Grado en Ingenierías en Tecnologías Industriales Curso 2017/2018 ARQ135 Ingeniería Química

Ingeniería química [2] Departamento de Ingeniería Industrial

Asignatura: Ingeniería química Carácter: Obligatoria Idioma: Español Modalidad: Presencial Créditos: 6 Curso: Cuarto Semestre: Primero Grupo: 4ITI Curso académico: 2017/2018 Profesores/Equipo Docente: Mª del Rosario Elvira

1. REQUISITOS PREVIOS Es obligatorio haber cursado la asignatura de Química.

2. BREVE DESCRIPCIÓN DE CONTENIDOS

Los contenidos teóricos se han estructurado en 11 temas:

Tema 1: Conceptos Generales.

Los procesos químicos. Concepto de operación básica. Clasificación de las operaciones básicas.

Variables de diseño. Diagramas de flujo característicos de la industria química y biotecnológica:

operaciones básicas, reacciones químicas, líneas de flujo y unidades de proceso.

Tema 2: Balances de materia.

Balance macroscópico de materia en régimen estacionario y no estacionario. Balance de materia en

sistemas sin reacción química. Balance de materia en sistemas con reacciones químicas. Recirculación,

derivación y purga.

Tema 3. Balances de energía.

Formas de expresión de la energía. Expresión general del balance macroscópico de energía. Balances de

entalpía y balances de energía mecánica. Balances en sistemas con reacción química. Temperatura de

reacción adiabática.

Tema 4: Fenómenos de Transporte.

Flujo laminar y turbulento. Fenómenos de transporte molecular. Fuerzas impulsoras del transporte de

materia. Transporte de interfase. Factores de fricción, coeficientes de transmisión de calor de

transferencia de materia. Teorías de interfase. Coeficientes individuales y globales. Capa límite.

Tema 5. Operaciones basadas en el flujo de fluidos.

Conceptos generales. Factores de fricción para flujo externo. Flujo en lechos porosos. Ecuación de Ergun.

Filtración. Fluidización y arrastre neumático. Sedimentación.

Tema 6. Operaciones básicas de transferencia de materia.

Conceptos generales: Tipos de operaciones, tipos de contacto entre fases, tipos de flujo. Equilibrio entre

fases. Rectificación de mezclas binarias. Extracción líquido-líquido. Absorción de gases.

Tema 7. Introducción a la Ingeniería de la Reacción Química.

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Generalidades. Clasificación de las reacciones químicas. Velocidad de reacción y ecuación cinética.

Análisis de la ecuación de velocidad. Reacciones homogéneas y heterogéneas. Catálisis. Fermentaciones.

Tema 8. Reactores químicos para reacciones homogéneas.

Reactor discontinuo de tanque agitado. Reactor continuo de mezcla perfecta. Reactor tubular. Series de

reactores. Reactores no isotérmicos.

Tema 9. Reactores para reacciones heterogéneas.

Reactores para reacciones sólido-fluido: reacciones catalizadas por sólidos y reacciones no catalíticas.

Reactores para reacciones líquido-líquido. Biorreactores.

Tema 10. Aprovechamiento químico-industrial de las materias primas. Recursos energéticos.

La industria química inorgánica: Ejemplos. La industria química orgánica: el refino del petróleo y la industria

petroquímica.

Tema 11. Biotecnología.

Generalidades. Aplicaciones. Biorremedación y biodegradación. Bioingeniería. Ventajas y riesgos de la

biotecnología.

La asignatura pretende proporcionar al alumno los conocimientos necesarios para:

Construir un diagrama de flujo general de un proceso y discutir las operaciones unitarias

involucradas, así como definir e interpretar cualitativa y simplificadamente diagramas de flujo

de procesos industriales, identificando operaciones y equipos básicos de una planta Química.

Plantear y resolver, tras la adecuada elección de la base de cálculo, los balances de propiedad

que describen el cambio en un sistema debido al intercambio de materia, cantidad de

movimiento y calor.

