Operaciones de Separación
Código: 102403 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500897 Ingeniería Química | OB | 3 | 1 |
Contacto
- Nombre:
- Albert Guisasola Canudas
- Correo electrónico:
- albert.guisasola@uab.cat
Idiomas de los grupos
Puede consutarlo a través de este enlace. Para consultar el idioma necesitará introducir el CÓDIGO de la asignatura. Tenga en cuenta que la información es provisional hasta el 30 de noviembre del 2023.
Equipo docente
- Zainab Ul Kausar
Prerrequisitos
Tener cursada Termodinàmica Aplicada
Objetivos y contextualización
El objetivo básico de la asignatura es que el alumnado aprenda a seleccionar, analizar y diseñar diferentes operaciones de separación controladas por la transferencia de materia y la transmisión de calor.
Los objetivos específicos de la asignatura son los siguientes:
• Conocer las diferentes operaciones de separación, sus modos de operación y posibles aplicaciones.
• Comprender los conceptos físicos que constituyen la base de cada operación estudiada.
• Plantear y resolver los métodos de cálculo habituales y más ilustrativos
• Realizar el diseño básico de algunos equipos de separación
Competencias
- Actitud personal
- Analizar, evaluar, diseñar y operar sistemas o procesos, equipos e instalaciones propias de la Ingeniería Química de acuerdo con determinados requerimientos, normas y especificaciones bajo los principios del desarrollo sostenible.
- Comparar y seleccionar con objetividad las diferentes alternativas técnicas de un proceso químico.
- Comprender y aplicar los principios básicos en que se fundamenta la Ingeniería Química, y más concretamente: Balances de materia, energía y cantidad de movimiento. Termodinámica, equilibrio entre fases y equilibrio químico. Cinética de los procesos físicos de transferencia de materia, de energía y de cantidad de movimiento, y cinética de la reacción química.
- Demostrar que comprende el rol de la Ingeniería Química en la prevención y solución de problemas medioambientales y energéticos, de acuerdo con los principios del desarrollo sostenible.
- Demostrar que conoce las diferentes operaciones de reacción, separación, procesado de materiales y transporte y circulación de fluidos involucradas en los procesos industriales de la Ingeniería Química.
- Hábitos de pensamiento
- Hábitos de trabajo personal
Resultados de aprendizaje
- Adaptarse a situaciones imprevistas.
- Analizar y evaluar la velocidad de una reacción química.
- Aplicar e identificar las ecuaciones de velocidad en transporte molecular.
- Aplicar e identificar conceptos básicos relacionados con la ingeniería química.
- Aplicar los fundamentos científicos y tecnológicos de la transferencia de materia a las operaciones de separación.
- Concebir y evaluar alternativas y realizar cálculos de diseño y operación en procesos de separación de mezclas binarias y multicomponentes.
- Desarrollar el pensamiento científico.
- Desarrollar la capacidad de análisis, síntesis y prospectiva.
- Desarrollar la curiosidad y la creatividad.
- Evaluar de forma crítica el trabajo realizado.
- Generalizar los conceptos de análisis y diseño de operaciones de separación para su aplicación a diferentes operaciones de la industria de procesos.
- Gestionar el tiempo y los recursos disponibles. Trabajar de forma organizada.
- Identificar los campos de aplicación de la Ingeniería Química, su relación con la industria química y sus implicaciones energéticas, y sus repercusiones ambientales.
- Identificar, analizar, y resolver balances de energía en procesos químicos simples.
- Identificar, analizar, y resolver balances de materia en estado estacionario y no estacionario con y sin reacción química en procesos químicos simples.
- Identificar, formular matemáticamente y solucionar los problemas básicos de reacción química homogénea y heterogénea.
- Prevenir y solucionar problemas.
- Seleccionar entre diferentes alternativas para definir procesos de separación.
- Tomar decisiones propias.
- Trabajar de forma autónoma.
- Utilizar criterios de minimización de residuos y del consumo energético en el diseño de operaciones de separación.
Contenido
1.- Introducción. Clasificación de las operaciones de separación. Equilibrio entre fases.
2.- Destilación súbita (flash)
2.1.- Mezclas binarias. Métodos de cálculo
2.2.- Mezclas multicomponentes. Métodos de cálculo.
2.3.- Dimensionado de equipos.
3.- Rectificación
3.1.- Operación en múltiples etapas.
3.2.- Conceptos generales. Balances de materia y energía.
3.3.- Rectificación de mezclas binarias
3.3.1.- Método de Lewis (Método de McCabe-Thiele)
3.3.3.- Método de Sorel
3.4.- eficacia de etapa y eficacia global.
3.5.- Rectificación de mezclas multicomponentes
3.5.1.- Métodos rápidos ( "short-cut")
3.5.2.-Métodos rigurosos.
3.6.- Destilación de mezclas azeotrópicas.
4.- Destilación discontinua
4.1.- Destilación simple discontinua
4.2.- Rectificación discontinua. Modos de operación.
5.-Diseño de columnas
5.1.- Diseño de columnas de platos.
5.2.- Diseño de columnas de relleno
6.-Absorción
6.1.- Conceptos generales de absorción y desabsorción
6.2.- Absorción y desabsorción de un componente
6.3.- Absorción y desabsorción multicomponente
7.- Extracción líquido-líquido de mezclas inmiscibles
7.1.- Equipos de extracción.
