Plan de Curso. Formación Profesional (Electiva)


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1 1 Universidad Nacional Abierta Vicerrectorado Académico Subprograma de Diseño Académico Área: Ingeniería Carrera: Ingeniería Industrial I. Identificación Plan de Curso Nombre: Procesos Químicos Código: 240 Carrera: Ingeniería Industrial Código: 280 Semestre: Formación Profesional (Electiva) U.C: 03 Prelaciones: Requisito: Autor: Actualizado por: Evaluador: Diseño Académico: Ninguna 96 UC Dra. Belkis Velásquez Ing. José Ramón Rodríguez Prof. Freddy Herradas Dra. Egleé Arellano De Rojas Prof. Reina Hernández Nivel Central Caracas, abril de 2018

2 2 II. Fundamentación Procesos Químicos se ubica en el séptimo semestre entre las asignaturas optativas para la formación profesional del Ingeniero Industrial, específicamente en el área de los conocimientos de servicios. En esta asignatura se consideran los procesos químicos de las materias primas para dar productos útiles y benéficos. Estos productos se emplean como bienes de consumo y como productos intermedios para modificaciones químicas y físicas en la elaboración de productos de consumo. Se introduce el punto de vista de la ingeniería para resolver problemas relacionados con los procesos: la descomposición de un proceso en sus componentes, la formulación de las relaciones entre las variables conocidas y las incógnitas de los procesos, la recopilación de la información necesaria para encontrar las incógnitas mediante la combinación de datos experimentales, empirismo y la aplicación de las leyes naturales, y finalmente, la unión de todas las partes requeridas para obtener la solución del problema estudiado. Para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje, se utilizan tres libros de texto del mercado, los cuales cubren los contenidos teóricos del curso de manera clara y actualizada y una guía de estudios para la orientación en el aprendizaje. En conjunto, el material instruccional obligatorio está conformado por: Felder R., Rousseau R., (2008). Principios Elementales de los Procesos Químicos. Editorial Addison Wesley. Himmelblau D., (2002) Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. Sexta edición. Editorial Prentice Hall. Guía de estudio Así mismo se recomienda utilizar como medios complementarios: CD-Rom Himmelblau D., (2002) Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. Sexta edición. Editorial Prentice Hall. Austin G. (2000). Manual de Procesos Químicos en la Industria. Primera edición en español. Mc Graw Hill. Tomos I, II y III. Plan de curso Elaborado por Dra.- Belkis Velásquez

3 3 II. Plan de evaluación Asignatura: Procesos Químicos Cód: 231 Créditos: 3 MODALIDAD OBJETIVO CONTENIDO Lapso: Semestre: Formación Profesional (Electiva) Carrera: Ingeniería Industrial Responsable: Ing. José Ramón Rodríguez TRABAJO PRÀCTICO 1 al 6 Módulos: I, II, III y IV Correo electrónico: Evaluador: Profa. Jenny Méndez M U O OBJETIVOS I 1 1 Aplicar conceptos básicos sobre unidades, medición de las propiedades físicas y las leyes básicas que rigen el comportamiento de gases, líquidos y sólidos. II III IV 6 6 Aplicar el concepto de balance de materia para la resolución de problemas con diversos grados de complejidad en sistemas no reactivos. Aplicar la ecuación de balance de materia cuando ocurren reacciones químicas para obtener los resultados de dicho balance Aplicar el balance general de energía sin ocurrencia de reacciones en la resolución de problemas específicos. Aplicar el balance de energía general (y el balance de materia) a procesos en los que intervienen reacciones. Representar, de manera conceptual, los procesos y balances de materia y/o energía a nivel industrial a través del diseño de una planta piloto.

