Programa sintético EVALUACIÓN, SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS

Transcripción

1 EVALUACIÓN, SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS Programa sintético EVALUACIÓN, SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS Datos básicos Semestre Horas de teoría Horas de práctica Horas trabajo adicional estudiante Créditos VIII Objetivos Al finalizar el curso el alumno adquirirá las bases para la adaptación, desarrollo, optimización y evaluación económica de procesos y de nuevas tecnologías. Contribución al Perfil de Egreso a Desarrollar Proporciona las bases para poder aplicar la metodología de síntesis en el desarrollo de un producto, así como para conocer técnicas de optimización y de evaluación económica para proponer un diseño de planta química, basado en elementos de tecnología básica e información económica. Genéricas Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Cognitiva Emprendedora Competencia en el análisis y optimización de procesos productivos de la industria química. Competencia en el diseño y operación de equipo utilizado en las operaciones unitarias de la industria química. Temario Unidades Contenidos Unidad 1 Evaluación económica de procesos. Unidad 2 Síntesis de procesos. Unidad 3 Optimización de procesos. Métodos y Métodos prácticas La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro mediante técnicas de aprendizaje basado en problemas, aprendizaje significativo, así como prácticas de investigación. La participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de investigación con la finalidad de completar los temas y tópicos del curso. Mecanismos y procedimientos de evaluación Prácticas Exámenes parciales El proceso enseñanza-aprendizaje se reforzará mediante trabajos de investigación, prácticas de laboratorio y tareas para cada uno de los temas. El profesor fomentará el uso de las TIC s y de programas especializados para solución y simulación de problemas. 1o Examen departamental, comprende 20 sesiones de una hora aproximadamente, su valor es del 70 %. Actividades como prácticas, tareas, participaciones, investigaciones y otras tendrán un valor de 30 %. 2o Examen departamental, comprende 36 sesiones de Pág. 1

2 Evidencias desempeño Examen ordinario Examen extraordinario Examen a título Examen regularización Otros métodos y procedimientos Otras actividades académicas requeridas Programa sintético una hora aproximadamente, su valor es del 70 %. Actividades como prácticas, tareas, participaciones, investigaciones y otras tendrán un valor de 30 %. 3o Examen departamental, comprende 24 sesiones de una hora aproximadamente, su valor es del 70 %. Actividades como prácticas, tareas, participaciones, investigaciones y otras tendrán un valor de 30 %. de Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y que puede consistir de: Cuadernillo de ejercicios resueltos Reportes de prácticas Simulaciones Documentación de prototipos Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos) Otras que el profesor considere pertinentes. Promedio de los tres exámenes parciales, más un proyecto de investigación. Examen en que se evaluará todo el programa. Será requisito indispensable que el alumno haya asistido y aprobado el 90 % de las prácticas de laboratorio. Examen en que se evaluará todo el programa. Será requisito indispensable que el alumno haya asistido y aprobado el 90 % de las prácticas de laboratorio. de Examen en que se evaluará todo el programa. Será requisito indispensable que el alumno haya asistido y aprobado el 90 % de las prácticas de laboratorio. El alumno hará uso de un software para la solución de problemas aplicados. La participación en clases, trabajos extra-clase de investigación, tareas, asistencia a clases y trabajos en equipo. Pág. 2

3 Bibliografía básica referencia de Bibliografía Complementaria Programa sintético 1. Jiménez Gutiérrez, Arturo. Diseño de Procesos en Ingeniería Química. Reverté, ISBN , Douglas, J. M. Conceptual Design of Chemical Processes. McGraw Hill, 1988.ISBN , Ulrich, G. D. Procesos de Ingeniería Química. Interamericana, ISBN X, Rudd D.F., G.J. Siirola. Powers and Process Síntesis. Prentice Hall. 5. Henley, E. J. and Seader, J. D. Operaciones de Separación por Etapas de Equilibrio en Ingeniería Química. Wiley. 6. Perry, R. H. and Green, D. W. Chemical Engineer s Handbook. 7. Beveridge G. S. and Schechter, R. S. Optimization: Theory and Practice. 8. Edgar T. F. and Himmelblau, D. M. Optimization of Chemical Process. 9. Peters, M. S. and Timmerhaus, K. D. Plant Design and Economics for Chemical Engineers. 10. Vilbrandt, F. C. and Barrow, M. R. Chemical Engineering Plant Design. Pág. 3

4 PROGRAMA ANALÍTICO A) EVALUACIÓN, SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS B) DATOS BÁSICOS DEL CURSO DE EVALUACIÓN, SÍNTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos VIII C) OBJETIVOS DEL CURSO Objetivos generales Objetivos específicos Contribución al Perfil de Egreso a Desarrollar Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: Al finalizar el curso el alumno adquirirá las bases para la adaptación, desarrollo, optimización y evaluación económica de procesos y de nuevas tecnologías. Unidades Evaluación económica de procesos. Síntesis de procesos. Optimización de procesos. Objetivo específico El estudiante comprenderá y aplicará los diferentes principios y técnicas para la evaluación económica de procesos. Aplicará la metodología de síntesis a un proceso. Definirá rutas de reacción. Definirá métodos de separación. Calculará redes de intercambio térmico. Comprenderá los conceptos fundamentales de la optimización de procesos. Determinará valores de variables que optimicen un proceso. Proporciona las bases para poder aplicar la metodología de síntesis en el desarrollo de un producto, así como para conocer técnicas de optimización y de evaluación económica para proponer un diseño de planta química, basado en elementos de tecnología básica e información económica. Genéricas Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Cognitiva Emprendedora Competencia en el análisis y optimización de procesos productivos de la industria química. Competencia en el diseño y operación de equipo utilizado en las operaciones unitarias de la industria química. Pág. 4

