1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: (Créditos) SATCA 1 Ingeniería de servicios auxiliares Ingeniería Química IPF-1202 3-2- 5 2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura conforma parte del módulo de Ingeniería de Procesos Petroquímicos y aporta al perfil del Ingeniero Químico la capacidad de diseñar y/o especificar los servicios auxiliares necesarios que requiere una planta relativa a la Industria del petróleo. Le permite realizar análisis mediante el cual le es posible comparar y seleccionar alternativas de equipos de los diferentes sistemas auxiliares necesarios en los procesos industriales, de manera que la selección sea adecuada a las necesidades y seguridad de la industria. Esta asignatura requiere de conocimientos previos de termofísica y termoquímica, ciclos de refrigeración, coeficientes individuales y globales de calor, Hojas de datos de seguridad, manejo de tablas de vapor. Intención didáctica. Se organiza el temario, en seis unidades, agrupando los contenidos conceptuales de la asignatura en los diferentes servicios auxiliares requeridos en una planta de proceso: agua, vapor, aire comprimido, combustible, gases y energía eléctrica, haciendo énfasis primeramente en los conceptos teóricos, después del funcionamiento de los equipos y finalmente en el diseño de los mismos. Se sugiere interpretar como afecta en el diseño, los cambios en las variables de operación de los diferentes equipos involucrados en ésta materia. Los fundamentos teóricos y cálculos correspondientes permiten identificar los tipos y las partes que constituyen los equipos vistos en el curso, asimismo interpretar planos y catálogos de fabricantes. Se sugieren actividades integradoras que desarrollen en el estudiante su capacidad de comunicación oral y escrita, por medio del desarrollo de algunas exposiciones individuales y grupales. 1 Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos 1
El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades promuevan el desarrollo de habilidades para la identificación de las partes que constituyen a los sistemas involucrados, el análisis de lo que repercutiría un cambio en las variables de operación de los equipos, interpretación de resultados, planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía. Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas. Definir los servicios auxiliares requeridos en procesos químicos Aplicar la normatividad para el diseño de los equipos relativos a los servicios auxiliares en una planta. Seleccionar y diseñar sistemas de tratamiento de agua de acuerdo a los requerimientos del proceso. Seleccionar equipos generadores de vapor de acuerdo al servicio requerido. Dimensionar una caldera y el tiro de chimenea. Determinar la demanda de aire comprimido para un proceso Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Toma de decisiones. 2
determinado. Seleccionar y Determinar la potencia del compresor en un sistema de aire comprimido. Dimensionar el recipiente de almacenamiento de combustibles y gases. Conocer los diferentes tipos de combustibles y su clasificación Conocer el funcionamiento de una subestación eléctrica. Interpretar diagramas unifilares para un sistema de distribución de corriente trifásica en una planta Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Habilidad para trabajar en forma autónoma Búsqueda del logro 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Veracruz 20 de Junio del 2012 Participantes M.C. Carmen Yolanda Hernández Cardona M.C. Jerónimo Israel Valencia Pérez M.C. Reyna Arredondo Toledo M.C Gerardo Ramos Leyva Observaciones (cambios y justificación) 5.- OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO Conocer, dimensionar y especificar los servicios auxiliares requeridos en plantas relativas a la industria petrolera. 3
