Reactors, Instrumentació i Control
Codi: 103226 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2501925 Ciència i Tecnologia dels Aliments | OB | 2 | 2 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Julio Octavio Perez Cañestro
- Correu electrònic:
- julio.perez@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- espanyol (spa)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- No
- Grup íntegre en espanyol:
- Sí
Equip docent
- Albert Canet Morral
Prerequisits
Tot i que no hi ha prerequisits oficials, és altament recomanable que l’estudiant hagi cursat les assignatures de Fonaments de Processos (segon curs, 1r semestre), i de Química II (primer curs, 2n semestre) i sigui capaç:
- D’utilitzar i aplicar correctament les eines matemàtiques necessàries per a l'anàlisi de processos.
- D’aplicar l’estequiometria per realitzar càlculs en reaccions químiques.
- D’identificar, analitzar i resoldre balanços de matèria i energia en estat estacionari i no estacionari, sense reacció química en processos simples de la industria alimentària.
Objectius
L’assignatura Reactors, instrumentació i control en la titulació.
Aquesta és una assignatura de segon curs, de caràcter obligatori, que inicia als estudiants en els sistemes en els que tenen lloc reaccions, el concepte i tipus de reactors ideals i les principals desviacions d’aquesta idealitat. En aquest sentit, es partirà de la base que l’alumne ha cursat l’assignatura Fonaments de Processos, i per tant coneix els balanços de matèria i energia i els sap aplicar en sistemes sense reacció.
D’altra banda, qualsevol equip o procés, sigui a nivell industrial o de laboratori o fins i tot casolà requereix un seguiment de la seva operació i un control d’aquesta. Per tant, s’introduirà a l’alumne en les bases del control i de la instrumentació necessària per dur-lo a terme i per fer el seguiment d’un equip, instal·lació o procés. Es donarà importància també a les conseqüències ambientals i econòmiques de l’elecció del reactor adequat i del sistema de control més adient.
Els objectius formatius de l’assignatura són:
- Aplicar els principis de l’enginyeria química a l’estudi de reactors ideals i establir les principals desviacions de la idealitat.
- Determinar la necessitat d’un sistema de control, identificar les variables a controlar i reconèixer i diferenciar els instruments necessaris per dur a terme aquest control.
- Conèixer les conseqüències ambientals i econòmiques derivades de l’elecció d’un reactor i d’un sistema de control.
Competències
- Analitzar, sintetitzar, resoldre problemes i prendre decisions en l'àmbit professional.
- Aplicar el mètode científic a la resolució de problemes.
- Aplicar els principis de la biologia i de l'enginyeria química per descriure, analitzar, controlar i optimitzar els processos de transformació i conservació dels aliments.
- Demostrar sensibilitat en temes mediambientals, sanitaris i socials.
- Desenvolupar l'aprenentatge autònom i tenir capacitat d'organització i planificació.
Resultats d'aprenentatge
- Analitzar, sintetitzar, resoldre problemes i prendre decisions en l'àmbit professional.
- Aplicar el mètode científic a la resolució de problemes.
- Avaluar el comportament dels reactors segons el mode d'operació.
- Demostrar sensibilitat en temes mediambientals, sanitaris i socials.
- Descriure les característiques i la utilitat dels diferents sistemes de control dels processos.
- Desenvolupar l'aprenentatge autònom i tenir capacitat d'organització i planificació.
- Seleccionar l'instrument de mesura industrial adequat per a cada aplicació.
Continguts
1. INTRODUCCIÓ
Tema 1. Introducció: operacions i processos a la indústria alimentària
Utilització de reactors en l’industria alimentària. Importància del sistema de seguiment i control.
2. BALANÇOS DE MATÈRIA EN SISTEMES AMB REACCIÓ
Tema 2. Sistemes amb reacció (I): estequiometria, velocitat de reacció i balanços
Estequiometria. Formes d’expressar la variació de la quantitat de les diferents espècies que participen a la reacció. Reactiu limitant, reactiu en excés. Aplicació de balanços de matèria en sistemes amb reacció. Calor de reacció i equilibri. Velocitat i cinètica de reacció.
Tema 3. Sistemes amb reacció (II): reactors
Classificació dels reactors. Reactors ideals. Combinació de reactors ideals. Reactors reals. Reactors heterogenis.
3. CONTROL I INSTRUMENTACIÓ
Tema 4. Introducció al control de processos
Objectius del control. Control automàtic i control manual. Conceptes i definicions.
Tema 5. Control Feedback. Modelització i dinàmica de processos
Control feedback. Dinàmica de processos. Modelització i simulació de processos.
Tema 6. Elements físics d’un sistema de control. Instrumentació
Sensors: classificació, paràmetres característics, especificacions. Controladors: tipus de controladors, selecció del tipus de controlador. Actuadors: vàlvules de control. Control avançat: feedforward, feedback-feedforward, control en cascada.
Metodologia
El desenvolupament del curs és eminentment pràctic i es basa en les següents activitats:
1) Classes teòriques.
L’alumne adquireix els coneixements propis de l’assignatura assistint a les classes magistrals i complementant-les amb l’estudi personal dels temes explicats. A més a més, es treballarà amb exemples per reforçar els coneixements i es promourà la participació dels estudiants en la seva resolució dins les classes de teoria.