5 D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1 Evaluación económica de procesos Temas 1.1. Técnicas de análisis económico de procesos Estimación de costos de producción y precios de venta Tasa de retorno Economías de escala Análisis para la toma de decisiones sobre alternativas económicas 20 hs Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje 1.2. Estimación de costos de inversión y operación Bases del método de Lang Método de Guthrie Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor, entregar las tareas y asistir a las sesiones de laboratorio. La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de investigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Aplicar las técnicas básicas de análisis económico a la evaluación de los procesos químicos. Investigar los diferentes tipos de criterios para comparar el potencial económico de alternativas de equipos y procesos. Resolver problemas de estimación de costos por el método de Lang. Aplicar el método de Guthrie para la estimación de costo de inversión de equipos de procesos. Unidad 2 Síntesis de procesos 36 hs Temas 2.1 Selección de rutas de reacción Desarrollos basados en reacciones conocidas Síntesis de sistemas de reacción tipo Solvay. 2.2 Desarrollo de diagramas de flujo Uso de rutas de reacción para establecer diagramas iniciales de flujo 2.3 Selección de procesos de separación Definición de propiedades de separación Diseño de columnas de destilación individuales Uso de reglas heurísticas Uso de métodos algorítmicos. Programación dinámica Método heurístico-evolutivo. 2.4 Integración de energía Significado del acercamiento mínimo de temperaturas Uso de diagramas de contenido de calor Método del punto de pliegue Predicción de requerimientos de áreas en redes de intercambiadores de calor Revisión de redes de intercambiadores de calor existentes. Pág. 5

6 Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor y entregar las tareas La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de investigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Buscar y seleccionar información de alternativas de reacciones para la obtención de un producto dado. Desarrollar diagramas de flujo iniciales basados en las rutas de reacción y diferentes alternativas de separación. Proponer soluciones rápidas para definir secuencias de separación. Diseñar redes de intercambiadores de calor con mínimo consumo de energía aplicando el método del Punto de Pliegue. Estimar requerimientos de áreas mínimas en redes de intercambiadores de calor y comparar con las obtenidas después del diseño de la red. Aplicar los conceptos del método del Punto de Pliegue para modificar redes de intercambiadores de calor existentes. Investigar la integración de equipo por métodos heurísticos. Unidad 3 Optimización de procesos 24 hs Temas 3.1 Fundamentos Modelación de procesos. Grados de libertad y variables de diseño Algoritmo de Lee y Rudd. 3.2 Métodos de búsqueda Optimización de una variable Método de la sección dorada Método de Fibonacci. Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje 3.3 Programación dinámica Aplicación de los algoritmos de optimalidad. Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor y entregar las tareas. La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de instigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso. Modelar un proceso para identificar los grados de libertad. Identificar las mejores variables de diseño mediante la aplicación del Algoritmo de Lee y Rudd. Aplicar algoritmos de sección dorada y Fibonacci en la solución de problemas de optimización con un grado de libertad. Resolver problemas de programación dinámica. Pág. 6

7 E) ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE Estimar mediante un examen diagnóstico el nivel de aprendizaje y comprensión de los conocimientos previos, con objeto de homogeneizarlos. Establecer talleres grupales para la solución de problemas y casos de estudio. Diseñar procesos de integración de energía. Solución de problemarios. Realizar proyectos grupales e individuales. Determinar modelos de costos para optimización de procesos propuestos. Determinar los valores adecuados de variables que optimicen un proceso. Realizar una recapitulación de los temas principales, al término de cada unidad F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial 24 sesiones Unidades % Segundo examen parcial 36 sesiones Unidades % Tercer examen parcial 24 sesiones Unidades % Examen ordinario TOTAL 100 % G) BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS INFORMÁTICOS Textos básicos: 1. Jiménez Gutiérrez, Arturo. Diseño de Procesos en Ingeniería Química. Reverté, Douglas, J. M. Conceptual Design of Chemical Processes. McGraw Hill, Ulrich, G. D. Procesos de Ingeniería Química. Interamericana, Textos complementarios: 4. Rudd D.F., G.J. Siirola. Powers and Process Síntesis. Prentice Hall. 5. Henley, E. J. and Seader, J. D. Operaciones de Separación por Etapas de Equilibrio en Ingeniería Química. Wiley. 6. Perry, R. H. and Green, D. W. Chemical Engineer s Handbook. 7. Beveridge G. S. and Schechter, R. S. Optimization: Theory and Practice. 8. Edgar T. F. and Himmelblau, D. M. Optimization of Chemical Process. 9. Peters, M. S. and Timmerhaus, K. D. Plant Design and Economics for Chemical Engineers. 10. Vilbrandt, F. C. and Barrow, M. R. Chemical Engineering Plant Design. Sitios de Internet: Pág. 7