Guía
docente
de
la
asignatura
OPERACIONES
DE
SEPARACIÓN
Titulación:
GRADO
EN
INGENIERÍA
QUÍMICA
INDUSTRIAL
Guía
Docente
1.
Datos
de
la
asignatura
Nombre
OPERACIONES
DE
SEPARACIÓN
Materia
OPERACIONES
DE
SEPARACIÓN
Módulo
Materias
Específicas
de
Especialidad
Código
509102007
Titulación/es
GRADO
EN
INGENIERÍA
QUÍMICA
INDUSTRIAL
Plan
de
estudios
Decreto
nº
269/2009
de
31
de
Julio,
de
la
CARM
Centro
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
INDUSTRIAL
Tipo
Obligatoria
Periodo
lectivo
Segundo
cuatrimestre
Curso
2
Idioma
Castellano
y
ocasionalmente
inglés
ECTS
6
Horas
/
ECTS
30
Carga
total
de
trabajo
(horas)
180
Horario
clases
teoría
Lunes,
de
18:10
a
20:00
h.
Jueves,
de
16:00
a
17:50
h.
Aula
P1
‐
9,
Edificio Antiguo
Hospital de Marina
Horario
clases
prácticas
Miércoles,
de
11:10
a
13:00
h.
Lugar
Aula
Informática
2.
Datos
del
profesorado
Profesor
responsable
Luis
Javier
Lozano
Blanco
Departamento
Ingeniería
Química
y
Ambiental
Área
de
conocimiento
Ingeniería
Química
Ubicación
del
despacho
Departamento:
Segunda
planta
edificio
Hospital
de
Marina.
Teléfono
968326407
Fax
968325420
Correo
electrónico
[email protected]
URL
/
WEB
http://moodle.upct.es
Horario
de
atención
/
Tutorías
Lunes,
de
10:00
a
14:00
h.,
Miércoles,
de
10:00
a
12:00
h.
Ubicación
durante
las
tutorías
Departamento:
Segunda
planta
edificio
Hospital
de
Marina.
3.
Descripción
de
la
asignatura
3.1.
Presentación
La
asignatura
Operaciones
de
Separación
se
orienta
hacia
la
consecución
por
parte
del
alumno
de
las
habilidades
y
conocimientos
necesarios
para
aplicar
métodos
de
cálculo
y
diseño
de
las
operaciones
de
separación
más
habituales
en
Ingeniería
Química,
tales
como
la
absorción
de
gases,
destilación,
extracción
líquido
‐
líquido
y
extracción
sólido
‐
líquido,
entre
otras.
3.2.
Ubicación
en
el
plan
de
estudios
La
asignatura
se
ha
programado
como
continuación
natural
de
la
asignatura
FUNDAMENTOS
DE
LA
INGENIERÍA
QUÍMICA,
en
el
segundo
cuatrimestre
del
segundo
curso
de
la
titulación.
3.3.
Descripción
de
la
asignatura.
Adecuación
al
perfil
profesional
Tras
un
tema
inicial
de
introducción
en
el
que
se
enumeran
los
aspectos
fundamentales
de
los
fenómenos
de
transferencia
de
materia
que
se
han
debido
estudiar
en
asignaturas
previas,
se
desarrollan
de
forma
secuencial
los
temas
que
describen
el
fundamento
teórico
de
cada
una
de
las
operaciones
de
separación
a
estudiar.
Puesto
que
los
cálculos
rigurosos
para
el
diseño
de
este
tipo
de
operaciones
se
realizan
en
la
práctica
con
el
apoyo
de
diversos
paquetes
de
software,
la
asignatura
incluye
sesiones
de
prácticas
en
aula
de
informática
para
desarrollar
esas
habilidades.
El
papel
de
la
asignatura
en
la
formación
de
los
Ingenieros
Químicos
es
vital,
puesto
que
todos
los
procesos
industriales
de
fabricación
de
productos
básicos
de
química
orgánica
e
inorgánica,
materias
primas
plásticas,
productos
farmacéuticos,
agroquímicos,
pasta
papelera,
fibras
sintéticas,
etcétera,
requieren
de
procesos
de
separación
y/o
purificación
de
los
subproductos
generados
en
las
etapas
de
reacción
química.
