UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

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1 NOMBRE DE LA ENTIDAD: NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO: UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO CAMPUS LEÓN, DIVISIÓN DE CIENCIAS E INGENIERÍAS Licenciatura en Ingeniería Química NOMBRE DE LA MATERIA: Diseño de CLAVE: GIDP-07 FECHA DE ELABORACIÓN: 10 de junio del 2011 FECHA DE ACTUALIZACIÓN: HORAS/SEMANA/SEMESTRE ELABORÓ: Birzabith Mendoza Novelo PRERREQUISITOS: TEORÍA: 3 CURSADA Y APROBADA: Ninguno PRÁCTICA: 2 CURSADA: Ninguna CRÉDITOS: 8 CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA EL TIPO DE CONOCIMIENTO: DISCIPLINARIA X FORMATIVA METODOLÓGICA LA DIMENSIÓN DEL ÁREA ÁREA BÁSICA X ÁREA CONOCIMIENTO: GENERAL PROFESIONAL LA MODALIDAD DE ABORDAR EL CONOCIMIENTO: CURSO X TALLER LABORATORIO SEMINARIO EL CARÁCTER DE LA MATERIA: OBLIGATORIA X RECURSABLE OPTATIVA SELECTIVA ACREDITABLE ES PARTE DE UN TRONCO COMÚN O SÍ NO X MATERIAS COMUNES: COMPETENCIA (S) GENERAL(ES) DE LA MATERIA: Usar tecnologías de la información. Diseñar sistemas de intercambio de calor. Interconexión entre las diversas etapas de un proceso químico. Plasmar y utilizar diagramas de flujo. Poseer criterios de selección de materiales y equipos Análisis y búsqueda de alternativas económicas para operaciones industriales. Capacidad de análisis de costos, tiempos y viabilidad industrial para discernir entre dos o más técnicas de proceso. Formulación de acuerdos con otros departamentos en la organización para la implementación de técnicas alternativas. Análisis y evaluación de la nueva tecnología aplicable a un proceso, sin que se vea afectada la productividad de la industria. CONTRIBUCIÓN DE LA MATERIA AL LOGRO DEL PERFIL COMPETENCIAS. Analizar sistemas utilizando balances de materia y energía. Simular e integrar y operaciones industriales. Especificar equipos e instalaciones para distintos reactivos, intermediarios y productos. Comparar y seleccionar alternativas técnicas. Evaluar e implementar criterios de seguridad y calidad.

2 Realizar investigación aplicada (innovación de tecnología y uso de tecnologías emergentes). Participar en actividades profesionales relacionadas con tecnologías de alto nivel, sea en el laboratorio o en planta industrial. Demostrar hábitos de trabajo necesarios para el desarrollo de la profesión tales como el trabajo en equipo, el rigor científico, el auto aprendizaje y la persistencia y creatividad. Capacidad de identificar, formular y resolver problemas complejos y abiertos de la Ingeniería Química, cumpliendo con las especificaciones técnicas y legales demandadas por el contexto y considerando restricciones económicas, ambientales, sociales y éticas. Dominio de técnicas y herramientas modernas necesarias para el ejercicio de su profesión, mostrando capacidad de analizar y entender las relaciones entre la tecnología y las organizaciones. Capacidad de reconocer e incorporar las demandas del contexto en la concepción, diseño, implementación, operación y control de sistemas, equipos y químicos; mediante la dirección y proyección de las instalaciones y equipo de la rama industrial química en la que se desempeñe (orgánica, de síntesis, farmacéutica, curtido, polímeros, etc). Especialmente capacitados para actuar, realizar y dirigir toda clase de estudios, trabajos y organismos en la esfera económico industrial química, estadística, social y laboral. PRESENTACIÓN DE LA MATERIA La industria representa un importante sector en el mundo actual. El diseño de es uno de los campos más apasionantes y complejos dentro de la ingeniería química, y es el corazón del desarrollo de proyectos de ingeniería relacionados con la construcción nuevas plantas de procesamiento. Esta materia presentará al alumno un enfoque moderno y sistemático para el Diseño de Procesos y el desarrollo de herramientas para llevar a cabo la síntesis, el análisis y la optimización de. Este curso se ha dividido en cinco unidades temáticas: Introducción al diseño de : La industria y la economía, La investigación y el desarrollo tecnológico, Bases del diseño, Proyecto del diseño, Proceso del diseño, Selección de proceso, Fundamentos teóricos prácticos del proceso, Diagrama de flujo, Selección, especificación y diseño de equipos y maquinarias, Diagramas de tuberías e instrumentación, Diagramas de planta, Planos de ubicación, Hojas de especificaciones Análisis económico de : Componentes de la economía de un proceso, Criterios para evaluación económica de, El valor del dinero en el tiempo, Efecto del tiempo en la inversión, Estimación de costos de inversión, Métodos para estimar costos de inversión, Aspectos ambientales y de seguridad Optimización de : Modelación de, Función objetivo, Concepto de grados de libertad, Tipos de restricciones en la optimización de, Técnicas de optimización, Clasificación de los algoritmos de optimización univariable, Intervalo de incertidumbre para la optimización de funciones univariable, Clasificación de los métodos de optimización multivariable, Programación dinámica Síntesis de : Etapas en ingeniería de, Desarrollo de diagramas de flujo, Síntesis de sistemas de reacción, Síntesis de sistemas de separación, Diseño de columnas de destilación, Síntesis de redes de intercambiadores de calor, Predicción de áreas de transferencia de calor, Análisis de redes de intercambiadores de calor existentes Simulación de Procesos: Modelo matemático, Análisis de grados de libertad, Variables involucradas, Ecuaciones, relaciones y restricciones del modelo, Enfoques para la simulación de, Enfoque modular, Métodos para identificar la red de flujo de proceso, Métodos lineales y no lineales en el enfoque simultaneo, Características y clasificaciones de los simuladores de, Partes fundamentales de un simulador de Al término del curso, el alumno será capaz de: Describir la base fundamental del diseño de en la ingeniería química y equipos, Diseñar, así como seleccionar y especificar equipos, Explicar y comprender un diagrama de flujo, tubería e instrumentación de una planta de, Optimizar económicamente un proceso químico industrial. RELACIÓN CON OTRAS MATERIAS DEL PLAN DE ESTUDIOS Para facilitar al aprendizaje de esta materia, se recomienda cursar Diseño de Procesos después de cursar Algebra lineal, Ecuaciones diferenciales ordinarias, Métodos numéricos, Dinámica de fluidos, Transferencia de calor, Ingeniería económica, Ingeniería de control. Esta materia propiciará la integración de los diversos conocimientos adquiridos durante la carrera y la capacidad de interactuar con otras disciplinas de la ingeniería.

