Bases de Ingeniería Bioquímica
- Prácticas de Aula/Semina (14 Horas)
- Clases Expositivas (42 Horas)
- Tutorías Grupales (4 Horas)
Esta asignatura, está englobada en el bloque teórico del módulo Fundamental, del segundo semestre de tercer curso del grado en Biotecnología. Se requieren conocimientos del bloque básico y muy en particular de matemáticas, física, biología, y química. El objetivo es dar conocimientos básicos de los aspectos ingenieriles para el análisis y diseño de procesos y la obtención de productos de base biológica. Se tratan primeramente los procesos y las transformaciones biológicas. A continuación se tratan los procesos de transporte con materiales biologicos, los conceptos fundamentales y las operaciones específicas para estos productos. Las competencias adquiridas tienen también aplicación en otros campos ingenieriles y ambientales relacionados
Conocimientos sólidos de las materias incluidas en el Módulo Básico, y en particular de Matemáticas, Física, Biología y Química.
- Saber identificar los componentes fundamentales de un proceso industrial de tipo biotecnológico y la importancia relativa de cada uno
- Saber utilizar correctamente el lenguaje y los conceptos fundamentales de la ingeniería bioquímica, de modo que permitan al biotecnólogo comunicarse eficazmente con otros técnicos y especialistas a cargo del funcionamiento o del diseño de plantas industriales
- Conocer las principales restricciones técnicas a las que están sometidos los procesos industriales biotecnológicos
- Conocer los principales procedimientos para mover y procesar materiales sólidos y fluidos e origen biológico
- Conocer los principales métodos de transmisión de energía en operaciones de interés biotecnológico
- Conocer los principales métodos de separación de materiales biológicos utilizados en los procesos industriales biotecnológicos
- Saber realizar balances de masa y balances de energía en procesos biotecnológicos.
- Los procesos biológicos: industriales, ambientales y otras aplicaciones.
- Transformaciones biológicas y su determinación
- Principios físicos y procesos de transporte
- Sólidos “biológicos” y su manejo
- Movimiento y bioprocesado de fluidos
- Transmisión de energía y operaciones de interés biológico
- Transferencia de materia y operaciones de separación con materiales biológicos
Volumen de trabajo del alumno para la asignatura 6 ECTS / 150 horas.
Actividades Presenciales(60 h / 2,4 ECTS)
Asistencia a clases de teoría y problemas o de ejercicios (39h /1,6 ECTS)
Seminarios (14 h / 0,56 ECTS)
Tutorías (4 h / 0,16 ECTS)
Exámenes (3 h / 0,18 ECTS)
Actividades No Presenciales(90 h/ 3,6 ECTS)
Estudio, preparación de clases, de cuestionarios y de exámenes (75 h / 2,8 ECTS).
Preparación de seminarios y resolución de problemas propuestos (15 h / 0,8 ECTS).
Descripción de las actividades formativas.
Las actividades formativas presenciales tendrán lugar generalmente en el aula y el pleno aprovechamiento de las materias requiere una asistencia a las actividades presenciales que no sea inferior al 90%.
El proceso de enseñanza-aprendizaje es una tarea compartida en la que profesor y alumnos deben implicarse de una manera conjunta y responsable: el profesor debe estimular, facilitar y orientar el aprendizaje y el alumno, como parte activa de este proceso, también debe establecer compromisos que conlleven además de asistir a las clases, participar en las discusiones, plantear dudas, expresar opiniones, solicitar orientación o sugerir nuevos enfoques y vías para mejorar la calidad de la docencia.
Clases de teoría y de problemas: Exposición organizada de los contenidos de la materia por parte del profesor remarcando los aspectos más relevantes de cada tema que el alumno ha de trabajar y ampliar en su estudio. En las clases se utilizará la pizarra, y cuando se considere necesario otros métodos basados en las técnicas de la información y la comunicación en consonancia con las actuales exigencias de los modelos educativos. Se fomentará la participación de los estudiantes animando el debate de cuestiones relacionadas con la materia, o incluso programando sesiones colectivas para la exposición por parte del estudiante de algunos de los contenidos. El profesor planteará problemas y cuestiones prácticas relacionadas con cada tema, que una vez trabajados de manera individualizada por los estudiantes, se discutirán en clase.
Seminarios: Exposición de temas relacionados con los contenidos de la materia, con una ampliación de los mismos, y la resolución de problemas.
Tutorías: Reuniones en grupos reducidos para la planificación de actividades formativas y orientación del estudiante acerca de las tareas a realizar para una mejor adquisición de los conocimientos de la materia. Esta actividad permite a los estudiantes discutir aspectos y cuestiones concretas relacionadas con la materia, así como expresar opiniones y sugerencias.