3.4.
Relación
con
otras
asignaturas.
Prerrequisitos
y
recomendaciones
Es
recomendable
que
el
alumno
haya
superado
las
asignaturas
de
QUÍMICA
GENERAL,
QUÍMICA
ORGÁNICA
y
QUÍMICA
INORGÁNICA
de
primer
curso.
Además
es
imprescindible
que
el
alumno
haya
seguido
la
asignatura
FUNDAMENTOS
DE
LA
INGENIERÍA
QUÍMICA
del
primer
cuatrimestre
de
segundo
curso,
ya
que
en
ella
se
sientan
las
bases
generales
de
esta
asignatura.
Las
prácticas
experimentales
vinculadas
a
la
operación
y
manejo
de
unidades
de
separación,
se
realizan
en
las
asignaturas
de
cursos
posteriores
de
EXPERIMENTACIÓN
EN
INGENIERÍA
QUÍMICA.
3.5.
Medidas
especiales
previstas
No
se
contemplan
medidas
especiales
4.
Competencias
4.1.
Competencias
específicas
de
la
asignatura
(según
el
plan
de
estudios)
Al
finalizar
la
asignatura,
los
alumnos
serán
capaces
de
calcular
y
diseñar
operaciones
de
separación.
4.2.
Competencias
genéricas
/
transversales
(según
el
plan
de
estudios)
COMPETENCIAS
INSTRUMENTALES
T1.1
Capacidad
de
análisis
y
síntesis
T1.2
Capacidad
de
organización
y
planificación
T1.3
Comunicación
oral
y
escrita
en
lengua
propia
T1.5
Habilidades
básicas
computacionales
T1.6
Capacidad
de
gestión
de
la
información
T1.7
Resolución
de
problemas
COMPETENCIAS
PERSONALES
T2.3
Habilidades
en
las
relaciones
interpersonales
COMPETENCIAS
SISTÉMICAS
T3.1
Capacidad
para
aplicar
los
conocimientos
a
la
práctica
T3.2
Capacidad
de
aprender
T3.7
Habilidad
de
realizar
trabajo
autónomo
4.3.
Objetivos
generales
/
competencias
específicas
del
título
(según
el
plan
de
estudios)
COMPETENCIAS
ESPECÍFICAS
DISCIPLINARES
E1.2
Conocimientos
en
materias
tecnológicas
para
la
realización
de
mediciones,
cálculos,
valoraciones,
tasaciones,
peritaciones,
estudios,
informes,
planes
de
labores
y
otros
trabajos
análogos.
COMPETENCIAS
PROFESIONALES
E2.1
Capacidad
para
la
redacción,
firma
y
desarrollo
de
proyectos
en
el
ámbito
de
la
Ingeniería
industrial
que
tengan
por
objeto,
en
el
área
de
la
Ingeniería
Química,
la
construcción,
reforma,
reparación,
conservación,
demolición,
fabricación,
instalación,
montaje
o
explotación
de:
estructuras,
equipos
mecánicos,
instalaciones
energéticas,
instalaciones
eléctricas
y
electrónicas,
instalaciones
y
plantas
industriales
y
procesos
de
fabricación
y
automatización
en
función
de
la
ley
de
atribuciones
profesionales.
4.4.
Resultados
esperados
del
aprendizaje
1.
Identificar
el
tipo
de
operación
más
adecuado
para
la
separación
de
componentes
en
función
de
las
características
de
éstos
y
el
estado
de
agregación
en
que
se
encuentran.
2.
Manejar
adecuadamente
las
fuentes
de
información
que
permiten
obtener
las
propiedades
físico
‐
químicas
de
los
compuestos
necesarias
para
la
obtención
de
datos
de
equilibrio
entre
fases.
equilibrio
necesarias
para
las
operaciones
de
separación
estudiadas.
4.
Determinar
los
valores
límites
de
operación
para
las
variables
de
diseño
de
las
operaciones
de
separación.
