Plan docente de la asignatura

 

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Datos generales

 

Nombre de la asignatura: Simulación de Operaciones Unitarias y de Procesos

Código de la asignatura: 569672

Curso académico: 2019-2020

Coordinación: Juan Llorens Llacuna

Departamento: Departamento de Ingeniería Química y Química Analítica

créditos: 9

Programa único: S

 

 

Horas estimadas de dedicación

Horas totales 225

 

Actividades presenciales

95

 

-  Teórico-práctica

 

60

 

-  Prácticas de ordenador

 

30

 

-  Salida de campo

 

5

Trabajo tutelado/dirigido

30

Aprendizaje autónomo

100

 

 

Competencias que se desarrollan

 


COMPETENCIAS BÁSICAS
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
 
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS
CE1 - Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales con razonamiento crítico para establecer soluciones económicamente viables a problemas técnicos.
CE2 - Diseñar y optimizar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química tomando como base tecnológica las diversas áreas de la Ingeniería Química (procesos, fenómenos de transporte, operaciones de separación, ingeniería de las reacciones químicas y bioquímicas, etc.).
CE3 - Plantear modelos de ingeniería, aplicar modelos innovadores en la resolución de problemas y aplicaciones informáticas adecuadas para el diseño, simulación, optimización y control de procesos y sistemas.
CE4 - Solucionar problemas poco familiares, incompletamente definidos y con especificaciones contradictorias, considerando los métodos posibles de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
CE5 - Saber dirigir y supervisar todo tipo de instalaciones, procesos, sistemas y servicios de las diferentes áreas industriales relacionadas con la Ingeniería Química.
CE6 - Diseñar, construir e implementar métodos, procesos e instalaciones para la gestión integral de suministros y residuos, sólidos, líquidos y gaseosos, en la industria, con capacidad de evaluación de sus impactos y riesgos.
CE12 - Redactar, presentar y desarrollar proyectos, técnicos o de investigación, en el ámbito de la Ingeniería Química.

 

 

 

 

Objetivos de aprendizaje

 

Referidos a conocimientos

  1. Comprender las bases científicas de los métodos para estimar las propiedades termodinámicas de equilibrio y de transporte en compuestos puros y mezclas.
  2. Comprender los conceptos relacionados con el transporte molecular y turbulento de materia, energía y cantidad de movimiento. Saber aplicar dichos conceptos en la resolución de problemas de ingeniería química.

 

Referidos a habilidades, destrezas

  1. Conocer y saber utilizar los distintos softwares que permiten determinar las propiedades termodinámicas de equilibrio y de transporte de compuestos puros y mezclas.
  2. Conocer y saber utilizar los softwares actuales que permiten resolver problemas de fenómenos de transporte.
  3. Adquirir la habilidad de plantear procesos apropiados, en cuanto a sostenibilidad y economía, para fabricar productos de la industria química
  4. Saber implementar y analizar procesos químicos en softwares comerciales actuales: ASPEN PLUS, UniSim, VMGSim, etc.

 

 

Bloques temáticos

 

1. Estimación de propiedades

*  

  1. Relaciones PvT en compuestos puros. Fluidos reales. Fugacidad. Equilibrios entre fases. Ecuaciones de estado
  2. Correlaciones y estimaciones de propiedades en compuestos puros. Propiedades físicas constantes características: temperaturas y presiones críticas, factores acéntricos, etc. Efecto de la temperatura sobre las propiedades termodinámicas. Correlaciones y estimación de propiedades de transporte.
  3. Correlaciones y estimaciones de propiedades de mezclas. Fugacidades, actividades en mezclas. Equilibrios Vapor-Líquido (VLE). Solubilidades de gases en líquidos. Equilibrios Líquido-Líquido. Equilibrios Sólido-Líquido. Modelos.
  4. Software para estimar propiedades para procesos y productos (Aspen Plus, UniSim, ICAS y DDB)

2. Simulación de fenómenos de transporte

*  

  1. Técnicas numéricas en ingeniería de fluidos (Computational Fluid Dynamics, CFD).
  2. Modelización con software de propósito general: Mathematica o Matlab. Modelización de capas límite 2D. Modelización de problemas difusivos-convectivos 2D. Modelización de la turbulencia
  3. Modelización con software comercial especializado: ANSYS (Fluent, CFX)

