Procesos de Química Industrial - Facultad de Química

1. Identificación de la asignatura
NOMBRE
CÓDIGO GQUIMI01-0-008
Procesos de Química Industrial
TITULACIÓN Graduado o Graduada en Química por la Universidad de Oviedo CENTRO
Facultad de Química
TIPO
Optativa
N° TOTAL DE CREDITOS 6.0
PERIODO
Segundo Semestre
IDIOMA
COORDINADOR/ES
EMAIL
GUTIERREZ LAVIN ANTONIO
[email protected]
PROFESORADO
EMAIL
GUTIERREZ LAVIN ANTONIO
[email protected]
Castellano
2. Contextualización
La asignatura optativa Procesos Químicos en la Industrial corresponde al módulo A y a la Materia Gestión en la Industria Química, que se imparte en los cursos 2 y 3 del
Grado en Química. Se trata de una asignatura impartida por el área de Ingeniería Química, Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente.
Para poder cursar esta asignatura, como cualquier otra asignatura optativa, es necesario tener superados 48 créditos del primer curso de Grado en Química.
La asignatura de Procesos de Química Industrial pretende que el alumno reconozca y entienda los principales procesos industriales de producción de productos de naturaleza
química. Los fundamentos físico-químicos recibidos en los cursos previos, así como los fundamentos de Ingeniería Química impartidos en 2º Curso del Grado de Química son
los ingredientes básicos para poder abordar esta asignatura que describe los procesos industriales tanto de la química industrial orgánica como inorgánica.
La asignatura permite poner en relación parte de los conocimientos previos adquiridos por los alumnos en relación con aspectos químicos (equilibrio y cinética de las
reacciones químicas), así como ingenieriles (fenómenos de transporte, operaciones básicas de ingeniería química e ingeniería de las reacciones químicas) impartidas,
aunque someramente, en cursos previos.
De esta forma el alumno comprenderá con esta información y otros conocimientos frontera (economía, gestión de residuos, fuentes de energía, diseño de equipos y
organización industrial), la forma de diseñar los procesos químicos, la competencia entre distintos procesos y en definitiva la selección de los más exitosos, siendo
conscientes de que los procesos químicos industriales están en continua evolución gracias al constante cambio de muchas de las tecnologías relacionadas esencialmente
con el desarrollo de nuevos catalizadores, uso más eficiente de la energía, tecnología de los materiales, equipos con rendimientos superiores y planteamientos de procesos
teniendo en cuenta los riesgos de contaminación así como de la posibilidad de reutilización de subproductos y tratamientos de residuos industriales
3. Requisitos
En principio sería deseable una formación básica en materia de organización industrial, procesos químicos y medio ambiente. No obstante,
esta asignatura puede ser elegida tanto en el cuarto como en el sexto semestre.
Para cursar la asignatura no es necesario ningún prerrequisito sin embargo es recomendable que los alumnos hayan adquirido previamente
conocimientos básicos de química, especialmente relacionados con equilibrio y cinética químicas. La asignatura de Ingeniería Química
impartida en segundo curso permitirá que el alumno se familiarice con las principales operaciones básicas presentes en muchos de los
procesos industriales químicos (tratamientos de sólidos, separaciones sólido-líquido, líquido-líquido y vapor-líquido) elementos que se
encuentran constantemente en la instalaciones industriales. También es importante que el alumno conozca los fundamentos de las reacciones
catalizadas, dado que la presencia de los catalizadores es común en los procesos químicos de mayor importancia.
4. Competencias y resultados de aprendizaje
Las competencias generales que se trabajarán en esta asignatura son bastantes (12 de 20) de las recogidas en la memoria de
Verificación, a saber:
CG-1 Demostrar capacidad de análisis y síntesis
CG-2 Resolver problemas de forma efectiva
CG-4 Demostrar habilidades para la planificación y organización
CG-6 Gestionar adecuadamente la información
CG-8 Expresarse correctamente (tanto en forma oral como escrita) en castellano
CG-9 Aprender de forma autónoma
CG-12 Sensibilizarse con los temas vinculados con el medio ambiente
CG-13 Demostrar capacidad de adaptación a nuevas situaciones
CG-15 Adquirir capacidad para moverse con facilidad por el espacio europeo y por el resto del mundo
CG-17 Desarrollar el razonamiento crítico
CG-18 Trabajar en equipo
CG-20 Adquirir o poseer las habilidades básicas en TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación)
Las competencias específicas que se recogen en la Memoria de Verificación del Título son:
CE-18 Aplicar la metrología a procesos y productos químicos, incluyendo la gestión de la calidad.
