asignatura: operaciones unitarias para tratamiento de aguas

ASIGNATURA: OPERACIONES UNITARIAS PARA TRATAMIENTO DE AGUAS.

PRESENTACIÓN.Las operaciones unitarias en Ingeniería Ambiental son un conjunto de procedimientos físicos, químicos y biológicos que se aplican para el tratamiento de líquidos, sólidos y gases, y se basan en los fenómenos de transporte de movimiento, masa y calor. El transporte de movimiento involucra la aplicación de principios que condicionan el movimiento de los fluidos y son base fundamental para determinar requerimientos de energía. El transporte de masa implica ocurrencia de mecanismos de transferencia de materia sólida, líquida o gaseosa; siendo usual, por ejemplo, la transferencia de sólidos contenidos en una fase líquida o gaseosa a una fase sólida, o bien la transferencia de gases desde una fase gaseosa a una líquida. La transferencia de calor se efectúa mediante los procesos de conducción, convección o radiación que involucran cambios en el contenido energético de sólidos, líquidos o gases. En este sentido, ésta asignatura proporciona los conocimientos básicos de las operaciones unitarias necesarias y su integración, para diseñar los sistemas de purificación del agua o los diversos sistemas de tratamiento de aguas residuales. Esta asignatura se ubica en el área profesional sustantiva, y se asocia y apoya con conocimientos básicos de otras asignaturas correspondientes al área básica, como son: Cálculo Diferencial e Integral, Química, Biología, Fisicoquímica y Química del agua.

OBJETIVO.El alumno comprenderá las diferentes operaciones unitarias que se utilizan para diseñar los sistemas de purificación del agua o los diversos sistemas de tratamiento de aguas residuales.

UNIDAD I.- Operaciones de Transferencia de movimiento 1.1. Mezclado. 1.2. Floculación Objetivo.- El alumno determinará la influencia del mezclado y la floculación sobre la efectividad del proceso de separación de sólidos en el agua, cuando se tienen diferentes gradientes hidráulicos y velocidades de mezclado. Productos de aprendizaje.- Comprensión de los mecanismos efectivos para la separación de sólidos en el agua, bajo diversos gradientes hidráulicos y velocidades de mezclado.

Criterios de acreditación.- Explicación del papel trascendental que ejercen las operaciones de transferencia de movimiento en el diseño de sistemas de tratamiento de aguas. Métodos de evaluación.- Trabajos de investigación, examen escrito, examen oral.

UNIDAD II.- Operaciones de Transferencia de sólidos. 2.1. Cribado 2.2. Sedimentación 2.1. Flotación 2.2. Filtración 2.3. Neutralización Objetivo.- El alumno comprenderá las diferentes operaciones físicas mas utilizadas para lograr una apropiada eliminación de partículas discretas en el agua. Productos de aprendizaje.- Asimilación y análisis de las operaciones físicas más importantes para la eliminación de partículas discretas en el agua. Criterios de acreditación.- Aplicación y ejemplos de la aplicabilidad de las operaciones físicas para la eliminación de partículas discretas en el agua. Métodos de evaluación.- Ejemplos prácticos del tema, trabajos de exposición, examen escrito.

UNIDAD III.- Operaciones de Transferencia de gases. 3.1. Aereación. 3.2. Absorción 3.3. Adsorción Objetivo.- El alumno analizará la transferencia de oxígeno en el agua, así como la capacidad de adsorción de solutos en diferentes adsorbentes, bajo condiciones intermitentes y continuas. Productos de aprendizaje.- Conocimiento de operaciones básicas para la transferencia de oxígeno y solutos en sistemas de tratamiento de aguas. Criterios de acreditación.- Plantear ejemplos prácticos y comparativos de estas operaciones unitarias; así como resolver problemas matemáticos que demuestren la su utilidad. Métodos de evaluación.- Revisión de artículos, propuestas prácticas yresolver problemas matemáticos.

