GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA CURSO 2008/2009

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c r a m e n t o L a C a ñ a d a d e S a n U r b a n o 0 4 1 2 0 A l m e r í a ( E s p a ñ a ) T e l f . : 9 5 0 0 1 5 3 2 9 F A X : 9 5 0 0 1 4 0 4 4 w w w . u a l . e s

GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA

CURSO 2008/2009

1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA

1.1.Nombre Operaciones de separación 1.2. Código

UNESCO 3303.04

1.3. Código 46994103 1.4.Plan 1999 1.5.Curso

académico 2008-09 1.6. Ciclo formativo Segundo 1.7. Curso de la Titulación Cuarto 1.8.Tipo: obligatoria, optativa Troncal 1.9. Cuatrimestre Primero 1.10 Créditos LRU 6 1.11. Créditos ECTS 5.5 1.11.1. Horas presenciales del estudiante 60 1.11.2. Horas no presenciales del estudiante 78 Organización de las actividades

Actividades previstas para el aprendizaje y distribución horaria del trabajo

del estudiante por actividad Horas

Clases de Teoría 41

Clases Prácticas

Seminarios 11

Prácticas externas

Tutorías individuales Tutorías colectivas

I. TRABAJO PRESENCIAL DEL

ESTUDIANTE

Realización de pruebas de evaluación 8

Trabajo en grupo II. TRABAJO NO

PRESENCIAL DEL ESTUDIANTE

(Trabajo Autónomo)

Trabajo individual (preparación de exámenes, horas de estudio, consultas

en WCT, etc) 78

TOTAL HORAS DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE 138

2. DATOS DEL/ LA PROFESOR/A

2.1. Nombre Alfonso Robles Medina

2.2.

Departamento Ingeniería Química

2.3. Despacho Edf. CITE II A, Despacho 1.34

2.4. Horario de

tutoría Consultar página web 2.4.1. 1er

Cuatrimestre

Lunes 13, 17-18. Martes 12-13. Miércoles 17-18. Jueves 12-13, 18-19.

2.4.2. 2º Cuatrimestre Lunes 12-13, 17-18. Martes 12-13. Miércoles 17-18. Jueves 12-13, 18-19.

2.5. Teléfono 950015065 2.6. E-mail [email protected] 2.7. Apoyo virtual Web-CT Si

2.8. Página web

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3. ELEMENTOS DE INTERÉS PARA EL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA

3.1. Breve descripción de los contenidos

Introducción. Destilación y rectificación de mezclas binarias y multicomponentes. Extracción líquido-líquido y Extracción sólido-líquido.

3.2. Materia con la que se relaciona en el Plan de Estudios Operaciones de Separación

3.3. Relación con las competencias del perfil académico y profesional de la titulación

En esta asignatura se contribuirá a adquirir la siguiente competencia recogida en el borrador del futuro título de ingeniero químico:

Capacidad para poseer, comprender y aplicar en el campo de la Ingeniería Industrial: - Balances de materia y energía. Transferencia de materia. Operaciones de separación.

Conviene conocer o haber cursado la asignatura Operaciones de transferencia de materia. También sería recomendable haber cursado Termodinámica química aplicada. Estas asignaturas se imparten con anterioridad en la titulación de ingeniero químico de la Universidad de Almería.

3.5. Requisitos previos recogidos en la memoria de la Titulación

4. OBJETIVOS

1. Manejar con soltura los diagramas de equilibrio líquido-vapor temperatura-composición, composición-composición y entalpía-composición-composición para mezclas binarias ideales y no ideales.

2. Saber estimar datos de equilibrio de mezclas binarias ideales y no ideales utilizando la volatilidad relativa y las leyes de Raoult, Dalton, Raoult modificada para sistemas no ideales, Antoine y van Laar.

3. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un destilador continuo de equilibrio.

4. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un destilador de equilibrio diferencial o por cargas.

5. Plantear balances de materia y energía y saber calcular el número de pisos teóricos de una columna de rectificación de mezclas binarias por los métodos de McCabe-Thiel, Ponchon-Savarit y Sorel.

6. Plantear balances de materia y energía y saber calcular el número de pisos teóricos de columnas de rectificación modificadas para mezclas binarias (con dos alimentaciones, inyección directa de vapor de calefacción y con corrientes laterales).

7. Plantear balances de materia y energía, estimar el número de pisos teóricos y saber calcular (tiempos, relación de reflujo, composiciones del destilado y del residuo, caudales de líquido, vapor, destilado y residuo) columnas de rectificación cuando operan de forma intermitente (por cargas) a reflujo constante y con la composición del destilado constante.

8. Saber hacer un análisis de variables a una columna de rectificación de mezclas multicomponentes, elegir los componentes clave y estimar las composiciones del destilado y del residuo.

