Ingeniería  Química

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DEPARTAMENTO PROFESOR/ES
Química José María González Sáiz   (Responsable)
Isabel Esteban Díez
TITULACIONES EN LAS QUE SE IMPARTE LA ASIGNATURA
Titulación Carácter Curso Semestre Créditos Guía Docente
Grado en Química Obligatoria 2 Segundo Semestre 6 pdf
CONTEXTO
La asignatura Ingeniería Química pretende que el alumno conozca y domine operaciones de transferencia de materia, energía y cantidad de movimiento y sus aplicaciones, además del cálculo y diseño de los reactores químicos más importantes utilizados en la química industrial.
COMPETENCIAS
Conocimiento:
- A11: Conocimiento de las operaciones unitarias de Ingeniería Química y su aplicación a la elaboración de proyectos

Habilidades y destrezas:
- B1: Demostración del conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con las áreas de la Química.
- B2: Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados.
- B3: Reconocimiento y análisis de nuevos problemas y planteamiento de estrategias para solucionarlos.
- B4: Evaluación, interpretación y síntesis de datos e información química.
- B9: Interpretación de los datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.
- B10: Procesamiento e informatización de datos químicos.
- B11: Reconocimiento e implementación de buenas prácticas científicas de medida y experimentación.
- B14: Capacidad para relacionar la Química con otras disciplinas.