3 Introducción al diseño de TIEMPO ESTIMADO PARA LA UNIDAD TEMÁTICA: 1. Analizar y comprender la base fundamental del diseño de químicos 2. Plasmar, utilizar, explicar y comprender diagramas de flujo Analizar y comprender textos con El uso adecuado lenguaje de la ingeniería química. de las ciencias Comunicar en forma oral y escrita la exactas en el entorno información obtenida. social en donde se La industria y la Usar tecnologías de la información. desenvuelva. economía Plasmar y utilizar diagramas de flujo. La apertura al La investigación y el Poseer criterios de selección de diálogo y al debate desarrollo tecnológico materiales y equipos científico. Participación Bases del diseño Capacidad de ejecutar pruebas a El desarrollo de en clase Proyecto del diseño escala para probar otros métodos estrategias para la Tareas alternos de un proceso industrial Proceso del diseño establecido. solución de Ejercicios en Selección de proceso Análisis y evaluación de la nueva problemas. pizarrón Examen Fundamentos teóricos tecnología aplicable a un proceso, sin La apertura a la prácticos del proceso que se vea afectada la productividad negociación para Participación Exposición Diagrama de flujo de la industria. designar tareas, grupal en la en clase Selección, Redactar reportes técnicos. funciones y cargas de ejecución de especificación y Comunicarse en forma oral y escrita trabajo de manera proyecto Reporte diseño de equipos y con profesionistas y especialistas de individual y en otras áreas del conocimiento y de los maquinarias equipo. Participación sectores social y empresarial. Diagramas de tuberías La disposición grupal en Utilizar el pensamiento lateral o e instrumentación crítico. para la comunicación sesiones de Diagramas de planta Dialogar y exponer ideas, soluciones y y difusión de discusión Planos de ubicación modelos en temas disciplinarios y conocimiento. Hojas de multidisciplinarios. El compromiso especificaciones Trabajar en equipo. permanente para el Identificar y buscar información desarrollo del bibliográfica de apoyo relacionada con conocimiento los en estudio. científico y Tomar decisiones. tecnológico.