4 4 Orientaciones Generales - Este curso se resume en los siguientes aspectos: Introducción a los Cálculos de Procesos Químicos, Principios de Balance de Materia y Energía en Estado Estacionario con y sin Reacciones Químicas y Procesos Industriales Químicos - Revise, detenidamente, las estrategias instruccionales y de evaluación expuestas en el apartado intitulado Diseño de la instrucción del curso. En caso de dudas, consulte a su asesor. - Se contempla el uso de dos libros de texto del mercado como medio instruccional y un material de apoyo o guía de estudio. - Las estrategias de evaluación comprenden, tanto la evaluación formativa, que consiste en la realización de ejercicios de cada capítulo, como la evaluación sumativa que se realizará a través de la presentación de un trabajo práctico. - El curso se aprueba con el 60% del total de los objetivos, es decir, con cuatro o más objetivos logrados. - Las instrucciones para realizar el trabajo práctico estarán disponibles en la página web al inicio del lapso académico. - La entrega del trabajo práctico, por parte del estudiante, es de carácter obligatorio. La fecha tope de entrega es la décima semana, luego de iniciado el lapso académico (fecha improrrogable). - Previo acuerdo con el asesor del Centro Local, el estudiante podrá realizar la entrega del trabajo práctico, en formato digital en las fechas pautadas, según calendario académico.

5 5 IV. Diseño de la instrucción del curso Objetivo del curso: Aplicar los conceptos básicos y las herramientas para la resolución de problemas de balance de masa y energías más frecuentes en los procesos químicos a escala industrial. Objetivo 1. Aplicar conceptos básicos sobre unidades, medición de las propiedades físicas y las leyes básicas que rigen el comportamiento de gases, líquidos y sólidos. 2. Aplicar el concepto de balance de materia para la resolución de problemas con diversos grados de complejidad en sistemas no reactivos. 3. Aplicar la ecuación de balance de materia cuando ocurren reacciones químicas para obtener los resultados de dicho balance 4. Aplicar el balance general de energía sin ocurrencia de reacciones en la resolución de problemas específicos. 5. Aplicar el balance de energía general (y el balance de materia) a procesos en los que intervienen reacciones. 6. Representar, de manera conceptual, los procesos y balances de materia y/o energía a nivel industrial a través del diseño de una planta piloto. Contenido Unidades y dimensiones: conversión de unidades y factores de conversión; consistencia dimensional. Procesos y variables de procesos: densidad, peso específico, volumen específico, fracción molar, fracción en masa, concentraciones, temperatura, presión y velocidad de flujo. Ecuaciones químicas, estequiometría y relaciones Clasificación de los procesos. Balances: ecuación general de balance, balances en procesos continuos en régimen permanente, balances integrales en procesos intermitentes, balances integrales sobre procesos semi-intermitentes y continuos. Programa de análisis de problemas de balance de materia. Cálculo de balance de materia. Balances en procesos de varias unidades. Resolución de problemas de balance de materia en los que intervienen reacciones químicas: Estequiometría, reactivos limitantes en exceso, conversión fraccionaria y grado de avance de la reacción, equilibrio químico y balances de especies atómicas y moleculares. Conceptos y unidades, Cálculos de cambios de entalpía y aplicaciones del balance general de energía sin ocurrencia de reacciones. Información básica necesaria para incluir reacciones en los cálculos de entalpía. Balances de energía que dan cuenta de reacciones químicas Descripción del proceso. Diagramas de flujo.

6 6 Objetivo Estrategias instruccionales Estrategia de evaluación 1. Aplicar conceptos básicos sobre unidades, medición de las propiedades físicas y las leyes básicas que rigen el comportamiento de gases, líquidos y sólidos. 2. Aplicar el concepto de balance de materia en la resolución de problemas con diversos grados de complejidad en sistemas no reactivos. De apoyo: Cd-Rom Himmelblau (2002) Actividades de estudio: Se propone la lectura ordenada del capítulo 1 del texto Himmelblau (2002) o del Capítulo 2 y Capítulo 3 del texto Felder y Rousseau (2008). Realice un cuadro resumen de las unidades del Sistema Internacional, indicando las principales cantidades físicas, nombre, símbolo y definición de las principales unidades físicas. Realice los problemas de las diferentes pruebas de autoevaluación del capítulo 1 del texto Himmelblau (2002). De apoyo: Cd-Rom Himmelblau (2002). Actividades de estudio: Se propone la lectura ordenada del Capítulo 3 (3.1, 3.2 y 3.3) del texto Himmelblau (2002) o del Capítulo 4 del texto Felder y Rousseau (2008). Describa los principales elementos que componen un sistema de flujo de materia. Investigue en la bibliografía recomendada sobre el cálculo del número de grados de libertad de un sistema. Revise los ejemplos del capítulo 3 del texto Himmelblau (2002), referente a balance de materia donde no intervienen reacciones químicas.

