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Academic Year/course: 2022/23

452 - Degree in Chemistry

27216 - Fundamentals of Chemical Engineering

Syllabus Information

Academic Year:

2022/23

Subject:

27216 - Fundamentals of Chemical Engineering

Faculty / School:

100 - Facultad de Ciencias

Degree:

452 - Degree in Chemistry

ECTS:

6.0

Year:

Semester:

First semester

Subject Type:

Compulsory

Module:

---

1. General information

1.1. Aims of the course

The course Fundamentals of Chemical Engineering is compulsory and is part of the Fundamental module 
of the Degree. It has a teaching load of 6 ECTS and is taught in the first semester of the third year of the Degree.

It is a basic and introductory course on Chemical Engineering concepts that help to understand how chemical 
processes are carried out at industrial scale.

The subject is structured in two sections:
Section I: Introduction. Mass and Energy Balances in Steady State

Section II: Transport Phenomena, Application to Equipment Design and Introduction to Separation Unit 
Operations and Reactor Design

1.2. Context and importance of this course in the degree

The general objective of this subject is to acquire a practical vision of the discipline of Chemical Engineering and its relationship with Chemistry and the current Chemical Industry.

Like all the subjects of the Fundamental block of this undergraduate degree, this subject contributes to achieving the competencies and skills of this module, which constitutes the core of the Chemistry training that the future graduate receives. The objective of this module is to provide the student with the core of essential knowledge, experimental skills and attitudes in the different branches of Chemistry, complemented with specific transversal training. Therefore, the course aims to introduce students to the tools and basic knowledge of chemical engineering, to be able to face with a broad criterion the various problems that will arise in their profession.

The student will acquire the basis to carry out simple calculations associated with chemical processes, they will learn how to solve mass and energy balances, transport phenomena, and how to design basic separation unit operations and chemical reactors.

1.3. Recommendations to take this course

In this subject, it is advisable to have acquired several of the competencies disclosed in the basic module of the degree during the first and second years. Those acquired in the subjects of General Chemistry, Physics, Mathematics, Statistics, and Computer Science are considered especially necessary for the correct follow-up of the course; Introduction to the Chemical Laboratory and Chemical Laboratory are both also necessary.

The student is strongly encouraged to attend the classes, carrying out the exercises proposed as personal work, preparing, and solving the laboratory practice-related questions. Continuous study and active participation in the classroom are also recommended.

2. Learning goals

2.1. Competences

The student should:

1. Manage the terminology and basic nomenclature in Chemical Engineering.
2. Raise, develop and solve macroscopic mass and energy balances in different processes of the Chemical Industry.
3. Know the mechanisms of mass and heat transport phenomena and the mathematical equations that govern them.
4. Know and apply the transport equations between different phases in the design of mass transfer equipment.
5. Apply simple calculation methods in the analysis and sizing of equipment for heat and mass transfer and also to design chemical reactors (discontinuous plug flow and continuous stirred tank reactors).
6. Gather and interpret relevant data (normally within the study area of Chemistry) to make judgments that include a reflection on social, scientific, or ethical issues.
7. Understand and transmit information, ideas, problems, and solutions to both a specialized and non-specialized audience. Be able to express clearly orally and in writing, mastering the specialized language of the course.
8. Work in a team, organize, plan and make decisions.

2.2. Learning goals

The general objective of this subject is to acquire a practical vision of the discipline of Chemical Engineering and its relationship with Chemistry and with the current Chemical Industry.

Like all the subjects of the Fundamental core of the degree in Chemistry, this subject contributes to achieving the competencies and skills of this module, which constitutes part of the core of the training that the future graduate receives. The objective of this module is to provide the student with the core of essential knowledge, experimental skills, and attitudes in the different branches of Chemistry, complemented with specific transversal training. Therefore, the course aims to introduce students to the tools and basic knowledge of chemical engineering, to be able to face with a broad criterion the various problems that will arise in their profession. The bases of the calculations associated with chemical processes must be established, fundamentally resolution of mass and energy balances will be included as well as transport phenomena, basic separation unit operations and the design of chemical reactors.

