El objetivo general de esta asignatura es proporcionar un conocimiento básico sobre el modelado de procesos químicos, la simulación de dichos procesos mediante aplicaciones informáticas, así como su optimización. Con este fin, se comenzará por abordar los conceptos de modelo y de modelado, enfocándolos al caso de procesos y equipos propios de la ingeniería química.



Esta asignatura está relacionada con las materias que integran la formación básica en ingeniería química, como son Físico-Química, Ingeniería de la Reacción Química, Experimentación en Ingeniería Química II y Operaciones Unitarias, ya que el modelado matemático y la simulación de un proceso químico, implica la intervención de conocimientos propios de dichas materias. Asimismo, puesto que la simulación del proceso requiere el desarrollo de un programa informático que lo represente, esta asignatura también guarda cierta relación con los fundamentos de programación requeridos para poder elaborar dicho programa.



Se recomienda haber cursado o estar cursando simultáneamente las asignaturas de Físico-Química, Operaciones Unitarias, Ingeniería de la Reacción Química Y Experimentación en Ingeniería Química II para matricularse en esta asignatura.

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)















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.

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

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.



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.



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. Finalmente, los alumnos reaalizarán una exposición oral de estos proyectos donde expliquen todos los pasos realizados para su resolución. 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).

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 65
  • Trabajos individuales (%): 10
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 20
  • Exposición de trabajos, lecturas… (%): 5

Puede optarse por la calificación mixta o por la calificación final. En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación on line mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación on line será publicadas en las guías de estudiante y en eGela.



1. SISTEMA DE EVALUACIÓN MIXTA:



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.



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.



La evaluación se hará de la siguiente forma:



65% EXAMEN ESCRITO

20% PROYECTOS DESARROLLADOS A PARTIR DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO (EN GRUPO)

10% ENTREGABLES (INDIVIDUAL o EN GRUPO)

5% EXPOSICION ORAL (INDIVIDUAL)





2. SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL:

El alumnado que no se acoja al sistema de evaluación mixta deberá realizar una evaluación final que consiste en:



100% EXAMEN ESCRITO



El alumno realizará un examen final en la convocatoria ordinaria que consistirá en un examen de teoría y problemas valorado en el 100% de la nota. Para superar la asignatura es necesario alcanzar 5 puntos sobre 10.



RENUNCIA DE LA CONVOCATORIA DE EVALUACIÓN



El alumnado que en su momento haya optado por la evaluación mixta podrá presentar su renuncia a la convocatoria de evaluación mediante un escrito dirigido a el/la profesor/a que imparte la asignatura, antes de un mes de la fecha de finalización del periodo docente de asignatura.



En el caso del alumnado que opte por el sistema de evaluación final, para renunciar a la convocatoria de evaluación bastará con no presentarse a la prueba final.

El estudiantado que no superase la asignatura en la convocatoria ordinaria, con independencia del sistema de evaluación que en ella se hubiera elegido, tendrá derecho a presentarse al examen final de la convocatoria extraordinaria.



La evaluación de la asignatura en la convocatoria extraordinaria se realizará exclusivamente a través del sistema de evaluación final. No se guardarán calificaciones de cursos anteriores. No se guardarán las calificaciones obtenidas en la convocatoria ordinaria.



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación on-line mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación on-line será publicadas en las guías de estudiante y en eGela





SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL:



EXAMEN ESCRITO: 100%





El alumno realizará un examen final en la convocatoria extraordinaria que consistirá en un examen de teoría y problemas valorado en el 100% de la nota. Para superar la asignatura es necesario alcanzar 5 puntos sobre 10.







RENUNCIA A LA CONVOCATORIA.



La renuncia a la convocatoria supondrá la calificación de no presentado o no presentada.



La no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática a la convocatoria correspondiente.





En caso de coincidencia en la fecha de celebración de las pruebas de evaluación de distintas asignaturas, para no perjudicar a quienes repiten alguna de ellas, el estudiante o la estudiante deberá solicitar al profesor o la profesora el cambio de fecha con una antelación mínima de 15 días naturales respecto a la fecha de realización de la prueba.



Se tendrá en cuenta lo siguiente:



a) En el caso de coincidencia de fechas de pruebas de evaluación entre dos asignaturas obligatorias, será el profesorado de la del curso superior quien fijará una nueva fecha.



b) Si la coincidencia de fechas de pruebas de evaluación se da entre una asignatura obligatoria y otra optativa, se deberá cambiar la fecha de la asignatura optativa.



Se entenderá que se produce coincidencia entre dos pruebas de evaluación cuando transcurra un plazo inferior a 24 horas, en el caso de asignaturas del mismo curso respecto a la hora de comienzo. En el caso de asignaturas de distinto curso existirá coincidencia si la diferencia horaria entre el comienzo de ambas pruebas es inferior a cuatro horas, o cuando entre la finalización de una y el comienzo de la otra transcurren menos de dos horas.







Tal y como establece la Normativa Reguladora de la Evaluación del Alumnado de las Titulaciones de Grado (BOPV nº50, 13 de marzo de 2017) aprobada por el Consejo de Gobierno de la UPV/EHU El 15 de diciembre de 2016, el sistema de evaluación mixta constituye una opción contemplada dentro del sistema de evaluación continua. El alumnado tiene la posibilidad de renunciar al sistema de evaluación continua (o mixta) y optar por la evaluación final, independientemente de que haya participado o no en la citada evaluación continua (Artículo 8.3). Los plazos que el alumnado debe seguir para llevar a cabo la renuncia, son de al menos 9 semanas para las asignaturas cuatrimestrales y de al menos 18 para las anuales, a contar desde el comienzo del cuatrimestre o curso respectivamente, de acuerdo con el calendario académico del centro. Así, el alumnado interesado debe presentar por escrito al profesorado responsable su renuncia a la evaluación continua (o mixta) de acuerdo con el procedimiento y plazos establecidos (Artículo 8. 3).

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:



Box, G.E.; Hunter, J.S.; Hunter, W.G. (2008) Estadística para investigadores. 2ª Edición. Editorial Reverté. ISBN: 978-84-291-5044-5



Himmelblau, D.M.; Bischoff, K.B. (1976) Análisis y Simulación de Procesos. Editorial Reverte. ISBN 84-291-7235-1



Himmelblau, D.M.; Edagar, T. Optimization of Chemical Processes. 2º Edición. Editorial McGraw-Hill International Editions. ISBN 0071189777



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

Bibliografía de profundización

Libros:

Luyben, W.L. (1989) Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers. II edition. Editorial McGraw-Hill International Editions. ISBN 0-07-039159-9

Puigjaner, L.; Ollero, P.; de Prada, C.; Jiménez, L. (2006) Estrategias de Modelado Simulación y Optimización de Procesos Químicos. Editorial Síntesis. ISBN 9788497564045

Scenna, N.J.; Modelado, Simulación y Optimización de Procesos Químicos (1999). ISBN: 950-42-0022-2

Revistas

International Journal on Ecological Modelling and Systems Ecology
ISSN: 0304-3800

Environmental Modelling & Software
ISSN: 1364-8152

Direcciones web

https://www.journals.elsevier.com/chemical-engineering-journal
https://www.journals.elsevier.com/ecological-modelling
https://www.journals.elsevier.com/environmental-modelling-and-software