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Guía docente 2018-19 - 14212010 - Ingeniería química
| TITULACIÓN: | Grado en Ingeniería de recursos energéticos |
| CENTRO: | ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES) |
| CURSO: | 2018-19 |
| ASIGNATURA: | Ingeniería química |
| NOMBRE: Ingeniería química | |||||
| CÓDIGO: 14212010 | CURSO ACADÉMICO: 2018-19 | ||||
| TIPO: Obligatoria | |||||
| Créditos ECTS: 9.0 | CURSO: 3 | CUATRIMESTRE: SC | |||
| WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_crs_351233.html | |||||
| NOMBRE: MATEO QUERO, MARÍA DE LA SOLEDAD | ||
| IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable] | ||
| DEPARTAMENTO: U122 - INGENIERÍA QUIM.,AMBIENTAL Y DE LOS MAT. | ||
| ÁREA: 555 - INGENIERÍA QUÍMICA | ||
| N. DESPACHO: D - 018 | E-MAIL: smateo@ujaen.es | TLF: 648642 |
| TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/8953 | ||
| URL WEB: - | ||
| ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0359-3265 | ||
En el grado de Ingeniería de Recursos Energéticos, la asignatura de Ingeniería Química se imparte como parte de la materia de Ingeniería Química, en el Módulo de Formación Obligatoria. La asignatura se centra en la descripción y el diseño de las operaciones de transferencia de materia y calor que forman parte de los procesos químicos.
Esta materia comprende el estudio sistemático (cálculo, diseño y funcionamiento) de todas aquellas operaciones unitarias de transferencia de materia y calor que, repitiéndose en todos los procesos químicos, están basadas en principios científicos análogos y tienen técnicas de cálculo comunes.
Para esta titulación, la existencia de otras asignaturas previas y/o complementarias tales como la Hidráulica, Termotecnia y Mecánica Aplicada, la Ciencia e Ingeniería de los Materiales y la Geología hace imprescindible priorizar contenidos, haciendo hincapié en los balances de materia y energía en procesos con reacción química, los fundamentos de la transferencia de materia y calor y las operaciones de separación por transferencia de materia. De éstas, se hará hincapié en el diseño de operaciones como la destilación, rectificación, evaporación e intercambiadores de calor.
| Código | Denominación de la competencia |
| CBB3 | Conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería. |
| CC12 | Capacidad para aplicar metodologías de estudios y evaluaciones de impacto ambiental y, en general, de tecnologías ambientales, sostenibilidad y tratamiento de residuos. |
| CC3 | Conocimientos de cálculo numérico básico y aplicado a la ingeniería. |
| CER4 | Operaciones básicas de procesos. |
| CG4 | Capacidad para diseñar, planificar, operar, inspeccionar, firmar y dirigir proyectos, plantas o instalaciones, en su ámbito. |
| CG5 | Capacidad para la realización de estudios de ordenación del territorio y de los aspectos medioambientales relacionados con los proyectos, plantas e instalaciones, en su ámbito. |
| CG6 | Capacidad para el mantenimiento, conservación y explotación de los proyectos, plantas e instalaciones, en su ámbito. |
| Resultados de aprendizaje | |
| Resultado Resul-07 | Dominio de las diferentes metodologías de procesos, el alumno conoce los fundamentos básicos de la Transmisión de Materia y Calor y su aplicación a los procesos industriales. |
BLOQUE I: Introducción a la Ingeniería Química
BLOQUE II: Balances de materia macroscópicos
BLOQUE III: Balances de energía
BLOQUE IV: Introducción a los fenómenos de transporte
BLOQUE V: Introducción a la transmisión de calor
BLOQUE VI: Introducción a la transferencia de materia
BLOQUE VII: Operaciones de transferencia de materia
BLOQUE VIII: Operaciones de transferencia de materia y calor
BLOQUE IX: Prácticas de laboratorio
BLOQUE X: Seminarios
BLOQUE I. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA.
TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA.
Concepto de Ingeniería Química. Operaciones Básicas o Unitarias: concepto. Operaciones continuas, discontinuas y semicontinuas. Formas de llevar a cabo las operaciones básicas por transferencia de materia: contacto continuo y discontinuo; flujo en paralelo, contracorriente y cruzado. Clasificación de las Operaciones Básicas.
BLOQUE II. BALANCE DE MATERIA MACROSCÓPICOS.
TEMA 2. BALANCE DE MATERIA MACROSCÓPICOS.
Introducción. Ecuación general del balance macroscópico de materia. Concepto de base de cálculo. Balances de materia en estado estacionario sin reacción química. Balances de materia en estado estacionario con reacción química. Introducción a los balances de materia en estado no estacionario.
BLOQUE III: BALANCES DE ENERGÍA.
TEMA 3. BALANCES MACROSCÓPICOS DE ENERGÍA.
Ecuación general del balance macroscópico de energía. Balance entálpico en régimen estacionario sin reacción química. Balance entálpico en régimen estacionario con reacción química.
BLOQUE IV: INTRODUCCIÓN A LOS FENÓMENOS DE TRANSPORTE.
TEMA 4. INTRODUCCIÓN Al ESTUDIO DE LOS FENÓMENOS DE TRANSPORTE.
Introducción a los modelos teóricos de los fenómenos de transporte. Mecanismos de transporte molecular y turbulento. Ecuaciones cinéticas en transporte molecular: Leyes de Newton, Fourier y Fick. Trasporte turbulento: coeficientes de transporte individual y global.
BLOQUE V: INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE CALOR.
TEMA 5. INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE CALOR (I). CONDUCCIÓN.
Mecanismos de transmisión de calor. Ecuación general de transporte de calor en sólidos por conducción: conductividad térmica. Conducción de calor en estado estacionario sin generación: flujo unidireccional. Conducción de calor en estado estacionario con generación. Conducción de calor en estado no estacionario sin generación.
TEMA 6. INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN DE CALOR (II). CONVECCIÓN Y RADIACIÓN.
Introducción a la convección de calor: Convección natural o libre y forzada. Expresiones para el cálculo del coeficiente de transmisión de calor por convección. Convección y conducción en serie. Mecanismo de transmisión de calor por radiación: cuerpos negros y grises. Ecuación ley de Stefan-Boltzmann.
TEMA 7. CAMBIADORES DE CALOR.
Introducción. Cambiador de calor de tubos concéntricos. Coeficiente global de transmisión de calor. Integración de la ecuación de diseño de un cambiador de calor. Diferencia de temperatura media logarítmica. Tipos de cambiadores de calor. Factores de corrección de la diferencia de temperaturas media logarítmica.
BLOQUE VI: INTRODUCCIÓN A LA TRANSFERENCIA DE MATERIA.
TEMA 8. INTRODUCCIÓN A LA TRANSFERENCIA DE MATERIA.
Introducción: Mecanismos de transferencia de materia. Definiciones. Transferencia de materia por difusión: Ley de Fick. Transferencia de materia por convección: Coeficientes de transferencia de materia.
BLOQUE VII: OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MATERIA.
TEMA 9: EQUILIBRIO ENTRE FASES.
Clasificación de los equilibrios. Criterios termodinámicos de equilibrio entre fases. Aplicación al sistema gas-líquido.Diagramas de equilibrio. Problemas.
TEMA 10: DESTILACIÓN.
Concepto. Métodos de destilación, destilaciones simples: destilación súbita o de equilibrio y destilación diferencial o abierta.Problemas.
TEMA 11: RECTIFICACION CONTINUA DE MEZCLAS BINARIAS (I).
Concepto. Columnas de platos. Cálculo del número de platos teóricos necesarios para lograr una separación determinada y posición del plato de alimentación: método analítico de Sorel-Lewis; método gráfico de McCabe-Thiele. Relación de reflujo mínima. Reflujo total: número mínimo de platos. Relación de reflujo óptima. Problemas.