CE-34 Relacionar la Química con otras disciplinas.
En lo referente a resultados de aprendizaje, se han seleccionado para la asignatura Procesos Químicos en la Industria los siguientes de
entre los que recoge la Memoria de Verificación para la materia en la que se integra:
• Tener un conocimiento básico de los aspectos económicos, legislativos, medioambientales y de calidad que están presentes en la actividad
diaria de la industria química (CG-12, CG-13, CG-15, CE-34). En las asignaturas de la Materia Gestión en la Industria Química se planteará la
realidad del funcionamiento de la industria química de una forma básica.
• Identificar y plantear estrategias para resolver de forma eficaz problemas reales relacionados con la actividad profesional en el ámbito de la
industria química. (CG-1, CG-2, CG-4, CG-5, CG-6, CG-9, CG-10, CG-11, CG-12, CG-13, CG-14, CG-15, CG-16, CG-17, CG-18, CG-20, CE34).
• Reconocer la incidencia que la Química tiene en el desarrollo de la sociedad y su aportación a la mejora de la calidad de vida de las
personas. (CG-1, CG-2, CG-6, CG-9, CG-11, CG-12, CG- 17, CE-18, CE-34).
Y, además:
Conocimientos
Descripción de las principales materias primas utilizadas para la obtención de productos químicos
Pretratamientos y acondicionamientos de las materias primas usadas en la industria química.
Principales reacciones químicas que intervienen en los procesos industriales, haciendo hincapié en los equilibrios, rendimientos y cinéticas de
reacción.
Usos de catalizadores industriales
Habilidades
Capacidad de realizar cálculos de reservas de materias primas
Saber seleccionar las materias primas más apropiadas para los procesos químicos atendiendo a sus riqueza, costes de pretratamientos y
rendimientos en las reacciones químicas
Saber calcular los rendimientos de los procesos industriales a través de balances de materia.
Saber calcular consumos energéticos de industrias mediante la utilización de balances de energía
Cálculos de dosificación de materias primas en procesos industriales
Saber interpretar diagramas de flujo de los procesos industriales
Habilidades de expresión y búsqueda de información relevante sobre los procesos químicos
Conocimiento de la realidad económica mundial sobre los mercados de los productos químicos
Actitudes
Desarrollo de una actitud crítica y positiva antes distintas opciones de diseño de un proceso químico
Formación de alumno es aspectos de organización a la hora de describir los distintos aspectos de un proceso industriales (saber distinguir y
enlazar distintos puntos de vista económicos, científicos, sociales, etc.).
5. Contenidos
Tema 1. Introducción. Características generales de la Industria Química (IQ). Datos económicos. El peso de la industria Química. El
proceso y el producto
Tema 2. Materias primas. Definición, clasificación y características. Consumo y agotamiento de materias primas. Sostenibilidad. Distribución
de materias primas
Tema 3. Servicios auxiliares en la Industria Química. Uso de la energía, tipos de fuentes de energía. Combustibles. El vapor de agua.
Centrales de vapor y ciclos combinados. Cogeneración. El mercado de la energía. El agua en la IQ. Calidad y usos del agua. Fundamentos de
la gestión de residuos.
Tema 4. El aire como materia prima. Gases industriales. Licuación y fraccionamiento del aire. Tipos de instalaciones industriales
Tema 5. El agua como materia prima. Agua de mar. Potabilización de agua. Obtención de sales marinas. El futuro del hidrógeno. Cloruro
sódico.
Tema 6. Industria del carbonato sódico. Método Solvay. Cálculos en plantas Solvay. Derivados del carbonato sódico. Sosa caústica.