Conocer y clasificar los procesos de separación en función de los procesos fisicoquímicos,

termodinámicos y de fenómenos de transporte que intervienen en el proceso químico

industrial.

Describir matemáticamente el funcionamiento de reactores químicos y aplicar los

conocimientos al diseño de reactores.

Reconocimiento de la importancia de la planificación, del desarrollo y del control de los

procesos químicos realizados a través de la Ingeniería Química, así como de la importancia

económica de la Química Industrial. Se estudiará el caso de un campo multidisciplinar puntero

como es la Biotecnología.

3. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Las clases de teoría y la realización de casos prácticos serán la base sobre las que el alumno adquirirá

los conocimientos sobre balance de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia,

operaciones de separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores y valorización y

transformación de materias primas y recursos energéticos. Para ello el estudiante deberá adquirir una

serie de:

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Competencias genéricas:

Las clases de teoría y la realización de casos prácticos serán la base sobre las que el alumno adquirirá

los conocimientos sobre balances de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia,

operaciones de separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores, y valorización y

transformación de materias primas y recursos energéticos.

Asimismo, estas acciones formativas le facilitarán otras competencias como la capacidad de

comunicarse utilizando correctamente el lenguaje propio de la Ingeniería Química y le faculte

finalmente para aprender por si mismo otros conceptos y aplicaciones (autoaprendizaje). También el

estudio individual junto con la necesidad de buscar información complementaria, la enseñaran a

aprender por si mismo, (capacidad de autoaprendizaje) lo que podrá utilizar para profundizar en esta

materia y también le puede ayudar en el desarrollo de su Proyecto Fin de Grado.

Competencias específicas:

- Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender los conocimientos sobre

balances de materia y energía, biotecnología, transferencia de materia, operaciones de

separación, ingeniería de la reacción química, diseño de reactores, y valorización y

transformación de materias primas y recursos energéticos.

- Que los estudiantes tengan la capacidad para reunir los datos necesarios, aplicando los juicios

y criterios de diseño de los procesos más idóneos de ingeniería química industriales.

- Que los estudiantes puedan transmitir las soluciones propuestas, utilizando con soltura los

conceptos e ideas adquiridos en esta materia. Conocer del comportamiento de los reactores

químicos y capacidad de aplicar estos conocimientos al diseño de reactores

- Que hayan desarrollado habilidades de aprendizaje que les permitan ampliar conocimientos

posteriormente con autonomía.

Por tanto, se adquieren las siguientes competencias: CGT1, CGT2, CGT3, CGS2, CGS4, CGP1, CGP2.

Resultados del aprendizaje:

Los efectos que cabe asociar a la realización por parte del alumno de las actividades formativas

anteriormente indicadas, son los conocimientos de la materia, la aplicación con criterio de los métodos

de análisis y técnicas descritos en ella, redactar utilizando un lenguaje preciso y adecuado a la misma,

y aprender por sí mismo otros conocimientos relacionados con la materia, que se demuestran en:

- La realización de los exámenes parcial, final y extraordinario, en su caso.

- Sus intervenciones orales en clase.

- El trabajo de asignatura que el alumno debe entregar obligatoriamente.

4. ACTIVIDADES FORMATIVAS Y METODOLOGÍA Clases de teoría y problemas: (1.8 ECTS) El profesor expondrá los conocimientos fundamentales de

cada tema, así como los distintos métodos por los que se ha llegado a los mismos. Se hará especial

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hincapié en los conceptos fundamentales para asegurar su completa comprensión. Se plantearán

diversos problemas para relacionar los diversos conceptos adquiridos a lo largo de la asignatura. Se

realizarán a ser posible en grupos pequeños y se coordinarán con las clases teóricas con el fin de

manejar, interrelacionar y aplicar los conceptos teóricos. Consistirán fundamentalmente en la

resolución de problemas, en los que el alumno tendrá un papel protagonista. Se fomentará la discusión

entre los alumnos, asumiendo el profesor el papel de moderador.