TEMA 12: RECTIFICACION CONTINUA DE MEZCLAS BINARIAS (II).
Análisis de las columnas de rectificación mediante el método entalpía-concentración: método gráfico de Ponchon-Savarit. Balance global de entalpía en una columna de rectificación: construcción de la línea de entalpía global. Balances de entalpía en las secciones de rectificación y agotamiento: construcción de las líneas de operación de entalpía. Número de platos ideales y posición del plato de alimentación. Número mínimo de platos. Relación de reflujo mínima. Problemas.
BLOQUE VIII: OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MATERIA Y CALOR.
TEMA 13: EVAPORACIÓN.
Generalidades. Balance de vapor. Tipos de evaporadores. Capacidad de evaporación. Economía de un evaporador. Evaporación de simple efecto: Cálculo. Evaporador de múltiple efecto: Cálculo. Problemas.
BLOQUE IX: PRÁCTICAS DE LABORATORIO.
- Balance de materia en estado no estacionario.
- Balance de energía.
- Rectificación en columna de platos de la mezcla etanol-agua.
- Convección natural.
- Destilación diferencial.
- Destilación por arrastre de vapor.
- Refractometría.
- Equilibrio líquido-vapor.
BLOQUE X: SEMINARIOS.
SEMINARIO I: MAGNITUDES FÍSICAS Y SISTEMAS DE UNIDADES
Magnitudes físicas y su medición. Magnitudes fundamentales y derivadas. Sistemas de unidades. Sistema Internacional de unidades: ventajas y limitaciones. Métodos directos e indirectos de medida. Notación científica y prefijos. Transformación de unidades de un sistema a otro. La precisión de los instrumentos en las mediciones de diferentes magnitudes y tipos de errores.
SEMINARIO II: ESTUDIO DEL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR.
Clasificación de los equilibrios. Criterios termodinámicos de equilibrio entre fases. Aplicación al sistema gas-líquido. Leyes fundamentales. Diagramas de equilibrio. Mezclas binarias. Problemas.
| ACTIVIDADES | HORAS PRESENCIALES | HORAS TRABAJO AUTÓNOMO | TOTAL HORAS | CRÉDITOS ECTS | COMPETENCIAS (códigos) |
|---|---|---|---|---|---|
A1 - Clases expositivas en gran grupo
|
60.0 | 90.0 | 150.0 | 6.0 |
|
A2 - Clases en grupos de prácticas
|
30.0 | 45.0 | 75.0 | 3.0 |
|
| TOTALES: | 90.0 | 135.0 | 225.0 | 9.0 |
En el desarrollo de la asignaturas se utilizarán diferentes metodologías docentes en función de la parte de la misma que se pretenda abordar. Así,
- Para desarrollar la parte teórica de la asignatura se emplearán metodologías de 'Clases expositivas en gran grupo'. En concreto la M1 (clases magistrales) y M2 (conferencias). La inclusión de alguna conferencia relacionada con el programa de la asignatura, impartida por algún profesional de la empresa, tendrá carácter opcional y atenderá a las circunstancias concretas que se presenten en el curso académico en el que se imparta esta asignatura.
- En relación al desarrollo de los tres créditos prácticos de esta asignatura se utilizarán metodologías relacionadas con 'Clases en grupos de prácticas'. En concreto: se resolverán ejercicios propuestos por el profesor relacionados con el programa teórico de la asignatura (M11), se realizarán prácticas en el laboratorio donde se aplicarán los conocimientos teóricos adquiridos y en las que el alumno adquirirá destrezas en actividades prácticas al mismo tiempo que aprenderá a resolver problemas de tipo práctico; todo ello implica que se desarrollen las metodologías docentes M11, M6 y M9. También está íntimamente relacionado con las actividades prácticas el desarrollo de seminarios impartidos sobre aspectos puntuales del programa (M7). Por último se podrá proponer al alumnado la realización de determinados trabajos relacionados con contenidos del programa, que deberán presentar y exponer ante el resto de sus compañeros, desarrollándose con posterioridad a la exposicón un debate por parte de los asistentes en relación al trabajo presentado (M12 y M8).
