GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA CURSO 2008/2009 1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA 1.1.Nombre FUNDAMENTOS DE LA INGENIERÍA QUÍMICA 1.3. Código 46991104 1.4.Plan 1999 1.7. Curso de la Titulación 1.11. Créditos ECTS Organización de las actividades I. TRABAJO PRESENCIAL DEL ESTUDIANTE II. TRABAJO NO PRESENCIAL DEL ESTUDIANTE (Trabajo Autónomo) Primero 5.5 1.8.Tipo: obligatoria, optativa Obligatoria 1.11.1. Horas presenciales del estudiante 1.2. Código UNESCO 1.5.Curso académico 1.9. Cuatrimestre 55 2008-09 Primero 3303 1.11.2. Horas no presenciales del estudiante 1.6. Ciclo formativo 1.10 Créditos LRU 98 1 segundo Actividades previstas para el aprendizaje y distribución horaria del trabajo del Horas 155 estudiante por actividad Clases de Teoría 45 Clases Prácticas 12 Seminarios Prácticas externas Tutorías individuales Tutorías colectivas Realización de pruebas de evaluación 3 Trabajo en grupo 10 Trabajo individual (preparación de exámenes, horas de estudio, consultas en WCT, etc) TOTAL HORAS DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE 155 2. DATOS DEL/ LA PROFESOR/A 2.1. Nombre Emilio Molina Grima 2.2. Departamento Ingeniería Química 2.3. Despacho CITE II-A 0.33 2.4. Horario de tutoría 2.4.1. 1 er Cuatrimestre Consultar página web Mañanas: L,X,J de 11-12 Tardes: L,M,X de 5-6 2.4.2. 2º Cuatrimestre 2.5. Teléfono 950 015032 2.6. E-mail emolina@ual.es 2.7. Apoyo virtual Web-CT No 2.8. Página web personal No 85 6
3. ELEMENTOS DE INTERÉS PARA EL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA 3.1. Breve descripción de los contenidos Introducción a la Ingeniería Química, concepto y ámbito de aplicación. Balances de materia y de energía, procesos químicos industriales y fundamentos de las operaciones que tienen lugar en los mismos. 3.2. Materia con la que se relaciona en el Plan de Estudios Titulación de Ingeniero Químico. Es una herramienta básica y por tanto se utiliza en la mayoría de materias de la titulación. 3.3. Relación con las competencias del perfil académico y profesional de la titulación Esta asignatura lo que pretende es que el alumno aprenda a aplicar los balances de materia y energía, tanto en procesos con reacción química, como en procesos sin reacción química. En sistemas constituidos por una sola unidad, varias unidades en serie, en procesos con recirculación, purga y derivación de corriente, etc. 3.4. Conocimientos necesarios para abordar la asignatura (Conocimiento previos, idioma en que se imparte, etc.) Conocimientos de matemáticas y química 3.5. Requisitos previos recogidos en la memoria de la Titulación Ninguno 4. OBJETIVOS Proporcionar conocimientos fundamentales sobre la Ingeniería Química, su concepto y su ámbito de aplicación. Introducir los conceptos proceso industrial y operaciones básicas o unitarias como forma de descripción y análisis de procesos. Proporcionar los fundamentos para el análisis y diseño de procesos químicos, balances de materia y energía, y los del dimensionamiento de unidades de proceso, principios de los fenómenos de transporte. Ser capaz de determinar las variables de un problema científico. Adquirir la destreza de realizar medidas en laboratorio. Organizar la realización de experimentos sencillos a partir del fundamento científico. Organizar la recogida de datos experimentales. Redactar informes razonados con resultados experimentales. Desarrollar la capacidad de juzgar la coherencia de los resultados obtenidos. Comparación de los resultados obtenidos con datos de la bibliografía y comparación entre grupos de prácticas. Discusión de las desviaciones experimentales y saber platear hipótesis sobre las limitaciones de los montajes de prácticas disponibles. 5. COMPETENCIAS 5.1. Competencias genéricas Conocimiento sobre fundamentos de la investigación científica. Comunicación oral/escrita en la propia lengua. Trabajo y aprendizaje autónomos. Adaptación a nuevas situaciones. Capacidad crítica y autocrítica. Motivación de logro 2
