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Experimentación en Química y Tecnología Química
- Prácticas de Laboratorio (51 Hours)
- Clases Expositivas (7 Hours)
La asignatura Experimentación en Química y Tecnología Química (ExpQyTQ) se imparte en el segundo semestre del tercer curso de la titulación de Grado de Ingeniería Química Industrial y tiene carácter obligatorio. Se encuentraincluida en el Módulo de Tecnología Específica de Química Industrial y la Materia de Ingeniería Química. Laimparten el Área de Ingeniería Química del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente y el Área de Química Física del Departamento de Química Física y Analítica.
La asignatura tiene como objetivo poner en práctica los conocimientos teóricos adquiridos en las asignaturas: Fundamentos de los Procesos Químicos, Operaciones Básicas I, Operaciones Básicas II, Cinética y reactores químicos, Control e Instrumentación de Procesos Químicos y Termodinámica Química Aplicada a la Ingeniería, asignaturas de segundo o tercer curso de Grado en Ingeniería Química Industrial. Se pretende que el alumno adquiera competencias como el dominio de técnicas experimentales de laboratorio y el manejo de equipos en el ámbito de la Ingeniería Química y de la termodinámica determinando propiedades termodinámicas y de transporte.
No existen requisitos administrativos que limiten la matrícula en esta asignatura. Sin embargo es aconsejable tener conocimientos previos de Matemáticas, Química y Termodinámica. En concreto, se recomienda haber superado o estar matriculado en las asignaturas siguientes: Fundamentos de los Procesos Químicos, Cinética y Reactores Químicos, Operaciones Básicas I, Operaciones Básicas II, Control e Instrumentación de Procesos Químicos y Termodinámica Química Aplicada a la Ingeniería.
Las competencias que se trabajarán en esta asignatura, y que vienen recogidas en la memoria de verificación del Grado en Ingeniería Química Industrial, son:
Competencias generales: las indicadas con la notación CGn (n = 1, 3, 4, 5, y 15) en la memoria de verificación del título.
Competencias de tecnologías específicas (Grado de Ingeniería Química Industrial)
CQ1 | 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. |
CQ3 | Capacidad para el diseño y gestión de procedimientos de experimentación aplicada, especialmente para la determinación de propiedades termodinámicas y de transporte, y modelado de fenómenos y sistemas en el ámbito de la ingeniería química, sistemas con flujo de fluidos, transmisión de calor, operaciones de transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas y reactores. |
CQ4 | Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos. |
Estas competencias se concretan en los siguientes resultados de aprendizaje, que los alumnos alcanzarán al superar la asignatura:
REX-1 | Medir propiedades de transporte (viscosidad, conductividad térmica y coeficientes de difusión). |
REX-2 | Operar sistemas de flujo de fluidos de aplicación en la Ingeniería Química. |
REX-3 | Operar distintos tipos de cambiadores de calor de aplicación en la Ingeniería Química. |
REX-4 | Conocer el funcionamiento y el modo de operación de torres de destilación. |
REX-5 | Operar distintos tipos de reactores ideales. |
REX-6 | Sintonizar sistemas de control. |
Las anteriores competencias y resultados de aprendizaje serán obtenidos a partir del siguiente programa de prácticas. Las cuatro primeras asignadas al Área de Química Física y las ocho siguientes impartidas por el Área de Ingeniería Química:
Práctica 1. Determinación de viscosidades de líquidos.
- Introducción a la medida de viscosidades.
- Aplicación para identificar el comportamiento de fluidos newtonianos y no- newtonianos.
- Determinación de la variación de la viscosidad de un fluido newtoniano con la temperatura.
Práctica 2. Determinación experimental de coeficientes de difusión molecular en fase líquida.
- Introducción al concepto básico de la difusión molecular, fundamento de la separación de componentes realizada en las operaciones básicas de transferencia de materia.
- Aplicación a la medida de un coeficiente de difusión de un electrolito mediante medidas de conductividad.
Práctica 3. Determinación experimental de datos de equilibrio líquido-líquido de un sistema ternario.
- Introducción a los fundamentos del equilibrio líquido-líquido y al manejo de diagramas triangulares, aspectos básicos de la extracción con disolventes.
