Competencias específicas (CE) de la asignatura:

CE1. Conocer los sistemas de unidades de magnitudes físicas. Adquirir destreza en los cálculos numéricos propios de la ingeniería.

CE2. Plantear y resolver adecuadamente balances macroscópicos de materia en operaciones sencillas.

CE3. Plantear y resolver adecuadamente balances de energía entálpico en sistemas de intercambio de calor.

CE4. Plantear y resolver adecuadamente balances de energía mecánica aplicados al flujo de fluidos por conducciones.

CE5. Demostrar conocimientos básicos sobre la ingeniería de la reacción química.

CE6. Conocer los principios básicos sobre el funcionamiento y diseño de operaciones de separación.



Competencias transversales (CT) del Grado relacionadas con la asignatura:

CT1. Desarrollar la capacidad de reunir datos experimentales relacionados con problemas concretos e interpretarlos según los conocimientos adquiridos.

CT2. Ser capaz de realizar trabajo en equipo.

CT3. Ser capaz de buscar, seleccionar e interpretar información procedente de fuentes bibliográficas.



Resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje en los que se concreta cada competencia se detallan en la siguiente tabla:



CT CE Resultados de aprendizaje

CT1 CE1 Convierte unidades correctamente entre sistemas de unidades.

Cumple el criterio de homogeneidad dimensional.

Obtiene resultados numéricos correctos.

CT1, CT2 CE2

CE3 Entiende qué es un balance de energía y de materia y para qué sirven.

Conoce y comprende todos los términos posibles en la expresión general del BE.

Conoce conceptos básicos: calor, trabajo, sistema abierto / cerrado, operación continua / discontinua, flujo másico, calor de reacción.

CT1, CT2,CT3 CE4 Es capaz de calcular las pérdidas de carga y/o las necesidades de bombeo en una instalación hidráulica sencilla.

CT1, CT2 CE5 Conoce y utiliza correctamente las ecuaciones cinéticas de orden uno y dos y el método integral.

Utiliza correctamente la ecuación de Arrhenius para calcular la energía de activación y/o la constante cinética de una reacción química.

CT1, CT2 CE6 Calcula correctamente las presiones de vapor.

Programa teórico

El programa teórico se divide en tres bloques. Un primer bloque en el que se desarrollan conocimientos introductorios a la materia que incluyen los distintos regímenes de operación de procesos, la definición de conceptos básicos en química y en ingeniería, y una breve introducción a los sistemas de magnitudes y unidades de medida. Este bloque abarca aproximadamente el 15% de las horas de aula.

Tema 1 Introducción

Los procesos químicos en la actualidad. Ingeniería química en el marco de la Ciencia y Tecnología de Alimentos.

Tema 2 Conceptos generales en la ingeniería química

Sistema. Propiedades extensivas e intensivas. Densidad. Concentración. Humedad. Calor específico. Presión. Entalpía. Tipos de flujo: pistón vs. mezcla perfecta. Regímenes de operación: continuo/discontinuo, estacionario/no estacionario.

Tema 3 Principios básicos para los cálculos en ingeniería

Sistemas de magnitudes y unidades. Sistema CGS. Sistema imperial. Sistema internacional de unidades. Factores de conversión entre unidades.



El segundo bloque incluye los fundamentos básicos que gobiernan las operaciones habituales en la industria química, tales como la ley de conservación de la materia y de la energía en sus distintas formas. Este bloque representa el núcleo duro de la asignatura y abarca aproximadamente el 65% de las horas de aula.

Tema 4 Principios básicos del flujo de fluidos

Viscosidad. Flujo laminar y turbulento: número de Reynolds. Ecuaciones básicas: balance de materia y de energía, ecuaciones de continuidad y de Bernoulli. Pérdidas de energía en el flujo de fluidos. Pérdidas de carga menores. Cálculo de las necesidades de bombeo en instalaciones sencillas. Medidores de caudal.

