VAPOR, EQUIPOS AUXILIARES Y TRATAMIENTO DE AGUA DE ALIMENTACIÓN •Clasificación de calderas •Partes principales •Balance térmico •Equipo auxiliar •Tratamiento del agua de alimentación de una caldera oDosificación de reactivos. •Variables a controlar: Sílice, 02 disuelto, dureza y Límites de control.



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•Exposición detallada de los componentes, cálculos y características principales de las calderas acuatubulares y pirotubulares. •Explica mediante una exposición grupal el funcionamiento de una caldera al momento de realizar una visita a la industria. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre la importancia de las calderas y generadores de vapor como equipos auxiliares de los procesos químicos. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre la las relaciones entre las distintas variables y el efecto que tienen en la operación de una caldera. •Expone al grupo de manera individual la importancia de los componentes externos a una caldera y su efecto en el rendimiento de la misma. •Presenta al grupo mediante la técnica de Galería un cartel sobre la importancia del tratamiento previo del agua de alimentación.

•Asignación por escrito sobre ejercicios de cálculo de la capacidad, potencia, rendimiento, etc... •Reporte por escrito de visita a una central hidroeléctrica •Reporte por escrito sobre los principios de operación de las diferentes trampas de vapor de uso más común en las plantas de proceso •Reporte por escrito de visita a sala de máquinas y calderas de una empresa regional. •Ejercicios resueltos en clase.

Examen de conocimientos sobre: • Clasificación de calderas • Partes principales •Valvulas de seguridad •Balance térmico •Equipo auxiliar •Tratamiento del agua de alimentación de una caldera o Variables a controlar: Sílice, 02 disuelto, dureza y Límites de control o Suavización o Floculación o Desionización •Trampas de vapor



Aplicar los principios de operación de las turbinas en la determinación de sus variables de diseño.

•Analizar las partes principales y principios fundamentales de una turbina de vapor tomando en cuenta lo que señala la teoría. •Determinar el flujo de vapor, presión crítica y proporciones en una tobera tomando en cuenta lo que señala la teoría. •Explicar el efecto de las desviaciones respecto a condiciones isoentrópicas en el funcionamiento de una turbina de vapor. •Establecer las diferencias entre las turbinas de acción, de reacción, y de gas tomando en cuenta lo que señala la teoría. •Estimar las condiciones necesarias para escalonamiento de las turbinas de vapor tomando en cuenta lo que señala la teoría. •Analizar las principales propiedades y usos del ciclo regenerativo de una turbina de vapor. •Analizar las principales propiedades y usos del ciclo con recalentamiento de una turbina de vapor •Analizar las principales propiedades y usos de los ciclos Simple, Regenerativo y Ericsson. •Encontrar el rendimiento teórico para el ciclo de una turbina de gas tomando en cuenta lo que señala la teoría. •Calcular la potencia desarrollada, el trabajo, consumo específico de aire, etcétera, para una turbina de gas.

TURBINAS DE VAPOR Y GAS •Tipos y principios de turbinas de vapor •Ciclo regenerativo •Ciclo con recalentamiento •Turbina de gas •Ciclo ideal de turbina de gas •Ciclo de turbina de gas abierto



•Aplica los conocimientos específicos sobre turbinas de vapor y gas en el diseño de una turbina, de acuerdo a un ciclo de operación ideal. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre la importancia de las turbinas de vapor y gas en el funcionamiento de una máquina térmica, así como su relación en el ciclo de una empresa generadora de energía eléctrica. •Expone al grupo de manera individual las partes que componen a una turbina, su funcionamiento teórico y principales cálculos.

•Asignación por escrito con ejercicios de cálculos de diseño de una turbina de vapor. •Asignación por escrito con ejercicios de cálculos de diseño de una turbina de gas. •Ejemplos resueltos en clase.

Examen de conocimientos sobre: •Tipos y principios de turbinas de vapor •Ciclo regenerativo •Ciclo con recalentamiento •Turbina de gas •Ciclo ideal de turbina de gas

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•Reporte por escrito de visita a una central eléctrica de turbinas de gas.

•Ciclo de turbina de gas abierto



Analizar la teoría de los condensadores de vapor y su importancia en el funcionamiento de una máquina térmica.

•Explicar el funcionamiento de una máquina térmica tomando en cuenta la literatura recomendada. •Contrastar las diferencias entre los condensadores de superficie, condensadores de chorro de nivel bajo y condensadores barométricos •Calcular el agua de refrigeración necesaria para la correcta operación de un condensador. •Clasificar los diferentes métodos de enfriamiento del agua para uso en el condensador. •Calcular un balance energético en un condensador de superficie tomando en cuenta lo que señala la teoría.

CONDENSADORES DE VAPOR •Aplicación de los condensadores •Clasificación de los condensadores •Calor absorbido por un condensador •Agua de condensación para los condensadores de chorro •Agua de refrigeración para los condensadores de superficie



•Aplica los conocimientos específicos sobre condensadores de chorro y superficie en el diseño de un condensador apropiado para una operación industrial. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre la importancia de un condensador de vapor en la operación real de un ciclo de potencia. •Expone al grupo, en equipos, una demostración matemática sobre la causa de que el condensador haga más eficiente a una máquina térmica. •Expone al grupo de manera individual las partes que componen a un condensador de superficie y chorro, su funcionamiento teórico y principales cálculos.

• Asignación por escrito con ejercicios de cálculo de la cantidad teórica de agua de refrigeración y temperatura de la misma. •Asignación por escrito con ejercicios para calcular la superficie requerida de diseño de un condensador, así como el número de tubos necesarios. •Ejemplos resueltos en clase. •Reporte escrito de una visita a una central termoeléctrica.



