1. DATOS INICIALES DE IDENTIFICACIÓN 2. INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA 3. OBJETIVOS GENERALES 4. TEMARIO

Transcripción

1 1. DATOS INICIALES DE IDENTIFICACIÓN Nombre de la asignatura: Ingeniería química (complemento) Número de créditos Plan 2001: 6 Número de créditos ECTS: 4,5 Carácter (troncal T, obligatoria Ob, optativa, Op, complemento, C): C Titulación: LCTA Departamento: Tecnología de Alimentos Cuatrimestre: 1º Idioma: castellano Página web: Dossier electrónico (Sí/No): No Profesor coordinador: Salvador Garza Garza garza@tecal.udl.es Otros profesores: Joaquín Giner Seguí chimog@tecal.udl.es 2. INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA La asignatura de Ingeniería Química (complemento) va dirigida a aquellos estudiantes de la Licenciatura en Ciencia y Tecnología de los Alimentos que no han recibido, previamente, la formación necesaria en esta materia. Esta asignatura proporciona fundamentos imprescindibles para el diseño y análisis de procesos y líneas de producción de alimentos, permitiendo abordar, o complementar, otras asignaturas, como Operaciones Básicas, Procesado de Alimentos, y Reactores y Enzimología Industrial. 3. OBJETIVOS GENERALES El estudiante que supere la asignatura ha de: 1. Conocer las principales operaciones básicas. 2. Identificar las operaciones básicas constituyentes de un proceso de industria alimentaría. 3. Conocer los fenómenos de transporte y los mecanismos que rigen las operaciones básicas. 4. Conocer las leyes de velocidad que gobiernan los procesos de transporte molecular de propiedad (ley de Fick, Fourier y Newton). 5. Conocer las leyes de velocidad que gobiernan los procesos de transporte turbulento de propiedad. 6. Calcular propiedades de transporte molecular (difusividad, conductividad, viscosidad). 7. Calcular propiedades de transporte turbulento (coeficientes individuales y globales de transporte de propiedad). 8. Plantear y resolver problemas de balances macroscópicos y microscópicos de materia, energía y cantidad de movimiento en régimen estacionario y no estacionario. 9. Aplicar los balances de propiedad para diseñar y controlar el funcionamiento de una planta de procesado. 4. TEMARIO TEMARIO DE TEORÍA TEMA 1. Introducción a la ingeniería química. Conceptos fundamentales. Concepto, objeto y antecedentes de la Ingeniería Química. Concepto de proceso: procesado y transformación de alimentos. Diagramas de flujo. Etapas para la fabricación y comercialización de alimentos. Operación intermitente y continua. Concepto de operaciones básica o unitaria. 1

2 TEMA 2. Fenómenos de transporte y operaciones básicas de la ingeniería química. Concepto de fenómeno de transporte. Clasificación de las operaciones básicas. Operaciones básicas físicas de transferencia de materia. Operaciones básicas físicas de transmisión de calor. Operaciones básicas físicas de transferencia simultánea de materia y calor. Operaciones básicas físicas de transporte de cantidad de movimiento. Operación básica química. Reactores ideales. Mecanismos de transporte: experimento de Reynolds. Análisis y diseño de sistemas: elaboración de modelos matemáticos para las operaciones básicas. Niveles de descripción de la realidad en Ingeniería Química. TEMA 3. Balances macroscópicos de materia sin reacción química. Generalidades. Expresión del balance de materia. Análisis del problema de balance de materia. Configuraciones especiales de unidades múltiples. Balance total de materia sin reacción química. Balance de materia aplicado a un componente. TEMA 4. Balances macroscópicos de materia con reacción química. Balance total de materia y de un componente con reacción química. Conceptos estequiométricos. Conceptos cinéticos. Ecuaciones de diseño de reactores ideales isotermos: - Reactor discontinuo de tanque agitado (RDTA); - Reactor continuo de tanque agitado (RCTA); - Reactor continuo de flujo de pistón (RCFP). Comparación de reactores ideales. TEMA 5. Balance macroscópico de energía. Balance macroscópico total de energía. Formas simplificadas del balance de energía total. Balance de energía en estado estacionario y no estacionario. Balance de energía mecánica: formas simplificadas y aplicaciones. TEMA 6. Balance macroscópico de cantidad de movimiento. Generalidades. Expresión del balance macroscópico de cantidad de movimiento. Fuerzas másicas y fuerzas superficiales. TEMA 7. Ecuaciones de velocidad en transporte molecular. Transporte de cantidad de movimiento: ley de Newton de la viscosidad. - Viscosidad dinámica y cinemática. 2