Tema 5 Balances de materia

Fundamentos de los Balances de materia. Ley de conservación de la materia. Balance de materia macroscópico general. Balance de materia parcial con y sin reacción química. Balance de materia en estado estacionario. Caso práctico. Recirculación. Balance de materia en estado no estacionario. Diagramas de flujo.

Tema 6. Balances de energía

Fundamentos de los Balances de energía. Ley de conservación de la energía. Balance general de energía. Balance de energía macroscópico. Tipos de balance. Casos particulares del balance de energía: sistema cerrado, sistema abierto sin reacción química y con reacción química. Cálculo de la variación de entalpía.



El tercer bloque hace una breve introducción a la ingeniería de la reacción química, se inicia analizando conceptos generales para concluir con los métodos para la determinación experimental de la ecuación cinética. Este tema abarca aproximadamente el 20% de las horas de aula.

Tema 7. Introducción a la ingeniería de la reacción química

Generalidades de la reacción química. Clasificación de las reacciones químicas. Conversión. Reactivo limitante. Velocidad de reacción. Ecuación cinética. Constante cinética. Energía de activación. Análisis de la ecuación cinética. Método integral.



Prácticas de laboratorio

El objetivo principal de la experimentación en Ingeniería Química se ha dirigido hacia la comprensión y familiarización con los conceptos fundamentales que se explican durante las clases teóricas (terminología básica, unidades de medida, conceptos generales en flujo de fluidos, pérdida de carga, entalpía, flujo másico/volumétrico, velocidad de reacción química, etc.). Se trabajará en grupos de tres.



Práctica 1: Determinación teórica y real de la pérdida de carga en una instalación hidráulica.

Se determinará experimentalmente la perdida de carga generada por distintos elementos de una instalación hidráulica sencilla y los comparará con estimaciones teóricas.

Práctica 2: Balance de materia en un proceso continuo de mezclado.

Se operará un proceso de mezcla perfecta en un reactor de mezcla perfecta continuo. La práctica consiste en comparar las propiedades de la corriente de salida del mezclador que han sido medidas experimentalmente con aquellas estimadas a partir de la resolución del balance de materia correspondiente.

Práctica 3: Estudio de la cinética de oxidación de etanol.

Se realizará el seguimiento de una reacción química mediante técnicas fotométricas. Posteriormente aplicará el método integral de análisis de datos para determinar la ecuación cinética experimentalmente.

Práctica 4. Balance de energía y de materia en un evaporador discontinuo.

Se operará un evaporador discontinuo. La práctica consiste en calcular las necesidades energéticas del proceso mediante la resolución del correspondiente balance de energía entálpico.

Modalidades de enseñanza-aprendizaje:

El contenido de la asignatura se imparte utilizando distintas modalidades docentes descritas a continuación.

- Clases teóricas (Magistrales): exposición oral por parte del profesor de los contenidos teóricos fundamentales de cada tema.

- Clases prácticas de resolución de problemas (Magistrales): resolución por parte del profesor de problemas propuestos.

- Seminarios de problemas: los alumnos trabajarán en la resolución de un problema propuesto por el profesor.

- Prácticas de laboratorio: realización de actividades experimentales relacionadas con los contenidos teóricos expuestos en las clases teóricas.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

La calificación final del alumno será la resultante de ponderar la calificación obtenida en los siguientes apartados.

i) Examen final. 65% de la nota final. La asignatura se evaluará mediante un examen teórico-práctico final en el que se incluye toda la materia que se ha impartido a lo largo del curso. Se valorará el planteamiento general, uso adecuado de las ecuaciones y sistemas de magnitudes y unidades, la claridad expositiva así como la bondad de los resultados finales obtenidos.

ii)Seminarios (15%). La participación en los seminarios de resolución de problemas es obligatoria. Se realizarán seminarios relativos a los temas principales del curso (temas 4 a 8). La semana siguiente a finalizar cada tema, en horario de aula, los alumnos trabajarán en la resolución de un problema donde se aplicarán los conocimientos adquiridos en ese tema.