2.3. Importance of learning goals

The course of Fundamentals of Chemical Engineering will allow students to acquire the knowledge and the basic tools essential for chemical engineering calculations needed in Chemistry and in the Chemical Industry. The laboratory practices carried out by the student in the framework of this subject will reinforce the contents, and at the same time, they will provide a practical vision of the subject.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The subject is evaluated continuously, by two independent sections according to its structure. The instruments for the evaluation of each section are diverse:
1. Written tests: two exams, one at the end of Section I and the other at the end of Section II.
2. Participation in class.
3. Laboratory practices.

To pass the subject it is necessary to pass Sections I and II independently. To pass each section it will be necessary to have reached a minimum score of 5 points (out of 10) in the individual written tests and in the laboratory practice questionnaires. Passing a section exam implies a grade ≥ 5, and exempts the student from taking the said section in the global written assessment test. However, in the global assessment test, the grade obtained in the laboratory and that of each passed section for the two calls will be saved, until September as long as the grade is equal to or greater than 5 points.

Section I: the total score will be the one obtained in the exam and the score could be upgraded thanks to the participation of the student in class up to 10%.

Section II: the total score will be as follows: 80% would be devoted to the written exam and 20% to the laboratory practices questionnaire. The score could also be upgraded thanks to the participation of the student in class up to 10%.

Students who do not choose for continuous assessment or who do not pass any section of the subject by this procedure or who want to improve the grade of any of the approved sections will have the right to take the global assessment test that will take place in the calls on February and September (you can only upload a grade for any of the section approved in the February call) and that will represent 100% of the grade. The global assessment test both in the first and second call will consist of a written exam and a laboratory practice session (for those students who have not passed or have not carried out the corresponding laboratory practices during the academic year). The written exam will include problems and theoretical-practical questions on the contents of Section I (50% of the final grade) and Section II (50% of the final grade).

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The course consists of 60 hours of which 48 hours will be devoted to lectures and problems and the remaining 12 hours will be used to carry out laboratory practices. The activities of laboratory practices will be carried out in Laboratory 1 of Building D of the Faculty according to the calendar that it was previously published. These practices will be carried out in teams of 2-3 students, according to the number of students enrolled. The questionnaires of the laboratory practices with the questions related to the development of the same and the data obtained will be delivered at the end of the corresponding practice. The score obtained is the same for the whole team. The two written exams during the continuous or global evaluation will be focused on the contents reviewed during the course and those exams will be announced in the classroom, in the bulletin board of the Department of Chemical Engineering and Environmental Technologies and in moodle with the less two weeks in advance. The location and timetable for office hours (advisory meetings) will be established by each teacher and will be made public at the beginning of the course in the classroom, on the bulletin board of the Department of Chemical Engineering and Environmental Technologies and in moodle. The dates for the global evaluation test in first and second calls will be in accordance with the academic calendar of the Faculty of Sciences and will be available on its website : http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do. This link will be updated at the beginning of each academic year.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

Section I. Introduction. Balances of Matter and Energy in Steady State 9 h Lectures (theoretical classes and problem solving and cases) 10 hours Classes of problem solving of Balances of Matter and Energy The 9 hours of lectures will be devoted:
- Introduction to Chemical Engineering.
- Basic nomenclature and calculation methods. Unit systems. Dimensional analysis. Conversion of units.
- Macroscopic balances of matter and energy in processes of the chemical industry.
- Systematic procedure for the realization of balances of matter in steady state with and without chemical reaction.
- Balances of steady state energy with and without chemical reaction
- Simultaneous balances of matter and energy in steady state. 2.
Section II. Transport Phenomena, Application to Equipment Design and Introduction to Separation Operations and Reactor Design 21 hours Lectures (theoretical classes and problem solving and cases) 8 hours Class of problem solving 12 h Laboratory practices in small groups (teams of 2-3 students) The 21 h of lectures that will be devoted to:
- Introduction to transport phenomena.
- Transport mechanisms. Transport equations within a fluid in molecular regime. Boundary layer theory.
- Transportation between phases. Individual and global transport coefficients.
- Application to the design of heat exchangers.
- Basics of separation operations. Equipment for contact between phases.
- Introduction to the design of absorption columns.
- Introduction to reactor design. Applied Chemical Kinetics.
- Isothermal and Adiabatic Discontinuous stirred tank Reactor.
- Isothermal and Adiabatic Continuous stirred tank Reactor.
- Continuous Isothermal and Adiabatic plug flow Reactor.