- Determinación de la curva binodal y de la recta de reparto de un sistema ternario.
Práctica 4. Determinación experimental de datos de equilibrio líquido-vapor de un sistema binario.
- Introducción al alumno a los fundamentos del equilibrio líquido-vapor, aspecto básico para las operaciones de destilación y rectificación.
- Determinación de composiciones en estado estacionario mediante picnometría.
Práctica 5. Cambiadores de calor.
- Comparar el comportamiento de cambiadores de calor de serpentín y de placas.
- Determinación experimental de coeficientes individuales y globales de transmisión de calor.
Práctica 6. Determinación experimental de la temperatura húmeda.
- Introducir al alumno en los conceptos básicos de psicrometría, fundamento de las Operaciones de Humidificación.
Práctica 7. Destilación en una torre de relleno.
- Familiarizar al alumno con las operaciones de destilación, estudiando la rectificación de una mezcla binaria en una torre de relleno.
- Determinar la eficacia de transferencia de materia para una operación de destilación en una torre de relleno.
Práctica 8. Filtro prensa
- Familiarizarse con la operación de un equipo de filtración a escala piloto, operando de dos formas a velocidad y presión constante.
- Plantear un modelo para la filtración de torta y determinar experimentalmente los parámetros del mismo.
Práctica 9. Estudio cinético en un reactor discontinuo.
- Familiarizar al alumno con la planificación y realización de experimentos para estudiar la velocidad de una reacción en un reactor discontinuo de laboratorio.
- Determinar la influencia de la concentración y la temperatura para una reacción homogénea en fase líquida catalizada, proponer un modelo cinético y calcular sus parámetros cinéticos.
Práctica 10. Reactor continuo de tanque agitado.
- Familiarizarse con el funcionamiento de un reactor de tanque agitado y las variables de operación más importantes en estado estacionario y no estacionario.
- Estudiar la influencia de la velocidad de agitación en el grado de mezcla por medio de la distribución de tiempos de residencia.
- Realizar el análisis cinético en un reactor continuo de tanque agitado, determinando el orden de reacción global, la constante cinética y la energía de activación.
Práctica 11. Resolución de balances de materia y energía con un simulador de procesos: HYSYS.
- Introducir al alumno en la resolución de balances de materia y energía en procesos de reacción y/o procesos de separación empleando un programa comercial de simulación de procesos químicos (HYSYS).
- Adquirir experiencia en el uso de un programa de simulación de procesos por ordenador, una herramienta esencial en ingeniería, comprendiendo las dificultades inherentes y su potencial.
Práctica 12. Absorción de gases en una torre de relleno.
- Estimación de los caudales de arrastre e inundación de una columna de relleno.
- Comprobación de las ecuaciones de conservación de materia en una columna de absorción.
Visita industrial.
Si las circunstancias lo permiten se realizará una visita industrial a una empresa, preferiblemente de la región. La visita tiene como objetivo conocer una planta industrial y su funcionamiento.
De acuerdo con las directrices de distribución temporal dictadas por el Vicerrectorado, las actividades presenciales constarán de 7 horas de clases expositivas y 51 horas de realización de prácticas, de las cuales debemos reservar 3 h para las sesiones de evaluación.
En las clases expositivas previas a la ejecución de las prácticas, el profesor expondrá el fundamento teórico y las operaciones experimentales a realizar, así como las precauciones de seguridad a tener en cuenta.
En las clases prácticas de laboratorio los alumnos trabajarán en grupos y realizarán la parte experimental de las prácticas planteadas. Cada práctica se llevará a cabo en una sola sesión. Los alumnos disponen de un guión que deberán leer previamente. El profesor planteará a lo largo de cada práctica las preguntas oportunas para valorar el grado de comprensión de los alumnos.
Finalmente, los alumnos realizarán un examen escrito individual que tiene por objeto demostrar los conocimientos adquiridos en la asignatura.
También, los alumnos contarán con las correspondientes tutorías académicas para hablar individualmente con el profesor. Se recomienda solicitar cita, por ejemplo mediante correo electrónico.