5.
Describir
correctamente
los
distintos
tipos
de
equipos
empleados
en
los
procesos
de
separación,
su
funcionamiento,
y
la
misión
de
cada
uno
de
los
elementos
de
que
se
componen.
6.
Usar
software
específico
de
simulación
de
procesos
químicos
en
estado
estacionario
para
el
cálculo
y
diseño
de
operaciones
de
separación.
5.
Contenidos
5.1.
Contenidos
(según
el
plan
de
estudios)
Criterios
de
clasificación
de
las
operaciones
de
separación.
Absorción
de
gases.
Destilación.
Extracción
líquido
‐
líquido.
Extracción
sólido
‐
líquido.
Operaciones
avanzadas
de
separación.
5.2.
Programa
de
teoría
UD
1.
Introducción
a
las
Operaciones
de
Separación.
UD
2.
Absorción
y
Desabsorción
de
gases.
UD
3.
Destilación
simple
de
mezclas
binarias.
UD
4.
Rectificación
y
Destilación
multicomponente.
UD
5.
Diseño
de
equipos
para
las
operaciones
gas
‐
vapor/líquido.
UD
6.
Extracción
líquido
‐
líquido.
UD
7.
Extracción
sólido
‐
líquido.
UD
8.
Operaciones
avanzadas
de
separación.
5.3.
Programa
de
prácticas
Práctica
1.
Fundamentos
de
CHEMCAD.
Práctica
2.
Simulación
de
operaciones
de
absorción
de
gases
en
columnas
de
relleno.
Práctica
3.
Simulación
de
operaciones
de
destilación
en
columnas
de
platos.
Práctica
4.
Simulación
de
operaciones
de
extracción
líquido
‐
líquido.
5.4.
Programa
resumido
en
inglés
Lesson
1.
Introduction
to
separation
processes.
Lesson
2.
Gas
absorption
and
stripping.
Lesson
3.
Simple
distillation
of
binary
mixtures.
Lesson
4.
Rectification
and
multicomponent
distillation.
Lesson
5.
Equipment
design
for
gas
‐
vapor/liquid
separation
processes.
Lesson
6.
Liquid
‐
liquid
extraction.
Lesson
7.
Solid
‐
liquid
extraction.
Lesson
8.
Advanced
separation
processes.
5.5.
Resultados
de
aprendizaje
detallados
por
Unidades
Didácticas
UD 1. Introducción a las Operaciones de Separación. (2 horas)
1.1. Explicar adecuadamente el papel de las operaciones de separación dentro de cada uno de los procesos químicos.
1.2. Identificar las analogías existentes en la formulación de los fenómenos de transporte. 1.3. Describir la teoría de película y formular el proceso de transferencia de materia entre fases en función de los coeficiente locales y globales de transferencia de materia.
1.4. Desarrollar expresiones particulares para la obtención de datos de equilibrio entre fases a partir de los valores de los coeficientes de actividad y fugacidad.
1.5. Resumir la finalidad de cada una de las operaciones de separación
1.6. Clasificar las diferentes operaciones de separación según la propiedad (materia, energía o cantidad de movimiento) que se transfiera, el patrón de flujo o las fases que intervienen.
2.1. Describir la finalidad de los procesos de absorción y desabsorción de gases, identificando algunos ejemplos de aplicación industrial.
2.2. Priorizar los criterios que permiten seleccionar el disolvente más apropiado para llevar a cabo una determinada absorción de gases.
2.3. Aplicar la Ley de Henry para la obtención de datos de equilibrio líquido-gas.
2.4. Realizar balances de materia sobre columnas de absorción y desabsorción de gases. 2.5. Representar gráficamente los datos de equilibrio y las rectas de operación.
2.6. Describir correctamente el significado de los conceptos de altura de la unidad de transferencia y número de unidades de transferencia.
2.7. Calcular las condiciones límites de operación y el número de unidades de transferencia necesarias para llevar a cabo un proceso de absorción/desabsorción de gases.
