Tecnologia de Procés i Transformació de Materials (*)

ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
TECNOLOGIA
DE PROCESSOS I
TRANSFORMACIÓ
DE MATERIALS
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 6
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus: Optativa
Coordinador: Josep Mª Gibert Vives ([email protected])
Altres Professors: Antoni Enrich Monells ([email protected])
Departament: ENGINYERIA QUIMICA
Presentació
Coneixements previs
Per tal de desenvolupar aquesta assignatura, l’estudiant hauria de tenir uns coneixements
bàsics de física, química i materials, equivalents als assolits durant el primer cicle de
qualsevol enginyeria.
Camps professionals
Relació amb altres assignatures
Objectius generals
A partir del coneixement bàsic dels processos a l’enginyeria química (operacions unitàries) i
de la química general i orgànica, l’eix principal de l’assignatura és l’estudi de la tecnologia i
processos industrials necessaris per l’elaboració i transformació de productes i components,
així com dels seus costos.
Els objectius principals d’aquesta assignatura es podrien englobar en el següents apartats:
„
„
„
Proporcionar una visió general dels principals processos de transformació que industrialment es
desenvolupen per tal de convertir unes matèries primeres en uns productes acabats, passant per
uns semiproductes o intermediaris.
Introduir l’alumne en els diferents tipus de productes que es podrien considerar d’aplicació
industrial a l’enginyeria
Donar els coneixements necessaris per a establir els costos dels processos i així poder avaluarne la viabilitat.
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Temari
Mòdul 1 (Introducció)
1.1 Introducció a l’Enginyeria Química
1.1.1 Objecte i estructura de l’Enginyeria Química
1.1.2 Els processos químics a l’actualitat i perspectives de futur
1.1.3 Impacte sobre el medi ambient.
1.1.4 Descripció esquemàtica d’un procés químic-industrial.
1.1.5 Concepte d’operació bàsica
1.1.6 Operacions continues i discontinues
1.1.7 Classificació de les operacions bàsiques de separació i reacció química
1.2 Destil·lació
1.2.1 Diferents tipus de processos de destil·lació
1.2.2 Fonaments de la destil·lació
1.2.3 Diagrames binaris temperatura-composició
1.2.4 Destil·lació azeotròpica
1.2.5 Mètodes aproximats de càlcul dels plats d’una columna
1.3 Solubilitat, dissolvents i extracció
1.3.1 Solubilitat
1.3.2 Tècniques de separació basades en la solubilitat
1.3.3 Solubilitat de compostos orgànics i de polímers
1.3.4 Dissolvents orgànics. Característiques d’aplicació.
1.3.5 Extracció amb dissolvents
Mòdul 2 (Indústries)
2.1 Gas natural, petroli, petroquímica
2.3.1 Petroli: origen, extracció, composició, propietats
2.3.2 Destil·lació
2.3.3 Piròlisi i cràquing catalìtic
2.3.4 Reformat. Aïllament d’aromàtics
2.3.5. Gasolina, índex d’octà, antidetonants.
2.3.6. Gas-oil, índex de cetà, additius.
2.3.7 Fonts de contaminació dels vehicles
2.3.8 La indústria química basada en el petroli i el gas natural.
2.2 Polímers i elastòmers
2.1.1 Introducció
2.1.2 Propietats físiques dels polímers
2.1.3 Transició vítria
2.1.4 Energia de cohesió
2
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
2.1.5 Polímers termoplàstics
2.1.6 Polímers termoestables
2.1.7 Tecnopolímers
2.1.8 Elastòmers
2.1.9. Processos industrials de fabricació de polímers
2.3 Materials compostos
2.2.1 Introducció
2.2.2 Definicions: matriu, reforç, material compost
2.2.3 Característiques físiques i mecàniques
2.2.4 Classificació dels materials compostos
2.2.5 Mecanismes d’adhesió
2.2.6 Modificacions dels reforços per millorar la seva adhesivitat.
2.2.7 Regla de les mescles
2.2.8 Mecanitzat i sistemes de treball
2.2.9 Aplicacions
Mòdul 3 (Riscos i seguretat)
