COMPETENCIAS ESPECIFICAS



1. Establecer los fundamentos y el procedimiento general del modelado de procesos químicos. Relacionada con las competencias de módulo: TEQI2, TEQI4, TEQI8.



2. Modelar y simular procesos químicos simples y operaciones unitarias habituales en la industria química, en estado estacionario y no estacionario, mediante trabajo individual y cooperativo. Relacionada con las competencias de módulo: TEQI2, TEQI4, TEQI8, TEQI9, TEQI10.



3. Analizar y utilizar software comercial para simular procesos químicos, mediante trabajo individual y cooperativo, generando la documentación adecuada. Relacionada con las competencias de módulo: TEQI2, TEQI8, TEQI9, TEQI10.



4. Plantear y aplicar métodos de optimización para el análisis y la mejora del proceso. Relacionada con las competencias de módulo: TEQI2, TEQI8, TEQI9, TEQI10.



5. Desarrollo de proyectos de modelado matemático de procesos y equipos de la ingeniería química junto con su correspondiente simulación mediante software comercial, tales como reactores, cambiadores de calor, etc. Relacionada con las competencias de módulo: TEQI2,TEQI8,TEQI9,TEQI10. Esta competencia recoge la aplicación práctica de las competencias 1-4.





COMPETENCIAS TRANSVERSALES



1. Adoptar una actitud responsable, ordenada en el trabajo y dispuesta al aprendizaje considerando el reto de la formación continua (C12), desarrollando recursos para el trabajo autónomo (FB10).



2. Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar (C10).



3. Trabajar eficazmente en grupo integrando capacidades y conocimientos para adoptar decisiones en el ámbito de la ingeniería (FB9).



4. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la ingeniería. (C4)



En esta asignatura también se trabajarán las competencias de trabajo autónomo y de comunicación oral, que permitirán al alumnado adquirir una mayor autonomía y autorregulación y la capacidad de comunicar adecuadamente los conocimientos, procedimientos y resultados en el ámbito de la Ingeniería Química, respectivamente.











RESULTADOS DEL APRENDIZAJE.



La adquisición de estas competencias se expresa a través del alcance de los resultados del aprendizaje específicos de la asignatura. Dichos resultados son los siguientes:



1. Conocer y comprender los conceptos de un modelo de simulación, conocer sus componentes, así como los fundamentos matemáticos en que se basa.



2. Tener la capacidad para distinguir y aplicar adecuadamente distintos tipos de modelos matemáticos utilizados para describir los procesos químicos.



3. Conocer los métodos más importantes de simulación de procesos (simulación por etapas y diferencial).



4. Conocer los conceptos de optimización lineal y no-lineal y ser capaz de resolver problemas de optimización mediante métodos gráficos, analíticos y numéricos, así como con herramientas informáticas.



5. Definir e identificar la función objetivo, variables de proceso y restricciones de operación en los problemas de optimización.



6. Modelar de forma adecuada problemas de optimización y/o de procesos químicos sencillos (de reacción, de transferencia de materia y/o de transferencia de calor) y utilizar las herramientas adecuadas para resolverlo.



7. Destreza para utilizar aplicaciones informáticas para el diseño, simulación y optimización de procesos en estado estacionario y en estado dinámico.



8. Elaborar un programa informático que simule el funcionamiento de un proceso químico que permita estudiar la influencia de las distintas variables del mismo.



9. Manejar adecuadamente la bibliografía para obtener datos de propiedades fisicoquímicas y de equilibrio de sustancias (capacidades caloríficas, entalpías de reacción, etc.).



10. Analizar si unos determinados factores influyen en una variable de interés de un proceso químico mediante la aplicación de modelos estadísticos clásicos, y si existe influencia de algún factor, cuantificar dicha influencia.