9. Saber calcular el número mínimo de pisos teóricos de una columna de rectificación de mezclas multicomponentes.

10. Saber calcular la relación de reflujo mínima de una columna de rectificación de mezclas multicomponentes por los métodos de Fenske-Underwood, Colburn y riguroso de Underwood.

11. Saber ubicar el piso de la alimentación de una columna de rectificación de mezclas multicomponentes por el método de Kirkbride.

12. Saber calcular el número de pisos teóricos de una columna de rectificación de mezclas multicomponentes. 13. Saber calcular la cantidad de vapor de arrastre necesario para arrastrar una determinada cantidad de

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c r a m e n t o L a C a ñ a d a d e S a n U r b a n o 0 4 1 2 0 A l m e r í a ( E s p a ñ a ) T e l f . : 9 5 0 0 1 5 3 2 9 F A X : 9 5 0 0 1 4 0 4 4 w w w . u a l . e s componente volátil.

14. Conocer los fundamentos de las destilaciones azeotrópicas y extractivas (preparación de las mezclas y selección y recuperación del agente modificador) y conocer y explicar algunos ejemplos donde se aplican.

15. Manejar con soltura los diagramas de equilibrio líquido-líquido (triangulares y rectangulares) para tres componentes con fases parcial y totalmente inmiscibles, para sistemas tipo I (ó 3,1) y sistema tipo II (ó 3,2). 16. Conocer el concepto de etapa teórica y de eficacia de etapa para extracción líquido-líquido.

17. Conocer los criterios básicos para la selección del disolvente extractor en una extracción líquido-liquido

18. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un extractor líquido-líquido continuo de equilibrio, para fases parcial y totalmente inmiscibles, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas. 19. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un sistema de extracción líquido-líquido

continuo de contacto simple repetido, para fases parcial y totalmente inmiscibles, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (ej. cálculo del número de pisos teóricos).

20. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un sistema de extracción líquido-líquido continuo de contacto múltiple en contracorriente, para fases parcial y totalmente inmiscibles, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (ej. cálculo del número de pisos teóricos).

21. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un sistema de extracción líquido-líquido continuo con reflujo de extracto, para fases parcialmente miscibles, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (ej. cálculo del número de pisos teóricos).

22. Saber aplicar los balances de materia y las relaciones de equilibrio a un sistema de extracción líquido-líquido continuo de contacto múltiple en contracorriente y alimentación intermedia (extracción fraccionada), para fases totalmente inmiscibles, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (ej. cálculo del número de pisos teóricos y etapa de alimentación).

23. Saber aplicar los balances de materia, las relaciones de equilibrio y las ecuaciones cinéticas de velocidad de transferencia de materia a una extracción líquido-líquido de contacto continuo en columnas de relleno, para fases totalmente inmiscibles, para calcular gráfica y analíticamente la altura de columna necesaria.

24. Conocer los factores que influyen en la velocidad de extracción sólido-líquido, cualitativa y cuantitativamente. 25. Saber determinar el tiempo de extracción sólido-líquido aplicando las ecuaciones de velocidad de extracción

sólido-líquido a una extracción discontinua en un tanque agitado.

26. Conocer los conceptos de retención y de etapa teórica para extracción sólido-líquido.

27. Saber aplicar los balances de materia y los conceptos de retención y etapa teórica a un extractor sólido-líquido continuo de una etapa, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas.

28. Saber aplicar los balances de materia y los conceptos de retención y etapa teórica a un sistema de extracción sólido-líquido continuo de contacto simple repetido, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (por ej. el cálculo de número de etapas teóricas).

29. Saber aplicar los balances de materia y los conceptos de retención y etapa teórica a un sistema de extracción sólido-líquido continuo de contacto múltiple en contracorriente, para resolver gráfica y analíticamente estos sistemas (por ej. el cálculo de número de etapas teóricas).

30. Conocer el concepto de eficacia de extracción sólido-líquido y saber determinarla a partir de estudios de difusión de solutos en el interior de sólidos en estado no estacionario.

5. COMPETENCIAS

5.1. Competencias genéricas

Conocimiento, respeto y actitud positiva hacia la diversidad de personas y culturas Análisis, síntesis y gestión de información

Compromiso ético Capacidad (auto)crítica Preocupación por la calidad

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Competencias específicas de la titulación aplicables a esta materia (saber) Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química e ingeniería Analizar sistemas aplicando balances de materia y energía Evaluar y aplicar sistemas de separación

Conocer productos importantes de la industria química

Integrar diferentes operaciones de separación en un proceso determinado

Conocer las principales operaciones industriales empleadas para la separación de productos químicos.