The 12 h of laboratory practices will be distributed as follows: Each laboratory team consisting of 2-3 students will perform three of the five proposed practices according to the planning carried out by the teachers responsible for the course. The laboratory sessions will be 4 hours long (including the time to solve the questionnaire) and will be done towards the end of the semester. The practices corresponding to this Section are:

Practice 1: Transfer of matter between phases: Absorption-Desorption G-L. Determination of individual coefficients of matter transfer.
Practice 2. Transfer of matter between phases: Absorption with chemical reaction.
Practice 3. Transfer of matter between phases: Extraction S-L. Contact mode, number of stages and separation factor.
Practice 4. Transfer of matter between phases: Discontinuous distillation.
Practice 5: Ideal Piston Flow Reactor. Influence of the operating conditions on the conversion. and Ideal Perfect Mixing Reactor. Association in Series of Ideal Reactors.

Thus, the total 60 hours taught in the course include 30 hours of lectures in the classroom with the entire group, 18 hours of problem solving and 12 hours of laboratory practices. The work of the student is distributed among the hours of study, problem solving, preparation of the practices, and written evaluation tests.

4.3. Syllabus

The course is divided in two sections. The following syllabus is intended to help the student the consecution of his/her formative training throughout the following activities:

Section 1: Introduction. Mass and energy balances in steady state.

	Hours present	Activity
1.9 ECTS	9 h	Master class (theoretical classes and exercises)
1.9 ECTS	10 h	Exercises

The 9 h of master classes will include:

Chemical Engineering Introduction
Nomenclature and unit systems; dimensional analysis; units conversion.
Mass and energy balances in steady state in chemical processes.
Mass balances in steady state with and without chemical reaction.
Simultaneous resolution of mass and energy balances in steady state.

Section 2: Transport phenomena. Unit Operations and Processes. Reactor Design.

	Hours present	Activity
4.1 ECTS	21 h	Lectures
	8 h	Exercises
	12 h	Lab practices (2 people groups)

The 21 h of master classes will include:

Introduction to Transport Phenomena
Transport mechanisms. Transport equations in laminar flow regime. The boundary layer.
Individual and global transport coefficients.
Heat exchanger design
Fundamentals of separation processes. Distillation
Design of absorption and stripping towers.
Reactor design. Chemical reaction kinetics.
Discontinuous reactors
The continuous plug flow reactor model
The continuous flow stirred-tank reactor

12 h of laboratory practices will be distributed as follows:

Each couple will carry out 3 laboratory practices, two related to Section 1 (laboratory practices 1a to 4a) and one related to section 2 (laboratory practices 5).

Each laboratory practice will last 2,5h. Each couple will carry out 2 practices from the 4 included in Section 1:

Practice 1a: Gas/liquid absorption/desorption. Determination of individual mass transport coefficients.
Practice 2a: Ion exchange. Determination of the breakthrough curve.
Practice 3a: Extraction solid/liquid. Analysis of the contact mode, temperature and number of stages.
Practice 4a: Discontinuous distillation.
Practice 5a: continuous plug flow reactor model. Influence of the reaction conditions on the conversion. The continuous flow stirred-tank reactor. Reactors in series.
Practice 6: Resolution of problems of Block II interactively with students (3h) and exposure of the questionnaires of practices (1h).

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the Facultad de Ciencias web (https://ciencias.unizar.es/grado-en-quimica-0).

Specific dates of the different activities will be announced during the classes, bulletin boards or by ADD (Moodle2 Platform).