iii)Prácticas de laboratorio (20%). La participación es obligatoria. La calificación final obtenida en las prácticas se basa en tres notas parciales: prueba individual tipo test previa a la realización de las prácticas (pre-test), fichero Excel con resultados experimentales del grupo, prueba individual tipo test posterior a la realización de las prácticas (post-test). Es necesario que cada grupo lleve su propio ordenador portátil al laboratorio.

iv) Participación y actitud del alumno en el aula. La evaluación se realizará a través del seguimiento diario del alumno y su participación y actitud general en el curso. Este aspecto representará hasta un 5% adicional sobre la nota final.



El examen final incluye problemas y cuestiones sobre conceptos teóricos. Para aprobar la asignatura es necesario haber realizado las correspondientes prácticas, haber obtenido como mínimo una calificación de 4,5 (sobre 10) en el examen final, y que la media final sea igual o superior a 5 puntos. Asimismo, en caso de asistir a las prácticas de laboratorio de forma parcial injustificada, podrá exigírsele la realización de un examen específico.



No presentarse al examen final supondrá la renuncia a la convocatoria de evaluación y constará como un No Presentado.



Salvo que se indique lo contrario, durante el desarrollo de una prueba de evaluación quedará prohibida la utilización de libros, notas o apuntes, así como de aparatos o dispositivos telefónicos, electrónicos, informáticos, o de otro tipo, por parte del alumnado.



En caso de no poderse realizar una evaluación presencial, se informará al alumnado de cómo será la evaluación no presencial.

- Apuntes de la asignatura.
- Colecciones de problemas.
- Tablas y gráficos.
- Guiones de las prácticas de laboratorio.
Para realizar las prácticas de laboratorio es imprescindible traer bata y ordenador portátil (al menos uno por grupo).

Bibliografía básica

Estas obras, en orden de preferencia, resultan de especial interés para desarrollar los temas introductorios del curso, los temas 1, 2 y 3. Asimismo, le servirá de ayuda para asignaturas que cursarán en siguientes cuatrimestres, tales como Operaciones básicas I (2º curso) y Operaciones básicas II (3º curso).



 “Introducción a la ingeniería de los alimentos” R.P. Singh, D.R. Heldman, Acribia 1998.

 “Ingeniería química I. Unidades del S.I” J.M. Coulson J.F. Richardson, Reverte 1979.





Las siguientes referencias están especialmente recomendadas para profundizar en los temas centrales de la asignatura. Los temas 4, 5, 6 y 7.



 “Introducción a la ingeniería química”, Calleja, G. y cols., Síntesis, Madrid 1999.

 “Ingeniería de la industria alimentaria Volumen I. conceptos básicos”, J. Aguado y cols. Síntesis, Madrid 1999.

 “Introducción a la ingeniería química” E.V. Thompson, W.H. Ceder. McGraw Hill 1979.





Las siguientes obras presentan una recopilación de problemas relacionados con contenidos de los temas 5 y 6.



 “Introducción a la ingeniería química: problemas resueltos de balances de materia y energía”. Izquierdo, J.F., Ed. Reverté, Barcelona, 2011.

 “Problemas de balances de materia y energía” A. Valiente Barderas, R.P. Tlacatzin Stivalet, Alhambra Mexicana, 1991.

 “Balances de materia y energía” G.V. Reklaitis Interamericana 1986.



Bibliografía avanzada

 “Principios básicos de los procesos químicos” Richard M Felder, Ronald W. Rousseau, editorial El Manual Moderno, S.A., México, 1981.

 “Omnilibro de los reactores químicos” Levenspiel, Octave, Reverté, 1985.

Bibliografía de profundización

“Principios básicos de los procesos químicos” Richard M Felder, Ronald W. Rousseau, editorial El Manual Moderno, S.A., México, 1981.
“Omnilibro de los reactores químicos” Levenspiel, Octave, Reverté, 1985.

Revistas

Alimentaria
Alimentación equipos y tecnología