UNIDAD IV.- Operaciones de Transferencia de iones. 4.1. Coagulación química 4.2. Precipitación química 4.3. Intercambio iónico Objetivo.- El alumno determinará la capacidad de intercambio de iones de los solutos en el agua, así como los coeficientes de masa de transferencia global bajo condiciones de flujo continuo. Productos de aprendizaje.- Comprensión de las operaciones de transferencia de iones, en función del sistema de tratamiento propuesto. Criterios de acreditación.- Análisis y aplicación de las operaciones de transferencia de iones en los sistemas de tratamiento de aguas. Métodos de evaluación.- Examen escrito, temas de exposición.

UNIDAD V.- Operaciones de Transferencia molecular y de nutrientes. 5.1. Oxidación biológica 5.2. Procesos fotosintéticos 5.3. Desinfección Objetivo.- El alumno determinará la efectividad de diferentes procesos de desinfección del agua, particularmente en la eliminación de bacterias coliformes; comparar el poder germicida de diversas sustancias: Cloro, Bromo, Ioyo, Fluor, iones de plata, ozono, entre otros. Productos de aprendizaje.- Entendimiento de diversos procesos de desinfección del agua. Criterios de acreditación.- Explicación básica de los mecanismos y sustancias químicas útiles para la desinfección del agua. Métodos de evaluación.- Análisis de artículos afines al tema, examen escrito.

UNIDAD VI.- Operaciones de concentración y estabilización de sólidos. 6.1. Espesamiento 6.2. Centrifugación 6.3. Lixiviación 6.4. Secado 6.5. Digestión de lodos 6.6. Combustión seca y húmeda

Objetivo.- El alumno conocerá varias operaciones unitarias para lograr una buena concentración y estabilización de los sólidos generados por los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Productos de aprendizaje.- Comprensión de operaciones básicas para la lograr una apropiada concentración y estabilización de los sólidos generados por los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Criterios de acreditación.- Elaboración de un diseño teórico para una problemática específica. Métodos de evaluación.- Reporte del diseño teórico, análisis de artículos.

UNIDAD VII.- Operaciones varias 7.1. Control de crecimiento biológico 7.2. Separación de espuma 7.3. Extracción con solventes 7.4. Oxidación química Objetivo.- El alumno entenderá operaciones unitarias fundamentales y complementarias aplicadas en los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Productos de aprendizaje.- Comprensión de la importancia de conocer operaciones unitarias que facilitan el tratamiento de aguas residuales. Criterios de acreditación.- Discusión e interpretación de estas operaciones unitarias en los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Métodos de evaluación.- Lectura y discusión de artículos científicos, análisis de casos.

BIBLIOGRAFÍA.•

Operaciones y Procesos Unitarios Autor: Tom Reynolds Editorial: McGraw-Hill; Austin Texas, USA

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Tratamiento de Aguas Residuales Autor: R. S. Ramalho Editorial: Reverté S.A; Barcelona, España

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Ingeniería Sanitaria: Tratamiento, Evacuación y Reutilización de Aguas Residuales Autor: Metcalf y Eddy Inc.

Editorial: McGraw-Hill •

Tratamiento Biológico de Aguas de Desecho Autor: Michael A. Winkler Editorial: Limusa

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Biological Process Desig for Wastewater Treatment Autor: Larry D. Benefield Editorial: Inprint, Inc. Charlosttesville, Virginia, USA

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Sistemas de Lagunas de Estabilización Autor: Sergio Rulim Mendoacan Editorial: McGraw-Hill

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Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas Poblaciones Autor: Crites Tchobanoglous Editorial: McGraw-Hill

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Ecología Autor: R. L . Smith Editorial: Pearson

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Química del agua Autor: Vernon L. Snoeyink y David Jenkins Editorial: Limusa

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Química ambiental: Contaminación del aire y del agua Autor: H. Sthepen Stoker y Spencer L. Seager Editorial: Blume