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=27216

Curso Académico: 2022/23

452 - Graduado en Química

27216 - Fundamentos de ingeniería química

Información del Plan Docente

Año académico:

2022/23

Asignatura:

27216 - Fundamentos de ingeniería química

Centro académico:

100 - Facultad de Ciencias

Titulación:

452 - Graduado en Química

Créditos:

6.0

Curso:

Periodo de impartición:

Primer semestre

Clase de asignatura:

Obligatoria

Materia:

---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El objetivo general de esta asignatura es adquirir una visión práctica de la disciplina de la Ingeniería Química y de su relación con la Química y la Industria Química actual.

Como todas las asignaturas del bloque Fundamental, esta asignatura contribuye a conseguir las competencias y destrezas propias de dicho módulo el cual constituye el núcleo de la formación en Química que recibe el futuro graduado. El objetivo de este módulo es proporcionar al alumno el bloque de conocimientos, habilidades experimentales y actitudes esenciales en las distintas ramas de la Química, complementada con la formación transversal específica. Por lo tanto, la asignatura pretende introducir a los alumnos las herramientas y los conocimientos básicos de ingeniería química, para poder enfrentarse con un criterio amplio a los diversos problemas que se les plantearán en el ámbito profesional. Con ella se deben asentar las bases de los cálculos asociados a los procesos químicos, fundamentalmente resolución de balances de materia y energía, fenómenos de transporte, operaciones básicas de separación y diseño de reactores químicos (reactor discontinuo, continuo de mezcla perfecta y continuo de flujo pistón).

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir, en cierta medida, a su logro.

Objetivo 6: Agua limpia y saneamiento (Meta 6.3)
Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras (Metas 9.4 y 9.5)
Objetivo 12: Producción y consumo responsables (Metas 12.4 y 12.5)
Objetivo 13: Acción por el clima (Meta 13.3)

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura de Ingeniería Química tiene como objetivo dotar al estudiante de las herramientas necesarias para diseñar, dimensionar y evaluar los procesos químicos y para poder realizar cambios de escala. Las competencias adquiridas en esta asignatura son necesarias para el correcto aprovechamiento de la asignatura obligatoria de primer cuatrimestre de cuarto curso del módulo avanzado Procesos, Higiene y Seguridad en la Industria Química.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

En esta asignatura es recomendable haber adquirido las competencias relativas a las materias de formación básica de primer y segundo curso. Se consideran especialmente necesarias para su correcto seguimiento las adquiridas en las asignaturas Química General, Física, Matemáticas, Estadística e Informática, Introducción al Laboratorio Químico y Laboratorio de Química.

Se recomienda la asistencia a las clases, la realización de los ejercicios propuestos como trabajo personal, la preparación y resolución de los cuestionarios de prácticas de laboratorio, el estudio continuado y la participación activa en el aula.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Manejar la terminología y nomenclatura básica en Ingeniería Química.
Plantear, desarrollar y resolver balances macroscópicos de materia y energía en estado estacionario procesos de la Industria Química.
Conocer los mecanismos de transporte de materia y calor y las ecuaciones matemáticas que los describen.
Conocer y saber aplicar las ecuaciones de transporte de propiedad entre fases para el diseño de equipos de transferencia de materia.
Aplicar métodos de cálculo sencillos en el análisis y dimensionado de equipos para transferencia de materia y de calor y reactores químicos (incluidos los reactores discontinuos, los continuos de mezcla perfecta y los continuos de flujo pistón así como las baterías de tanques de mezcla perfecta).
Reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro del área de estudio de la Química) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas de índole social, científica o ética.
Comprender y transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. Ser capaz de expresarse claramente de forma oral y por escrito, dominando el lenguaje especializado.
Trabajar en equipo, organizar, planificar y tomar decisiones.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Explica razonadamente utilizando la terminología básica los fenómenos de transferencia de materia y transmisión de calor que tienen lugar en los procesos físicos y químicos.
Identifica las principales operaciones de una planta química y su principio de operación.
Analiza nuevos diagramas de flujo o ya existentes de procesos químicos desde el punto de vista de balances de materia y energía.
Realiza el dimensionado de equipos básicos para transferencia de materia y reactores químicos mediante métodos gráficos o analíticos sencillos de cálculo.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La asignatura Fundamentos de Ingeniería Química permitirá que los alumnos adquieran conocimientos y herramientas básicas indispensables para el cálculo ingenieril relacionado con la Química y la Industria Química. Las prácticas de laboratorio realizadas por el alumno en el marco de esta asignatura reforzarán los contenidos, y al mismo tiempo, le proporcionarán una visión práctica del Bloque II de la asignatura.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación:

La asignatura se evalúa de forma continua, por bloques independientes de acuerdo con su estructuración. Los instrumentos para la evaluación de cada bloque son:

Pruebas escritas: dos controles, uno al terminar el bloque I y otro al terminar el bloque II.
Problemas individuales y participación en clase.
Prácticas de laboratorio.