Aplicar el balance de materia y energía en los sistemas de enfriamiento de agua para establecer un diseño.

•Ilustra el comportamiento y teoría básica de operación de una torre de enfriamiento. •Contrastar las diferencias en los tipos de torres de enfriamiento tomando en cuenta la literatura recomendada. •Explicar cómo participan las torres de enfriamiento en los sistemas de refrigeración y condensación. •Calcular un balance de masa y energía para la torre de enfriamiento que involucre al condensador precedente a una turbina. •Usar los diagramas entalpía-temperatura para el cálculo de propiedades termodinámicas de una manera competente.

SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE AGUA Teoría y cálculo de procesos de enfriamiento por humidificación de aire.



•Aplicar la teoría de la compresión para la evaluación del trabajo y del rendimiento de

•Asignación por escrito con ejercicios de cálculo del desplazamiento, potencia isoentrópica y tamaño de

Examen de conocimientos sobre:

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los compresores de aire. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre el funcionamiento de un compresor de aire. •Expone al grupo de manera individual los conceptos de diseño de compresores de aire.

un compresor. •Trabajo que contenga el cálculo de la masa de aire comprimido por un compresor de dos émbolos del laboratorio de ingeniería química. •Ejemplos resueltos en clase.



Aplicar la teoría de la compresión para la evaluación del trabajo y del rendimiento de los compresores de aire.

•Resumir la importancia del aire comprimido en la industria tomando en cuenta la literatura recomendada. •Explicar la teoría de la compresión, así como los tipos de compresores que existen y como se comportaría un compresor ideal. •Calcular el rendimiento y trabajo efectuado en un ciclo de compresión tomando en cuenta lo que señala la teoría.

COMPRESORES DE AIRE •Clasificación de los compresores •Compresor de émbolo •Trabajo indicado real •Compresor centrífugo •Compresor de flujo axial •Cantidad de aire teórico



•Determina el rendimiento y trabajo efectuado por un compresor de gases de una industria local, mediante el análisis de sus condiciones de operación. •Participa en un debate grupal aportando sus dudas e ideas sobre el funcionamiento de un compresor de aire. •Expone al grupo de manera individual los conceptos de diseño de compresores de aire.

•Asignación por escrito con ejercicios de cálculo del desplazamiento, potencia isoentrópica y tamaño de un compresor. •Trabajo que contenga el cálculo de la masa de aire comprimido por un compresor de dos émbolos del laboratorio de ingeniería química. •Ejemplos resueltos en clase.



Aplicar la carta psicrométrica en los cálculos de aire acondicionado y refrigeración.

•Explicar las diferencias prácticas entre refrigeradores y bombas de calor tomando en cuenta la literatura recomendada. •Aplicar el Ciclo de Carnot invertido en el diseño de refrigeradores tomando en cuenta la literatura recomendada. •Explicar los ciclos ideal y real de refrigeración por compresión de vapor tomando en cuenta la literatura recomendada. •Diseñar sistemas de refrigeración por absorción aplicando el ciclo de refrigeración apropiado. •Investigar los tipos de equipos de refrigeración que existen en el mercado y los parámetros de diseño necesarios para especificarlos •Conocer las diferencias físicas, termodinámicas y químicas de los diferentes refrigerantes en el mercado y sus rangos de aplicación. •Conocer el concepto del factor de eficiencia en sistemas de refrigeraciónE •Calcular la carga térmica de un local de proceso para mantener las condiciones de confort en las estaciones del año.

AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIÓN •Carta psicrométrica •Aire acondicionado •Refrigeración •Procesos psicrométricos •Ciclos de refrigeración •Refrigerantes


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•Aplica los conocimientos específicos sobre ciclos termodinámicos en el diseño de un sistema de refrigeración, usando datos recabados de un equipo similar de una industria local. •Participa en un debate grupal donde se identifican las partes de un ciclo termodinámico invertido en una máquina térmica. •Expone de manera individual los conceptos de bomba de calor, refrigerante, refrigerador, ciclo ideal y licuefacción.

•Asignación por escrito con ejercicios de cálculo de tonelaje de refrigeración. •Ejemplos resueltos en clase.

Actitudes

•Orden y limpieza en la presentación de los documentos. •Puntualidad a las sesiones de clases y entrega de productos. •Capacidad para trabajar en equipo durante las sesiones de clase. •Responsabilidad de la entrega de las asignaturas •Iniciativa en la búsqueda de información •Seguridad al presentar exposiciones

Evaluación

Criterio Ponderación

Unidad de Competencia 1 10 %








Bibliografía Básica.

CENGEL YUNUS , Termodinámica. Editorial: MCGRAW HILL INTERAMERICANA DE MEXICO,

DOSSAT, ROY J, Principios de Refrigeración. Edición 5. Editorial: EDITORIAL CECSA,

SEVERNS W. H., DEGLER H. E., MILES J. C. , La producción de energía mediante el vapor de agua, el aire y los. Edición 1. Editorial: REVERTE,

Bibliografía De Consulta.

KERN DONALD Q, Procesos de Transferencia de Calor. Edición 26. Editorial: EDITORIAL CECSA,

MCCABBE , Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Editorial: REVERTE,

TREYBAL, ROBERT E, Operaciones de Transferencia de Masa. Edición 2. Editorial: MCGRAW HILL INTERAMERICANA DE MEXICO,

WARK KENNETH , Termodinámica. Editorial: McGRAW HILL DE MÉXICO,

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