3 Transporte de energía calorífica: ley de Fourier de la conducción de calor - Conductividad térmica. Transporte de materia. - Difusión. - Formas de expresar la concentración, velocidad de difusión y densidad de flujo de un componente. - Ley de Fick de la difusión de materia. - Difusividad. Ecuación general de velocidad. TEMA 8. Métodos de cálculo de propiedades de transporte. Viscosidad: gases; líquidos. Conductividad térmica: gases; líquidos; sólidos. Difusividad: gases; líquidos; sólidos. TEMA 9. Transporte molecular en régimen estacionario. Introducción: condiciones de contorno. Tratamiento generalizado. Casos particulares de transporte molecular simple y con generación interna: - Transmisión de calor por conducción; - Transporte de cantidad de movimiento; - Transporte de materia (difusión). TEMA 10. Transporte molecular en régimen no estacionario. Soluciones analíticas. Soluciones gráficas. Aplicación a sólidos finitos. TEMA 11. TRANSPORTE TURBULENTO. Transporte de propiedad en una sola fase. Transporte total de propiedad en una sola fase. Coeficientes individuales de transporte Coeficientes globales de transporte. 3

4 5. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Tipo de actividad: TEO: teoría PRO: problemas PE: prueba escrita Tipo de actividad TEO TEO TEO PRO TEO Descripción TEMA 1. Introducción a la ingeniería química. Conceptos fundamentales. TEMA 2. Fenómenos de transporte y operaciones básicas de la ingeniería química. TEMA 3. Balances macroscópicos de materia sin reacción química. TEMA 3. Balances macroscópicos de materia sin reacción química. TEMA 4. Balances macroscópicos de materia con reacción química. Dedicación (horas) Semana 1 1 1, 2 Objetivo de formación 4 1, 2 1, 2, 3, 2 2, 3 8, 9 8 3, 4, 5 8, , 9 PRO TEMA 4. Balances macroscópicos de materia con 1 6 8, 9 reacción química. TEO TEMA 5. Balances macroscópicos de energía. 2 6, 7 8, 9 PRO TEMA 5. Balances macroscópicos de energía. 6 7, 8, 9 8, 9 PE Prueba escrita 2 9 1, 2, 3, 8, 9 TEO TEMA 6. Balance macroscópico de cantidad de , 9 movimiento. PRO TEMA 6. Balance macroscópico de cantidad de , 9 movimiento. TEO TEMA 7. Ecuaciones de velocidad en transporte , 6 molecular. TEMA 8. Métodos de cálculo de propiedades de transporte. PRO TEMA 7. Ecuaciones de velocidad en transporte , 4, 6 molecular. TEO TEMA 9. Transporte molecular en régimen ,6, 8, 9 estacionario. PRO TEMA 9. Transporte molecular en régimen 5 12, 13 3, 4, 6, 8, 9 estacionario. TEO TEMA 10.- Transporte molecular en régimen no , 4, 6, 8, 9 estacionario. PRO TEMA 10.- Transporte molecular en régimen no , 4, 6, 8, 9 estacionario. TEO TEMA 11.- Transporte turbulento , 7, 9 PRO TEMA 11.- Transporte turbulento , 7, 9 PE Prueba escrita , 4, 5, 6, 7, 8, 9 4