Para superar la asignatura es necesario superar los Bloques I y II de forma independiente. Para superar cada bloque será necesario haber alcanzado una calificación mínima de 5 puntos (sobre 10) en las pruebas escritas individuales y en los cuestionarios de las prácticas de laboratorio. La superación de un bloque exime al alumno de examinarse de dicho bloque en la prueba de evaluación global escrita. En la prueba de evaluación global se guardará la calificación obtenida de laboratorio y la de cada bloque para las dos convocatorias, siempre y cuando la calificación sea igual o superior a 5 puntos.

La calificación final se calculará de acuerdo con la siguiente fórmula:

CALIFICACIÓN FINAL = (Calif. Bloque I + Calif. Bloque II) / 2

El estudiante que haya aprobado por evaluación continua y quiera mejorar su calificación podrá presentarse a la prueba global de febrero, prevaleciendo la mejor de las calificaciones.

Bloque I: Introducción. Balances de Materia y Energía en Estado Estacionario

Calificación

BLOQUE I

100 % de la nota: prueba escrita individual que consistirá en la resolución de problemas de Balances de Materia y Energía (A)

Nota: La participación en clase y los problemas individuales recogidos podrán subir la nota final del Bloque hasta en 1 punto.

Bloque II: Fenómenos de Transporte, Transferencia de Materia y Operaciones de Separación y Diseño de Reactores

Calificación

BLOQUE II

80 % de la nota: prueba escrita individual

20 % de la nota: cuestionarios de prácticas

Nota: La participación en clase y los problemas individuales recogidos podrán subir la nota final del Bloque hasta en 1 punto.

Los estudiantes que no opten por la evaluación continua o que no superen algún bloque de la asignatura por este procedimiento tendrán derecho a presentarse a la prueba global de evaluación que tendrá lugar en la 1ª convocatoria (enero) y en la 2ª convocatoria (junio-julio) y que supondrá el 100% de la calificación (sólo se podrá subir nota de alguno de los Bloques aprobados en la convocatoria de enero).

La prueba de evaluación global tanto en primera como en segunda convocatoria consistirá en un examen escrito y una sesión de prácticas de laboratorio (para aquellos alumnos que no hayan superado o no hayan realizado las correspondientes prácticas de laboratorio durante el curso académico). El examen escrito incluirá problemas y cuestiones teórico-prácticas sobre los contenidos del Bloque I (50% de la calificación final) y del Bloque II (50% calificación final).

Calificación global = 0,5* Calif Bloque I +0,5 Calif Bloque II

donde:

Calif Bloque I se obtendrá de la prueba escrita de ese bloque, y

Calif Bloque II= 0,80* prueba escrita Bloque II + 0,20*calificación examen prácticas de laboratorio.

Como en el caso de la evaluación continua, para aprobar se exige una calificación mínima de 5 (sobre 10) en cada una de las pruebas escritas y en el examen de prácticas.

De cara a organizar el laboratorio, aquellos alumnos que decidan presentarse a esta parte (examen de prácticas) en la evaluación global deberán de avisar al profesor responsable con antelación suficiente.