4 Análisis económico de TIEMPO ESTIMADO PARA LA UNIDAD TEMÁTICA: 1. Analizar y estimar costos de químicos industriales 2. Analizar y buscar alternativas para la optimización económica de un proceso industrial Comunicar en forma oral y escrita la El uso adecuado información obtenida. de las ciencias Usar tecnologías de la información. exactas en el entorno Poseer criterios de selección de social en donde se materiales y equipos desenvuelva. Componentes de la Análisis y búsqueda de alternativas La apertura al economía de un económicas para operaciones diálogo y al debate proceso industriales. científico. Participación Criterios para Capacidad de análisis de costos, El desarrollo de en clase tiempos y viabilidad industrial para evaluación discernir entre dos o más técnicas de estrategias para la Tareas económica de proceso. solución de Ejercicios en Formulación de acuerdos con otros problemas. pizarrón Examen El valor del dinero departamentos en la organización La apertura a la en el tiempo para la implementación de técnicas negociación para Participación Exposición Efecto del tiempo alternativas. designar tareas, grupal en la en clase en la inversión Acordar con departamento de calidad funciones y cargas de ejecución de Estimación de los estándares que debe cumplir el trabajo de manera proyecto Reporte (los) productos de un proceso para su costos de inversión individual y en venta y lograr las metas. Métodos para equipo. Participación Análisis y evaluación de la nueva estimar costos de tecnología aplicable a un proceso, sin La disposición grupal en inversión que se vea afectada la productividad para la comunicación sesiones de Aspectos de la industria. y difusión de discusión ambientales y de Comunicarse en forma oral y escrita conocimiento. seguridad con profesionistas y especialistas de El compromiso otras áreas del conocimiento y de los permanente para el sectores social y empresarial. desarrollo del Trabajar en equipo. conocimiento Tomar decisiones. científico y Determinar prioridades tecnológico.

5 Optimización de TIEMPO ESTIMADO PARA LA UNIDAD TEMÁTICA: 1. Describir términos y herramientas usados en la optimización de 2. Analizar y evaluar tecnologías para la optimización de un proceso industrial Interconexión entre las diversas El uso Modelación de etapas de un proceso químico. adecuado de las Plasmar y utilizar diagramas de ciencias exactas en Función objetivo flujo. el entorno social en Concepto de Poseer criterios de selección de donde se grados de libertad materiales y equipos desenvuelva. Tipos de Análisis y búsqueda de alternativas La apertura al restricciones en la económicas para operaciones diálogo y al debate Participación optimización de industriales. científico. en clase Capacidad de análisis de costos, El desarrollo Tareas tiempos y viabilidad industrial para Técnicas de discernir entre dos o más técnicas de de estrategias para Ejercicios en optimización proceso. la solución de pizarrón Examen Clasificación de los Formulación de acuerdos con otros problemas. algoritmos de departamentos en la organización La apertura a Participación Exposición optimización para la implementación de técnicas la negociación para grupal en la en clase univariable alternativas. designar tareas, ejecución de Intervalo de Capacidad de ejecutar pruebas a funciones y cargas proyecto Reporte escala para probar otros métodos incertidumbre de trabajo de alternos de un proceso industrial para la manera individual y Participación establecido. optimización de en equipo. grupal en Análisis y evaluación de la nueva funciones tecnología aplicable a un proceso, La tolerancia sesiones de univariable sin que se vea afectada la hacia propuestas discusión Clasificación de los productividad de la industria. distintas métodos de Redactar reportes técnicos. El compromiso optimización Desarrollar estrategias para la permanente para el multivariable solución de problemas. desarrollo del Programación Dialogar y exponer ideas, soluciones conocimiento y modelos en temas disciplinarios y dinámica científico y multidisciplinarios. tecnológico.

6 Síntesis de TIEMPO ESTIMADO PARA LA UNIDAD TEMÁTICA: 1. Especificar las corrientes de interés de acuerdo a compuestos o pureza de productos en un proceso industrial 2. Efectuar razonamientos lógicos para usar las herramientas para la síntesis de de separación Comunicar en forma oral y escrita la Etapas en El uso información obtenida. ingeniería de adecuado de las Diseñar sistemas de intercambio de ciencias exactas en calor. el entorno social en Desarrollo de Interconexión entre las diversas diagramas de flujo etapas de un proceso químico. donde se Síntesis de Plasmar y utilizar diagramas de flujo. desenvuelva. sistemas de Poseer criterios de selección de La apertura al Participación reacción materiales y equipos diálogo y al debate en clase Capacidad de análisis de costos, científico. Síntesis de Tareas tiempos y viabilidad industrial para El desarrollo sistemas de discernir entre dos o más técnicas de Ejercicios en de estrategias para separación proceso. pizarrón Examen la solución de Diseño de Capacidad de ejecutar pruebas a problemas. columnas de escala para probar otros métodos Participación Exposición La apertura a destilación alternos de un proceso industrial grupal en la en clase Reglas heurísticas establecido. la negociación para ejecución de Síntesis de redes Análisis y evaluación de la nueva designar tareas, proyecto Reporte tecnología aplicable a un proceso, sin funciones y cargas de que se vea afectada la productividad de trabajo de intercambiadores Participación de la industria. manera individual y de calor Redactar reportes técnicos. grupal en en equipo. Predicción de Utilizar el pensamiento lateral o sesiones de La disposición áreas de crítico. discusión para la transferencia de Efectuar razonamientos lógicos. comunicación y calor Trabajar en equipo. difusión de Análisis de redes Identificar y buscar información conocimiento. de bibliográfica de apoyo relacionada con intercambiadores los en estudio. Formación de de calor existentes Tomar decisiones. redes de colegas en Organizar el tiempo. el área.