Trabajo de asignatura: (1 ECTS) Los alumnos realizarán y entregarán un trabajo de asignatura

encargado por el profesor de aplicación a un problema concreto de Ingeniería Química.

Tutorías: (0.6 ECTS) Consulta al profesor por parte de los alumnos sobre la materia nen los horarios

de tutorías o empleando mecanismos de tutoría telemática (correo electrónico y uso del campus

virtual).

Estudio individual: (2.6 ECTS) Estudio individual del alumno utilizando los apuntes y programas

explicados en clase, libros de la biblioteca o apuntes del profesor.

5. SISTEMA DE EVALUACIÓN 5.1. Convocatoria Ordinaria: 1.1. Participación, proyectos o trabajo de asignatura 20 % 1.2. Examen parcial. 20 % 1.3. Examen final. 60 %

1.4. Restricciones y explicación de la ponderación: Para poder hacer la suma ponderada de las calificaciones anteriores, es necesario: la asistencia a las clases como mínimo del 80 % de las horas presenciales, y obtener al menos un 4.5 en el examen final correspondiente. El alumno con nota inferior se considerara suspenso. 5.2. Convocatoria Extraordinaria. La calificación final de la convocatoria se obtiene como suma ponderada entre la nota del examen final extraordinario (90%) y los trabajos presentados en convocatoria ordinaria (10%), siempre que la nota del examen extraordinario sea igual o superior a 4.5.

6. BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía básica.

CALLEJA PARDO, G. (Ed.), GARCÍA, F., DE LUCAS, A., PRATS, D., RODRÍGUEZ, J.M., “Introducción a la

Ingeniería Química”, SÍNTESIS, 1999.

Bibliografía complementaria.

COSTA NOVELLA, E. et al. "Ingeniería Química. Conceptos Generales" Vol. 1. ED. ALHAMBRA, 1983.

HIMMELBLAU, D.M., “Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering” (7th ed.) PRENTICE

HALL, 2003. —“Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química”, PEARSON EDUCATION (de la 6ª

ed.).

Ingeniería química [6] Departamento de Ingeniería Industrial

MCCABE, W., SMITH, J.C., HARRIOTT, P., “Unit Operations of Chemical Engineering” (7th ed.) MCGRAW-

HILL EDUCATION, 2005. — “Operaciones Unitarias de Ingeniería Química”, MCGRAW-HILL, 2002 (de la

6ª ed.).

LEVENSPIEL, O., “Chemical Reaction Engineering” (3RD ED.) JOHN WILEY AND SONS, 1999. —

“Ingeniería de las Reacciones Químicas”, LIMUSA, 2004.

7. BREVE CURRICULUM

Mª del Rosario Elvira Lavilla Profesor del área de Ciencia de Materiales Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad de Alcalá.

Profesora de Ingeniería Química en la Universidad de Alcalá durante 23 años, responsable directa de

asignaturas pertenecientes a la Licenciatura de Química y Grado de Química: Ingeniería química,

Tratamiento de gases; Producción de Principios activos; Redacción y Ejecución de Proyectos;

Tratamiento de Aguas Industriales. Participante en asignaturas del Grado en Medio Ambiente. Así

mismo, he llevado a cabo el diseño y desarrollo de nuevas prácticas de laboratorio tanto en el entorno

de la Ingeniería Química como de la Ingeniería Medioambiental.

Labor investigadora principal centrada en el área de la Ciencia de Materiales: Diseño y estudio por

simulación de hornos multifuncionales de fusión de vidrios especiales y mezclas vitrificables para

diversas aplicaciones; desarrollo de nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos porosos con

actividad biocida y descontaminante mediante el proceso sol-gel; investigación y desarrollo de nuevos

materiales multifuncionales para tratamientos superficiales de protección y tratamiento de materiales

de construcción para edificación nueva y de Patrimonio Histórico y Cultural.