El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula) así como el consumo de dichas convocatorias se ajustará a la Normativa de Permanencia en Estudios de Grado y Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje. A este último reglamento, también se ajustarán los criterios generales de diseño de las pruebas y sistema de calificación, y de acuerdo a la misma se hará público el horario, lugar y fecha en que se celebrará la revisión al publicar las calificaciones. Dicha normativa puede consultarse en: http://wzar.unizar.es/servicios/coord/norma/evalu/evalu.html

Para los alumnos que elijan la evaluación continua se realizará un examen sobre los contenidos vistos en el Bloque I (generalmente en noviembre). Si dicho examen se aprueba, dicha calificación se guardará para las convocatorias globales de enero y junio-julio. También se realizará un examen sobre los contenidos del Bloque II en el período de evaluación continua (en enero). Si dicho examen se aprueba, igualmente dicha calificación se guardará para las convocatorias globales de enero y de junio-julio.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

La asignatura consta de 60 h, de las cuales 48 se emplearán en impartir las clases teóricas y en realizar problemas y las 12 h restantes se emplearán en realizar las prácticas de laboratorio. Las clases teóricas y de problemas se llevarán a cabo con el grupo completo.

Las actividades de prácticas de laboratorio se realizarán en grupos reducidos (cada grupo completo se dividirá en dos grupos, de modo que el número de alumnos sea similar en ambos. Una vez realizada la asignación del alumno a un grupo reducido, se mantendrá dicha vinculación para todo el cuatrimestre) en el Laboratorio 1 del edificio D de la Facultad de acuerdo con el calendario que se publique previamente. Dichas prácticas serán realizadas en equipos de 2-3 alumnos, conforme al número de alumnos matriculados.

Los cuestionarios de las prácticas de laboratorio relativos al desarrollo de las mismas se realizarán de forma individual y se entregarán a la finalización de la práctica correspondiente.

Las dos pruebas escritas de evaluación periódica se realizarán conforme a la impartición de contenidos de la asignatura y se anunciarán en el aula, en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente y en el Anillo Digital Docente con, al menos, dos semanas de antelación.

Los horarios y lugar para tutorías serán establecidas por cada profesor y se harán públicos al inicio de la asignatura en el aula, en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente y en el Anillo Digital Docente.

Las fechas para la prueba global de evaluación en primera y segunda convocatoria serán conformes al calendario académico de la Facultad de Ciencias y podrán consultarse en la página web de la misma: http://ciencias.unizar.es/web/horarios.do. Dicho enlace se actualizará al comienzo de cada curso académico.

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Bloque I. Introducción. Balances de Materia y Energía en Estado Estacionario

Nº de horas

presenciales

Actividad

1.9 ECTS

9 h

Clase magistral en aula con el grupo completo.

10 h

Clases de problemas de Balances de Materia y Energía con el grupo completo.

Las 9 h de clase magistral que versarán sobre:

Introducción a la Ingeniería Química.
Nomenclatura básica y métodos de cálculo. Sistemas de unidades. Análisis dimensional. Conversión de unidades.
Balances macroscópicos de materia y energía en procesos de la industria química.
Procedimiento sistemático para la realización de balances de materia en estado estacionario con y sin reacción química.
Balances de energía en estado estacionario con y sin reacción química
Balances simultáneos de materia y energía en estado estacionario.

Bloque II. Fenómenos de Transporte, Aplicación al Diseño de Equipos e Introducción a las Operaciones de Separación y Diseño de Reactores

	Nº de horas presenciales	Actividad
4.1 ECTS	21 h	Clase magistral en aula con el grupo completo.
	8 h	Clase de problemas en el aula con el grupo completo.
	12 h	Prácticas de laboratorio en grupos reducidos (equipos de 2-3 alumnos)

Las 21 h de clase magistral que versarán sobre:

Introducción a los fenómenos de transporte.
Mecanismos de transporte. Ecuaciones de Transporte en el seno de un fluido en régimen molecular. Teoría de capa límite.
Transporte entre Fases. Coeficientes de transporte individuales y globales.
Aplicación al diseño de intercambiadores de calor.
Fundamentos de las Operaciones de separación. Equipos para contacto entre fases.
Introducción al diseño de columnas de absorción.
Introducción al diseño de reactores. Cinética Química Aplicada.
Reactor Discontinuo de Mezcla Perfecta Isotermo y Adiabático.
Reactor Continuo de Mezcla Perfecta Isotermo y Adiabático.
Reactor Continuo de Flujo Pistón Isotermo y Adiabático.