Tema 7. Industrias cloro-álcali. Fundamentos de la electrolisis. Tipos de electrolisis. Obtención de productos por electrolisis: Cloro, sosa
cáustica. Fabricación de ácido clorhídrico
Tema 8. Fabricación de ácido sulfúrico y derivados. Materias primas. Sulfuros metálicos. Tostación de sulfuros. Equipos de tostación.
Procesos de fabricación de ácido sulfúrico. Catalizadores. Derivados del ácido sulfúrico
Tema 9. Fabricación de amoniaco, acido nítrico y derivados. Síntesis de Haber y Bosch. Recirculación y purga industrial. Derivados del
amoniaco. Obtención de ácido nítrico: Método de Ostwald. Introducción a la industria de los explosivos
Tema 10. Roca fosfática y fertilizantes. Materias primas. Degradación de la roca fosfática (via seca y vía húmeda). Tipos de fertilizantes.
Edafología: Fertilizantes el suelo. Necesidades de las plantas. Tipo de fertilizantes industriales. Ejemplos de industrias de fertilizantes
Tema 11. Caliza, cal, cementos y yeso. Materia primas. Fabricación de cal: cal viva, cal apagada. Obtención de cementos. Cálculos de
industrias de cementos. Tipos y usos de cementos. Obtención de yeso.
Tema 12. Industrias del vidrio. Materias primas. Formadores y modificadores de redes. Fabricación de vidrio. Vidrios especiales
Tema 13. Industria cerámica y refractaria. Materias primas. Características de arcillas. Elaboración de productos cerámicos: Clasificación de
productos. Cerámica avanzada. Características y clasificación de los refractarios. Industria refractaria.
Tema 14. Fundamentos de metalurgia. El acero, aluminio y zinc. Materias primas (sulfuros metálicos). Fabricación de acero. El horno alto.
Productos derivados del acero. Fabricación de aluminio. Fabricación de zinc. Obtención de oro.
Tema 15. El carbón. Origen, clasificación y características de los carbones. Transformación del carbón : Combustión, pirogenación,
hidrogenación y gasificación
Tema 16. El petróleo y el gas natural. Origen, clasificación y análisis de crudos. Origen, composición y usos del gas natural. Etapas de la
refinería. Principales productos de la refinerías: Gases licuados, combustibles, aceites y residuos de petróleo
Tema 17. La industria del papel. Materias primas. Tipos de pastas de papel. Industria papelera..
Tema 18. La industria alimentaria. Materias primas. Procesos elementales. Industria láctea, cárnica, de bebidas y conservera.
Tema 19. Industria farmacéutica y cosmética. Características particulares de la industria farmacéutica. Especialidades farmaceúticas.
Principales fármacos. Industria cosmética
Tema 20. Fundamentos de la gestión de residuos industriales. Contaminación atmosférica. Contaminación de aguas y de suelos.
Principales técnicas de eliminación o reducción de la contaminación industrial
6. Metodología y plan de trabajo
Para las clases expositivas el profesor utilizará los medios disponibles en el Campus Virtual de la Universidad de Oviedo, aportando a los
alumnos previamente el material explicado en la red (Powerpoint). A través de una organización detallada del curso el profesor aconsejará la
lectura del tema con anterioridad a su exposición en las clases con el fin de poder comentar los aspectos más importantes de cada uno de
ellos y poder comprobar si los fundamentos y conceptos básicos de cada tema han sido adecuadamente asimilados.
Por lo que respecta a las prácticas de aula se realizarán problemas y ejercicios referidos a los temas cuyos enunciados serán proporcionados
al alumno con la debida antelación. La resolución de los ejercicios será llevada a cabo por el profesor pero será importante también la
participación del alumno.
Se organizarán también diversas tutorías grupales (en grupos reducidos) con el fin de realizar un seguimiento individual del alumnos. Durante
las tutorías grupales (evaluables) el profesor preguntará a los alumnos los aspectos más destacados explicados en cada tema así como en las
prácticas de aula. Realizará un seguimiento de las tareas propuestas a los alumnos y recogerá el material exigido a lo largo de la asignatura.