| ASPECTO | CRITERIOS | INSTRUMENTO | PESO |
|---|---|---|---|
| Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales | Participación activa en la clase. Participación en los debates. Participación en el trabajo grupal | Observación y notas del profesor | 10.0% |
| Conceptos teóricos de la materia | Dominio de los conocimientos teóricos y operativos de la materia | Examen teórico | 50.0% |
| Realización de trabajos, casos o ejercicios | Entrega de los casos-problemas bien resueltos. Entrega del cuaderno de prácticas resuelto. Entrega y defensa de un problema. | trabajos y cuaderno de prácticas | 40.0% |
El alumno podrá optar por dos sistemas de evaluación:
- Evaluación contínua y
- Prueba única
En el caso en que seleccione el sistema de evaluación continua los criterios seleccionados y el peso asignado a cada uno de ellos son los que se han especificado anteriormente. La asistencia a clase se valorará con un 10% de la calificación final, mediante un control diario de la asistencia. El exámen teórico supondrá la resolución de problemas y cuestiones relacionados con el temario de la asignatura y que se han tratado durante el curso (50%); de esta manera el alumno deberá demostrar la adquisición de las competencias CC3, CER4, CG4, CC12, CG5 y CG6. El alumno deberá entregar cuestiones y problemas, previamente establecidos y/o asignados, así como un cuaderno de prácticas; la evaluación de estos últimos aspectos supondrá un 40% de la nota final de la asignatura; esto último se asociará con la adquisición de las competencias: CB3, CC3, CER4, CG4, CC12, CG5 y CG6. Este sistema permitirá evaluar el resultado de aprendizaje Result-07.
Para superar la asignatura, la puntuación obtenida en el examen teórico ha de ser como mínimo de un 4,5. En caso de no superarse este valor, la puntuación obtenida en la evaluación correspondiente a las actividades prácticas de la asignatura no contabilizará en la calificación final de la misma, con lo que ésta coincidirá, en este caso, con la nota obtenida en el examen teórico. Para superar la asignatura, el alumno deberá obtener una calificación global final igual o superior a 5.0 puntos.
En el caso en que seleccione el sistema de prueba única la evaluación será efectuada mediante un examen que abarque todos los contenidos de la asignatura, realizada dentro del calendario previsto para las pruebas finales, que permita comprobar que el estudiante ha adquirido las competencias CB3, CC3, CER4, CG4, CC12, CG5 y CG6, perimitiendo evaluar el resultado de aprendizaje 7.
En cualquier caso el sistema de evaluación estará sujeto a lo dispuesto en el Reglamento de Régimen Académico y de Evaluación del Alumnado de la Universidad de Jaén.