8. LOCALIZACIÓN DEL PROFESOR

Profesor de asignatura:

Profª. Dra. Mª del Rosario Elvira

Departamento de Ingeniería Industrial

melvira@nebrija.es

Tfno.: +34 - 91.452.11.00

Coordinador de la asignatura:

Prof. Pilar Vélez

Departamento de Ingeniería Industrial

pvelez@nebrija.es

Tfno.: +34 - 91.452.11.00

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9. CONTENIDO DETALLADO DE LA ASIGNATURA

TÍTULO: Grado en Ingeniería en Tecnologías industriales CURSO ACADÉMICO: 2017/2018 ASIGNATURA: Ingeniería química CURSO: Cuarto SEMESTRE: Primero CRÉDITOS ECTS: 6

Se

sió

n Sesiones de Teoría, Práctica y Evaluación

Continua

Estudio individual y trabajos prácticos del alumno

Ho

ras

P

res

en

cia

les

Horas/Semana Estudio teórico/práctico y trabajo. Máx.7 horas semanales como media

1 CONCEPTOS GENERALES

HOJA PROBLEMAS 1

1,5

15

2 BALANCES DE MATERIA (1) 1,5

3 BALANCES DE MATERIA (2) 1,5

4 BALANCES DE ENERGÍA (1) 1,5

5 BALANCES DE ENERGÍA (2) 1,5

6 BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA 1,5

7 FENÓMENOS DE TRANSPORTE (1)

HOJA PROBLEMAS 2

1,5

10 8 FENÓMENOS DE TRANSPORTE (2) 1,5

9 OPERACIONES BÁSICAS FLUJO FLUIDOS 1,5

10 O. B. FLUJO DE FLUIDOS (2) 1,5

11 O. B. TRANFERENCIA DE MATERIA (1)

HOJA PROBLEMAS 3

1,5

9 12 O. B. TRANSFERENCIA DE MATERIA (2) 1,5

13 O.B. TRANSFERENCIA DE MATERIA (3) 1,5

14 EXAMEN PARCIAL PREPARACIÓN EXAMEN 1,5 7

15 INTRODUCCIÓN INGENIERÍA REACCIÓN Q.

HOJA PROBLEMAS 4

1,5

10 16 I. INGENIERÍA REACCIÓN QUÍMICA (2) 1,5

17 I. INGENIERÍA REACCIÓN QUÍMICA (3) 1,5

18 I. INGENIERÍA REACCIÓN QUÍMICA (4) 1,5

19 REACTORES REACCIONES HOMOGÉNEAS

HOJA PROBLEMAS 5

1,5

9 20 REACT. REACCIONES HOMOGÉNEAS (2) 1,5

21 REACT. REACCIONES HOMOGÉNEAS (3) 1,5

22 REACT. R. HETEROGÉNEAS (1)

HOJA PROBLEMAS 6

1,5

9 23 REACT. R. HETEROGÉNEAS (2) 1,5

24 REACT. R. HETEROGÉNEAS (3) 1,5

25 MATERIAS PRIMAS Y RECURSOS ENERG.

CUESTIONES COMPLEMENTARIAS

1,5

7

26 MATERIAS PRIMAS Y R. ENERGÉTICOS (2) 1,5

27 BIOTECNOLOGÍA 1,5

28 BIOTECNOLOGÍA 1,5

29 REPASO PROBLEMAS 1,5

EVALUACIÓN FINAL PREPARACIÓN EXAMEN 1.5 14

TUTORÍAS 15

60 90

150 horas

ECTS HORAS SESIONES

Clases de teoría y problemas 1,8 45 30

Tutorías 0,6 15

Estudio individual 3,6 90

TOTAL 6 150 30

HORAS PRESENCIALES 60

HORAS DE ESTUDIO 90

TOTAL DE HORAS 150

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