7.2.- Aplicación del métodos de McCabe y Kremser.
7.3.- Extracción líquido-líquido de mezclas miscibles
Metodología
A lo largo del curso se realizarán clases magistrales donde se introducirán los conceptos de los temas de la asignatura. En cada tema se introducirán ejemplos de cálculo o diseño y se darán a los alumnos problemas para realizar en el aula y en casa. Una vez introducido el simulador de procesos HYSYS se propondrá un ejercicio de realización individual con un caso práctico de separación de compuestos.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Absorción | 12 | 0,48 | 5, 6, 8, 18, 17 |
| Columnas de relleno | 10 | 0,4 | 5, 6, 8, 17 |
| Destilación discontinua | 12 | 0,48 | 5, 6, 7, 8, 19, 17 |
| Destilación súbita | 10 | 0,4 | 6, 7, 8, 17 |
| Extracción líquido-líquido | 14 | 0,56 | 5, 6, 7, 8, 17 |
| Métodos de separación en etapas de equilibrio | 5 | 0,2 | 5, 7, 8, 18 |
| Rectificación binaria | 12 | 0,48 | 5, 6, 7, 8, 12, 19, 17 |
| Rectificación multicomponente | 18 | 0,72 | 5, 6, 7, 8, 18, 19, 17 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Introducción al HYSYS | 5 | 0,2 | 6, 18, 12, 17 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Caso de estudio de una separación de una mezcla de compuestos | 30 | 1,2 | 5, 6, 7, 8, 18, 12, 19, 17 |
Evaluación
La evaluación de la asignatura se realizará mediante la entrega de un trabajo a realizar utilizando el software HYSYS (15% de la nota) y 3 pruebas: 2 pruebas parciales (20 y 25% de la nota cada una) y un examen final (40% de la nota). Los alumnos que no superen la asignatura mediante la evaluación continuada tendrán un examen de recuperación que tendrá como mínimo un ejercicio de cada una de las tres pruebas efectuadas. El alumnado que ya haya cursado la asignatura anteriormente, pueden optar a conservar la nota del trabajo de simulación.
Un estudiante se considerará no evaluable (NA) si no se ha presentado en un conjunto de actividades el peso de las que equivalga a un mínimo de 60% de la calificación total de la asignatura (es decir, al menos una prueba parcial y la prueba final).
Para cada actividad de evaluación, se indicará un lugar, fecha y hora de revisión en la que el estudiantado podrá revisar la actividad con el profesor. En este contexto, se podrán hacer reclamaciones sobre la nota de la actividad, que serán evaluadas por el profesorado responsable de la asignatura. Si la persona interesada no se presenta en esta revisión, no se revisará posteriormente esta actividad.
Matrículas de honor. Otorgar una calificación de matrícula de honor es decisión del profesorado responsable de la asignatura. La normativa de la UAB indica que las MH sólo se podrán conceder a estudiantes que hayan obtenido una calificación final igual o superior a 9.00. Se puede otorgar hasta un 5% de MH del total de estudiantes.
Sin perjuicio de otras medidas disciplinarias que se estimen oportunas, se calificarán con un cero las irregularidades cometidas por el estudiante que puedan conducir a una variación de la calificación de un acto de evaluación. Por lo tanto, la copia, el plagio, el engaño, dejar copiar, etc. en cualquiera de las actividades de evaluación implicará suspender con un cero. Las actividades de evaluación calificadas de esta forma y por este procedimiento no serán recuperables. Si es necesario superar cualquiera de estas actividades de evaluación para aprobar la asignatura, esta asignatura quedará suspendida directamente, sin oportunidad de recuperarla en el mismo curso. En este caso, la nota final de la asignatura será de cero.
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Ejercicio de HYSYS | 15 | 7 | 0,28 | 1, 5, 10, 6, 7, 8, 9, 18, 12, 19, 17, 20, 21 |
| Parcia 1: Destilación flash y binaria | 20 | 2 | 0,08 | 5, 6, 8, 18, 12, 19, 17 |
| Prueba 2: Destilación discontinua y multicomponente, absorción y diseño de columnas | 25 | 2 | 0,08 | 5, 6, 7, 8, 18, 12, 19, 17 |
| Prueba de recuperación | 85 | 7 | 0,28 | 5, 4, 3, 10, 6, 7, 8, 18, 12, 13, 14, 15, 19, 17 |
| Prueba final | 40 | 4 | 0,16 | 2, 5, 4, 3, 6, 7, 8, 18, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 17 |
Bibliografía
- Wankat Ph.C. “Separation Process Engineering”. 2nd ed. Prentice-Hall (2007)
- Wankat Ph.C. “Separations in Chemical Engineering: Staged Operations”. Elsevier, N.Y. (1988).
- King C.J. “Procesos de separación”. Reverté, BCN (1980)
- Treybal R.E. “Mass Transfer Operations”. McGraw-Hill, N.Y. (1980)
- Coulson J.M. and Richardson J.F. “Chemical Engineering”. Pergamon Press (1971)
Software
Se necesitan conocimientos del paquete básico de MS Office, MATLAB y se introducirá el software HYSYS para simulación de columnas de rectificación