6. 1 BLOQUES TEMÁTICOS Y MODALIDAD ORGANIZATIVA DE ENSEÑANZA

Bloques temáticos Modalidad propuesta siguiendo modelo CIDUA

Metodología de trabajo del estudiante (procedimientos y actividades formativas)

Bloque I

Tema 1.- Operaciones de separación

Clase de contenido teórico (a desarrollar en gran grupo y grupo docente)

Clase magistral participativa

Bloque 2

Tema 2.- Destilación Tema 3.- Rectificación de mezclas binarias

Tema 4.- Rectificación continua de mezclas multicomponentes y destilaciones modificadas

Seminarios ( a desarrollar en grupo de trabajo)

Estudio de casos, trabajo en equipo, aprendizaje colaborativo, demostración de procedimientos específicos.

Bloque 3

Tema 5.- Extracción líquido-líquido: fases parcialmente miscibles

Tema 6.- Extracción líquido-líquido: fases totalmente inmiscibles.

Bloque 4

Tema 7.- Extracción sólido-líquido . . . . .

6.2 PLANIFICACIÓN Y SECUENCIACIÓN TEMPORAL DE ACTIVIDADES DEL ESTUDIANTE

BLOQUES

TEMÁTICOS CONTENIDOS/TEMA

DESCRIPCIÓN DE TAREAS DEL ESTUDIANTE

HORAS

(previsión de actividades presenciales y trabajo

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c r a m e n t o L a C a ñ a d a d e S a n U r b a n o 0 4 1 2 0 A l m e r í a ( E s p a ñ a ) T e l f . : 9 5 0 0 1 5 3 2 9 F A X : 9 5 0 0 1 4 0 4 4 w w w . u a l . e s 1 Tema 1.- Operaciones de separación

Asistencia y participación en clase. Estudio

individual 2+1

Tema 2.- Destilación

Asistencia y participación en clase. Trabajo cooperativo en seminarios.

Estudio individual

4+5

Tema 3.- Rectificación de mezclas binarias

Estudio individual 14+19 2 Tema 4.- Rectificación continua de mezclas multicomponentes y destilaciones modificadas

Estudio individual

8+10

Tema 5.- Extracción líquido-líquido: fases parcialmente

miscibles

Estudio individual

14+19 3

Tema 6.- Extracción líquido-líquido: fases totalmente

inmiscibles

Estudio individual

10+14

4

Tema 7.- Extracción sólido-líquido

Estudio individual

8+10

7. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN DE LAS COMPETENCIAS

7.1. Criterios de evaluación

La evaluación se hará teniendo en cuenta todas las actividades que se realizan en la asignatura: participación y asistencia a clases de teoría y seminarios, asistencia a tutorías y calificaciones obtenidas los exámenes parcial y final. El examen parcial se realizará una vez que se hayan visto los cuatro primeros temas y tendrá carácter eliminatorio para los alumnos que lo aprueben. El examen final se realizará una vez explicada toda la asignatura.

7.2. Instrumentos de evaluación

Para la evaluación se tienen en cuenta los siguientes aspectos: - Calificaciones obtenidas en los exámenes parcial y final - Asistencia y tipo de consultas en tutorías

- Participación y asistencia a clase

7.3. Recomendaciones para la recuperación - Repasar lo estudiado

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7.4. Mecanismos de seguimiento (se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento del/la estudiante. p. ej: asistencia a tutoría, etc.)

- Control de asistencia y de participación en clase - Control de asistencia a tutorías

- Calificaciones de los exámenes parcial y final

8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA

8.1. Bibliografía básica

El material que suministra el profesor a través del aula virtual se basa fundamentalmente en los siguientes libros que se encuentran en la biblioteca de la Universidad de Almería

• Coulson, J. M., Richardson, J. F., Backhurst, J.R. y Harker, J.H., Ingeniería Química. Tomo II. Operaciones Básicas. Versión española de la 3ª edición original. Ed. Reverté, S.A., Barcelona (1988)

• Sawistowski, H., Smith, W. Métodos de cálculo en los procesos de transferencia de materia. • Treybal, RE, Operaciones de transferencia de masa. 2ª edición. Mc Graw Hill (1994)

• Belter PA, Cussler EL, Wei-Shout H. Bioseparations. Downstream Processing for Biotechnology. John Wiley & Sons. New York. 1988.

• Ocon García, J. y Tojo Barreiro, G., Problemas de Ingeniería Química. Operaciones Básicas. Tomo II. Ed. Aguilar, Madrid (1970)

• Pedro J. Martínez de la Cuesta, Eloisa Rus Martínez. Operaciones de separación en Ingeniería Química. Métodos de cálculo. Pearson Educación. Prentice Hall, Madrid (2004)

• W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriot. Operaciones unitarias en ingeniería química. McGraw Hill, Madrid (2007)