Las 12 h de prácticas de laboratorio se distribuirán de la siguiente forma:

Cada equipo de laboratorio constituido por 2-3 alumnos realizará tres de las cinco prácticas propuestas de acuerdo a la planificación realizada por los profesores responsables de la asignatura. Las sesiones de laboratorio serán de 2.5 horas de duración (transferencia de materia entre fases) y de 3 h (reactores) y se realizarán hacia el final del cuatrimestre. Las prácticas correspondientes a este bloque son:

Práctica 1: Transferencia de materia entre fases: Absorción-Desorción G-L. Determinación de coeficientes individuales de transferencia de materia.

Práctica 2. Transferencia de materia entre fases: Extracción S-L. Modo de contacto, número de etapas y factor de separación.

Práctica 3. Transferencia de materia entre fases: Destilación discontinua.

Práctica 4: Reactor ideal de Flujo Pistón. Influencia de las condiciones de operación sobre la conversión. Reactor ideal de Mezcla Perfecta. Asociación en Serie de Reactores Ideales.

Así, las 60 h impartidas totales de la asignatura incluyen 30 h de clases magistrales en el aula con el grupo completo, 18 h de resolución de problemas y 12 h de prácticas de laboratorio. El trabajo del alumno se distribuye entre las horas de estudio, resolución de problemas, preparación de las prácticas y pruebas escritas de evaluación.

4.3. Programa

Bloque 1

Programa clase magistral

Introducción a la Ingeniería Química.
Nomenclatura básica y métodos de cálculo. Sistemas de unidades. Análisis dimensional. Conversión de unidades.
Balances macroscópicos de materia y energía en procesos de la industria química.
Procedimiento sistemático para la realización de balances de materia en estado estacionario con y sin reacción química
Balances de energía en estado estacionario con y sin reacción química
Balances simultáneos de materia y energía en estado estacionario.

Bloque 2

Programa clase magistral

Introducción a los fenómenos de transporte.
Mecanismos de transporte. Ecuaciones de Transporte en el seno de un fluido en régimen molecular. Teoría de capa límite.
Transporte entre Fases. Coeficientes de transporte individuales y globales.
Aplicación al diseño de intercambiadores de calor.
Fundamentos de las Operaciones de separación. Equipos para contacto entre fases.
Introducción al diseño de columnas de absorción.
Introducción al diseño de reactores. Cinética Química Aplicada.
Reactor Discontinuo de Mezcla Perfecta Isotermo y Adiabático.
Reactor Continuo de Mezcla Perfecta Isotermo y Adiabático.
Reactor Continuo de Flujo Pistón Isotermo y Adiabático.

Programa clases prácticas

Práctica 1: Transferencia de materia entre fases: Absorción-Desorción G-L. Determinación de coeficientes individuales de transferencia de materia.

Práctica 2. Transferencia de materia entre fases: Absorción con reacción química.

Práctica 3. Transferencia de materia entre fases: Extracción S-L. Modo de contacto, número de etapas y factor de separación.

Práctica 4. Transferencia de materia entre fases: Destilación discontinua.

Práctica 5: Reactor ideal de Flujo Pistón. Influencia de las condiciones de operación sobre la conversión. Reactor ideal de Mezcla Perfecta. Asociación en Serie de Reactores Ideales.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Al inicio de la impartición de la asignatura se harán públicas las fechas e hitos clave de la misma en el aula, en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente y en el Anillo Digital Docente. Los horarios de las prácticas de laboratorio y de las clases de resolución de casos y problemas se comunicarán con, al menos, dos semanas de antelación a la fecha de inicio.

La asignatura se desarrollará durante todo el primer cuatrimestre del tercer curso del Grado en Química y según el horario establecido. Las actividades de clase magistral y resolución de problemas se llevarán a cabo con el grupo completo.

El cronograma para la impartición de las actividades de aprendizaje y pruebas de evaluación se hará público en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente y en el Anillo Digital Docente (moodle2) con la suficiente antelación.

Las dos pruebas escritas de evaluación continua para cada uno de los bloques que conforman la asignatura se realizarán conforme a la impartición de contenidos.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

https://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=27216