5.2. Competencias específicas Conocer las herramientas y campos de aplicación de la Ingeniería Química. Conocer las leyes fundamentales de los fenómenos de transporte. Saber aplicar balances de materia y energía 6. 1 BLOQUES TEMÁTICOS Y MODALIDAD ORGANIZATIVA DE ENSEÑANZA Bloques temáticos Bloque I Introducción, Temas 1 y 2 Bloque 2 Balances de materia Bloque 3. Balances de energía Modalidad propuesta siguiendo modelo CIDUA Clase de contenido teórico (a desarrollar en gran grupo y grupo docente) Clase de contenido práctico (a desarrollar en grupo de trabajo) Ninguna Clase de contenido teórico (a desarrollar en gran grupo y grupo docente) Clase de contenido práctico (a desarrollar en grupo de trabajo) Clase de contenido teórico (a desarrollar en gran grupo y grupo docente) Clase de contenido práctico (a desarrollar en grupo de trabajo) Prácticas externas Metodología de trabajo del estudiante (procedimientos y actividades formativas) Clase magistral participativa Práctica nº 1. Estudio de casos, trabajo en equipo, aprendizaje colaborativo, demostración de procedimientos específicos, etc Clase magistral participativa Práctica nº 2. Clase de problemas-tipo Clase de problemas participativa Estudio de casos, trabajo en equipo, aprendizaje colaborativo, demostración de procedimientos específicos, etc Clase magistral participativa Debates. Prácticas 3-4-5. Clase de problemas-tipo. Clase de problemas participativa Práctica nº 2. Estudio de casos, trabajo en equipo, aprendizaje colaborativo, demostración de procedimientos específicos, etc Visita guiada. Demostración de procedimientos en el escenario profesional 3
6.2 PLANIFICACIÓN Y SECUENCIACIÓN TEMPORAL DE ACTIVIDADES DEL ESTUDIANTE BLOQUES TEMÁTICOS CONTENIDOS/TEMA Tema 1. Procesos químico-industriales. 1.Concepto de proceso químico-físico y de Ingeniería Química. 2.Etapas a considerar en el desarrollo de un proceso. 3.Aspectos a considerar en el diseño de un equipo industrial. DESCRIPCIÓN DE TAREAS DEL ESTUDIANTE HORAS (previsión de actividades presenciales y trabajo autónomo) 1 2 4.Modos operativos y de contactos entre fases. 5.Procesos químico-industriales. Tema 2. Operaciones unitarias. 1.Clasificación de las operaciones básicas. 2.Operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de materia. 3.Operaciones unitarias físicas controladas por la transmisión de calor. 4.Operaciones unitarias físicas de transferencia simultánea de calor y materia por contacto directo entre fases. 5.Operaciones unitarias físicas controladas por el transporte de cantidad de movimiento. Operaciones unitarias físicas complementarias. La operación unitaria química: los reactores químicos. Práctica nº 1: Balances de materia aplicados a unidades de proceso: Rectificación en columna de pisos y absorción en torre de relleno Tema 3. Balances macroscópicos de materia en sistemas sin reacción química. Sistemas constituidos por una sola unidad. Estado estacionario y estado de transición. 2..Sistemas formados por unidades en serie. 3. Sistemas con corriente de derivación o by-pass. 4..Sistemas con recirculación de corrientes. 5..Sistemas con recirculación y purga. Tema 4. Balances macroscópicos de materia en sistemas con reacción química. 1.Reacciones simples: reactivo limitante 2. Reacciones múltiples: selectividad y rendimiento. 3. Planteamiento de balances. 4. Balances de materia en una unidad. Estado estacionario y estado de transición. 5. Sistemas con separación ideal, recirculación y purga. 6. Sistemas con recirculación sin separación previa. Práctica nº 2 Balance macroscópico de materia en estado no estacionario. Asistencia a las clases magistrales y de problemas. Participación en clase. Aprendizaje autónomo Asistencia a las clases magistrales y de problemas. Participación en clase. Aprendizaje autónomo Teoría: 5 horas Prácticas, 2 horas Trabajo autónomo, 6 horas Teoría 25 horas Prácticas, 2 horas Trabajo autónomo, 16 horas 4