2) Tallers de problemes
S’apliquen els coneixements adquirits a les classes teòriques a la resolució de problemes i/o casos pràctics. En els tallers de problemes ha d’existir una forta interacció entre alumnes i professor per tal completar i aprofundir en la comprensió dels conceptes introduïts a les classes teòriques. Els alumnes treballaran individualment o en grup en funció del tipus de problema o cas a resoldre.
3) Seminaris
Seran una eina addicional per al repàs i consolidació de la feina feta a les classes de teoria i a les de problemes. Serviran per resoldre dubtes sorgits en el desenvolupament de l’assignatura i també en la realització de les proves d’avaluació.
4) Estudi autònom i col·laboratiu, resolució de problemes i casos i cerca d’informació
Són activitats autònomes que serviran a l’estudiant per consolidar els coneixements adquirits a les activitats presencials i desenvoluparles competències corresponents. La resolució autònoma de problemes i casos serà la base de l’aprenentatgetot i que s’anima a formar grups de treball per tal d’aprendre col·laborativament en petit grup. Es requerirà també que s’ampliï lainformació proporcionada pel professor en algun tema i es treballi per estructurar aquesta informació i resumir-la en una presentació.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes teòriques | 30 | 1,2 | 3, 4, 5, 6, 7 |
| Seminaris | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| Tallers de problemes | 16 | 0,64 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi autònom i col·laboratiu | 30 | 1,2 | 1, 3, 5, 6, 7 |
| Resolució de problemes i casos | 50 | 2 | 1, 2, 3, 5, 6, 7 |
Avaluació
Les competències d’aquesta assignatura seran avaluades mitjançant:
a) Un control de cada part de l’assignatura (individual):
Control 1: Temes 1, 2 i 3 (Bloc Introducció més Balanços de matèria en sistemes amb reacció): 40% de la nota final
Control 2: Temes 4, 5 i 6 (Bloc Control i Instrumentació): 30% de la nota final
b) Activitats individuals i/o col·laboratives realitzades dins i fora de l’aula: 30% en la nota final.
Es considerarà que un estudiant ha suspès l’assignatura, si l’alumne no es presenta a algun dels dos controls, independentment de si ha fet les activitats individuals i/o col·laboratives. La nota obtinguda serà la que resulti d'aplicar els pesos corresponents a les notes de les activitats realitzades.
Es considerarà que un estudiant no és avaluable si ha participat en activitats d’avaluació que representen ≤ 15% de la nota final.
Per aprovar l’assignatura és indispensable un mínim de 5 punts (sobre 10) en la mitjana dels controls i de les activitats individuals i col·laboratives, segons la ponderació establerta anteriorment.
Hi haurà un examen de recuperació que inclourà els dos controls. En cas d’anar a examen de recuperació, l’estudiant s’examinarà de la part corresponent als controls la nota dels quals estigui per sota de 5.
Les activitats individuals i col·laboratives no es poden recuperar, només poden pujar la nota dels exàmens. En cas de que la mitjana fent servir les activitats individuals i/o col·laboratives perjudiquin la nota final, aquestes no estindran en compte.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Activitats individuals i col·laboratives (dins i fora de l'aula) | 30% | 10 | 0,4 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| Control 1 | 40% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 5, 6, 7 |
| Control 2 | 30% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 5, 6, 7 |
| Prova de repesca | variable, en funció dels controls a recuperar | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 5, 6, 7 |
Bibliografia
•José Aguado (1999) "Ingeniería de la industria alimentaria" Vol I: Conceptos básicos
Ed. Síntesis, Madrid
•Francisco Rodríguez (2002) "Ingeniería de la industria alimentaria" Vol II: Operaciones de procesado de alimentos Ed. Síntesis, Madrid
•Francisco Rodríguez (2002) "Ingeniería de la industria alimentaria" Vol III: Oper. de conservación de alimentos Ed. Síntesis, Madrid
•Singh, R. P., Heldman, D. R. (2009) “Introduction to food engineering” 4rta edició. Academic Press (Elsevier), London.
• Kurz, M. (ed.) (2007) “Handbook of Farm, Dairy and Food Machinery” William Andrew Inc., New York (recurs electrònic Biblioteques UAB: http://www.knovel.com/web/portal/browse/display?_EXT_KNOVEL_DISPLAY_bookid=1895
• Berk, Z. (ed.) (2009) "Food process engineering and technology", Elsevier Inc., Amsterdam (recurs electrònic Biblioteques UAB: http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123736604
• Valentas, K.J., Rotstein, E., Singh R.P. (eds.) (1997) “Handbook of Food Engineering Practice” CRC Press, New York.
• Fogler, H.S. (2008) “Elementos de ingeniería de las reacciones químicas” 4rta edició. Pearson Educación, Mexic D.F.
• Escardino, A., Berna, A. (2003) “Introducció a l’Enginyeria dels Reactors Químics” Universitat de València.
• Ollero de Castro, P., Fernández Camacho, E. (1997) “Control e instrumentación de procesos químicos” Editorial Síntesis, Madrid.
• Stephanopoulos, G. (1984) “Chemical process control: an introduction to theory and practice” Prentice-Hall International.
• Richardson, J.F., Peacock, D.G. (Eds) (1994) “Chemical Engineering : Chemical and Biochemical Reactors and ProcessControl” Pergamon, Oxford.
• Perry R.H. (1984) “Perry’s Chemical Engineering Handbook”. 6th ed. McGraw-Hill. New York
• Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia “Fichas Medclean” http://www.cprac.org/es/descargas/documentos/fichas-medclean.
Programari
No s'utilitza programari específic en aquesta assignatura