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Integración y Seguridad de Procesos
- Clases Expositivas (42 Horas)
- Prácticas de Aula/Semina (14 Horas)
- Tutorías Grupales (4 Horas)
La asignatura “Integración y Seguridad de Procesos” pertenece a la materia Ingeniería Química del grado en Ingeniería Química por la Universidad de Oviedo. Esta asignatura tiene carácter obligatorio y se imparte en el segundo cuatrimestre de cuarto curso.
El principal objetivo de la asignatura es completar la formación del ingeniero químico en dos aspectos clave demandados por la sociedad en los últimos años: la integración y ahorro energético y la seguridad en los procesos químicos.
Los profesores pertenecen al área de Ingeniería Química del departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente.
No hay requisitos previos para cursar la asignatura.
En cualquier caso, dado el carácter aplicado de la asignatura y que se planifica al final de la titulación, se recomienda haber cursado las asignaturas siguientes: Operaciones Básicas, Reactores Químicos, Diseño de Procesos Químicos, y Dinámica y Simulación de Procesos Químicos.
Las principales competencias que adquirirán los estudiantes que cursen y superen esta asignatura serán las siguientes:
Competencias generales
CG1 (i) - Capacidad para realizar análisis y síntesis de un proceso en un entorno bien o parcialmente definido.
CG4 (i) - Capacidad de aplicar conocimientos de informática y de diseño asistido por ordenador a la resolución de problemas de cálculo y diseño en su ámbito profesional.
CG8 (i) - Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.
CG21 (s) - Capacidad para analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas, así como para implantar sistemas de conservación de recursos, desarrollo sostenible y conservación del Medio Ambiente.
Competencias específicas
CE19 (d) - Conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos y capacidad para su aplicación en ingeniería.
CE26 (p) - Capacidad para el análisis y optimización de procesos y productos.
CE29 (p) - Conocimientos y capacidades para organizar y gestionar proyectos. Conocer la estructura organizativa y las funciones de una oficina de proyectos.
CE35 (p) - Capacidad para operar instalaciones industriales en condiciones seguras para la salud de las personas.
CE36 (p) - Capacidad para reconocer, evaluar y controlar los riesgos para los procesos y la salud de los trabajadores en el entorno industrial.
CE37 (p) - Conocer las obligaciones de los ingenieros químicos en lo que respecta a la protección de la salud de los trabajadores y la seguridad de los procesos.
CE38 (p) - Capacidad para diseñar sistemas complejos y llevar a cabo la integración de procesos, incluso en presencia de incertidumbre.
Las anteriores competencias se desarrollarán a través de los siguientes resultados de aprendizaje (RA):
RISPQ1. Conocer los métodos de optimización con restricciones y su aplicación a problemas de Ingeniería Química (CG1, CG4, CE19, CE26, CE38).
RISPQ2. Diseñar sistemas y llevar a cabo integración de procesos (en sistemas de calor y potencia y en procesos por lotes) (CG1, CG4, CE16, CE26, CE38).
RISPQ3. Conocer los principios de la seguridad y prevención de riesgos asociados a productos y procesos y saber realizar análisis de riesgos (CG8, CE35, CE36, CE37).
RISPQ4. Plantear el diseño de procesos inherentemente seguros: Integrar los aspectos de seguridad y minimización de residuos dentro del diseño de un proceso, y en la planificación de la operación del mismo, aplicando las estrategias de minimización, sustitución y atenuación (CG21, CE29, CE35, CE36, CE37).
BLOQUE I. INTEGRACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
Tema 1. Introducción a la optimización con restricciones
Concepto de optimización y aplicaciones. Problema de optimización. Métodos gráficos. Métodos analíticos. Métodos numéricos. Aplicación a problemas lineales.
Tema 2. Modelización y optimización de procesos
Modelización de procesos químicos. Grados de libertad. Optimización de procesos químicos. Análisis económico. Aplicación a problemas no lineales.