UD 3. Destilación simple de mezclas binarias. (4 horas)
3.1. Describir el fundamento teórico de los procesos de destilación y el concepto de volatilidad relativa.
3.2. Enumerar las diferencias existentes entre la destilación simple, la destilación súbita y la destilación en continuo (rectificación).
3.3. Aplicar la Ley de Raoult y la correlación de Antoine para la obtención y representación de datos de equilibrio líquido-vapor.
3.4. Determinar analítica y gráficamente puntos de burbuja y puntos de rocío de mezclas binarias.
3.5. Explicar el concepto de azeótropo/mezcla azeotrópica y su influencia en el diseño de los procesos de destilación.
3.6. Determinar gráficamente las condiciones límite de operación en un proceso de destilación súbita.
3.7. Demostrar y aplicar la ecuación de Rayleigh a partir del balance de materia en un proceso de destilación simple.
UD 4. Rectificación y destilación multicomponente. (11 horas)
4.1. Describir el proceso de destilación mediante etapas de equilibrio sucesivas. 4.2. Enumerar los distintos elementos de que se compone una columna de destilación (rectificación), identificando su función en el proceso.
4.3. Emplear correctamente el Método gráfico de McCabe-Thiele para el análisis y diseño de columnas de destilación.
4.4. Calcular de forma aproximada los requerimientos energéticos en una torre de rectificación. 4.5. Analizar sobre los diagramas de equilibrio el efecto de la condición térmica de la
alimentación y la presencia de corrientes laterales.
4.6. Operar con las expresiones analíticas de equilibrio entre fases para mezclas multicomponentes.
4.7. Diseñar esquemas de separación multicomponente a partir del concepto de componente clave.
4.8. Aplicar métodos de cálculo aproximados para el diseño de operaciones de separación multicomponente.
UD 5. Diseño de equipos para las operaciones gas-vapor/líquido. (6 horas)
5.1. Describir los principales elementos que configuran las torres de platos y de relleno. 5.2. Identificar los parámetros constructivos de las columnas de platos y su relación con el régimen hidrodinámico de la misma.
de platos reales para llevar a cabo operaciones de absorción y de rectificación.
5.4. Calcular, a partir del concepto de velocidad de inundación, el diámetro de una torre de relleno.
5.5. Decidir sobre la conveniencia de emplear una torre de platos o de relleno para llevar a cabo operaciones de absorción y/o de rectificación.
UD 6. Extracción líquido-líquido. (6 horas)
6.1. Describir la finalidad del proceso de extracción líquido-líquido sin reacción química, identificando algunos ejemplos de aplicación industrial.
6.2. Realizar balances de materia sobre operaciones de extracción líquido-líquido con distintos patrones de flujo (cruzado, en contracorriente y en contracorriente con reflujo).
6.3. Representar gráficamente datos de equilibrio en diagramas triangulares.
6.4. Emplear los diagramas triangulares para el cálculo de operaciones de extracción líquido-líquido en una sola etapa.
6.5. Emplear métodos gráficos para el cálculo de operaciones de extracción líquido-líquido multietapa en flujo cruzado.
6.6. Explicar el funcionamiento de los principales equipos que se emplean a nivel industrial para llevar a cabo la extracción líquido-líquido.
UD 7. Extracción sólido-líquido. (4 horas)
8.1. Describir la finalidad del proceso de extracción sólido-líquido ó lixiviación, identificando algunos ejemplos de aplicación industrial.
8.2. Explicar el proceso de transferencia de materia desde la fase sólida hacia la fase líquida. 8.3. Realizar balances de materia sobre operaciones de extracción con distintos patrones de flujo (cruzado y en contracorriente).
8.4. Emplear correctamente los diagramas triángulo rectángulo para la representación de rectas de reparto y curvas de retención.
8.5. Emplear los diagramas triangulo rectángulo para el cálculo de operaciones de extracción sólido-líquido en una sola etapa.
8.6. Emplear los diagramas triangulo rectángulo para el cálculo de operaciones de extracción sólido-liquido multietapa en flujo cruzado.