PROGRAMA TEÓRICO



BLOQUE TEMÁTICO I: METODOLOGÍA DEL MODELADO Y SIMULACIÓN DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA 1. FUNDAMENTOS DEL MODELADO Y SIMULACIÓN

TEMA 2. CLASIFICACIÓN DE LOS MODELOS MATEMÁTICOS EN INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA 3. FORMULACIÓN DE MODELOS DINÁMICOS

TEMA 4. SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS MEDIANTE APLICACIONES INFORMÁTICAS



BLOQUE TEMÁTICO II: CASOS DE ESTUDIO DEL MODELADO Y SIMULACIÓN DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA 5. MODULO DE REACTORES Y REACCIONES

TEMA 6. MODULO DE TRANSFERENCIA DE MATERIA

TEMA 7. MODULO DE TRANSFERENCIA DE CALOR



BLOQUE TEMÁTICO III: OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS QUIMICOS

TEMA 8. FUNDAMENTOS DE LA OPTIMIZACIÓN Y OPTIMIZACIÓN LINEAL

TEMA 9. OPTIMIZACIÓN NO-LINEAL

TEMA 10. DISEÑO DE EXPERIMENTOS



PROGRAMA PRÁCTICO



Prácticas de Laboratorio:

· Práctica 1: Reactores Químicos

· Práctica 2: Destilación

· Práctica 3: Extracción



Prácticas de Ordenador: Aprendizaje de diferentes softwares de simulación de procesos.

La metodología a llevar a cabo para el desarrollo de los contenidos del apartado anterior, y en consecuencia, para el logro de los objetivos de aprendizaje correspondientes, se resume en los siguientes puntos: las actividades a desarrollar corresponden a clases magistrales, prácticas de aula, prácticas de ordenador y prácticas de laboratorio. Además, durante el curso se desarrollará un proyecto de forma conjunta con la asignatura de Ingeniería de la Reacción Química (IRQ) y el cual tendrá una vinculación directa con el diseño y simulación de Reactores Reales.



Clases magistrales (M): Se desarrollará una actividad magistral, consistente en la explicación de contenidos y ejemplos ilustrativos, en correspondencia con cada uno de los temas relacionados con el modelado, la simulación y la optimización de Procesos Químicos.



Prácticas de aula (PA): se desarrollarán actividades de prácticas de aula (PA) en correspondencia con los temas que se incluyen en las actividades de clases magistrales.



Prácticas de Ordenador (PO): Las prácticas de ordenador permitirán poner en práctica los conocimientos adquiridos mediante las clases magistrales, las prácticas de aula y el trabajo personal de los alumnos. Se trabajará con un simulador de procesos (DWSim) y un software de modelado matemático (Berkeley-Madonna) que permitirán la resolución de modelos matemáticos y la simulación en estado estacionario y no estacionario de los principales procesos en la Industría Química. Para la opción de calificación mixta, la asistencia y realización de las PO es obligatoria.



Prácticas de laboratorio (PL): en las PL se desarrollará tres pequeños proyectos de modelado y simulación de equipos propio de la ingeniería química, como son un reactor real, un equipo de extracción y un equipo de destilación. Estos proyectos incluyen la obtención de datos experimentales que permitan determinar los parámetros de los modelos (que se realizará en el laboratorio), el posterior desarrollo del modelo matemático del equipo y la resolución del mismo para poder realizar la simulación de estos equipos bajo diferentes condiciones de operación. Para la opción de calificación mixta, la asistencia y realización de las PL es obligatoria.



También se podrá asistir a tutorías, tanto individuales como grupales, que se utilizarán para resolver dudas, guiar trabajos y problemas, situar el estado evolutivo del alumno/a dentro de la materia, proponer mejoras para aumentar el rendimiento académico, etc. En general, es una actividad voluntaria (individual o colectiva) y se realiza a petición del alumnado.



Si las circunstancias sanitarias obligan a realizar una docencia on line, las características de esta asignatura permiten que se pueda desarrollar, tal y como está diseñada, utilizando los medios informáticos que pone la UPV/EHU a nuestra disposición (eGela, etc).

En la asignatura de “Simulación y Optimización de Procesos Químicos” se llevará a cabo dos sistemas diferentes para evaluar a los alumnos: la evaluación continua (mixta) y la evaluación final.