5 6. BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA La bibliografía recomendada a continuación es orientativa y no presupone ninguna relación directa con el planteamiento de los temas de la asignatura. Los libros que figuran en la siguiente lista están disponibles en la Biblioteca de la ETSEA. Bibliografía básica AUCEJO, A.; BENAIGES, M.D.; BERNA, A.; SANCHOTELLO, M. y SOLÀ, C Introducció a l Eginyeria química. Biblioteca Universitaria Pórtico. Barcelona. COSTA, E.;SOTELO, J.L.; CALLEJA, G.; OVEJERO, G.; DE LUCAS, A.; AGUADO, J. y UGUINA, M. A "Ingeniería Química". Volumen I.- Conceptos generales. Ed. Alhambra Universidad. Madrid. COSTA, E Ingeniería química. 2.- Fenómenos de transporte. Alhambra Universidad. Madrid. COSTA, J.; CERVERA, S.; CUNILL, F.; ESPLUGLAS, S.; MANS, C. y MATA, J Curso de química técnica. Introducción a los procesos, las operaciones unitarias y los fenómenos de transporte en la Ingeniería Química. Editorial Reverté. Barcelona. IBARZ, A.; BARBOSA, G.; GARZA, S. y GIMENO, V Métodos experimentales en la ingeniería alimentaria. Ed. Acribia. Zaragoza. Bibliografía complementaria BIRD, R.B., STEWARD, W. E. y LIGHTFOOT, E.N Fenómenos de transporte. Ed. Reverté, S.A., Barcelona. COSTA, J.; ESPLUGLAS, S.; GIMÉNEZ, J.; MANS, C. y TEJERO, J Problemes d introducció a l enginyeria química. Publicaciones Universitat de Barcelona. Barcelona. IBARZ, A. y BARBOSA, G Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos. Ed. Technomic Publishing Company. Lancaster, Pennsylvania. PEIRÓ, J.J Balances de materia. Problemas resueltos y comentados. Vol. II. Servicio de Publicaciones. Universidad Politécnica de Valencia. Valencia. TARRAZÓ, J. y BENEDITO, J.J Problemas de operaciones básicas en la ingeniería de alimentos. Servicio de Publicaciones. Universidad Politécnica de Valencia. Valencia. 7. METODOLOGÍA Los objetivos anteriormente propuestos se pretenden alcanzar mediante una metodología basada en clases de teoría y, sobre todo, clases de resolución de problemas. Clases de Teoría: Las clases teóricas de aula serán de tipo magistral, ya que permiten una explicación equilibrada de los principales conceptos de los fundamentos de la ingeniería se desarrollarán en el aula, y permite proporcionar a los estudiantes una base sólida para la resolución de los problemas y casos prácticos que se tratarán en los diferentes temas de la asignatura. Clases de Problemas: En las clases de problemas de aula, se plantearán y resolverán diversos problemas y casos prácticos, para lo que será necesario que el alumno aplique los conceptos teóricos desarrollados previamente en las clases de teoría. Esto permite consolidar los conceptos teóricos básicos, a la vez que estimula el interés del alumno por la asignatura al plantearle casos con los que podría tener que enfrentarse en su hipotética vida profesional. 5

6 8. EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE Los conocimientos adquiridos por los alumnos se evaluarán mediante dos pruebas escritas. La primera de ellas tendrá un peso del 60 % sobre el global de la asignatura, mientras que a la segunda le corresponderá el 40 % restante. Cada una de las pruebas escritas constará de dos partes: Teoría: Preguntas y cuestiones con un valor del 15 % sobre la nota total de cada prueba escrita. Esta parte debe realizarla el alumno sin documentación. Resolución de problemas: Para la resolución de los problemas se podrá disponer de apuntes de teoría, formulario, tablas de conversión, gráficos. En cada prueba escrita, el valor de de esta parte será del 85 %. 9. VOLUMEN DE TRABAJO 6