7 7 Objetivo Estrategias instruccionales Estrategia de evaluación 3. Aplicar la ecuación de balance de materia cuando ocurren reacciones químicas para obtener los resultados de dicho balance 4. Aplicar el balance general de energía sin ocurrencia de reacciones en la resolución de problemas específicos. Realice los problemas de las diferentes pruebas de autoevaluación del capítulo 3 (sección 3.3) del texto Himmelblau (2002). De apoyo: Cd-Rom Himmelblau (2002). Actividades de estudio: Se propone la lectura ordenada del Capítulo 3 (3.4, 3.5 y 3.6) del texto Himmelblau (2002) o del Capítulo 4 del texto Felder y Rousseau (2008). Revise los ejemplos del capítulo 3 del texto Himmelblau (2002), referente a balance de materia donde intervienen reacciones químicas. Realice los problemas de las diferentes pruebas de autoevaluación del capítulo 3 (sección 3.4) del texto Himmelblau (2002). Investigue en la bibliografía recomendada sobre la resolución de problemas de balance de materia en los que intervienen múltiples subsistemas. De apoyo: Cd-Rom Himmelblau (2002). Actividades de estudio: Se propone la lectura ordenada del Capítulo 5 (5.1, 5.2 y 5.3) del texto Himmelblau (2002) o del Capítulo 7 y Capítulo 8 del texto Felder y Rousseau (2008). Elabore una lista de conceptos utilizados en balances de

8 8 Objetivo Estrategias instruccionales Estrategia de evaluación 5. Aplicar el balance de energía general (y el balance de materia) a procesos en los que intervienen reacciones. energía. Desarrolle un resumen de los diferentes tipos de energía que puede abordar en problemas: trabajo, calor, energía cinética, energía potencial, energía interna y entalpia. Revise los ejemplos del capítulo 5 del texto Himmelblau (2002), referente a cálculo de cambios de entalpia y aplicaciones del balance general de energía sin ocurrencia de reacciones químicas. Realice los problemas de las diferentes pruebas de autoevaluación del capítulo 5 (sección 5.2 y 5.3) del texto Himmelblau (2002). De apoyo: Cd-Rom Himmelblau (2002) Actividades de estudio: Se propone la lectura ordenada del Capítulo 5 (5.4, 5.5 y 5.6) del texto Himmelblau (2002) o del Capítulo 9 del texto Felder y Rousseau (2008). Revise los ejemplos del capítulo 5 del texto Himmelblau (2002), referente a balance general de energía con ocurrencia de reacciones químicas, procesos reversibles, balance de energía mecánica y calores de disolución. Realice los problemas de las diferentes pruebas de autoevaluación del capítulo 5 (sección 5.4, 5.5 y 5.6) del texto Himmelblau (2002).

9 9 Objetivo Estrategias instruccionales Estrategia de evaluación 6. Representar, de manera conceptual, los procesos y balances de materia y/o energía a nivel industrial a través del diseño de una planta piloto. De apoyo: Austin G. (2000). Manual de Procesos Químicos en la Industria. 1ª edición en español. Mc Graw Hill. Tomos I, II y III. Actividades de estudio: Realice búsqueda en internet, con palabras clave como procesos químicos, ingeniería conceptual, ingeniería de consulta y obtenga información balance de materia o energía a nivel industrial. Revise los casos de estudio del capítulo 12, 13 y 14 del texto Felder y Rousseau (2008). Intente resolver los problemas del capítulo 12, 13 y 14 del texto Felder y Rousseau (2008).

10 10 V. Bibliografía Obligatoria: Felder R. y Rousseau R. (2008). Principios Elementales de los Procesos Químicos. México: Limusa Willey. Himmelblau D. (2002). Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. México: Prentice Hall. Guía de estudio Complementaria: CD Rom del texto Himmelblau D. (2002). Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. México: Prentice Hall. Austin G. (2000). Manual de Procesos Químicos en la Industria. Tomos I, II y III. México: Mc Graw Hill.

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