- Diseño en ingeniería química. Edición: -. Autor: Sinnott, Ray. Editorial: Barcelona : Reverté : Col-legi Oficial de Qimics de Catalunya, 2012 (C. Biblioteca)
- Transmisión de calor. Edición: 1999. Autor: Torrella Alcaraz, Enrique. Editorial: Valencia: Universidad Politécnica de Valencia. Servicio de Publicaciones, D.L. 1999 (C. Biblioteca)
- Introducción a la ingeniería química. Edición: -. Autor: -. Editorial: Madrid: Síntesis, D. L. 1999 (C. Biblioteca)
- Curso de ingenieria química: introducción a los procesos, las operaciones unitarias y los fenómenos. Edición: Reimp. Autor: -. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, D.L. 2004 (C. Biblioteca)
- Operaciones de separación en Ingeniería Química: métodos de cálculo. Edición: -. Autor: Martínez de la Cuesta, Pedro J.. Editorial: Madrid: Pearson Educación, D.L. 2004 (C. Biblioteca)
- Distillation: principles and practices. Edición: -. Autor: Stichlmair, Johann G.. Editorial: New York [etc.]: Wiley-VCH, cop. 1998 (C. Biblioteca)
- Principios de transferencia de calor. Edición: [6ª ed.]. Autor: Kreith, Frank. Editorial: Madrid [etc.]: Thomson, 2002 (C. Biblioteca)
- Fundamentos de la ingeniería química. Edición: -. Autor: Bravo Rodríguez, Vicente. Editorial: Granada: [Universidad de Granada], DL 1999 (C. Biblioteca)
- Principios básicos y cálculos en ingeniería química. Edición: 6ª. ed. Autor: Himmelblau, David M.. Editorial: México [etc.]: Prentice Hall : Pearson Educación, 1997 (C. Biblioteca)
- Separation process principles. Edición: -. Autor: Seader, J. D.. Editorial: New York [etc.]: John Wiley, cop. 1998 (C. Biblioteca)
- Introducción a la ingeniería química: problemas resueltos de balances de materia y energía. Edición: -. Autor: -. Editorial: Barcelona : Reverté, 2011 (C. Biblioteca)
- Ingeniería química. Edición: [1ª ed.]. Autor: Costa Novella, E.. Editorial: Madrid: Alhambra, 1988 (C. Biblioteca)
- Ingeniería química : T. 3 : Diseño de reactores químicos, ingeniería de la reacción bioquímica. Edición: Reimpr. Autor: Coulson, J. M.. Editorial: Barcelona [etc.] : Reverté, 2009 (C. Biblioteca)
- Flujo de fluidos e intercambio de calor. Edición: [Ed. en español]. Autor: Levenspiel, Octave. Editorial: Barcelona [etc.]: Reverté, D.L. 1993 (C. Biblioteca)
- Introducción a la ingeniería química: problemas resueltos de balances de materia y energía. Edición: -. Autor: -. Editorial: Barcelona : Reverté, 2011 (C. Biblioteca)
- Process heat transfer [Recurso electrónico] : principles and applications . Edición: Amsterdam ; London : Elsevier Academic Press, c2007.. Autor: Serth, R. W.. Editorial: - (C. Biblioteca)
- Transferencia de cantidad de movimientos calor y materia. Edición: [2ª ed.]. Autor: Bennett, C. O.. Editorial: Barcelona: Reverté, D.L. 1979 (C. Biblioteca)
- Transferencia de calor y masa: un enfoque práctico. Edición: 3ª̇ ed.. Autor: Çengel, Yunus A.. Editorial: México [etc.]: McGraw Hill, 2007 (C. Biblioteca)
- Transferencia de calor y masa: Fundamentos y aplicaciones. Edición: 4ª̇ ed.. Autor: Çengel, Yunus A.. Editorial: México [etc.] : McGraw Hill, 2011 (C. Biblioteca)
| Semana | A1 - Clases expositivas en gran grupo | A2 - Clases en grupos de prácticas | Trabajo autónomo | Observaciones | |
|---|---|---|---|---|---|
| Nº 1 28 ene. - 3 feb. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 2 4 - 10 feb. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 3 11 - 17 feb. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 4 18 - 24 feb. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 5 25 feb. - 3 mar. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 6 4 - 10 mar. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 7 11 - 17 mar. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 8 18 - 24 mar. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 9 25 - 31 mar. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 10 1 - 7 abr. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 11 8 - 14 abr. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Período no docente: 15 - 21 abr. 2019 | |||||
| Nº 12 22 - 28 abr. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 13 29 abr. - 5 may. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 14 6 - 12 may. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Nº 15 13 - 17 may. 2019 |
4.0 | 2.0 | 9.0 | ||
| Total Horas | 60.0 | 30.0 | 135.0 | ||