7 9. VOLUMEN DE TRABAJO TABLA 1. VOLUMEN DE TRABAJO PREVISTO POR EL PROFESOR ASIGNATURA: Ingeniería química (complemento) Créditos ECTS: 4,5 Descripción técnica Actividad presencial del alumno Objetivos Dedicación (horas) Actividad no presencial del alumno Trabajo del Dedicación alumno (horas) Procedimiento Evaluación Tiempo (horas) Peso (%) Tiempo total (horas) ECTS Teoría Problemas, cuestiones y casos Seminario Laboratorio Aula de informática Prácticas de campo Visitas Actividades dirigidas Clase magistral (aula) Clase participativa (aula) Clase participativa (Grupos reducidos) Práctica de laboratorio (grupos reducidos) Práctica en aula de informática (grupos reducidos) Práctica de campo Visita a una industria Trabajo en grupo Explicación de los principales conceptos 16 Resolución de problemas, cuestiones y casos Realización de actividades de discusión o aplicación Ejecución de la práctica: asimilación de conceptos, habilidades Ejecución de la práctica: asimilación de conceptos, habilidades Ejecución de la práctica: asimilación de conceptos, habilidades Realización de la visita: asimilación de conceptos, Exposición trabajos en grupos 25 Estudio: Conocer, comprender, sintetizar y relacionar conocimientos Aprender a resolver problemas, cuestiones y casos Resolver problemas y casos. Discusiones Realizar de la memoria Realizar memoria Realizar memoria Realizar memoria Tutorías Pruebas escritas sobre la teoría del programa de la asignatura 0, ,38 Pruebas escritas sobre problemas y análogos a los explicados en el aula Entrega de memorias. Entrega de memorias. Entrega de memorias. Entrega de memorias. Entrega y preparación exposición del trabajo 3, ,08 1 0,04 Totales ,50 7

8 Tabla 3.- FICHA TÉCNICA ASIGNATURA: Nombre de la asignatura: Ingeniería química (complemento) Número de créditos Plan 2001: 6 Número de créditos ECTS: 4,5 Carácter (troncal T, obligatoria Ob, optativa Op, complemento, C): C Titulación: LCTA Departamento: Tecnología de Alimentos Cuatrimestre: 1º Idioma: castellano Página web: No Dosier electrónico (Si/No): No Profesor coordinador: Salvador Garza Garza garza@tecal.udl.es Otros profesores: Joaquín Giner Seguí chimog@tecal.udl.es OBJETIVOS (máximo 3 líneas) Plantear y resolver balances macroscópicos y microscópicos de materia, energía y cantidad de movimiento aplicados a operaciones básicas de industrias de alimentos. METODOLOGÍA DOCENTE (abreviada, máximo 4 líneas) La teoría se realizará mediante clases magistrales. Los problemas se realizarán mediante resolución de problemas con el sistema de clase participativa. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN (ponderación actividades) Teoría y resolución de problemas: Se realizarán dos pruebas escritas con preguntas de teoría (15 % de la nota de examen) y resolución de problemas (85 % de la nota de examen). PROGRAMA DE CONTENIDOS Teórico (Poner solamente título de los temas) 1.- Introducción a las operaciones básicas. 2.- Fenómenos de transporte y operaciones básicas de la ingeniería química. 3.- Balances macroscópicos de materia sin reacción química. 4.- Balances macroscópicos de materia con reacción química. 5.- Balances macroscópicos de energía. 6.- Balances macroscópicos de cantidad de movimiento. 7.- Ecuaciones de velocidad. 8.- Propiedades de transporte por difusión molecular. 9.- Transporte molecular en régimen estacionario Transporte molecular en régimen no estacionario Transporte turbulento. Práctico (Poner solamente los grandes grupos y tipos de actividad) OBSERVACIONES 8