En cuanto a las actividades no presenciales, el alumno deberá hacer una lectura previa del guión de prácticas y elaborar un informe completo de cada práctica de laboratorio en el que se indicarán los resultados obtenidos y se contestará a las cuestiones planteadas. También, de forma individual, se realizará un informe de la visita, que puntuará con el mismo peso que el de cualquiera de las prácticas de laboratorio.
La Tabla 1 muestra los temas (prácticas) en los que se ha dividido la asignatura Experimentación en Química y Tecnología Química, distribuidos temporalmente de acuerdo a las modalidades estándares establecidas en nuestra universidad.
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | Clase Expositiva | Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres | Prácticas de laboratorio | Prácticas clínicas hospitalarias | Tutorías grupales | Prácticas Externas | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total |
Práctica 1 | 7 | 4 | 3 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||
Práctica 2 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 3 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 4 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 5 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 6 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 7 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 8 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 9 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 10 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 11 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Práctica 12 | 4 | 2,5 | 5,17 | 7,67 | ||||||||
Total | 150 | 7 | 48 | 3 | 58 | 30 | 62 | 92 |
Tabla 1. Distribución de los contenidos de la asignatura
La siguiente tabla resume el sistema de evaluación que se empleará en la asignatura ExpQyTQ, que es conforme con lo establecido en la memoria de verificación.
Aspecto a evaluar | Criterios de evaluación | Instrumento de evaluación | Peso |
Los resultados de aprendizaje ( RTEX1 a 6) | Se valorará el grado de consecución de los resultados de aprendizaje. | Examen escrito con cuestiones y problemas | 40% (min 4.) |
Las competencias generales (CG) | Se valorará el grado de consecución de las competencias generales. | Informe de prácticas | 30% (min 4.) |
Los resultados de aprendizaje y Las competencias generales | Se valorarán el grado de consecución de los resultados de aprendizaje, actitudes y aptitudes en el trabajo dentro del laboratorio | Hoja de evaluación continua | 30% |
Convocatoria ordinaria.
Para aprobar la asignatura será necesario obtener un mínimo de 4. en el examen escrito, un mínimo de 4. en el informe, realizar todas las prácticas, asistir a las clases expositivas de presentación de la asignatura y a la visita industrial y obtener un mínimo de 5. tras la ponderación indicada en la tabla anterior.
Para obtener un mínimo de 4. puntos sobre 10 en la evaluación de los informes finales de prácticas y visitas es imprescindible haber obtenido un mínimo de 4. puntos en todos y cada uno de los informes individuales de cada práctica. Esto implica haber realizado todos los cálculos y tareas exigidos. Si no se alcanzan dichas calificaciones mínimas no se aprueba la asignatura y la calificación final (en todas las convocatorias) será la menor de la obtenida en aquellos aspectos evaluables no superados. Todas las actividades tendrán una puntuación comprendida entre 0 y 10 puntos.
Los informes finales de las prácticas podrán presentarse de forma individual o colectiva (por grupos de varios alumnos, que coincidirán con los organizados para la realización de las prácticas). La presentación colectiva implica la responsabilidad de todos los alumnos respecto a los contenidos incluidos, de modo que la nota final de este apartado será única para todos los que participan en su realización.
En todas las actividades evaluables, la detección de plagio o coincidencias significativas con otros trabajos, publicaciones, hojas de cálculo, etc., o, en las actividades presenciales, el uso o la tenencia de medios ilícitos, tanto documentales como electrónicos, detectados de forma flagrante por el profesorado supondrá la no superación de la asignatura en la convocatoria correspondiente y la calificación final será de cero, ello con independencia del valor que sobre la calificación global de la misma tuviera la actividad evaluable en cuestión.
Convocatoria extraordinaria.
Para los alumnos que tengan aprobado el informe y la evaluación continua (trabajo dentro del laboratorio), bastará la realización de un examen escrito, manteniendo la ponderación anterior.
Aquellos alumnos que hayan suspendido la memoria de prácticas y/o la evaluación continua del trabajo de laboratorio deberán realizar un examen de prácticas y uno escrito.
En el caso de que el alumno no supere uno o varios de los apartados evaluables de la asignatura en las convocatorias de un curso académico, en el curso siguiente tendrá que realizar nuevamente todas las actividades de ésta: prácticas de laboratorio, elaboración de informes finales y visitas, presentaciones orales, y examen.
Evaluación diferenciada.
