Guía docente de la asignatura OPERACIONES UNITARIAS ESPECIALES

Transcripción

1 Guía docente de la asignatura OPERACIONES UNITARIAS ESPECIALES Titulación: GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL Curso 2011/2012

2 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Operaciones Unitarias Especiales Materia Ingeniería Química Módulo Materias Optativas Específicas Código Titulación/es Grado en Ingeniería Química Industrial Plan de estudios Decreto nº 269/2009 de 31 de Julio Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Tipo Optativa Periodo lectivo C1 Curso 4 Idioma Castellano ECTS 3 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) Horario clases teoría Aula Horario clases prácticas Lugar 90 Hospital de Marina 2. Datos del profesorado Profesor responsable Gerardo León Albert Departamento Ingeniería Química y Ambiental Área de conocimiento Ubicación del despacho Ingeniería Química Edificio ETSINO, 1ª Planta Despacho nº 69.3 Teléfono Fax Correo electrónico gerardo.leon@upct.es URL / WEB Horario de atención / Tutorías Ubicación durante las tutorías Edificio ETSINO, 1ª Planta Despacho nº 69.3

3 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La misión del Ingeniero Químico es la de desarrollar procesos industriales, transformando los procesos de laboratorio en procesos de fabricación industrialmente eficaces. Aunque el número de procesos químico-industriales es muy grande, todos ellos pueden desdoblarse en una serie de etapas u operaciones unitarias o básicas que se repiten en los mismos, bien porque se basen en principios científicos análogos, bien porque tengan técnicas de cálculo comunes. En la asignatura Operaciones de Separación, que se cursa en el segundo cuatrimestre del segundo curso de esta titulación, se abordan algunas de estas operaciones unitarias o básicas (absorción, destilación, extracción, etc.). En la asignatura operaciones unitarias especiales, se pretende completar el conocimiento de estas operaciones unitarias o básicas. Aunque el número de horas de la asignatura no permite un estudio exhaustivo de todas las no abordadas en segundo curso, se pretende una introducción al conocimiento de las más frecuentes y/o de las más utilizadas en los procesos industriales relacionados con la química fina. El aprendizaje y trabajo de la asignatura debe contribuir, además, a consolidar la madurez personal y social del alumno, promoviendo una forma de actuar responsable, tanto individual como grupalmente Ubicación en el plan de estudios La asignatura Operaciones Unitarias Especiales se estudia en cuarto curso, es de primer cuatrimestre y pertenece al Módulo de Materias Optativas Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional Como se ha indicado anteriormente, esta asignatura se centra en el estudio de operaciones unitarias no abordadas en la asignatura Operaciones de Separación y que son de uso frecuente en los distintos tipos de Industria Química. Es por tanto objeto de esta asignatura la introducción al conocimiento, métodos de cálculo y diseño de operaciones como adsorción, intercambio iónico, cristalización, operaciones unitarias con sólidos, procesos de membrana o separaciones cromatográficas y electroforéticas. La asignatura se considera de gran importancia para los ingenieros químicos industriales, ya que la transformación química de materias primas en productos en los distintos tipos de industria (química orgánica o inorgánica, agroquímica y alimentaria, farmaceútica, etc.) requiere de procesos de separación y purificación de los productos y/o subproductos generados en la reacción química Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Esta asignatura puede considerarse como un complemento de la asignatura Operaciones de Separación, que se cursa en el segundo cuatrimestre del segundo curso de esta titulación, por tanto es recomendable que el alumno haya superado esa asignatura y otras como Química General, Química inorgánica, Química Orgánica y Fundamentos de la Ingeniería Química. No existen, por tanto, requisitos previos para cursar esta asignatura Medidas especiales previstas En caso de alumnos con necesidades educativas especiales se solicitará ayuda a los organismos competentes.