MODALIDADES
Presencial
Horas
%
Clases Expositivas
42
28
Práctica de aula / Seminarios / Talleres
7
4,7
Prácticas de laboratorio / campo / aula de
informática / aula de idiomas
60
Prácticas clínicas hospitalarias
Tutorías grupales
Totales
4
2,7
No presencial
Actividades transversales
4
2,6
Sesiones de evaluación
3
2,6
Trabajo en Grupo
30
20
Trabajo Individual
60
40
Total
150
100
90
150
7. Evaluación del aprendizaje de los estudiantes
El valor de cada uno de los sistemas de evaluación tanto en convocatorias ordinarias como extraordinarias, expresado en porcentaje,
será el siguiente:
Sistemas de evaluación
Resultados de
aprendizaje
Porcentaje
Evaluación (PA , TG y OA)
Todos
20%
Evaluación final
Todos
80%
Condiciones: Es obligatoria la asistencia a las Prácticas de Aula y Tutorías Grupales, si bien, en casos debidamente justificados será válida
una asistencia superior el 80%. Para aprobar la asignatura, la calificación obtenida en las Prácticas de Aula y en las Tutorías Grupales
no podrá ser inferior al 50% de su valor máximo. Asimismo, la calificación de la evaluación final no podrá ser inferior al 40% de su
valor máximo.
 Prácticas de Aula y Tutorías Grupales: Se tendrá también en cuenta la participación activa en todas ellas, así como el trabajo realizado
por cada estudiante en las mismas. Un 20% de la calificación final del estudiante se corresponderá con la valoración de estos aspectos.
 Evaluación final: Al final del curso se realizará un examen escrito para comprobar el dominio de las materias correspondientes al curso,
consistente en la respuesta a cinco cuestiones de carácter teórico o teórico-práctico y la resolución de dos problemas. Un 80% de la
calificación final del estudiante corresponderá a la nota obtenida en el examen.
Si se cumplen los requisitos previos indicados, la calificación final se calculará con las notas obtenidas en los dos aspectos indicados,
teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados para cada uno de ellos en la tabla anterior.
En convocatorias extraordinarias que tengan lugar durante un curso académico, con anterioridad al semestre en el que
habitualmente se imparte la asignatura en dicho curso académico, la calificación final se calculará con la nota obtenida en las Prácticas
de Aula y Tutorías Grupales del curso académico inmediatamente anterior en el que fue impartida la asignatura y la nota obtenida en la
evaluación final correspondiente a la convocatoria extraordinaria, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados para
cada uno de ellos en la tabla anterior.
8. Recursos, bibliografía y documentación complementaria
Se fomentará que los estudiantes elaboren, conjuntamente, unos apuntes de los temas expuestos, a partir de las notas que tomen en clase
durante las explicaciones realizadas por el profesor, las fotocopias de las transparencias o diapositivas facilitadas por éste, y la consulta de la
bibliografía especializada disponible a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo (BUO), localizada especialmente en la
Facultad de Química.
A continuación se indica la bibliografía recomendada:
Bibliografía de referencia
1.
Introducción a la química industrial, Angel Vian Ortuño, Editorial Reverté, 1ª y 2ª ediciones. Barcelona 1999 (2ªed.)
Bibliografía complementaria
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Introducción a la Ingeniería Química. G. Calleja Pardo. Editorial Síntesis. Madrid 1999
Química aplicada a la ingeniería.M.J. Caselles pomares y otros.UNED. Editorial Librería UNED. Madrid 2000.
Tendencias en la industria química y de procesos. M. Díaz (coord.). Editorial Reverté. Barcelona, 2004
Tendencias en la industria química y de procesos (2). M. Díaz (coord.). Editorial Reverté. Barcelona, 2006
Tecnologías de la combustión.M. Lapuerta y otros. Ediciones de la Universidad Castilla-La Mancha. Cuenca. 1998
Tecnología energética de ingeniería química. M. Alarcón.DM Ediciones. Murcia, 2007
Tecnología y margen del refino del petróleo.J. Llurch Urpi.DS Ediciones. Madrid, 2008
Petróleo y gas natural.J.C. Costa.Ediciones UPV, Valencia, 1993.
Metalurgia extractiva I y II.A. Ballester y otros. Editorial Síntesis. Madrid, 2003