Análisis y Diseño de Procesos Químicos

Transcripción

1 Unidad responsable: ETSEIAT - Escuela Técnica Superior de Ingenierías Industrial y Aeronáutica de Terrassa Unidad que imparte: ETP - Departamento de Ingeniería Textil y Papelera Curso: Titulación: 2015 MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL (Plan 2013). (Unidad docente Obligatoria) Créditos ECTS: 5 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: Otros: ANTONIO LUIS TORRES LOPEZ ORIOL CUSOLA AUMEDES CRISTINA VALLS VIDAL SILVIA GALEA MARTINEZ Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. Capacidad para el análisis y diseño de procesos químicos. 2. Conocimientos y capacidades para realizar verificación y control de instalaciones, procesos y productos. Metodologías docentes - Sesiones presenciales de exposición de los contenidos. - Sesiones presenciales de trabajo aplicado. - Trabajo autónomo de estudio y realización de ejercicios. En las sesiones de exposición de los contenidos los profesores introducirán las bases teóricas de la materia, conceptos y métodos, ilustrándolos con ejemplos convenientes para facilitar su comprensión. Las sesiones de trabajo práctico comprenden las actividades de las prácticas experimentales en el laboratorio, la utilización de un simulador de procesos y visites a empresas. Objetivos de aprendizaje de la asignatura La finalidad de esta asignatura es proporcionar una introducción al análisis y diseño de los procesos químicos aplicados a la ingeniería industrial, impartiendo los fundamentos básicos necesarios de las operaciones unitarias involucradas en los procesos industriales químicos que permitan al estudiante la realización de la ingeniería básica y dimensionamiento de procesos industriales. De esta manera se pretende dotar al estudiante de: - Conocimiento y capacidades para analizar, proyectar y diseñar procesos químicos. - Conocimientos y capacidades para realizar la verificación y control de instalaciones y sistemas cuyo objeto sea la realización de procesos químicos. 1 / 6

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 125h Horas grupo grande: 30h 24.00% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 15h 12.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 80h 64.00% 2 / 6

3 Contenidos Tema 1: Introducción a los procesos y a las operaciones unitarias Dedicación: 8h Aprendizaje autónomo: 4h Introducción. Fundamentos y clasificación de las operaciones unitarias. Operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de cantidad de movimiento. Operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de energía. Operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de materia. Tema 2: Coagulación y floculación Dedicación: 20h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 14h Clasificación de las partículas en el agua. Estructura coloidal. Fundamentos de la desestabilización de coloides. Productos químicos utilizados a en la floculación y coagulación. Tecnología de la floculación. Aplicación a los tratamientos de aguas y dimensionamiento de unidades. Práctica de coagulación sobre un agua residual: Desestabilización por adsorción y neutralización de la carga. Determinación en el laboratorio del potencial electrocinético de una suspensión. Desestabilización por precipitación con coagulantes metálicos; desestabilización por adsorción y formación de puentes entre partículas con diferentes tipos de floculantes. Tema 3: Sedimentació Dedicación: 12h Aprendizaje autónomo: 8h Fundamentos de la sedimentación. Sedimentación por gravedad. Tecnología de la sedimentación. Sedimentación centrífuga. Bases de cálculo para el dimensionamiento de unidades: Aplicación a los tratamientos de aguas. 3 / 6

4 Tema 4: Flotació Dedicación: 19h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Aprendizaje autónomo: 11h Fundamentos y tipos de flotación. Flotación selectiva. Aplicación de la flotación selectiva a sustancias con diferente hidofobicidad. Flotación global. Aplicación a los tratamientos de aguas. Flotación por aire disuelto. Cálculo de instalaciones. Práctica de flotación selectiva I: Aplicación al destintado de un papel impreso en una célula de flotación de laboratorio. Práctica de flotación selectiva II: Evaluación del proceso de destintado mediante tecnicas de espectrofotometría óptica Tema 5: Filtración y Procesos de separación con tecnología de membranas Dedicación: 17h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 11h Contenidos: Fundamentos de la filtración. Tecnología de la filtración. Aplicaciones a procesos industriales. Filtración de gases. Fundamentos de separación con tecnología de membranas. Tipos de membranas. Aplicaciones a procesos industriales. Evaluación en el laboratorio de tratamientos de agua de proceso mediante tecnologías de membranas e intercambio iónico. Determinación de dureza, conductividad y otras características del agua. Tema 6: Transmisión simultánea de energía y materia Dedicación: 12h Aprendizaje autónomo: 8h Física del aire húmedo. Psicrometría. Cálculo de las características del aire húmedo. Balances de materia y energía. Humidificación, enfriamiento, deshumidificación. 4 / 6

5 Tema 7: Reactores químicos Dedicación: 37h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 7h Aprendizaje autónomo: 24h Reacción química. Tipos de reactores. Características fundamentales y campos de aplicación. Agitación y mezcla. Reactores discontinuos. Reactores de flujo tubular. Reactores de mezcla completa. Reactor de lecho fluidizado. Balances de materia y energía. Modelización y utilización de simuladores. Práctica de reacción química. Aplicación a la deslignificación de un material celulósico. Aplicación en el laboratorio del simulador de procesos CADSIM. Aprendizaje de utilización del simulador. Realización de casos prácticos. Sistema de calificación La nota final del curso depende de los siguientes actos evaluativos: - Actividad 1 (asistencia a las sesiones prácticas y visites a empresas): 10% - Actividad 2 (entrega de los informes de sesiones prácticas): 10% - Actividad 3 (entrega de propuestas de preguntes sobre los temas del curso realizadas por los estudiantes): 10% - Actividad 4 (examen parcial): 35% - Actividad 5 (examen final): 35% Habrá un examen de recuperación del primer parcial (Actividad 4) al finalizar el examen final (Actividad 5) 5 / 6

6 Bibliografía Básica: Professors de l'assignatura. Apunts lliurats pel professorat. Complementaria: Costa López, José [et al.]. Curso de química técnica: introducción a los procesos, las operaciones unitarias y los fenómenos de transporte en la ingeniería química. Barcelona: Reverté, ISBN McCabe, W.L.; Smith, J.C.; Harriott, P. Operaciones unitarias en ingeniería química. 7ª ed. Madrid: McGraw-Hill, ISBN Weber, Walter J. Control de la calidad del agua: procesos fisicoquímicos. Barcelona [etc.]: Reverté, cop ISBN Tchobanoglous, George; Burton, Franklin L. Ingeniería de aguas residuales: tratamiento, vertido y reutilización. 3ª ed. Madrid: McGraw-Hill, ISBN Felder, Richard M; Rousseau, Ronald W. Principios elementales de los procesos químicos. 3ª ed. México: Limusa Wiley, ISBN Peinemann, K.V.; Nunes, Suzana Pereira. Membranes for water treatment. Weinheim: Wiley-VCH, cop ISBN Baker, Richard W. Membrane Technology and Applications. 3rd ed. John Wiley and Sons, ISBN / 6