Transversales:
- C1: Capacidad de análisis y síntesis.
- C2: Capacidad de organización y planificación.
- C3: Comunicación oral y escrita.
- C6: Resolución de problemas.
- C7: Toma de decisiones.
- C10: Razonamiento crítico.
- C11: Compromiso ético.
- C12: Aprendizaje autónomo.
-C17: Sensibilidad en temas medioambientales y sostenibilidad.
TEMARIO
PROGRAMA DE TEORÍA
PROGRAMA TEÓRICO Y PRÁCTICAS DE AULA:
UNIDAD TEMÁTICA I. PROCESO QUÍMICO E INDUSTRIA QUÍMICA.
Tema 1.- Introducción y objetivos de la asignatura. Desarrollo histórico de la Industria Química. Evolución de la Ingeniería Química.
Tema 2.- Cálculos en la Ingeniería y sistemas de unidades. Sistemas formados por distintas magnitudes fundamentales. Conversión de unidades. Métodos de cálculo y resolución de ecuaciones. Integración aproximada o numérica. Representaciones gráficas.
UNIDAD TEMÁTICA II. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA.
Tema 3.- Balance macroscópico de materia. Expresión general del balance macroscópico de materia. Proceso continuo y discontinuo: balance global, balance parcial, balance sin transformación química.
Tema 4.- Balance macroscópico de energía. Expresión general del balance macroscópico de energía. Procesos continuos: energías mecánicas externas, energía potencial, energía cinética y energía de flujo o presión. Procesos discontinuos. Balances macroscópicos de energía calórica.
UNIDAD TEMÁTICA III. FENÓMENOS DE TRANSPORTE
Tema 5.- Fenómenos de Transporte. Transporte de cantidad de movimiento, energía y materia, transporte en el seno de un fluido y entre fases. Régimen laminar y régimen turbulento. Capa límite
Tema 6.- Transporte en el seno de un fluido. Mecanismos del transporte. Transporte molecular: transporte de cantidad de movimiento, calor y materia. Transporte turbulento
Tema 7.- Transporte entre fases. Transporte de una propiedad a través de dos o más fases: transporte de materia, calor y cantidad de movimiento. Coeficientes individuales y globales de transporte.
UNIDAD TEMÁTICA IV. OPERACIONES UNITARIAS
Tema 8.- Clasificación de las operaciones unitarias. Operaciones unitarias controladas por la transferencia de materia. Operaciones unitarias controladas por la transferencia de calor. Operaciones unitarias controladas por la transferencia de cantidad de movimiento:
Tema 9.- Dinámica de fluidos. Ecuación de Bernuilli. Pérdidas de carga. Equipos utilizados en el transporte de fluidos. Impulsión de gases. Medidores de caudal.
Tema 10.-Transmisión de calor: Equipos utilizados Transmisión de calor por conducción, conducción y convección. Estimación de los coeficientes de transmisión de calor. Condensador de tubos y carcasa. Cambiador de tubos concéntricos. Intercambiadores de paso simple 1-1 y de paso múltiple.
Tema 11.- Transferencia de materia: Destilación de mezclas binarias. Destilación diferencial. Condensación diferencial. Destilación súbita o flash. Balance de materia. Balance de entalpía. Método gráfico de resolución. Destilación por arrastre de vapor.
Tema 12.- Rectificación de mezcla binarias. Análisis de las columnas de rectificación. Método analítico. McCabe-Thiele. Relación de reflujo mínimo y número máximo de platos. Relación de reflujo máximo y número mínimo de platos.
Tema 13.- Extracción líquido-líquido. Diagramas de equilibrio. Métodos de contacto: Contacto simple único. Contacto simple repetido. Contacto múltiple en contracorriente. Equipos para la extracción.
UNIDAD TEMÁTICA V. REACTORES QUÍMICOS.
Temas 14.- Introducción a los reactores ideales. Tipos de reactores ideales. Según tipo de flujo, funcionamiento, geometría, tipo de contacto, tipo de reacción y alimentación. Balances y leyes de conservación. Tiempo espacial, tiempo medio de residencia y velocidad espacial
Tema 15.- Reactor discontinuo de mezcla perfecta. Balances de materia y energía. Diseño de reactores discontinuos: Isotermos, adiabáticos, ni isotermos ni adiabáticos.
Tema 16.- Reactor continuo de flujo pistón. Hipótesis de flujo en pistón y desviaciones. Balances de materia y energía. Diseño de reactores de flujo pistón: Isotermos, adiabáticos, ni isotermos ni adiabáticos.
Tema 17.- Reactor continuo de mezcla perfecta. Balances de materia y energía. Batería de reactores de mezcla perfecta conectados en serie. De igual tamaño y de tamaños diferentes. Optimización del reactor de mezcla perfecta: Volumen mínimo.
LISTADO DE SESIONES DE GRUPO REDUCIDO
Sesión 1. Resolución de ejercicios numéricos de los temas 3 y 4.
Sesión 2. Resolución de ejercicios numéricos del tema 9.
Sesión 3. Resolución de ejercicios numéricos del tema 10.
Sesión 4. Resolución de ejercicios numéricos de los temas 11 y 12.
Sesión 5. Resolución de ejercicios numéricos de los temas 12 y 13.
Sesión 6. Resolución de ejercicios numéricos del tema 13 y 15.
Sesión 7. Resolución de ejercicios numéricos del tema 16.
Sesión 8. Resolución de ejercicios numéricos del tema 17.
LISTADO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
UNIDAD TEMÁTICA IV. TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Práctica 1.- Sedimentación
-Determinación, mediante ensayos de sedimentación en discontinuo, de la velocidad de flujo másico a lo largo del proceso de sedimentación.
-Diseño de un sedimentador para unas condiciones de operación dadas.
Práctica 2.- Filtración a presión constante
-Cálculo de parámetros de filtración a presión constante.
-Cálculo de la cantidad óptima de coadyuvante.
Práctica 3.- Intercambiador de calor líquido-líquido
-Determinación de los coeficientes individuales de transmisión de calor, ho y hi, en un intercambiador de calor (tanque agitado con serpentín de refrigeración).
Práctica 4: Extracción líquido-líquido
-Extracción de una mezcla de ácido acético – cloroformo con agua mediante un sistema de extracción en corriente directa en tres etapas.
-Comprobación de la idealidad de cada etapa (eficacia en la separación).
Práctica 5.- Rectificación continua de mezclas binarias
-Determinación de la influencia de la relación de reflujo en la composición del destilado de una mezcla de ácido acético – agua sometida a rectificación en una torre de platos.
Práctica 6.- Cálculo de la eficacia en torres de platos
-Determinación de la eficacia de Murphree, aplicada al líquido, entre dos platos de una columna de platos de borboteo.
-Determinación de la eficacia global de la torre.
UNIDAD TEMÁTICA V. REACTORES QUÍMICOS
Práctica 7.- Reactores químicos
-Estudio de los principales tipos de reactores utilizados en la industria: mezcla perfecta, flujo pistón y discontinuo (por cargas), a través de una reacción química sencilla y de cinética conocida (saponificación del acetato de etilo), fácilmente utilizable debido a la posibilidad de determinar concentraciones mediante medidas conductimétricas.
-Comparación de la conversión alcanzada por reactores de igual volumen y distinto tipo (mezcla perfecta y flujo pistón).
-Evolución de la conversión a lo largo del tiempo para un reactor por cargas.
-Análisis del efecto de la variación del tiempo de residencia para un reactor dado.