1. SISTEMA DE EVALUACIÓN MIXTA



Esta evaluación implica la realización de una serie de pruebas y actividades que se realizan espaciadas a lo largo del curso. La evaluación se basará en las siguientes actividades:



·60% EXAMEN: una parte escrita sobre cuestiones teórico-prácticas y otra a ordenador para resolver problemas propios de la asignatura.

·20% INFORMES A PARTIR DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO (EN GRUPO): realización de los tres informes escritos de las prácticas de laboratorio que incluyen las respuestas a las cuestiones planteadas en cada práctica, y cuya ponderación será del 10 % para la práctica de Reactores Químicos, 5 % para la de Destilación y 5 % para la de extracción. La práctica de Reactores Químicos está directamente vinculada con el proyecto colaborativo entre IRQ y esta asignatura.

·10% ENTREGABLES (INDIVIDUAL o EN GRUPO): entrega de diferentes ejercicios y cuestionarios planteados por el profesor durante el curso, que se podrán realizar de forma autónoma o mediante trabajo colaborativo.

·5% EXPOSICION ORAL (INDIVIDUAL): al final del cuatrimestre se realizarán las presentaciones orales respectivas al informe de la práctica de Reactores Químicos. Además, esta presentación englobará las principales conclusiones extraídas del proyecto colaborativo con IRQ

·5% TRABAJO COOPERATIVO



El instrumento de evaluación de cada actividad y del propio trabajo cooperativo es una rúbrica o matriz de evaluación, que detallará los criterios e indicadores que se utilizan para evaluar el logro de las competencias.



La prueba escrita, los informes y los problemas entregados serán evaluados por el docente de la asignatura, mientras que la exposición oral será realizado por el docente, aunque tendrá un componente grupal ya que el resto de los miembros de los otros grupos valorarán diferentes aspectos de la presentación oral de sus compañeros, así como las respuestas al tribunal. Además, cada grupo tendrá que realizar como mínimo dos aportaciones constructivas a las presentaciones de los otros grupos. El trabajo cooperativo será evaluado por los propios miembros de cada uno de los equipos, a través de encuestas cruzadas donde se determina el funcionamiento del grupo y la participación de cada uno de sus miembros.



Los requisitos para aprobar mediante el sistema de evaluación mixta son:

a) Realización de todas las actividades establecidas.

b) Calificación mínima de 4/10 en el examen final.

c) Calificación mínima de las actividades evaluables de 3,5/10.

d) Obtener una nota final global de 5/10.

e) Asistir al menos al 90 % de las clases en las que se realicen actividades para evaluación tanto formativa como sumativa.



Aquellos alumnos/as que no cumplan con alguno de estos requisitos serán calificados con un 4 (como máximo) en el acta correspondiente, independientemente de la calificación final obtenida.



2. SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL:



El alumnado tiene la posibilidad de renunciar al sistema de evaluación continua y optar por la evaluación final, independientemente de que haya participado o no en la citada evaluación continua. El alumnado que no se acoja al sistema de evaluación mixta deberá realizar una evaluación final que consiste en:



100% EXAMEN: una parte escrita sobre cuestiones teórico-prácticas y otra a ordenador para resolver problemas propios de la asignatura, cada parte con una valoración del 50 % sobre la nota final.



Para superar esta prueba el alumno deberá obtener al menos un 4 sobre 10 tanto en la parte escrita, como la de ordenador, y una nota promedio entre ambas partes de 5/10.



Solicitud del sistema de evaluación final:



Si el alumno no desea participar en el sistema de evaluación continua, deberá presentarse en mano y por escrito al profesorado responsable de la asignatura la renuncia a la evaluación continua, para lo que dispondrá de un plazo de 9 semanas, a contar desde el comienzo del cuatrimestre o curso respectivamente, de acuerdo con el calendario académico del centro (Artículo 8.3 Normativa reguladora de la evaluación del alumnado en las titulaciones oficiales de Grado, UPV/EHU). No se admitirán solicitudes por otros medios, ni fuera del plazo.