3 Tema 5. Balances macroscópicos de energía. 1. Formas de energía de interés en Ingeniería Química. 2. Planteamiento del balance macroscópico de energía. 2.1. Sistema general. 2.2. Estado estacionario. 3. Balance entálpico. Cálculo de entalpías. 3.1. Estados de referencia. 3.2. Capacidad calorífica y calor específico. 3.3. Calor latente. 3.4. Calores de reacción. 4. Aplicación de los Balances de Energía a diferentes casos de interés en la Industria Química. 4.1. Aprovechamiento del vapor de agua. Evaluación de las propiedades termodinámicas del vapor de agua. a) Tablas de vapor de agua saturado b) Tablas de vapor recalentado c) Diagrama de Mollier o H-S 4.2. Mezcla de corrientes. Diagramas entalpíacomposición. Tema 6. Fundamentos de los fenómenos de transporte. Densidades de flujo de propiedad. 1. Modelos en Ingeniería Química. Niveles de descripción. 2. Regímenes de circulación de fluidos. Flujo laminar y turbulento. 3. Transporte de cantidad de movimiento. Ley de Newton de la viscosidad. 4. Mecanismos de transmisión de calor. Ley de Fourier. 5. Mecanismos de transferencia de materia. Ley de Fick de la difusión. 6. Analogía entre los fenómenos de transporte. Visita programada a instalaciones industriales Práctica nº 3. Balance entálpico. Calores de reacción. Ley de Hess Práctica nº 4: Balances de energía sin reacción química en estado estacionario. Práctica nº 5: Balance macroscópico de energía con reacción química en estado no estacionario 7. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LAS COMPETENCIAS Asistencia a las clases magistrales y de problemas. Participación en clase. Aprendizaje autónomo Teoría 15 horas Prácticas, 6 Visita, 3 horas Trabajo autónomo 10 horas 7.1. Criterios de evaluación El sistema de evaluación debe considerar tanto las capacidades conceptuales como procedimentales y actitudinales adquiridas por el alumno. En este sentido, cualquiera de las modalidades de evaluación a utilizar considerará este aspecto, valorándose tanto el nivel de conocimientos del alumno como su capacidad de estructuración y síntesis de la información, así como de transmisión de la misma. El nivel de conocimientos del alumno y su comprensión de los contenidos estudiados se valorará mediante pruebas escritas. Los exámenes suponen un 80% de la nota y el informe de prácticas el 20%. La asistencia a prácticas y la entrega y evaluación positivas del informe de prácticas son condiciones imprescindibles para aprobar la asignatura. 5
7.2. Instrumentos de evaluación Durante el desarrollo de la asignatura se realizará un examen parcial eliminatorio para aquellos alumnos que superen el mismo y un examen final. Los alumnos tienen que entregar al final del curso un informe manuscrito que complemente al guión suministrado detallando el trabajo experimental desarrollado, datos tomados y cálculos realizados. Los informes serán evaluados. El profesor puede requerir al alumno a que explique cualquiera de las cosas que aparezcan en el informe, sobre lo que el alumno debe demostrar que ha adquirido las correspondientes habilidades. 7.3. Recomendaciones para la recuperación 7.4. Mecanismos de seguimiento (se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento del/la estudiante. p. ej: asistencia a tutoría, etc.) Asistencia a clase Ejercicios de aplicación para realizar en casa Tutorías voluntarias 8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA 8.1. Bibliografía básica 8.1. Lecturas obligatorias: COSTA LOPEZ, J.; CERVERA MARCH, S.; CUNILL GARCIA, F.; ESPLUGAS VIDAL, S.; MANS TEIXIDO, C.; MATA ALVAREZ, J.; Curso de Química Técnica. Reverté, Barcelona (1985). COSTA NOVELLA., E.; SOTELO S., J. L.; CALLEJA, P. G., OVEJERO, E. G., DE LUCAS, M. A., AGUADO, A. J. y UGUINA Z., M. A.; Ingeniería Química. Conceptos Generales. Alhambra, Madrid (1983). FELDER, R.M. y ROUSSEAU, R.W., Elementary Principles of Chemical Processes. Wiley (2 ed.), Nueva York, (1986). Traducción al castellano, ed.: El Manual Moderno, México, (1991). HIMMELBLAU, D. M.; Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. 3ª ed. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1984). Traducción al castellano, 4ª ed.: Balances de materia y energía. Prentice-Hall Inc. (1988). REKLAITIS, G.V.; Introduction to Material and Energy Balances. Wiley, Nueva York (1983). Traducción al castellano: Interamericana, México (1986). RUGARCÍA TORRES, A.; El desarrollo de habilidades para la resolución de problemas en la Ingeniería Química, Reverté, México (1993). Justificación de la necesidad de realizar las prácticas en un laboratorio específico: 8.2. Direcciones Web/ Uso de plataforma virtual 6