7 Simulación de Procesos TIEMPO ESTIMADO PARA LA UNIDAD TEMÁTICA: 1. Describir las características y etapas con las que debe cumplir un modelo matemático de un equipo u operación, así como de 2. Explicar las características e importancia de los simuladores de Modelo Comunicar en forma oral y escrita la El uso matemático información obtenida. adecuado de las Análisis de grados Diseñar sistemas de intercambio de ciencias exactas en calor. de libertad el entorno social en Interconexión entre las diversas Ecuaciones, etapas de un proceso químico. donde se relaciones y Plasmar y utilizar diagramas de flujo. desenvuelva. restricciones del Poseer criterios de selección de La apertura al Participación modelo materiales y equipos diálogo y al debate en clase Enfoques para la Capacidad de análisis de costos, científico. Tareas simulación de tiempos y viabilidad industrial para El desarrollo discernir entre dos o más técnicas de Ejercicios en de estrategias para Enfoque modular proceso. pizarrón Examen la solución de Capacidad de ejecutar pruebas a Métodos para problemas. escala para probar otros métodos Participación Exposición identificar la red La apertura a alternos de un proceso industrial grupal en la en clase de flujo de establecido. la negociación para ejecución de proceso Análisis y evaluación de la nueva designar tareas, proyecto Reporte Métodos lineales y tecnología aplicable a un proceso, sin funciones y cargas no lineales en el que se vea afectada la productividad de trabajo de Participación enfoque de la industria. manera individual y simultaneo Redactar reportes técnicos. grupal en en equipo. Características y Utilizar el pensamiento lateral o sesiones de La disposición crítico. discusión clasificaciones de para la Efectuar razonamientos lógicos. los simuladores de comunicación y Trabajar en equipo. difusión de Identificar y buscar información Partes conocimiento. bibliográfica de apoyo relacionada con fundamentales de los en estudio. Formación de un simulador de Tomar decisiones. redes de colegas en Organizar el tiempo. el área.

8 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE (Sugeridas) Elaboración de proyecto relacionado con el desarrollo, evaluación y diseño los químicos industriales Exposición de avances de diseño de Exposición de los resultados del diseño de Elaboración de reporte final del diseño de Asistencia a seminarios, particularmente de la DCI RECURSOS Y MATERIALES DIDÁCTICOS (Sugeridos) Materiales requeridos: Pizarrón, Manuales, Ilustraciones, Diapositivas, Videos, Materiales de laboratorio Equipos requeridos: Computadora, Cañón, Laboratorio, Centro de Computo SISTEMA DE EVALUACIÓN Evaluación: Será continua, permanente y se llevará a cabo en tres momentos: Diagnóstica: Introducción de conceptos fundamentales para el curso y valoración inicial de estos Formativa: Participación en clase, participación grupal en laboratorio Sumaria: Entrega de reportes de avance y final, entrega de bitácoras de laboratorio, Exposiciones de avance y final, autoevaluación, coevaluación. El ejercicio de autoevaluación y co-evaluación tendrá el 5% de la ponderación individual, debido a que su finalidad es para retroalimentar el proceso formativo y ético del alumno. PONDERACIÓN (SUGERIDA): Reporte del proyecto: 40% Examen y tareas: 20% Exposiciones: 25% Participación en clase: 10% Autoevaluación y co-evaluación: 5%

9 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: Título: Diseño de en ingeniería química Autor: Arturo Jiménez Gutiérrez Editorial, Reverté, 2003 ISBN: Título: Industrial chemical process design Autor: Douglas L. Erwin Editorial: McGraw-Hill, 2002 ISBN: FUENTES DE INFORMACIÓN BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: Título: Chemical process and design handbook Autor: James G. Speight Editorial: McGraw-Hill, 2002 ISBN: OTRAS FUENTES DE INFORMACIÓN: Revistas y Artículos específicos sobre ingeniería química, notas del curso, asistencia a seminarios y bases de datos en Internet.