UD 8. Operaciones avanzadas de separación. (4 horas)
8.1. Explicar la morfología y estructura microscópica de los distintos tipos de membranas. 8.2. Establecer las principales diferencias existentes entre las teorías que explican el transporte de materia a través de las membranas.
8.3. Clasificar los distintos tipos de procesos con membranas en función de la fuerza impulsora.
6.
Metodología
docente
6.1.
Actividades
formativas
Actividad Descripción de la actividad Trabajo del estudiante ECTS
Clases de teoría
Clase expositiva utilizando técnicas de
aprendizaje cooperativo informal de
corta duración. Resolución de dudas
planteadas por los estudiantes. Se
tratarán los temas de mayor
complejidad y los aspectos más
relevantes.
Presencial: Asistencia a clase y toma de
apuntes. 0.8
No presencial: Lectura previa de los
materiales proporcionados específicamente
por el profesor y estudio individual de la
materia.
1.2
Clases de problemas
Se resolverán problemas‐tipo,
enfatizando en el planteamiento de
métodos de resolución y no en los
resultados. Se plantearán problemas
similares para que los alumnos los
resuelvan posteriormente de forma
individual.
Presencial: Asistencia a clase y toma de
notas sobre los procedimientos de resolución
de problemas tipo
0.8
No presencial: Estudio y repaso de los
problemas tipo resueltos en clase.
Resolución de nuevos problemas propuestos
por el profesor.
1.6
Sesiones prácticas en aula de
informática
Las sesiones prácticas en aula de
informática con software de
simulación de procesos, permiten
ampliar la capacidad del alumno para
aplicar métodos analíticos en el
diseño de operaciones de separación.
Presencial: Manejo de software específico de
simulación de procesos bajo las indicaciones
directas del profesor.
0.27
No presencial: Manejo de software
específico de simulación de procesos de
forma autonóma por parte del alumno.
0.33
Actividades de trabajo cooperativo
Se propondrán problemas a resolver
mediante trabajo en grupo. La
evaluación del trabajo se realizará
mediante exposición y defensa de los
mismos de forma individual ante el
resto de compañeros y el profesor.
Presencial:
No presencial: Resolución de problemas
propuestos de ampliación sobre alguna de
las operaciones de separación.
0.7
Tutorías
Las tutorías serán individuales con
objeto de proporcionar al alumno un
apoyo en la resolución de problemas
propuestos y conocer su nivel de
interés y motivación por la asignatura.
Presencial: Planteamiento de dudas en
horario de tutorías. 0.15
No presencial: Planteamiento de dudas por
correo electrónico en plazos preestablecidos. Actividades de
evaluación sumativas
Se realizará una prueba escrita de tipo
individual sobre los contenidos
teóricos y prácticos abordados en la
asignatura, con el fin de comprobar el
grado de consecución de las
competencias específicas.
Presencial: Asistencia a la prueba escrita y
realización de ésta. Exposición y defensa de
problemas propuestos y demostración de
manejo de software de simulación.
0.15
No presencial:
7.
Evaluación
7.1.
Técnicas
de
evaluación
Instrumentos Realización / criterios Ponderación
Competencias genéricas (4.2)evaluadas Resultados (4.4) evaluados
Prueba
escrita
Individual
(*)(60
%)
Cuestiones teóricas: Cuestiones teóricasformuladas tipo test. Estas
cuestiones se orientan a
conceptos y definiciones y
evalúan principalmente los
conocimientos teóricos. 25% de la prueba escrita T1.1, T1.6 T3.2, T3.7 1, 5 Problemas: Entre 1 y 4 problemas de
media o larga extensión. Se
evalúa principalmente la capacidad de aplicar conocimientos a la práctica y la capacidad de análisis 75% de la prueba escrita T1.1, T1.6, T1.7 T3.1, T3.2, T3.7 2, 3, 4
Problemas
Propuestos
Resolución no presencial de problemas propuestos durante el curso. 20% de la calificación de la asignatura T1.1, T1.2, T1.3, T1.6, T1.7, T2.3 T3.1, T3.2, T3.7 2, 3, 4
Ejercicios
prácticos
en
Aula
de
Informática
Simulaciones por computador: Se realizarán ejercicios de simulación de operaciones de separación, valorándose
los resultados obtenidos.