Tema 3. Integración y diseño de procesos
Diseño de procesos químicos. Integración de procesos. Estrategias de diseño e integración. Optimización en procesos con recirculación.
Tema 4. Diseño y planificación de procesos por lotes
Procesos discontinuos. Diseño de procesos por lotes. Planificación de procesos por lotes.
Tema 5. Integración energética de procesos
Integración energética. Curvas compuestas. Curva compuesta global. Principio del punto de pliegue (pinch). Estimación de costes. Optimización de la DTmin global. Extracción de corrientes térmicas.
Tema 6. Diseño de redes de intercambiadores de calor
Diseño para máxima recuperación. Emparejamiento de corrientes. Topología de la red de cambiadores. Bifurcación de corrientes. Diseño para múltiples pinch. Optimización de la super-estructura. Aplicación con Aspen Energy Analyser.
Tema 7. Integración de sistemas de calor y potencia
Servicios de calefacción. Servicios de refrigeración. Combinación de servicios. Cogeneración. Bombas de calor.
BLOQUE II. SEGURIDAD DE PROCESOS QUÍMICOS
Tema 8. Seguridad y prevención de los riesgos
Salud y trabajo. Riesgos profesionales. Daños profesionales. Técnicas de lucha. Accidente de trabajo. La causalidad de los accidentes. Causas de los accidentes. Principios generales de seguridad. Cultura de seguridad.
Tema 9. Riesgos de productos y procesos
Riesgos en la industria. Vulnerabilidad.
Tema 10. Los accidentes graves y las directivas Seveso
Los accidentes graves. Las directivas Seveso. Planes de emergencia.
Tema 11. Análisis de riesgos
Riesgos y peligros. Métodos de análisis de riesgos. Identificación de riesgos. Análisis de consecuencias. Cuantificación del riesgo.
Tema 12. Diseño de procesos inherentemente seguros
Seguridad inherente. Minimización de riesgos. Gestión de la seguridad.
Tema 13. Protección de las personas e instalaciones
Manipulación. Protección personal (EPI). Señalización de seguridad. Prevención y protección del riesgo de productos químicos. Protección contra riesgos externos.
Tema 14. Seguridad en la empresa
Organización de la seguridad e higiene en la industria. Legislación sobre riesgos laborales.
La asignatura “Integración y seguridad de procesos” es una asignatura de carácter teórico con
6 ECTS y con un grado de presencialidad del 40%. Por tanto, de un total de 150 horas, 60 horas serían presenciales y 90 horas no presenciales. A continuación, se detalla el desglose de las diferentes modalidades docentes:
Presencial
Clases expositivas 42 28%
Práctica de aula 14 9.3%
Tutorías grupales 4 2.7%
No presencial
Trabajo en grupo 30 20%
Trabajo individual 60 40%
Total 150
La metodología docente de la asignatura se basa, principalmente, en clases expositivas, que se complementan con prácticas de aula y tutorías grupales. Durante las clases expositivas, el profesor expone los principales conceptos teóricos del tema correspondiente e ilustra su aplicación por medio de ejemplos y casos prácticos. Para las prácticas de aula y las tutorías grupales, el profesor propondrá a los alumnos tareas, consistentes en la realización de problemas y casos prácticos que los alumnos presentarán y se discutirán en clase. Los alumnos tendrán a su disposición con suficiente antelación una copia en formato electrónico del material que se empleará en la asignatura.
En todas las asignaturas teóricas de la materia Ingeniería Química, se ha establecido un sistema de evaluación común, basado en Evaluación continua y Evaluación final. El valor de cada uno de los sistemas de evaluación, tanto en convocatorias ordinarias como extraordinarias, expresado en porcentaje, será el siguiente:
Sistemas de evaluación Resultados de aprendizaje Porcentaje
Evaluación continua (PA y TG) Todos 20%
Evaluación final Todos 80%
Evaluación continua (Prácticas de Aula y Tutorías Grupales)
Un 20% de la calificación final del estudiante se corresponderá con la Evaluación continua. Es obligatoria la asistencia y aprovechamiento de Prácticas de Aula (PA) y Tutorías Grupales (TG), si bien, en casos debidamente justificados será válida una asistencia superior al 80%. Se tendrá en cuenta el trabajo realizado por cada estudiante durante el curso, propuesto como tareas a través del Campus Virtual, así como la participación activa durante las Prácticas de Aula y Tutorías Grupales.