4 4. Competencias 4.1. Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios) COMPETENCIAS INSTRUMENTALES T1.1 Capacidad de análisis y síntesis T1.2 Capacidad de organización y planificación T1.3 Comunicación oral y escrita en lengua propia T1.4 Comprensión oral y escrita de una lengua extranjera T1.5 Habilidades básicas computacionales T1.6 Capacidad de gestión de la información T1.7 Resolución de problemas T1.8 Toma de decisiones COMPETENCIAS PERSONALES T2.1 Capacidad crítica y autocrítica T2.2 Trabajo en equipo T2.3 Habilidades en las relaciones interpersonales T2.4 Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar T2.5 Habilidades para comunicarse con expertos en otros campos T2.6 Reconocimiento de la diversidad y la multiculturalidad T2.7 Sensibilidad hacia temas medioambientales T2.8 Compromiso ético COMPETENCIAS SISTÉMICAS T3.1 Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica T3.2 Capacidad de aprender T3.3 Adaptación a nuevas situaciones T3.4 Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) T3.5 Liderazgo T3.6 Conocimiento de otras culturas y costumbres T3.7 Habilidad de realizar trabajo autónomo T3.8 Iniciativa y espíritu emprendedor T3.9 Preocupación por la calidad T3.10 Motivación de logro

5 4.2. Competencias específicas del título COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DISCIPLINARES E1.1 Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización de empresas, expresión gráfica e informática, que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías E1.2 Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos E1.3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial COMPETENCIAS PROFESIONALES E2.1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la Ingeniería industrial que tengan por objeto, en el área de la Ingeniería Química, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales E2.2 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento E2.3 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas E2.4 Capacidad de dirección, organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones OTRAS COMPETENCIAS E3.1 Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa E3.2 Experiencia internacional a través de programas de movilidad

6 4.3. Competencias específicas de la asignatura Estas son las competencias que estarán sometidas a evaluación. Su adquisición debe contribuir al logro de las competencias genéricas transversales y de las competencias específicas del título que se indican en los apartados anteriores. CE1. Capacidad para comprender, aprender y aplicar los contenidos que la asignatura Operaciones Unitarias Especiales incluye CE2. Capacidad para definir, describir, explicar, analizar, relacionar y aplicar, correctamente, los conceptos, leyes, teorías y modelos que se incluyen los distintos contenidos de la asignatura. CE3. Capacidad para utilizar el lenguaje científico y técnico de la Ingeniería Química. CE4. Capacidad para resolver, correctamente y de manera razonada, cuestiones relacionadas con los distintos contenidos que la asignatura incluye. CE5. Capacidad para plantear y resolver, correctamente y de manera razonada, ejercicios y problemas relacionados con los distintos contenidos de la asignatura. CE6. Capacidad, para analizar y aprovechar, correctamente, la información contenida en tablas, gráficas y diagramas, para utilizar adecuadamente datos teóricos o experimentales, para interpretar hechos experimentales y para diseñar y/o reformar procesos químico industriales. CE7. Capacidad para adquirir/perfeccionar habilidades y destrezas relativas a la manipulación correcta y segura de los materiales y aparatos de laboratorio y/o planta piloto, así como para la utilización de estrategias propias de la investigación científica y técnica. CE8. Capacidad para comprender el impacto y la importancia de la Ingeniería Química en la sociedad y en el medio ambiente, valorando la necesidad de no degradar el entorno y de aplicar la Ciencia y la Ingeniería para una mejora de las actuales condiciones de vida.

7 5. Contenidos 5.1. Contenidos Adsorción. Intercambio iónico. Cristalización. Operaciones unitarias con sólidos. Procesos de membrana. Cromatografía y electroforesis Programa resumido de teoría Tema 1. Adsorción Tema. 2. Intercambio iónico Tema 3. Cristalización Tema. 4. Operaciones unitarias con sólidos (Secado. Filtración. Centrifugación. Sedimentación. Flotación. Separaciones electro-magnéticas. Lavado. Molienda y tamizado. Aglomeración) Tema 5. Procesos de membrana Tema 6. Cromatografía y electroforesis 5.3. Programa de prácticas Práctica 1. Separaciones mediante adsorción Práctica 2. Separaciones mediante procesos de membrana Práctica 3. Separaciones mediante cromatografía preparativa