6.- COMPETENCIAS PREVIAS Manejo de tablas de vapor Calculo de cambios de entalpia en transformaciones físicas y químicas Calculo de coeficientes convectivos de calor Determinación de propiedades termodinámicas y fisicoquímicas de substancias Conocer los diferentes sistemas de tratamiento de agua y su funcionamiento. Conocer el funcionamiento de motores monofásico y trifásico. Manejar software básico para procesamiento de datos y elaboración de documentos. Reconocer los elementos del proceso de la investigación. Leer, comprender y redacta ensayos y demás escritos técnico-científicos. Manejar adecuadamente la información proveniente de bibliotecas virtuales y de internet. Identificar y resolver problemas afines a su ámbito profesional, aplicando el método inductivo y deductivo, el método de análisis-síntesis Poseer iniciativa y espíritu emprendedor. Asumir actitudes éticas en su entorno 7.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Agua de planta 1.1 Introducción a los servicios auxiliares 1.2 Tipos de agua y sus usos 1.3 Diseño de sistemas de tratamiento de agua 1.4 Diseño de sistemas de refrigeración 2 Vapor de agua 2.1 Tipos de caldera de vapor 2.2 Selección y Diseño de calderas 2.3. Agua para calderas y su tratamiento 2.4. Recuperación de condensados 3 Aire comprimido 3.1 Usos del aire en la planta 3.2. Diseño de compresores de aire 3.3 Almacenamiento y regulación del aire comprimido 4 Combustible 4.1 Tipos de combustibles comunes en planta 4.2 Normatividad de combustibles 4.3. Almacenamiento y manejo de combustibles 4.4. Diseño de tanques de almacenamiento de combustibles. 4
5 Gases 5.1. Tipos de gases comunes en planta 5.2. Normatividad en el manejo de gases 5.3. Almacenamiento de gases en planta 6 Electricidad en planta 6.1. Conceptos básicos 6.2. Tipos de carga 6.3. Conexiones y cables eléctricos 6.4. Diagramas unifilares 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS El Profesor debe Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. Propiciar actividades de metacognición ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Proponer ejemplos, ejercicios y problemas buscando promover el razonamiento y la reflexión. Generar actividades de aprendizaje que despierten el interés y motivación del alumno, resolviendo problemas prácticos que ayuden a comprender y aprender significativamente los conceptos. Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para una visión interdisciplinaria en el estudiante. Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. 5
Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (procesador de texto, hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, etc.). 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: Rúbrica de evaluación de exposiciones orales. Evaluación de los trabajos de investigación desarrollados durante el curso. Análisis y Evaluación de casos prácticos Reportes escritos de los trámites hechos durante las actividades, así como de las conclusiones obtenidas de dichas gestiones. Exámenes escritos. Reporte de visitas industriales 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Agua de Planta Definir los servicios auxiliares requeridos en procesos químicos Identificar los diferentes tipos de agua que se utilizan en plantas de proceso. Aplicar la normatividad para establecer las características del agua de acuerdo al uso y su tratamiento. Diseñar sistemas de tratamiento de agua de acuerdo a los Investigar los diferentes servicios auxiliares en plantas de proceso Analizar un proceso y especificar los servicios auxiliares requeridos. Analizar y seleccionar el tratamiento necesario basado a la normatividad aplicable en base al reporte de un análisis de agua. Interpretar planos de sistemas de tratamiento de agua y de refrigeración Diseñar el sistema de tratamiento de agua 6
requerimientos del proceso. Diseñar sistemas de refrigeración para la obtención de agua helada de acuerdo a los requerimientos del proceso. Unidad 2: Vapor de agua en base a los requerimientos de un proceso Diseñar el sistema de refrigeración para la obtención de agua helada de acuerdo a los requerimientos de un proceso. Reporte de memorias de cálculo de los diseños realizados Seleccionar equipos Investigar los tipos de equipos generadores generadores de vapor de de vapor comunes en la industria acuerdo al servicio requerido. Investigar y exponer las partes que Dimensionar una caldera y el constituyen a un generador de vapor incluyendo tiro de chimenea. el tratamiento de agua y recuperación de Seleccionar el sistema de condensados. tratamiento interno y externo del Investigar la normatividad aplicable a equipos agua requerida por la caldera. generadores de vapor Resumir las variables que influyen en la operación del equipo. Realizar balances de materia y energía en equipos