3. Simulación de operaciones unitarias y reactores químicos. Simulación de procesos

*  

  1. Simulación de procesos en estado estacionario: compuestos, propiedades, unidades, bloques y corrientes.
  2.  Situar elementos de circulación de fluidos. Dimensionado de equipos.
  3.  Visualización, exportar a hoja de cálculo y representación gráfica de resultados del simulador.
  4.  Evaluación económica e impacto ambiental.
  5.  Conversión de simulación en estado estacionario a dinámica.
  6.  Nociones sobre análisis de seguridad dinámica

 

 

Metodología y actividades formativas

 


1. La actividad teórico-práctica se desarrolla a través de clases magistrales, la resolución de problemas y la presentación de trabajos dirigidos.
2. También se resolverán problemas prácticos con ordenadores y softwares adecuados.
3. El trabajo autónomo incluye las horas de estudio preparativos de las evaluaciones.

 

 

Evaluación acreditativa de los aprendizajes

 

De acuerdo con las normas reguladoras para la evaluación y las calificaciones de la Universidad de Barcelona, la evaluación será continua.

La calificación global de la asignatura se basa en:

1. Ejercicios periódicos consistentes en la resolución individual de problemas (35% de la nota final).
2. Trabajos en grupo (30% de la nota final).
3. Prueba global (35% de la nota final).

El alumno tiene derecho a una reevaluación si la nota que ha obtenido en la evaluación es superior o igual a 3,5. Esta prueba se hará en las fechas que establece la Comisión de Coordinación del Master . Para poder presentarse a la reevaluación del estudiante debe renunciar a la nota obtenida en la evaluación.

 

Evaluación única

Si el estudiante manifiesta no poder cumplir los requisitos de la evaluación continuada tendrá derecho a una evaluación única, que consiste en una prueba global. Para acogerse a la evaluación única el alumno puede solicitarla durante la primera semana del semestre rellenando el impreso correspondiente, que se puede encontrar en la web del centro.

El alumno tiene derecho a una reevaluación si la nota que ha obtenido en la evaluación es superior o igual a 3,5. Esta prueba se hará en las fechas que establece la Comisión de Coordinación del Master. Para poder presentarse a la reevaluación del estudiante debe renunciar a la nota obtenida en la evaluación.

 

 

Fuentes de información básica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Libro

Chemical thermodynamics : for process simulation. Weinheim  : Wiley-VCH, cop. 2012  Enllaç

Computer aided property estimation for process and product design. Amsterdam : Elsevier, 2004  Enllaç

Date, Anil Waman. Introduction to computational fluid dynamics. New York : Cambridge University Press, 2005   Enllaç

Dimian, Alexandre C. ; Bildea, Costin Sorin. Chemical process design : computer-aided case studies. Weinheim [etc.] : Wiley-VCH , 2008  Enllaç

Fernández Oro, Jesús Manuel. Técnicas numéricas en ingeniería de fluidos : Introducción a  la dinámica de fluidos computacional (CFD) por el método de volúmenes finitos. Barcelona : Reverté, cop. 2012  Enllaç

Hanyak, Michael E. Chemical process simulation and the Aspen HYSYS software. Lewisburg, Pa. : Dept. of Chemical Engineering, Bucknell University, 2012  Enllaç

Kontogeorgis, Georgios M. ; Folas, Georgios K. Thermodynamic models for industrial applications : from   classical and advanced mixing rules to association theories. Chichester, U.K. : Wiley, 2010   Enllaç

Luyben, William L. Chemical reactor design and control. [New York] : AIChE ; Hoboken (N.J.) : Wiley-Interscience, 2007  Enllaç

Luyben, William L. Distillation design and control using Aspen simulation. 2n ed. Weinheim : Wiley-AIChE, 2013  Enllaç

(2006)  Enllaç

Poling, Bruce E. ; Prausnitz, J. M. ; O’Connell, John P. The properties of gases and liquids. 5th ed. New York [etc.] : McGraw-Hill, 2001  Enllaç

Prausnitz, J. M. ; Lichtenthaler, Rüdiger N. ; Gomes de Azevedo, Edmundo. Termodinámica molecular de los equilibrios de fases. Madrid : Prentice Hall, 2000  Enllaç

Schefflan, Ralph. Teach yourself the basics of Aspen plus. Hoboken, N.J. : Wiley-Blackwell, cop. 2011  Enllaç

Texto electrónico

Tu, Jiyuan ; Yeoh, Guan Heng ; Liu, Chaoqun. Computational fluid dynamics. Amsterdam ; Boston : Butterworth-Heinemann, 2008  Enllaç

Aspen physical property system. Physical property methods and models 11.1. 2001. Aspen Plus.  Enllaç