8 5.4. Programa de teoría detallado Tema 1. Adsorción 1.1. Introducción 1.2. Fundamentos 1.3 Equilibrio y cinética de la adsorción 1.4. Ecuaciones a utilizar Ecuaciones de balance de materia Ecuaciones de transferencia Ecuaciones de diseño. Tema 2. Intercambio iónico 2.1. Introducción 2.2. Fundamentos 2.3. Equilibrio sistemas binarios 2.4. Cinética del intercambio iónico 2.5. Configuración de proceso 2.6. Ecuaciones de diseño Tema 3. Cristalización 3.1. Introducción Balances de materia 3.3. Nucleación y crecimiento de cristales Distribución del tamaño de los cristales Equipo de cristalización. Tema 4. Operaciones unitarias con sólidos 4.1. Introducción a las operaciones unitarias con sólidos Aglomeración Flotación Filtración Sedimentación Centrifugación Lavado Secado Separaciones electromagnéticas Molienda y tamizado

9 Tema 5. Procesos de membrana 5.1. Introducción y definiciones Clasificación de los procesos de membrana, 5.3. La membrana como elemento separador. Tipos de membranas y materiales Módulos y configuraciones 5.5. Modelos de transporte 5.6. Factores que limitan el flujo Polarización por concentración Ensuciamiento 5.7. Descripción de distintos procesos de membrana. Tema 6. Cromatografía y electroforesis 6.1. Cromatografía Introducción y definiciones Tipos de procesos cromatográficos Parámetros cromatográficos La separación cromatográfica. Mejora de las separaciones Cambio de escala en cromatografía Electroforesis Introducción y definiciones Tipos de procesos electroforéticos 6.3. Electrocromatografía

10 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Descripción de la actividad Trabajo del estudiante ECTS Clase de teoría Exposición de contenidos mediante presentación y/o explicación por parte del profesor. Presencial: Asistencia y participación activa. 0,5 No presencial: Estudio de la materia. 0,7 Clase de problemas. Resolución de problemas tipo y casos prácticos Resolución de problemas tipo y análisis de casos prácticos guiados por el profesor. Presencial: Participación activa. Resolución de ejercicios y problemas. Planteamiento de dudas. No presencial: Estudio de la materia. Resolución de ejercicios y propuestos por el profesor. 0, Clase de Prácticas. Actividades relacionadas con la materia, desarrolladas en el Presencial: Realización de las prácticas de Laboratorio propuestas. 0,2 Sesiones de laboratorio Laboratorio bajo la supervisión del profesor. No presencial: Elaboración de los informes de prácticas realizadas. 0,2 Otra/s actividades de enseñanza/apren dizaje Se realizarán otra u otras actividades complementarias para mejorar el aprendizaje (trabajos individuales y/ o cooperativos, exposiciones, etc.). Presencial: 0,067 No presencial: Realización de las actividades de aprendizaje propuestas. 0,50 Prueba escrita final individual Presencial: Realización de la prueba final escrita 0,067 3,00