Actividades no presenciales
La preparación de los diversos apartados de la disciplina, su comprensión y asimilación, así como la resolución de algunas cuestiones teórico-prácticas planteadas por el profesor, son actividades esencialmente de trabajo individual. La preparación de trabajos sobre temas específicos que amplíen los tratados en la materia, resolución de algunos problemas, con el uso de documentación habitualmente por tecnologías de la comunicación, son actividades que pueden requerir además una participación importante de trabajo en grupo. Se considera interesante la adquisición de competencias relacionadas con el análisis y síntesis, sentido crítico, comunicación oral y escrita, y aplicación de conocimientos a distintas situaciones.
Los contenidos de la asignatura “Bases de Ingeniería Bioquímica” se han organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollarán en este mismo orden:
Tema 1. Procesos de la Industria Bioquímica: Introducción a la ingeniería bioquímica.
Tema 2. Sistemas de Magnitudes y Unidades: Magnitudes fundamentales y derivadas. Sistemas de unidades absolutos. Sistemas de unidades técnicos. Relación entre los sistemas de unidades absolutos y técnicos. Sistemas de unidades ingenieriles. Sistema Internacional de unidades. Conversión de unidades.
Tema 3. Balances de Materia: El balance de materia. Programa de análisis de problemas de balances de materia. Resolución de problemas de balances de materia en los que no intervienen reacciones químicas. Resolución de problemas de balances de materia en los que intervienen reacciones químicas. Resolución de problemas de balances de materia en los que intervienen múltiples subsistemas.
Tema 4. Cálculos de Recirculación, Derivación y Purga: Recirculación. Derivación o “by pass”. Purga.
Tema 5. Operaciones Unitarias: Clasificación de las operaciones unitarias. Concepto de fuerza impulsora.
Tema 6. Operaciones de Transferencia de Materia: Destilación. Absorción y desorción. Extracción. Adsorción. Intercambio iónico.
Tema 7. Operaciones de Transmisión de Calor: Mecanismos de transmisión de calor. Aparatos para el intercambio de calor. Intercambiadores de calor. Evaporadores. Condensadores.
Tema 8. Operaciones de Transferencia Simultánea de Calor y Materia: Acondicionamiento de gases (humidificación). Cristalización. Secado. Liofilización.
Tema 9. Operaciones de Transporte de Cantidad de Movimiento: Circulación interna de fluidos (conducciones, dispositivos que suministran energía mecánica al fluido, válvulas, medidores de caudal). Circulación de fluidos a través de un lecho de sólidos (fluidización, filtración). Movimiento de sólidos en el seno de fluidos (sedimentación, flotación, centrifugación, agitación y mezcla de líquidos).
Tema 10. Operaciones Complementarias: Trituración y molienda. Tamizado. Procesos de Separación con Membranas. Esterilización. Congelación.
Tema 11. Bioreactores Ideales: Introducción a la termodinámica y cinética química. Definición de la velocidad de reacción. Ecuación cinética. Orden de reacción. Coeficiente cinético. Conversión. Tipos de biorreactores ideales. Biorreactor ideal discontinuo. Tiempo espacial y velocidad espacial. Biorreactor de flujo de mezcla completa. Biorreactor de flujo en pistón.
Tema 12. Balances de Energía: Conceptos y unidades. El balance general de energía. Balances de energía para sistemas cerrados (sin reacción química). Balances de energía para sistemas abiertos (sin reacción química). Procesos reversibles y el balance de energía mecánica. Balances de energía con reacción química. Ciclo de Carnot de refrigeración. Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
Tema 13. Humidificación: Humedad molar. Humedad absoluta. Humedad relativa. Humedad porcentual. Punto de rocío. Volumen específico del gas húmedo. Calor específico del gas húmedo. Entalpía específica. Temperatura húmeda. Temperatura de saturación adiabática. Diagrama psicrométrico. Métodos de humidificación (Mezcla de dos masas de gases húmedos. Poniendo el gas en contacto con un sólido húmedo. Poniendo el aire en contacto con agua en una columna de humidificación adiabática).
Tema 14. Criterios Económicos: Flujo del dinero asociado a un proceso. Tipos de capital. Costes de producción. Beneficios. Rentabilidad. Amortización.
Tema 15. Control de los Procesos Químicos: Introducción al control. Tipos de sistemas de control. Elementos y diagrama de un sistema de control de lazo cerrado. Tipos de acción de control.
Tema 16. Contaminación del Agua: Definición de contaminación. Tipos de contaminación. Compuestos contaminantes. Medición analítica de la contaminación. Determinación de la materia orgánica putrescible. Ideas generales sobre tratamiento. Tratamiento de las aguas residuales (tratamiento previo, primario, secundario o biológico y terciario). Desinfección. Tratamiento de fangos.
Tema 17. Biorreacciones. Transformaciones Enzimáticas: Biorreacciones sin biocatalizador. Cinética enzimática homogénea. Cinética enzimática heterogenea. Reactores enzimáticos y sin biocatalizador.
Tema 18. Biorreacciones microbianas: Cultivos microbianos. Cinética de crecimiento microbiano. Cinética de consumo de sustrato. Cinética de formación del producto. Cinética heterogénea.
