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
•
Tratamiento de Aguas Residuales
Autor: R. S. Ramalho
Editorial: Reverté S.A; Barcelona, España
•
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
•
Biological Process Desig for Wastewater Treatment
Autor: Larry D. Benefield
Editorial: Inprint, Inc. Charlosttesville, Virginia, USA
•
Sistemas de Lagunas de Estabilización
Autor: Sergio Rulim Mendoacan
Editorial: McGraw-Hill
•
Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas Poblaciones
Autor: Crites Tchobanoglous
Editorial: McGraw-Hill
•
Ecología
Autor: R. L . Smith
Editorial: Pearson
•
Química del agua
Autor: Vernon L. Snoeyink y David Jenkins
Editorial: Limusa
•
Química ambiental: Contaminación del aire y del agua
Autor: H. Sthepen Stoker y Spencer L. Seager
Editorial: Blume