RENUNCIA DE LA CONVOCATORIA DE EVALUACIÓN



En el caso de evaluación continua, el alumnado podrá renunciar a la convocatoria en un plazo que, como mínimo, será hasta un mes antes de la fecha de finalización del período docente de la asignatura. Esta renuncia deberá presentarse por escrito dirigida al profesorado responsable de la asignatura. No se admitirán renuncias por otros medios, ni fuera del plazo. No obstante, cuando se trate de evaluación final, la no presentación a las pruebas individuales previamente establecidas supondrá la renuncia automática a la convocatoria correspondiente.

Contenidos del temario (teoría, cuestiones y problemas resueltos a impartir en las clases magistrales) proporcionados por el profesor a través de eGela.

Bibliografía básica

Libros:



- Ingham, J., Dunn, I.J., Heinzle, E., Prenosil, J.E.; Chemical Engineering Dynamics: Modelling with PC Simulation, (3ª Ed.) Wiley-VCH, Weinheim, 1994. ISBN 3-527-28577-6.



- Edgar, T., Himmelblau, D.M., Lasdon L.S.; Optimization of Chemical Processes, (2º Ed) McGraw-Hill Publishing, New York, 2001. ISBN: 0-07-039359-1



- Scenna, N.J.; Modelado, Simulación y Optimización de Procesos Químicos, Universidad Tecnológica Nacional, Buenos Aires, 2000. ISBN: 950-42-0022-2



- Franks, R.G.; Modelling and Simulation in Chemical Engineering, Wiley-Interscience, New York, 1972. ISBN: 0-471-27535-2

Bibliografía de profundización

Libros:
-Luyben, W.L.; Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, (2º Ed) McGraw-Hill Publishing, Singapore, 1990. ISBN: 0-07-039159-9
-Himmelblau, D.M.; Bischoff, K.B.; Análisis y Simulación de Procesos. Editorial Reverte, Barcelona, 1976. ISBN: 84-291-7235-1
-Puigjaner, L.; Ollero, P.; de Prada, C.; Jiménez, L; Estrategias de Modelado Simulación y Optimización de Procesos Químicos, Editorial Síntesis, Madrid, 2006. ISBN: 9788497564045
-Turton, R., Shaeiwitz, J.A., Bhattacharyya, D., Whiting, W.B.; Analysis, synthesis, and design of chemical processes, (5º Ed) Prentice Hall, New Jersey, 2018. ISBN: 0-13-417740-1.
-Biegler, L.T., Grossman I.E., Westerberg A.W.; Systematic methods of chemical process design, Prentice Hall, New Jersey, 1997. ISBN: 0-13-492422-3.
-Dimian, A., Bildea, C., Kiss, A. Integrated design and simulation of chemical processes, (2ª Ed) Elsevier, Amsterdam, 2014. ISBN: 9780444627001.
-Seider W.D., Seader J.D., Lewin D.R; Product and Process Design Principles. Synthesis, Analysis and Evaluation, (4ª Ed) John Wiley & Sons, 2016. ISBN: 978-1-119-28263-1
-Smith, R.; Chemical Process Design and Integration, (2ª Ed.) Wiley-Blackwell, 2016. ISBN: 1119990130.
-Ravindran, A., Ragsdell, K.M., Reklaitis G.V; Engineering Optimization: Methods and Applications, (2ª Ed.) John Wiley & Sons, 2016. ISBN: 978-0-471-55814-9.

Revistas

-Ecological Modelling ISSN: 0304-3800
-Environmental Modelling & Software ISSN: 1364-8152
-Computers & Chemical Engineering ISSN: 0098-1354
-Chemical Engineering Research and Design ISSN: 0263-8762
-Chemical Product and Process Modeling ISSN: 1934-2659
-Journal of Chemical Information and Modeling ISSN: 1549-9596
-Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences ISSN: 2213-7467