11 7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Actividad Prueba final escrita individual (1) Descripción Cuestiones teóricas y/o teórico-prácticas: Constará de una prueba escrita que podrá incluir tanto cuestiones teóricas (conceptos, definiciones, etc.), como cuestiones teórico-prácticas, relacionadas con la aplicación de los contenidos de la asignatura. (60 %) Problemas: Problemas de media o larga extensión. Se evalúa principalmente la capacidad de aplicar conocimientos a la práctica y la capacidad de análisis Otras actividades formativas y sumativas. (30%) Valoración de las prácticas de laboratorio (2) (10%) Elaboración y presentación (escrita y oral) de trabajos individuales y/ o cooperativos, participación en clase, etc. Control de la realización de las prácticas. Prueba escrita con cuestiones teóricas y/o teórico-prácticas Ponderación global 30,00% 30,00% 30,00% 10,00% Competencias específicas de la asignatura evaluadas Se evaluarán de forma global, en ningún caso particularizada, las siguientes competencias: CE1, CE2, CE3, CE4, CE6 Se evaluarán de forma global, en ningún caso particularizada, las siguientes competencias: C3, CE5, CE6 Se evaluarán de forma global, en ningún caso particularizada, las siguientes competencias: CE1, CE2, C3, CE6, CE8 Se evaluarán de forma global, en ningún caso particularizada, las siguientes competencias: CE6, CE7 Competencias genéricas y específicas del título a las que se contribuye T1.1, T.1.2, T1.3, T1.6, T3.1, T3.2, T3.7, E1.2, E2.1 T1.1, T1.2, T1.3, T1.6, T1.7, T3.1, T3.2, T3.7, E1.2, E2.1 T1.1, T1.2, T1.3, T1.6, T2.1, T2.2, T2.3, T2.7, T3.1, T3.2, T3.7, T3.9, E1.2, E2.1 T1.1, T1.2, T1.3, T1.5, T1.6, T2.1, T2.2, T2.3, T2.7, T3.1, T3.2, T3.9, E1.1, E.2.1 (1) Para la superación de la asignatura es necesario obtener una puntuación mínima de 4 (sobre 10) en la prueba final escrita individual y alcanzar una puntuación de 5 en el cómputo global de la asignatura. (2) Para realizar la prueba final escrita individual será necesario haber realizado las prácticas de laboratorio de la asignatura.

12 7.2. Mecanismos de control y seguimiento El seguimiento del aprendizaje se realizará mediante alguno o algunos de los siguientes mecanismos: Valoración de otras actividades de aprendizaje - trabajos individuales y/o trabajos cooperativos - exposición escrita y oral de los trabajos realizados - participación en clase - etc. Valoración de la realización de las sesiones de prácticas de laboratorio y de los conocimientos en ellas adquiridos Valoración de la Prueba Final Escrita Individual

13 8. Distribución de la carga de trabajo del alumno ACTIVIDADES PRESENCIALES Convencionales ACTIVIDADES NO PRESENCIALES Clases teoría Clases problemas Prácticas laboratorio TOTAL CONVENCIONALES Expesición de trabajos TOTAL Semana Tema o actividad HORAS 1 T T T T T T T T T T T T T T T Periodo de exámenes Otros TOTAL HORAS Prueba final escrita individual TOTAL NO CONVENCIONALES Estudio clases de teoría Estudio clases de problemas Elaboración informes prácticas Otras actividades de E-A Evaluación formativa TOTAL NO PRESENCIALES ENTREGABLES

14 9. Recursos y bibliografía 9.1. Bibliografía básica W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriot. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. McGraw Hill. México P.J. Martínez, E. Rus. Operaciones de Separación en Ingeniería Química. Métodos de Cálculo, Pearson. Prentice Hall. Madrid J.M. Coulson, J.F. Richardson. Ingeniería Química. Operaciones Básicas. Reverté. Barcelona P.J. Martínez, E. Rus. Operaciones de Separación en Ingeniería Química. Métodos de Cálculo, Pearson. Prentice Hall. Madrid J.A. Ibáñez. Fundamentos de los procesos de transporte y separación en membranas. Secretariado de Publicaciones UMU K.A. Rubinson, J.F. Rubinson. Análisis Instrumental. Pearson. Prentice Hall. Madrid D.A.J. Skoog, F.J. Holler, T.A. Nieman. Principios de Análisis Instrumental. McGraw Hill Interamericana. Madrid Bibliografía complementaria R.H. Perry, D Green, J.O. Maloney. Chemical Engineers Handbook. McGraw Hill. Nueva York M. Mulder. Basic Principles of membrane Technology. Kluver Academic Publisher. Dordrecht W.S.W. Ho, K.K. Sirkar. Membrane Handbook. Van Nostrand Reinhold. New York I.D. Wilson, C. Poole. Handbook of Methods and Instrumentation in Separation Science. Academic Press. San Diego I.Kirt-Othmer. Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley Interscience. New York Ullman. Encyclopedia of Industrial Chemistry. VCH Weinhein A. Vian, J. Ocón. Elementos de Ingeniería Química Operaciones Básicas. Agilar. Madrid Recursos en red y otros recursos