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 39 | 26,0 | 60 (40) |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 14 | 9,3 | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | ||||
Prácticas clínicas hospitalarias | ||||
Tutorías grupales | 4 | 2,7 | ||
Prácticas Externas | ||||
Sesiones de evaluación | 3 | 2,0 | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | 15 | 10,0 | 90 (60%) |
Trabajo Individual | 75 | 50,0 | ||
Total | 150 |
La valoraci??n del aprendizaje de los estudiantes en asignatura se realizar?? mediante un sistema combinado de ex??menes y de evaluaci??n continua de la participaci??n y rendimiento del estudiante en las sesiones seminario y en las tutor??as grupales. El valor de cada uno de los sistemas de evaluaci??n tanto en convocatorias ordinarias como extraordinarias, expresado en porcentaje, ser?? el siguiente:
Sistemas de evaluaci??n | Resultados de aprendizaje | Porcentaje |
Evaluaci??n (PA y TG) | Todos | 20% |
Evaluaci??n final | Todos | 80% |
Condiciones: Es obligatoria la asistencia a las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales, si bien, en casos debidamente justificados ser?? v??lida una asistencia superior el 80%. Para aprobar la asignatura, la calificaci??n obtenida en las Pr??cticas de Aula y en las Tutor??as Grupales no podr?? ser inferior al 50% de su valor m??ximo. Asimismo, la calificaci??n de la evaluaci??n final no podr?? ser inferior al 40% de su valor m??ximo.
Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales: Es obligatoria la asistencia a las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales, si bien, en casos debidamente justificados ser?? v??lida una asistencia superior al 80%. Se tendr?? en cuenta la participaci??n activa en todas ellas, as?? como el trabajo realizado por cada estudiante en las mismas. Un 20% de la calificaci??n final del estudiante se corresponder?? con la valoraci??n de estos aspectos.
- Evaluaci??n final: Al final del curso se realizar?? un examen escrito para comprobar el dominio de las materias correspondientes al curso, consistente en la respuesta a cinco cuestiones de car??cter te??rico o te??rico-pr??ctico y la resoluci??n de dos problemas. No se puede aprobar la asignatura con menos del 30% de la nota asignada a la parte te??rico-pr??ctica y con menos del 30% de la nota asignada a la resoluci??n de los problemas. Un 80% de la calificaci??n final del estudiante corresponder?? a la nota obtenida en el examen.
Para aprobar la asignatura en la convocatoria de mayo-junio, la calificaci??n obtenida en las Pr??cticas de Aula y en las Tutor??as Grupales no podr?? ser inferior al 50% de su valor m??ximo. Asimismo, la calificaci??n de la evaluaci??n final no podr?? ser inferior al 40% de su valor m??ximo. Si se cumplen estas condiciones, la calificaci??n final se calcular?? teniendo en cuenta los porcentajes de ponderaci??n se??alados en la tabla anterior.
Para todas las dem??s convocatorias del curso acad??mico la calificaci??n final se calcular?? con la nota obtenida en las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales y la nota obtenida en la evaluaci??n final correspondiente a la convocatoria, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderaci??n se??alados para cada uno de ellos en la tabla anterior. Tambi??n ser??n de aplicaci??n los porcentajes m??nimos correspondientes a la evaluaci??n final, indicados m??s arriba. En caso de no disponer nota en las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales, por no haber asistido en su momento, se asignar?? un cero en ese apartado en todas estas convocatorias.
Si el alumno se presenta a las convocatorias extraordinarias con anterioridad al semestre en el que habitualmente se imparte la asignatura, la calificaci??n final se calcular?? con la nota obtenida en las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales del curso acad??mico inmediatamente anterior en el que fue impartida la asignatura y la nota obtenida en la evaluaci??n final correspondiente a la convocatoria extraordinaria, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderaci??n se??alados para cada uno de ellos en la tabla anterior. En caso de no disponer nota en las Pr??cticas de Aula y Tutor??as Grupales, por no haber asistido en su momento, se asignar?? un cero en ese apartado en todas estas convocatorias.
Libros de Texto
a) E. Costa, "Ingeniería Química. 1. Conceptos Generales", Alhambra.
b) J. Costa, "Curso de Química Técnica", Reverté.
c) D.H. Himmelblau, "Balances de Materia y Energía", Prentice Hall.
d) D.H. Himmelblau, "Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química", Prentice Hall, 6ª Edición.
e) O. Levenspiel, "Ingeniería de las Reacciones Químicas", Reverté.
f) F. de Lora J. Miró, "Tecnicas de Defensa del Medio Ambiente", Labor.
g) J. Ocón G. Tojo, "Problemas de Ingeniería Química", Aguilar.
h) D.F.Rudd C.C. Watson, "Estrategia en Ingeniería de Procesos", Alhambra.
i) M. Díaz, “Ingeniería de bioprocesos”, Paraninfo
j) F. Gòdia & J. López, “Ingeniería Bioquímica”
Otros recursos
Revistas científicas de la BUO. Información en la Red