Evaluación final
Al final del curso, se realizará un examen escrito para comprobar el dominio de las materias correspondientes a la asignatura, consistente en la respuesta a cuestiones de carácter teórico-práctico (50% de la nota) y la resolución de dos problemas (50% de la nota). No se puede aprobar la asignatura con menos del 30% de la nota asignada en el examen al bloque de Integración de Procesos Químicos (Temas 1 a 7) y con menos del 30% de la nota asignada al bloque de Seguridad de Procesos Químicos (Temas 8 a 14).
Un 80% de la calificación final del estudiante corresponderá a la nota obtenida en la Evaluación final. Para aprobar la asignatura, en cualquiera de las convocatorias, la calificación de la Evaluación final no podrá ser inferior al 40% de su valor máximo.
Si se cumplen los requisitos previos indicados, la calificación final se calculará con las notas obtenidas en la Evaluación continua y la Evaluación final, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados para cada uno de ellos en la tabla anterior.
En las convocatorias extraordinarias (junio y enero), la calificación final se calculará de la misma forma que para las convocatorias ordinarias, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados en la tabla anterior para la Evaluación continua y la Evaluación final. En caso de no disponer de nota de Evaluación continua, por no haber asistido a las Prácticas de Aula y Tutorías Grupales en su momento, se asignará un cero en ese apartado en todas las convocatorias extraordinarias.
En los casos de evaluación diferenciada, no será obligatoria la asistencia a Prácticas de aula (PA) y Tutorías grupales (TG). La calificación correspondiente a la Evaluación continua se obtendrá de las tareas y trabajos propuestos. El examen escrito será el mismo que para el resto del alumnado. En la calificación final, los porcentajes de ponderación y mínimos serán los indicados anteriormente.
Los recursos (presentaciones, enunciados y problemas resueltos) se pondrán a disposición de los estudiantes a través del Campus Virtual.
Se fomentará la consulta de la bibliografía especializada disponible a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo, localizada especialmente en la Facultad de Química, así como los recursos en red.
A continuación, se indica la bibliografía recomendada:
Bibliografía de Integración de procesos químicos:
1. Edgar, T.F. “Optimization of Chemical Processes” 2nd ed. McGraw-Hill.
2. Gutierrez, F. “Ingeniería de Procesos y Productos.” (2020) Ed. Síntesis
3. Puigjaner, L.; Ollero, P.; De Prada, C.; Jiménez, L. “Estrategias de modelado, simulación y optimización de procesos químicos.” Editorial Síntesis.
4. Smith, R. “Chemical Process Design and Integration”. John Wiley & Sons.
5. Kemp, I.C. “Pinch Analysis and Process Integration.” 2nd ed. Elsevier.
Bibliografía de Seguridad de procesos químicos:
1. Falagán, M.J., Canga, A., Ferrer, P. y Fernández, J.M., “Manual básico de prevención de riesgos laborales”, Sociedad Asturiana de Medicina y Seguridad en el Trabajo y Fundación Médicos Asturias, Oviedo, 2000.
2. Kletz, T., Amyotte, P. “Process Plants. A Handbook for Inherently Safer Design”, 2ª Ed., CRC Press, 2010.
3. Santamaria, J.M. y Braña, P.A., "Análisis y reducción de riesgos en la industria química", Fundación MAPFRE, Madrid, 1994.
4. Storch de Gracia, J.M., "Seguridad industrial en plantas químicas y energéticas. Fundamentos, evaluación de riesgos y diseño", 2ª Ed., Díaz de Santos, S.A., 2008.
Herramientas informáticas: Microsoft Excel, Aspen Energy Analyzer