Se seguirá el principio del artículo 7.2b del Reglamento de Evaluación de los Resultados de Aprendizaje y la Competencias del Alumnado de la Universidad de Oviedo, fruto del Acuerdo del Consejo de Gobierno de la Universidad de Oviedo de 17 de junio de 2013, publicado en el BOPA nº 147 de 26 de junio de 2013, y que reza “Quedan excluidas de esta evaluación diferenciada las asignaturas de prácticum, de prácticas externas y aquellas en las que las prácticas de laboratorio supongan, al menos, el 70% de su carga lectiva.”
Se utilizará material gráfico (guiones de prácticas) que estará a disposición de los alumnos con antelación en el Campus Virtual. Se fomentará la consulta de la bibliografía especializada disponible a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo (BUO), localizada especialmente en la Facultad de Química, así como los recursos en red (publicaciones electrónicas).
A continuación se indica la bibliografía recomendada:
Bibliografía de referencia
● GUIONES DE PRÁCTICAS
Bibliografía complementaria
- Barnes, H.A.; Hutton, J.F.; Walters F.R.S., An Introduction to Rheology, Elsevier, (1989)
- Bird, R.B.; Stewart, W.E.; Lightfoot, E.N.,Fenómenos de Transporte, Reverté, (1982).
- Costa, E., y otros, Ingeniería Química, Vol.3: Flujo de Fluidos, Alhambra, Madrid (1985).
- Coughanowr, D.R.; Koppel, L.E., Process Systems Analysis and Control, McGraw-HillKogakusha, Tokyo (1965).
- Coulson, J.M.; Richardson, J.F.; Backhurst, J.R.; Harker, J.H., Ingeniería Química, Reverté, Barcelona (1984).
- Fogler, H.S., Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas, 3ª Edición, Prentice-Hall, (2001).
- Foust, A.S.; Wenzel, L.A.; Clump, C.W.; Maus, L.; Andersen, L.B., Principles of Unit Operations, John Wiley Sons, New York (1980).
- Henley, E.H. Rosen, E.M., Cálculo de Balances de Materia y Energía, 2ª Edición, Reverté, (1993).
- Henley, E.J.; Seader, J.D., Operaciones de Separación por Etapas de Equilibrio en Ingeniería Química, Reverté, Barcelona, (1984).
- Holland, F.A.; Chapman, F.S., Liquid Mixing and Processing in Stirred Tanks, Reinhold Publishing, New York (1966).
- Levenspiel, O., El Omnilibro de los Reactores Químicos, Reverté, (1986).
- Levenspiel, O., Ingeniería de las Reacciones Químicas, 3ª Edición, Limusa-Wiley, (2004).
- Levine, I.N.,Fisicoquímica, McGraw-Hill, 5ª Edición (2004).
- Luyben, W.L., Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, McGraw-Hill, New York (1989).
- McCabe, W.L.; Smith, J.C.; Harriott, P., Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, 6ª Edición, McGraw-Hill, (2002).
- Ocon, J.; Tojo, G., Problemas de Ingeniería Química. Tomo I, Aguilar, (1976).
- Ollero, P.; Fernández, E., Control e Instrumentación de Procesos Químicos, Síntesis,Madrid (1997).
- Perry R.H.; Green, D.W.; Maloney, J.O., Manual del Ingeniero Químico, McGraw‑Hill, Madrid (2001).
- Perry, R.H.; Green, D.W., Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition), McGraw-Hill, (1997).
- Reid, R.C.; Prausnitz, J.M.; Sherwood, T.K., The Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill, (1977).
- Sime,Physical Chemistry. Methods, Techniques and Experiments. Saunders College Publishing, (1988).
- Smith, J.M., Chemical Engineering, Kinetics, McGraw-Hill, (1970).
- Smith, J.M.; Van Ness, H.C.; Abbott, M.M., Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química, 7ª Edición, McGraw-Hill, (2007).
- Stephanopoulos, G., Chemical Process Control, Prentice-Hall, New Jersey (1984).
- Treybal, R.E., Operaciones de Transferencia de Masa, McGraw-Hill, (1989).
- Vian, A.; Ocon, J., Elementos de Ingeniería Química, Aguilar, (1979).