generadores de vapor. Interpretar planos de equipos generadores de vapor. Calcular la eficiencia de una caldera Dimensionar la caldera y el tiro de chimenea Seleccionar el sistema de tratamiento que requiere el agua para generar el vapor. Unidad 3: Aire comprimido Determinar la demanda de aire comprimido para un proceso determinado. Seleccionar y Determinar la potencia del compresor en un sistema de aire comprimido. Dimensionar el recipiente de almacenamiento. Conocer los métodos para acondicionar el aire comprimido. Elaborar un mapa conceptual de los tipos de compresores y su principio de operación. Investigar la relación de presión-flujo para los diferentes tipos de compresores. Interpretar planos de sistemas de aire comprimido (Almacenamiento, compresión, deshumidificación) Investigar la normatividad aplicable al manejo de aire comprimido en plantas de proceso Calcular la demanda de aire comprimido en 7
un proceso determinado. Determinar la potencia del compresor Dimensionar el recipiente de almacenamiento de aire comprimido para un proceso dado. Unidad 4: Combustible Conocer los diferentes tipos de combustibles y su clasificación Aplicar la normatividad para el manejo y almacenamiento de combustibles Dimensionar tanques de almacenamiento. Unidad 5: Gases industriales Conocer los diferentes tipos de gases comunes utilizados en la industria Aplicar la normatividad para el manejo y almacenamiento de los diferentes tipos de gases. Conocer los métodos utilizados para el almacenamiento y transporte de gases. Elaborar mapa mental de los tipos de combustibles y su clasificación Investigar y calcular el poder calorífico de los combustibles comúnmente utilizados Analizar y resumir la normatividad aplicable en el manejo y almacenamiento de combustibles. Interpretar planos del sistema de distribución y quema de combustible. Dimensionar tanques de almacenamiento de combustibles Leer y discutir artículos de revistas técnicas Presentar trabajos realizados como investigación y/o análisis en forma individual ó por equipos Elaborar mapa mental de los tipos y usos de gases que se utilizan comúnmente en la industria. Analizar y resumir la normatividad aplicable en el manejo y almacenamiento de gases. Investigar la diferencia técnica entre el almacenamiento convencional de gases y el criogénico. Leer y discutir artículos de revistas técnicas acerca del almacenamiento de gases. Presentar trabajos realizados como investigación y/o análisis en forma individual ó por equipos. 8
Unidad 6: Electricidad en planta Conocer el funcionamiento de una subestación eléctrica. Interpretar diagramas unifilares para un sistema de distribución de corriente trifásica en una planta Analizar los conceptos comunes para la interpretación de conexiones eléctricas Investigar las partes que constituyen una subestación eléctrica de fuerza para una planta industrial. Investigar los diferentes tipos de suministro de la corriente eléctrica. Interpretar planos de diagramas unifilares 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Walas Stanley M. Chemical Process Equipment. Ed. Butterworths. 2. Perry, Robert H. (Ed. In Chief). Perry s Chemical Engineers Handbook. McGraw Hill. 3. Ludwig, Ernest E. Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants. Gulf Publishing Co. Vol.3. 4. GPSA Engineering data book. 12 th ed. Volumen I. Gas processors suppliers Association. 2004 4. Fair, Geyer & Okun. Purificación de Aguas y Remoción de Aguas Residuales. Limusa. 5. Henry, J. G. & Heinke, G. W. Ingeniería Ambiental. Prentice Hall. 6. Eskel, Nordez. Tratamiento de Agua para la Industria y Otros Usos. CECSA. 7. Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain (CPCU). Vapor de Agua: Teoria y Aplicaciones. Limusa. 8. Donald, Swift. Plantas de Vapor. CECSA 9. Manual de diseño de procesos. HORNOS PDVSA 10. Manual de diseño de procesos. Compresores PDVSA 11. Process Component Design. P. Buthod & all, Capítulo 9 FIRED HEATERS. Universidad de Tulsa.Oklahoma 12. Normas Oficiales Mexicanas (NOM), NRF, etc. 13. Gaffert. Centrales de Vapor. Reverté. 14. Camarena, Pedro M. Instalaciones Eléctricas Industriales. CECSA. 15. Hansteen, H. B. Electrician Vest Pocket Book. Prentice Hall. 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS Visitas a áreas de servicios en plantas de proceso. 9