10% de la calificación de la asignatura T1.1, T1.2, T1.3, T1.5, T2.3 T3.1, T3.2, T3.7 6
Exposiciones
Orales
Presentación problemas propuestos: Se realizará una
presentación y defensa oral
sobre la resolución de
alguno de los problemas
propuestos. 10% de la calificación de la asignatura T1.1, T1.2, T1.3, T1.7 T3.1, T3.2, T3.7 3, 4
(*) Será necesario obtener un 40% de la calificación máxima en cada una de las partes de que se compone la
prueba escrita para superar la asignatura.
7.2.
Mecanismos
de
control
y
seguimiento
El seguimiento del aprendizaje se realizará mediante las siguientes actividades: ‐Cuestiones planteadas de manera informal en clase. ‐Presentación de los problemas propuestos. ‐Supervisión durante las sesiones de prácticas en aula de informática. ‐Presentaciones orales de problemas propuestos y demostración de uso del software. ‐Tutorías individuales.
7.3.
Resultados
esperados
/
actividades
formativas
/
evaluación
de
los
resultados
Resultados
esperados
del
aprendizaje
(4.4)
Clases de te orí a Clases proble mas Sesio n es Aula de Inf o rm át ica Activida d es de trabajo co oper ativo Tut o rías Prueba teoría Prueba pro b le mas Proble mas prop ues to s Presentación oral
1.
Identificar
el
tipo
de
operación
más
adecuado
para
la
separación
de
componentes
en
función
de
las
características
de
éstos
y
el
estado
de
agregación
en
que
se
encuentran.
X
X
X
2.
Manejar
adecuadamente
las
fuentes
de
información
que
permiten
obtener
las
propiedades
físico
‐
químicas
de
los
compuestos
necesarias
para
la
obtención
de
datos
de
equilibrio
entre
fases.
X
X
X
X
X
X
3.
Emplear
métodos
gráficos
y
analíticos
para
el
cálculo
del
número
de
etapas
de
equilibrio
necesarias
para
las
operaciones
de
separación
estudiadas.
X
X
X
X
X
X
X
4.
Determinar
los
valores
límites
de
operación
para
las
variables
de
diseño
de
las
operaciones
de
separación.
X
X
X
X
X
X
5.
Describir
correctamente
los
distintos
tipos
de
equipos
empleados
en
los
procesos
de
separación,
su
funcionamiento,
y
la
misión
de
cada
uno
de
los
elementos
de
que
se
componen.
X
X
X
6.
Usar
software
específico
de
simulación
de
procesos
químicos
en
estado
estacionario
para
el
cálculo
y
diseño
de
operaciones
de
separación.
X
X
X
9.
Recursos
y
bibliografía
9.1.
Bibliografía
básica
Henley
E.J.
y
Seader
J.D.
Operaciones
de
separación
por
etapas
de
equilibrio
en
ingeniería
química.
Barcelona:
Ed.
Reverté
(1988)
McCabe
W.L.
Operaciones
unitarias
en
ingeniería
química
.
México:
Ed.
McGraw
‐
Hill
(2004)
9.2.
Bibliografía
complementaria
Marcilla
Gomis
A.
Introducción
a
las
operaciones
de
separación.
Cálculo
por
etapas
de
equilibrio.
Alicante:
Publicaciones
de
la
Universidad
de
Alicante
(1998)
Rousseau
R.W.
Handbook
of
Separation
Process
Technology
.
New
York:
John
Wiley
&
Sonos
(1987).
Maloney
J.O.
Perry’s
Chemical
Engineers’
Handbook
.
New
York:
Ed.
McGraw
‐
Hill
(2008)
Geankoplis
C.J.
Procesos
de
transporte
y
operaciones
unitarias
.
México:
Ed.
CECSA
(1998)
9.3.
Recursos
en
red
y
otros
recursos
http://moodle.upct.es