3.1 Identificació de riscos a la índústria
3.1.1 Conceptes previs
3.1.2 Descripció de les tècniques d’anàlisi
3.1.2.1 Identificació del risc associat a las substàncies
3.1.2.2 Anàlisi històric d'accidents
3.1.2.3 Anàlisi de perills i operabilitat (HAZOP)
3.1.2.4 Arbre de falles
3.2 Seguretat i higiene
3.2.1 Introducció
3.2.2 Programes de seguretat
3.2.3 Accidents i pèrdua de las estadístiques: exemples
3.2.4 Riscos acceptables i opinió pública. Resposta pública als desastres
3.2.5 Naturalesa dels accidents produïts en els processos
3.2.6 La producció d’un accident
3.3 Toxicologia
3.3.1 Els tòxics en els organismes biològics. Penetració per la pell, tracte
gastrointestinal, sistema respiratori
3.3.2 Eliminació y efectes de los tòxics en los organismes
3.3.3 Estudis de toxicologia
3.3.4 Dosis confrontada a resposta: exemples
3.3.5 Model de dosis: corbes de resposta
3.3.6 Nomenclatura y substàncies tòxiques.
3
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
Mòdul 4 (Anàlisi de processos)
4.1 Disseny de processos
4.1.1 Esquema del procés: Diagrama de flux
4.1.2 Balanç de materials i energia
4.1.3 Dimensionat bàsic d’equips de procés.
4.1.4 Estimació de dimensions d’un procés químic-industrial. (Exemple Detergent)
4.2 Anàlisi econòmic de processos
4.2.1 Mètodes d’anàlisi de costos dels processos
4.2.2 Cost del immobilitzat. Inversió. Elements principals
4.2.3 Costos auxiliars. Càlcul per factors
4.2.4 Costos de producció. Elements principals
Objectius específics dels mòduls
„
Mòdul 1
Donar uns coneixements bàsics de l’Enginyeria Química i els seus orígens, així com la seva
evolució i les tendències a futur. Conèixer dues de les operacions bàsiques més importants
„
Mòdul 2
Conèixer els processos utilitzats a l’Indústria Química Orgànica. Donada l’amplitud de la
matèria, s’ha escollit una línia de les més significatives per a l’alumne, que és la que va des
del petroli fins a un material compost que l’enginyer industrial podrà dissenyar i transformar
en una peça o element constructiu.
„
Mòdul 3
L’alumne ha de conèixer aquells aspectes no contemplats dins l’estudi estricte del procés
com son la seguretat, aspectes d’higiene, toxicologia, etc., que afecten al benestar del
treballador i al respecte al medi ambient.
„
Mòdul 4
Aquest mòdul té per finalitat donar una visió bàsica i estimativa de les etapes i coneixements
necessaris per desenvolupar un projecte d’obtenció o transformació de materials. Els
coneixements adquirits son la base per desenvolupar el treball de grup.
Metodologia del treball
Tema :
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
5
Procés relacionat amb l’Industria Química. A escollir entre els que proposa el professor
o proposar-ne algun d’interès per l’alumne.
Aspectes a tenir en compte:
•
•
•
•
•
Definició del projecte
Objectius.
Estudi previ:
o Esquema del procés
o Materials inicials i finals. Característiques
o Condicions del procés
o Mercat actual i competència
o Estimació de la grandària de la planta
Disseny
o Balanç de materials i energia
o Dimensionat estimatiu d’equips de procés
Costos
o Immobilitzat
o Cost Producció
o Viabilitat
Sessions problemes / consultes
Hi ha sessions de problemes / consultes. Els problemes es centren als balanços de
materials, energia, càlcul de costos i dimensionat estimatiu d’equips. Les consultes estan
destinades a resoldre dubtes del treball de grup relacionades amb el projecte escollit.
Pràctiques, laboratoris
„
Pràctica 1: Avaluació i càlcul aproximat de columnes de destil·lació per el mètode de
Fenske
„
Pràctica 2: Extracció d’un oli, utilitzant un mètode d’extracció continua.
Mòdul
Hores
Mòdul 1: Títol mòdul.
8hores
Mòdul 2: Títol mòdul.
15 hores
Mòdul 3:
Mòdul 4:
Problemes
Practiques laboratori
10 hores
8 hores
12 hores
10 hores
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
6
Materials
Bibliografia bàsica
•
Rogelio Areal Guerra “Química Orgànica Aplicada I”.. Edicions UPC 1995. Politex n.
16
•
Rogelio Areal Guerra “Química Orgànica Aplicada II”.. Edicions UPC 1995. Politex n.
22
•
Casal; Montiel; Planas Rodríguez; Vílchez “Análisis del Riesgo en Instalaciones
Industriales”.. Edicions UPC 1996 (versió en català)
•
Ulrich, A guide to Chemical Engineering Process Design and Economics ,
Wiley 1984
•
Perry and Clinton, Chemical Engineers Handbook, McGrawHill 1973
•
Peters & Timmerhaus, Plant Design and Economics for Chemical Engineers,
McGraw-Hill 1991
•
A. Vian , El pronóstico económico en Química Industrial, Ed. Alhambra 1975
•
Calleja Pardo G., Introducción a la Ingeniería Química, Ed. Síntesis 2003
•
Carl R. Branan, Soluciones Prácticas para el Ingeniero Químico, McGraw-Hill 2000
John
Revistes d’interès
Chemical Engineering
British Chemical Engineering
Chemical Marketing Reporter (Preus de MP), Schnell Publishers Co.
Avaluació
El seguiment de l’assignatura es fa a traves de tres parts:
1.-
L’elaboració d’un projecte a desenvolupar per cada grup d’alumnes (fins a 4). El
projecte ha d'estar relacionat amb la Indústria Química i es va completant a mida que
es donen els mòduls. L’extensió ha d’estar entre 25 i 50 pagines.
El professor revisarà periòdicament l’elaboració del projecte personal i atendrà tots les
dubtes a mida que vagin sorgint. També es faran exemples en certs mòduls.
2.-
Laboratori. Es faran 2-3 practiques al laboratori relacionades en els processos químics.
3.-
Examen final.
ENGINYERIA EN ORGANITZACIÓ INDUSTRIAL
Modalitat presencial
27807 Tecnologia de Processos i Transformació de Materials. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
N f = 0.15Npl + 0.5Nef + 0.35Ntr
Nf : Avaluació final
Ntr : avaluació treball de grup
Nef : avaluació examen final
Npl : avaluació practiques laboratori
7